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Articles

Niveaux d'ozone et endommagement foliaire sur quelques essences méditerranéennes

Ozone levels and foliar injuries on Mediterranean species

Laurence Dalstein, Sophie Teton, Christophe Cotiereau et Nicolas Vas

p. 263-277

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Résumé

En France, dans les Alpes-Maritimes, une recherche est menée pour connaître l'impact éventuel de l'ozone sur l'endommagement foliaire repéré ces dernières années sur peuplements de pins d'Alep, sylvestre et cembro. L'étude s'effectue dans le cadre d'un contrat franco-italien Interreg II et d'un programme Primequal. Cet article donne tout d'abord, les résultats pour l'été 1999, intéressant les niveaux de concentration d'ozone mesurés depuis le littoral azuréen jusqu'au massif du Mercantour au moyen d'analyseurs physico-chimiques et de capteurs passifs. La dose d'AOT 40 et la somme cumulée des concentrations horaires sont indiquées pour les périodes de mesure estivales. Les capteurs passifs se situent notamment parmi des placettes de suivi d'arbres. Afin d'appréhender l'impact de la pollution par l'ozone sur ces écosystèmes forestiers, des notations d'endommagement foliaire sont effectuées. Des correspondances sont recherchées entre les niveaux moyens d'ozone et les degrés d'atteinte des trois principales essences suivies (pins d'Alep, sylvestre et cembro). Il semble y avoir une corrélation entre augmentation des concentrations d'ozone et endommagement foliaire au moins en ce qui concerne les pins cembro.

Abstract

In the Alpes-Maritimes, in the South of France, a research is carried out to know the eventual impact of pollutant ozone on foliar damage noted these last years on specific pines forests. This concerned Pinus halepensis, Pinus sylvestris and Pinus cembra. This study is leaded as part of an European project (Interreg II) and a national project (Primequal). This publication indicates firstly ozone concentrations in 1999 summer, from the French Riviera coastal until the Mercantour mountains. This has been registered with the help of many diffusing passive samplers and a physic analyzer. The indicative value of AOT 40 is calculated, it is computed by summing the hourly excess ozone concentration above 40 ppb during daylight hours (global radiation > 50 W/m2) over the growing season (taken as the period April-September). The critical level of AOT 40 is 10 ppm.h during a 6 month period. In the Riviera area, the near-ambient AOT 40 value, calculated during 4 months in summer 1999, is twice above the European indicative value. The sum of hourly ozone concentration, during the summer experiment, amounts to 162,2 ppm.
In a same time, foliar damage is estimated on geographic sites where ozone diffusing passive samplers were located. Needle defoliation and discoloration percentage are evaluated according to their visible damage. Correspondence between ozone levels, geographic situations and foliar injury are leaded for understanding the interrelation of all these factors.

Entrées d'index

Mots-clés : pins cembro, pin sylvestre, pin d'Alep, endommagement foliaire, ozone

Keywords: pinus cembra, pinus syvestris, pinus haepensis, foliar injury, ozone

Texte intégral

Introduction

Les premiers travaux présentant les effets néfastes de l'ozone sur les forêts ont été menés aux Etats-Unis. Les symptômes décrivaient un jaunissement du feuillage avec chutes précoces et dégâts typiques, des retards de croissance des arbres en réponse à des concentrations élevées d'ozone [1-5]. Sous condition expérimentale , ces mêmes symptômes ont été vérifiés, notamment parmi les conifères [6-9]. En Autriche, Suisse et Allemagne, des études ont également été menées sur les dégâts d'ozone en forêt [10-11] et plus particulièrement parmi les conifères : sapin, pin cembro et mélèze [12-14].

D'une manière générale, ces dernières années dans les Alpes, l'évaluation des modifications physio1ogiques et des caractères écologiques des conifères, dont le pin cembro, a fait l'objet de nombreuses recherches [15-21].

Le pin cembro ou arole, en France dans le Parc national du Mercantour, constitue vers 1 800 m d'altitude, des peuplements clairs avec le mélèze et l'épicéa. Depuis le début des années 80, l'arole présente dans cette région des symptômes de jaunissement avec apparition de taches chlorotiques pouvant gagner toute l'aiguille. Des défoliations précoces des aiguilles les plus âgées sont visibles [22].

