Modélisation des effets hydrochimiques à long terme des dépôts acides et des reboisements dans les bassins versants du Mont-Lozère (Sud de la France)

Abstract

L'évolution de la chimie des sols et des eaux dans trois petits bassins-versants subméditerranéens granitiques recevant d'importants apports atmosphériques de S04 et de poussières sahariennes a été simulée, de 1845 à 2125, en utilisant le modèle MAGIC. Ce modèle biogéochimique global comporte une série de relations d'équilibre entre les phases gazeuse, liquide et solide (adsorption de soufre, solubilité de l'aluminium, échanges cationiques, système C02/carbonates, dissociation des acides organiques) et une comptabilisation des flux d'éléments (entrées atmosphériques, sorties hydrologiques, immobilisation biologique, altération). Les bassins versants diffèrent par l'historique récente de leur utilisation par l'homme : la pelouse pâturée qui les recouvraient en 1845 n'a subsisté que dans un bassin : elle a été remplacée vers 1930 par une pessière dans l'un des bassins, et colonisée, après abandon, par une hêtraie dans l'autre. Les simulations montrent que le bassin couvert de pelouse a peu souffert de l'augmentation de l'acidité des pluies au cours du XXe siècle, et pourrait subir les apports actuels pendant plus de 100 ans sans dommage. Les deux bassins forestiers s'acidifient fortement depuis 1970 par les effets combinés de la pollution et des reboisements. Pour la pessière, seule une réduction d'au moins 60 % des apports soufrés permettrait d'inverser le processus. Le vieillissement naturel de la hêtraie produirait une amélioration même sans réduction des dépôts acides, en diminuant le taux d'assimilation de cations. Les deux facteurs acidifiants agissent donc en synergie, mais dans le cas de la pessière l'augmentation des apports acides due à l'effet filtrant des frondaisons est prépondérant, alors que dans la hêtraie, la forte immobilisation cationique dans la biomasse perenne jolie un plus grand rôle.Introduction. The combined acidifying effects of afforestation and acid deposition are well documented for sites in North-Western Europe and North America. In acid-sensitive mediterranean areas, acidification has been delayed by lower deposition rates and alkaline aeolian dust input to the ecosystems. Here, the evolution of stream water and soil chemistry, from 1845 to 2125, in three small submediterranean catchments of Southern France, is assessed using the MAGIC model.Sites and methods. Three granitic catchments have been monitored since 1981 in the South-Eastern Massif Central. The mean elevation is 1300 m above sea level and the soils are rankers and acid brown earth. The catchments are submitted to heavy atmospheric deposition of industrial acidic oxides (mainly sulphate : more than 20 kg.ha-1•year-1 of S-S04) and of alkaline saharan dust. The land use was similar in all the catchments up to 1930, and consisted mainly of extensive sheep grazing on semi natural grassland. Then one catchment (19.5 ha) was afforested with conifers (spruce), another catchment (54 ha) was abandoned and progressively settled by a beech coppice, while the other catchment (81 ha) remained covered with grassland. MAGIC is a lumped, p...