Restauration écologique dans un système estuarien fortement anthropisé : applications au compartiment sol des écotones rivulaires et aux marais alluvionnaires de la Basse Vallée de Seine - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Ecological restoration in an estuarine system strongly anthropized: applications on soil compartment of riparian ecotones and alluvial marshes in the Lower Seine Valley

Restauration écologique dans un système estuarien fortement anthropisé : applications au compartiment sol des écotones rivulaires et aux marais alluvionnaires de la Basse Vallée de Seine

Résumé

Since the mid 19th century, Seine Estuary has been subject of heavy human interference to facilitate the deep draft navigation (channelization, embankments, and dredging) affecting the natural flooding regime of riparian ecosystems. The same time, floodplain has also been the subject of management in order to allow (1) agriculture land use and (2) the exploitation of alluvial materials (extraction aggregates). The present study aims (i) to determine whether the current state of anthropized riparian ecosystems of the lower Seine valley requires and authorizes the restoration of a functioning considered as acceptable for riparian ecosystems, and (ii) to monitor the functioning of reconstituted soil following the filling of gravel-pit using dredged sediments in the floodplains of the Seine Estuary. The first part of the thesis is devoted to diagnose the current state (morphology and functioning) of soils in riparian ecosystems and follow their potential capacity to remove nitrogen during experiments microcosms. The main results of morphology and functional measurements (in situ and ex situ) show that soils in riparian ecosystems cannot be grouped according to their degree of connectivity. Functional measurements showed that low connected sites remains favorable to the sink of carbon and nitrogen removal. Then, I assessed the effect of flood duration due to the daily water fluctuation versus river floods on N removal in riparian soils, a microbially-mediated soil process, through two experiments studies. The first of two studies showed that the daily water fluctuation has a significant effect on the improvement of purifying capacity of soils. The second study showed that disconnected soils have found their normal functions after a change of water regime. Also, it suggests that between 3- and 7-day long waterlogging is needed in the disconnected soils for it to exhibit a significant denitrification level. The second part of the thesis focused in the evaluation of success of the restoration experience following the filling of gravel-pit using dredged sediments. Overall, the results obtained in this part show that (1) the diachronic monitoring of soil characteristics is not efficient to assess if typical wetland soil characteristics are reached in reconstituted soils in a short duration of follow and (2) the functional approach (in situ and ex situ) relative to soil respiration, mineralization of C and N and denitrification appear to be a good tool for evaluating.
Depuis le milieu du 19ème siècle, l’estuaire de la seine a fait l’objet de lourds aménagements pour autoriser la navigation de bateau à fort tirant d’eau jusqu’à Rouen (chenalisation, endiguements, dragage) impactant les écosystèmes rivulaires en les déconnectant souvent du fleuve. Dans le même temps, la plaine alluviale de l’estuaire de Seine a également fait l’objet d’aménagements pour permettre (1) l’utilisation agricole des sols (drainage) et (2) l’exploitation des matériaux alluvionnaires (extraction de granulats). L’étude présentée ici a pour objectifs (i) de déterminer si l'état actuel des écosystèmes rivulaires anthropisées de la basse vallée de Seine nécessite et autorise, la restauration d'un état et d’un fonctionnement considérés comme écologiquement acceptables pour un écotone rivulaire, et (ii) de suivre le fonctionnement d’un sol reconstitué suite au comblement d’une ballastière à l’aide de sédiments de dragages au sein de la plaine alluviale de l’estuaire de la Seine. La première partie de la thèse est consacrée à diagnostiquer l’état actuel (morphologie et fonctionnement) des sols des écosystèmes rivulaires et de suivre leurs potentialités en terme de capacités épuratrices vis-à-vis de l’N lors d’expérimentations en microcosmes. Les résultats sur la morphologie et le fonctionnement (in situ et ex situ) montrent que les sols des écosystèmes rivulaires ne peuvent pas être regroupés selon leurs degrés de connectivité. Les mesures fonctionnelles ont montré que les sites moins connectés au fleuve restent favorables à l’expression de la fonction de stockage de carbone et à la dénitrification. J’ai ensuite testé expérimentalement l'effet d’une durée d’inondation attribuable aux variations journalières de niveaux d’eau versus les crues du fleuve sur la fonction épuratrice vis-à-vis de l’azote des sols d'écosystèmes rivulaires par voie bactérienne, à travers deux études expérimentales. La première a mis en évidence que les inondations journalières de niveau d’eau a un effet significatif sur l’amélioration de pouvoir épurateur des sols. La seconde étude a montré que les sols actuellement déconnectés retrouvent leurs fonctions normales après une modification de régime hydrique. De plus elle suggère que le temps nécessaire pour qu’un sol déconnecté retrouve un niveau significatif de dénitrification est de 3 à 7 jours d’engorgement en eau. La seconde partie de la thèse s’est principalement intéressée à l’évaluation du succès d’une expérience de restauration suite au comblement d’une ballastière avec de sédiments de dragages. L’ensemble des résultats obtenus dans cette partie montrent que (1) l’approche pédologique et écologique employée n’a pas été suffisante pour évaluer le succès de la restauration sur une courte durée de suivi et que (2) l’approche fonctionnelle (in situ et ex situ) relative à la respiration du sol, à la minéralisation du C et de l’N et à la dénitrification semble être pertinente pour l’évaluation.
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Dates et versions

tel-01144901 , version 1 (23-04-2015)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01144901 , version 1

Citer

Chokri Mchergui. Restauration écologique dans un système estuarien fortement anthropisé : applications au compartiment sol des écotones rivulaires et aux marais alluvionnaires de la Basse Vallée de Seine. Biodiversité et Ecologie. Université de Rouen, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01144901⟩
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