Les risques parasitaires ont été écartés, seules des colonies opportunistes de Leptostroma pinorum Sacc.var. cembrae et de Lophodermium conigenum (Brunaud), parasites secondaires ont été repérées (communication personnelle de M. Morelet, INRA, Champenoux).

Chacune des principales hypothèses susceptibles d'expliquer ce jaunissement a été vérifiée [22] : problèmes climatiques, déficits d'alimentation minérale, pollution atmosphérique.

Aujourd'hui, des recherches spécifiques sur les effets de l'ozone sont menées sur quelques essences dans le cadre d'un programme Primequal et d'un programme européen Interreg II , franco-italien, transfrontalier, impliquant trois partenaires : pour la France, le Groupe international d'études des forêts subalpines, et Qualitair, le réseau de surveillance de la qualité de l'air des Alpes-Maritimes ; pour l'Italie l'IPLA, l'Institut pour les plantes ligneuses et l'environnement. Côté français, la zone d'étude couvre une bonne partie du département des Alpes-Maritimes et les essences suivies sont les pins d'Alep pour le littoral, sylvestre pour le moyen pays et cembro pour le haut pays niçois. Rappelons que les pins sont connus comme particulièrement sensibles à l'ozone [23] et donc plus concernés par ses dommages.

Cette étude présente les résultats pour l'été 1999, des concentrations d'ozone des forêts suivies. En effet, des mesures sont effectuées sur ce département aux moyen d'analyseurs physico-chimiques et de capteurs passifs disposés notamment sur des placettes de suivi d'arbres . Parallèlement, une description de symptômes caractéristiques et de notations d'endommagement foliaire est effectuée afin d'appréhender l'impact de la pollution par l'ozone sur ces écosystèmes forestiers.

Pour mieux interpréter les résultats des mesures d'ozone il faut rappeler [23] que la production d'ozone dans la troposphère résulte essentiellement de la photolyse du dioxyde d'azote en présence de composés organiques volatils (COV). Ce mécanisme, bien que faisant intervenir de nombreux constituants, dépend principalement des teneurs en oxydes d'azote (NOx) dans l'atmosphère. Il a ainsi pu être mis en évidence que dans "l'atmosphère", "rurale ou forestière" non polluée, des teneurs "naturelles" en ozone élevées peuvent être rencontrées. D'une part, la végétation constitue une source de COV, d'autre part les sources continentales naturelles de NOx sont suffisantes pour que l'on se situe dans le domaine où les processus de production d'ozone prédominent. En atmosphère polluée et à l'échelle locale, correspondant à des zones à fortes concentrations urbaines ou industrielles, la situation est complexe en raison de la présence de nombreux types de COV, tant d'origine naturelle qu'anthropique. Sur ces zones, peuvent être rencontrées des situations de production ou de puits d'ozone.

La distribution spatio-temporelle de l'ozone peut résulter de trois scénarios :

  • «  - une production rapide d'ozone à partir des précurseurs réactifs et un transport à méso-échelle, puis à grande échelle ;

  • une production progressive d'ozone au cours du transport de l'échelle régionale à la grande échelle ;

  • un transport des précurseurs et une formation lente d'ozone à l'échelle globale » [23]

Matériel et méthode

Évaluation symptomatologique

Cette évaluation est accomplie grâce à un examen direct et à la loupe d'aiguilles de trois essences principales : pin d'Alep, sylvestre, cembro, prélevées respectivement à 500, 1 500 et 1 800-2 000 m d'altitude. Une comparaison est réalisée avec les dégâts d'ozone observés au WSL (Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage, Suisse) en condition contrôlée pour l'épicéa et le pin sylvestre.

Évaluation du dommage foliaire

L'inventaire du dommage foliaire évalue le pourcentage d'arbres endommagés. En 1999, sur l'ensemble de la zone étudiée, environ 30 placettes dites en spirale sont délimitées, au sein desquelles 20 arbres sont numérotés et notés (voir Carte ci-dessous). Les capteurs passifs d'ozone ont été disposés au plus près de ces placettes.

Situation des capteurs passifs et des placettes d'arbres (résultats de juin 1999).
Situation of passive samplers and tree plots (results for June 1999).

Les notations de décoloration et défoliation suivent les références européennes des protocoles reprises par le Département Santé des forêts (DSF) et l'Office national des forêts (ONF) ([24-27]). Ce dispositif se base sur le réseau européen, les placettes suivies sont de niveau 1 selon le protocole d'observation du réseau de surveillance de l'état sanitaire des forêts défini par le DSF et l'ONF.

Comme dans l'inventaire transnational, conformément au règlement CEE n° 926/93 :

  • la défoliation est estimée par tranches de 5 % ;

  • le gradient de décoloration est estimé par tranches numérotées de 0 à 4.

Les arbres dont la défoliation est inférieure ou égale à 25 % et la décoloration inférieure à la classe 2, sont considérés comme non endommagés. Le stade " d'avertissement » est atteint pour une défoliation comprise entre 10 et 25 %. À partir de la classe de décoloration 2 ou plus et d'un pourcentage de perte foliaire supérieur à 25 %, l'endommagement des arbres est réel. Des tests statistiques de 2 sont effectués pour évaluer les différences significatives entre classes de défoliation et de décoloration pour chacune des essences. D'autres critères sont notés et présentés dans le tableau 1 ci-dessous : altitude, température , conditions des sols et des peuplements [22].

Mesure de l'ozone

Descriptif des techniques de mesure

Les deux techniques de mesures utilisées pour cette étude font appel à :

  • un analyseur par absorption UV (Environnement SA : O3 41 M, France), technique considérée comme référence par la directive 92/72 CEE du Conseil des Communautés économiques européennes du 21 septembre 1992, concernant l'ozone ;

  • des capsules à diffusion passive ozone (laboratoire IVL, Suède).

Cette dernière technique est une méthode de mesure employée depuis quelques années par les réseaux agréés pour la surveillance de la qualité de l'air.

Le capteur est constitué d'une capsule avec une extrémité fermée contenant un filtre imprégné d'une solution spécifique pour absorber l'ozone à mesurer. Le gaz est transporté à l'intérieur du tube, via l'extrémité ouverte, par diffusion moléculaire. En accord avec la première loi de Fick, la quantité d'ozone captée par le milieu absorbant est proportionnelle à la concentration de ce même polluant dans l'air ambiant. L'échantillonneur est protégé des turbulences par une membrane très poreuse placée à l'entrée de la capsule et une grille en acier inoxydable. Le tout est surmonté d'un plateau métallique pour protéger l'ensemble de la pluie. Le plateau métallique a été placé à environ 1,2 m au-dessus du sol. Les capsules sont exposées pendant un mois, puis mises dans un tube hermétique et envoyées au laboratoire d'analyse. L'analyse de l'ozone se fait par chromatographie ionique. Le stockage des tubes avant, pendant et après le ramassage, s'effectue au réfrigérateur ou en glacière et à l'abri de la lumière.

Caractéristiques des sites de mesure

Les sites sont sélectionnés de manière à couvrir un territoire partant du littoral des Alpes-Maritimes et s'étendant jusqu'au massif du Mercantour ( voir Carte ci-dessus)

p. 265). La connaissance du terrain et l'emplacement des placettes d'arbres précités ont permis de sélectionner 38 sites. La répartition géographique est de 37 % de sites sur le littoral, 63 % sur le moyen et le haut pays du Mercantour. L'altitude des sites évolue entre 0 m (île Saint-Honorat) et 2 595 m (Col de Raspaillon).

Tableau 1. Description des conditions stationnelles des placettes d'arbres.
Location and ecological conditions on tree plots.

Tableau 2. Reproductibilité ( %) des capteurs passifs sur l'ensemble de la période d'étude, sur les sites comportant des triplets.
Differences for ozone concentrations within the 3 diffusive in a same place.

Reproductibilité (%)

Mai

Juin

Juillet

Août

Septembre

Menton

1,6

1,3

2,7

0

3,3

Jardin botanique

1,5

3,5

4,8

4,2

5,3

Blausasc

5,7

1,5

3,1

3,8

11.1

Vence

0

1,1

2,6

3,9

1,6

Antibes Jean Moulin

1,7

1,6

1,5

4,2

7,8

Cannes Brous.

3,2

6

1,4

3,6

5,3

Grasse

0

7,8

1,2

14

1,4

Saint-Honorat

0

2,9

0

0

1,6

Moyenne

1,7

3,2

2,2

2,6

4,7

Validation de la technique des tubes à diffusion par rapport à la technique prise comme référence (absorption UV)

Des tests sont effectués sur l'écart relatif entre tube passif et analyseur de référence, sur l'effet de la distance à l'analyseur, la hauteur de prélèvement et la durée d'échantillonnage. Afin de valider l'ensemble des résultats de cette campagne de mesures, huit sites comportent des triplets (trois capsules). Trois d'entre eux sont installés en parallèle d'analyseurs physico-chimiques du réseau Qualitair.

Reproductibilité des résultats de tubes (R)

La reproductibilité se définit comme suit :

R = [(Concentration Max - Concentration Min) / Concentration Min)] * 100

Plus cet indicateur est faible et plus la précision augmente entre les trois tubes (Tableau 2).

La reproductibilité est bonne, la moyenne étant égale à 2,9 %. La valeur la plus forte est un cas isolé à 11,1 %. Cette reproductibilité est constatée pour une gamme de concentrations allant d'un minimum de 40 µg/m3 jusqu'à des concentrations de 90 µg/m3.

Écart relatif entre tube passif et technique de référence

Il se définit comme suit :

Er = [(Concentration tube – Concentration analyseur fixe) / Concentration analyseur] / 100

Plus l'écart relatif est grand et plus les résultats entre les deux techniques divergent (Tableau 3).

Les écarts relatifs sont satisfaisants. Globalement, les mesures par capsule sous-estiment les analyseurs physico-chimiques. Ces écarts relatifs sont constatés quelle que soit la gamme de concentration, allant d'un minimum de 40 µg/m3 jusqu'à un maximum de 90 µg/m3.

Seul le site du Jardin botanique enregistre des écarts relatifs supérieurs à 12 %.

Tableau 3. Écarts relatifs ( %) des capteurs passifs par rapport aux analyseurs fixes sur l'ensemble de la période.
Relative deviation for ozone concentration between diffusive sampler and ozone analyzer.

Écarts relatifs moyens (%)

Mai

Juin

Juillet

Août

Septembre

Jardin botanique

- 1,5

- 12,1

- 16,7

-15,7

- 8,6

Blausasc

3,8

- 3,6

- 4,3

- 0,5

17,9

Antibes Jean Moulin

-8,9

-14,8

- 4,8

- 9,8

4,3

Analyse de la corrélation tubes passifs/analyseurs automatiques

La figure 1, p. 269, traduit sur les cinq mois de mesure, la corrélation entre les concentrations en ozone obtenues par capteurs passifs et celles mesurées par analyseurs automatiques. Le nuage de points des capteurs passifs encadre relativement bien la droite recherchée d'équation y = x. Ce nuage s'écarte de cette droite avec l'augmentation des concentrations d'ozone (au-dessus de 80 µg/m3) et pour un seul des trois sites (Jardin botanique) où les capteurs passifs étaient installés à plus de 100 m de l'analyseur automatique.

Figure 1. Corrélation entre les concentrations en ozone obtenues par capteurs passifs et celles mesurées par analyseurs physico-chimiques.
Correlation between ozone concentrations obtained by diffusive samplers and measured by analyzers.

Afin de comprendre cette divergence, une seconde étude est menée en mars 2000. Elle est réalisée sur un site d'altitude (Adréchas) retraçant au plus près la configuration de la majeure partie des sites sélectionnés dans le cadre de ce programme Interreg II.

Les capteurs sont installés à proximité de la station, en faisant varier trois paramètres (Tableau 4) :

  • la distance capteur passif/analyseur fixe (1,5 m, 50 m) ;

  • la hauteur capteur passif/sol (1 m, 3 m) ;

  • la durée d'exposition (15 jours, 1 mois).

Le fournisseur recommande d'exposer les capteurs pendant 1 mois à une hauteur de prélèvement comprise entre 1 et 3 m.

La gamme de concentration enregistrée au cours de cette étude est comprise entre 85 et 100 µg/m3, avec une reproductibilité moyenne de 3,7 % sur 16 tubes.

D'une manière générale et quel que soit le paramètre étudié, les écarts relatifs par rapport à la méthode de référence demeurent faibles.

Résultats et discussion

Concentration en ozone

Résultats de l'analyseur physico-chimique du Mercantour

Sur les cinq mois de campagne , les valeurs indiquées (moyennes, taux de dépassement de seuil) sont, pour chaque station du littoral, calculées en se référant aux périodes de fonctionnement de l'analyseur du site de l'Adréchas.

La moyenne mensuelle des concentrations en ozone de la station du Mercantour (Adréchas) est systématiquement plus élevée que toutes celles situées sur le littoral azuréen pour les mêmes périodes d'enregistrement (Figure 2, p. 270).

Tableau 4. Écarts relatifs en fonction de différents paramètres étudiés sur le site de l'Adréchas.
Relative deviation for ozone concentration according to different parameters.

Distances

Hauteurs

Durées

1,5 m

50 m

1 m

3 m

15 jours

1 mois

Écarts relatifs

- 1,5

- 1,1

- 2,2

-0,4

-2,7

- 0,7

­

­

Figure 2. Comparaison des niveaux d'ozone pour toutes les stations de Qualitair sur le département des Alpes-Maritimes.
Ozone concentrations forall the stations of Qualitair in the Alpes-Maritimes for the studied period.

De même, en relevant les taux horaires d'ozone moyennés sur 24 heures, il apparaît que la valeur seuil européenne de 65 µg/m3/24h (protection de la végétation) est systématiquement dépassée sur cette station de montagne (Tableau 5). Elle est également très souvent dépassée sur les stations du littoral.

Tableau 5. Nombre de dépassements des 65 µg/m3/24h d'ozone pour toutes les stations de Qualitair (périodes d'enregistrements de l'Adréchas).
Number of passing for the European value of the vegetation protection for all Qualitair's stations during the studied period.

Périodes de mesures

Mai (31 jours)

Juin (18 jours)

Julllet (24 jours)

Août (17 jours)

Septembre (29 jours)

Blausasc

3

8

10

4

4

Las Planas

7

12

19

6

11

Brancolar

3

11

13

2

7

Eucalyptus

15

14

21

7

11

Botanique

25

17

24

14

18

Cessole

10

12

16

7

10

Jean Moulin

17

13

16

3

6

Broussailles

26

17

23

11

18

Adréchas

31

18

24

17

29

Pour les conifères, il existe un seuil nocif de dose cumulée (dose = concentration x temps). Ce seuil est fixé à 10 ppm.h, calculé en journée pour un éclairement supérieur à 50 Wm2. Il correspond à un cumul des concentrations horaires supérieures à 40 ppb pour six mois de végétation (1er avril-30 septembre) . Cette valeur d'AOT 40 a été fixée au cours d'une conférence organisée par le Conseil économique des Nations Unies pour l'Europe [28, 29] . Sur le terrain ou en condition contrôlée, l'AOT 40 peut être calculé sur des périodes de temps inférieures [30, 31]. il est alors comparé à l'AOT 40 de référence retenu par l'Union européenne sur six mois de végétation.

Sur le site de l'Adréchas , pour les quatre mois de mesure, la dose cumulée totale est de 162,2 ppm, l'AOT 40 entre 7 h et 18 h (éclairement > 50 Wm-2) atteint une valeur de 26,1 ppm. En quatre mois de mesure, l'AOT 40 de l'Adréchas dépasse de plus du double l'AOT 40 de référence sur six mois défini par le Conseil économique des Nations Unies pour l'Europe. La figure 3 indique que les plus forts taux sont enregistrés au cours des mois de juin et juillet.

Figure 3. Dose d'AOT 40 pour l'ozone calculée entre 7 h et 18 h (période de mai à septembre 1999).
AOT 40 calculated between 7 am and 6 pm for the studied days.

Résultats des capteurs passifs

Les capteurs sont disposés sur des sites géographiques où les concentrations d'ozone sont encore méconnues : principaux cols et vallées du haut pays niçois et du Parc national du Mercantour.

Les résultats sur la période de mai à septembre indiquent :

  • des moyennes élevées sur les cols du Mercantour surtout au cours des mois de juin et juillet (entre 100

  • et 110 µg/m3) alors que le seuil de toxicité définie par l'UE pour la végétation est de 65 µg/m3/24 h ;

  • des fonds de vallées d'autant moins atteints que l'altitude est plus faible (Saint-Étienne-de-Tinée). Le gradient de concentration est marqué entre base et cime des montagnes : valeurs de 25 à 30 % plus fortes sur les cimes. Les zones de crêtes, quelle que soit l'altitude, sont plus touchées. Les stations du haut pays, situées sur ces zones telles que La Colmiane (1 500 m), Mercière (2 360 m), Raspaillon (2 595 m) ou Espaul (1 790 m), enregistrent des taux moyens d'ozone (80-100 µg/m3) proches de ceux des stations de crêtes localisées à plus basse altitude (Séréna : 1 250 m, La Tour-sur-Tinée : 850 m), le long de couloirs soumis aux brises littorales.

La carte, p. 265, montre les concentrations moyennes en ozone pour juin 1999 sur tout le territoire d'étude et l'emplacement des sites de suivi forestier. Le tableau 6, p. 272, indique la répartition géographique des capteurs entre littoral et arrière-pays et leur niveau moyen.

Tableau 6. Répartition géographique des capteurs et niveaux moyens, minimaux, maximaux enregistrés.
Geographic distribution for the ozone samplers and summary of the results.

Zones

Nombre de sites

Moyenne mensuelle (µg/m3)

Minimum mensuel (µg/m3)

Maximum mensuel (µg/m3)

Littoral

14

78,2

64

87

Moyen et haut pays Mercantour

22

87,4

68

112

Dégâts d'ozone sur différentes espèces de conifères
(communication personnelle de Mme Günthardt-Goerg et de M. Vollenweider, WSL, Suisse)

L'ensemble des échantillons d'aiguilles, prélevé au printemps 2000, indique des dégâts d'origine biotique : cochenilles, acariens (tétranyques tisserands), champignons.

Pour les dégâts d'origine abiotique :

  • sur les aiguilles de pins d'Alep, il est noté la de petites taches diffuses ("mottling") de couleur vert clair en particulier sur la face supérieure des rameaux et à la pointe des aiguilles. Ces symptômes typiques ont déjà été décrits en région méditerranéenne (Espagne, France, Italie et Grèce) [32-37] ;

  • sur les aiguilles âgées de pins sylvestres, des atteintes typiques d'ozone [38-40] sont repérées : "mottling" diffus sur la face supérieure des rameaux et à l'extrémité des aiguilles

  • sur les aiguilles de pins cembro, les dommages dus à l'ozone sont visibles par des "mottling" jaune vert bien marqués (dégât principal). L'aspect et la localisation des symptômes sont typiques d'une décoloration ("photo-bleaching").

Évaluation du dommage foliaire

Pourcentage de défoliation

Les résultats des études précédentes montraient une souffrance des pins cembro bien marquée dans la région couvrant le Parc national du Mercantour [41]. Dans le cadre de cette étude, mélèzes et épicéas sont également suivis dans les tranches altitudinales de l'arole (1 800 à 2 000 m).

Le tableau 7 récapitule, pour cinq essences étudiées, l'intensité de défoliation sur la totalité des arbres notés.

La comparaison par essence d'altitude, c'est-à-dire entre pin cembro, épicéa et mélèze, montre que l'arole est le plus atteint pour la défoliation.

En comparant les trois essences principales :pins cembro, sylvestre et d'Alep, le pin d'Alep est le plus touché suivi par le pin cembro et le pin sylvestre.

Tableau 7. Intensité de défoliation : récapitulatif par essence.
Defoliation rate by species.

Essence

Intensité de défoliation

0-10 %

15-25 %

30-60 %

65-100 %

Total

Pin cembro

N 56
% 19

131
45

94
32

13
4

294
100

Mélèze

N 92
%  53

65
38

13
8

2
1

172
100

Épicéa

N 20
% 44

20
40

4
9

1
3

45
100

Pin sylvestre

N 14
% 18

36
46

28
36

0
0

78
100

Pin d'Alep

N   5
%   4

52
44

58
48

5
4

120
100

Décoloration

En 1999, les premières observations de symptomatologie montrent un jaunissement anormal d'aiguilles précédant la chute prématurée des plus anciennes.

Les décolorations commencent toujours, quelles que soient les espèces, par des ponctuations blanchâtres évoluant vers un jaunissement généralisé. Les cimes des arbres adultes sont plus claires et défoliées [22].

Le tableau 8, p. 273, récapitule pour quatre essences l'intensité de décoloration sur la majorité des arbres notés. L'épicéa, pour sa part, ne présente pas de jaunissement.

Tableau 8. Intensité de décoloration :récapitulatif par essence.
Decoloration rate by species.

Essence

Intensité de décoloration

Note 0

Note 1 + 2

Note 3 + 4

Total

Pin cembro

N   55

235

5

295

%   19

80

1

100

Mélèze

N 164

8

0

172

%   95

5

0

100

Pin sylvestre

N   42

36

0

78

%   58

42

0

100

Pin d'Alep

N   10

110

0

120

%   8

92

0

100

Parmi les essences d'altitude (mélèze et pin cembro), le mélèze est le plus présent dans la catégorie de décoloration 0. Le pin cembro a les jaunissements les plus marqués (notes 1 et 2). Globalement, sur la totalité du jaunissement, mélèze et cembro n'ont donc pas d'arbres très décolorés (notés 3 et 4).

Le pin d'Alep n'a pratiquement aucun arbre noté vert, sa plus fo rte présence se situe dans les tranches 1 et 2 représentant 92 % de son effectif total. Le pin sylvestre a une atteinte moins sévère que le pin d'Alep.

Synthèse de l'endommagement

Globalement, parmi les trois essences étudiées, le pin d'Alep présente un jaunissement et une défoliation nettement plus marqués que les pins sylvestre et cembro. Les résultats de sa décoloration ne contredisent en rien les résultats de sa défoliation, l'endommagement foliaire est concordant pour ces deux critères de notation.

La valeur du 2 parmi les trois essences d'altitude (Tableau 9) est largement dépassée : la différence de défoliation est largement marquée entre les trois essences et le pin cembro est le plus atteint.

Pour le 2 de la décoloration, la même situation se retrouve (Tableau 9) : la différence de décoloration est largement marquée entre les deux essences : pin cembro et mélèze, et comme pour la défoliation le pin cembro est le plus atteint.

Tableau 9. Valeurs de 2 pour la défoliation et la décoloration parmi les trois essences d'altitude du Mercantour.
2 values for defoliation and decoloratlon rates for the 3 altitude species.

Essence

% défoliation

% décoloration

0-10 %

15-25 %

30-60 %

65-100 %

0

1-2

03-avr

Pin cembro

17,102

0,364

14,222

1,564

50,20
7

43,271

1,074

Mélèze

22,226

0,816

15,885

2,128

86,11
1

74,214

1,842

Épicéa

1,832

0,050

3,412

0,119

2 total

79,720

256,179

Par rapport aux arbres du Mercantour , le calcul du 2 (Tableau 10, p. 274) indique que la différence de décoloration et de défoliation est moins marquée entre les deux essences situées à plus basse altitude.

Tableau 10. Valeurs de 2 pour la défoliation et la décoloration parmiles pins sylvestre et d'Alep.
2 values for defoliation and decoloration rates for the scots and Alep pines.

Essence

% défoliation

% décoloration

0-10 %

15-25 %

30-60 %

65-100 %

0

01-févr

3-4

Pin sylvestre

5,671

0,051

1,020

1,970

22,597

8,048

0

Pin d'Alep

3,686

0,033

0,663

1,280

14,688

5,231

0

2 total

14,374

50,5649

L'évaluation de la défoliation et de la décoloration des arbres nous renseigne sur leur état sanitaire. La recherche d'une correspondance entre l'endommagement foliaire et les niveaux d'ozone parmi les placettes notées permet de comprendre l'impact éventuel de ce polluant sur les écosystèmes suivis. Les sites du Mercantour sont ceux où les niveaux de concentration en ozone sont les plus élevés. Sur ces sites, le pin cembro présente le plus d'endommagement parmi les trois essences d'altitude. Sur les neuf placettes de pins cembro disposant d'un capteur passif, trois gammes de concentrations sont enregistrées : 65-69 µg/m3, 78-82 µg/m3, 86-90 µg/m3.

Les figures 4 et 5, p. 274 et 275, traduisent ces trois niveaux moyens de concentration d'ozone en fonction du pourcentage de pins cembro existant dans chaque classe de défoliation et de décoloration. Ainsi, plus le niveau d'ozone augmente , plus le pourcentage d'arbres défoliés entre 15 et 60 % s'élève.

Figure 4. Niveaux moyens d'ozone et pourcentage d'arbres par classe de défoliation.
Average ozone concentrations and tree percentage in each defoliation class.

­

Figure 5. Niveaux moyens d'ozone et pourcentage d'arbres par classe de décoloration.
Average ozone concentrations and tree percentage in each bleaching class.

De même le pourcentage d'arbres décolorés notés 1-2 est croissant avec des valeurs d'ozone en hausse.

Il pourrait donc bien y avoir une corrélation entre des concentrations d'ozone qui s'élèvent et un endommagement qui atteindrait un stade d'avertissement (défoliation 10-25 % et décoloration 0-1), voire un stade réel (défoliation supérieure à 25 % et note 2, 3 ou 4 en décoloration). L'absence d'inversion de température la nuit en sites de crêtes défavorise la consommation de l'ozone formé dans la journée et explique ainsi les fortes concentrations en ozone sur ce type de site [42]. Ainsi, les capteurs passifs du col de Salèse (2 040 m) nous indiquent des valeurs dépassant de 30 à 35 % (à l'exception du mois d'août) celles de la station située plus en fond de vallon , près du parking du PNM (1 610 m). Cette différence peut expliquer la moindre atteinte des forêts localisées au bas des vallées. Autre paramètre susceptible de contribuer à la moindre sensibilité à l'ozone : la densité du couvert forestier plus forte en fond de vallée. Des expériences ont montré que la conductance stomatique diminue avec l'augmentation de la profondeur du couvert forestier [43, 44]. Dans une même forêt, il existe des différences entre cime et base de houppier, les cimes subissant plus facilement les flux d'air, ce qui peut expliquer des différences de décoloration observées au sein de mêmes arbres situés en fond de vallon. La conductance stomatique dépend aussi de l'humidité des sites. La pénétration du polluant ozone augmente avec une bonne alimentation hydrique [45,46] d'autant plus que les stations se trouvent en altitude (Pont d'Ingolf 1 975 m).

Conclusion

La présence seule de l'ozone ne semble pas justifier son impact. Ce dernier peut intervenir à condition d'être associé à d'autres facteurs tels que l'exposition, l'altitude, la situation géographique , l'humidité des sols. Ces paramètres peuvent se surajouter à la mauvaise alimentation minérale des arbres et aux perturbations climatiques qu'ils subissent depuis ces dernières années [22].

Sont remerciés M. M. Bonneau pour son aide à l'interprétation des notations des arbres, M. Morelet du Département Pathologie de l'INRA de Champenoux, Mme Günthardt-Goerg et M. Vollenweider de WSL/FNP de Birmensdorf, en Suisse, ainsi que le Parc du Mercantour pour l'aide technique apportée à l'élaboration de ce travail. Sont remerciés également les organismes financiers : Europe, ministère de l'Environnement , préfecture des Alpes-Maritimes, Conseil général des Alpes-Maritimes, Région Provence-Alpes-Côte d'Azur, Parc national du Mercantour.

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Pour citer ce document

Référence papier : Laurence Dalstein, Sophie Teton, Christophe Cotiereau et Nicolas Vas « Niveaux d'ozone et endommagement foliaire sur quelques essences méditerranéennes », Pollution atmosphérique, N° 170, 2001, p. 263-277.

Référence électronique : Laurence Dalstein, Sophie Teton, Christophe Cotiereau et Nicolas Vas « Niveaux d'ozone et endommagement foliaire sur quelques essences méditerranéennes », Pollution atmosphérique [En ligne], N° 170, mis à jour le : 01/02/2016, URL : http://lodel.irevues.inist.fr/pollution-atmospherique/index.php?id=2768, https://doi.org/10.4267/pollution-atmospherique.2768

Auteur(s)

Laurence Dalstein

Groupe international d'études des forêts subalpines (GIEFS), 69, avenue des Hespérides, 06300 Nice

Sophie Teton

Réseau Qualitair, 64, route de Grenoble, Tour Hermès, Nice Leader, 06200 Nice

Christophe Cotiereau

Réseau Qualitair, 64, route de Grenoble, Tour Hermès, Nice Leader, 06200 Nice

Nicolas Vas

Groupe international d'études des forêts subalpines (GIEFS), 69, avenue des Hespérides, 06300 Nice