1 oct. 2013

Permaculture de montagne - Les facteurs limitants : altitude, UVs, neige, froid, gel, vent, érosion, acidité.

II Climat de montagne: état des lieux des facteurs limitants.




L'altitude
(bientôt de nouvelles infos! actualisation en cours)
http://www.guides-montagnes.com/conseils-de-guides/les-effets-de-laltitude
On perd en moyenne 1°C tous le 100m d'altitude.
L'altitude diminue les apports en oxygène et en azote. 
Ils rapprochent les végétaux du soleil.
1400m, voir 1600m semble être une limite pour les plantes mésophiles - qui croient bien entre 35° et 65°c l'été.

La limite de la forêt, pourquoi n'y a t il pas d'arbres en altitude?
http://www.waldwissen.net/wald/baeume_waldpflanzen/oekologie/wsl_waldgrenze/wsl_waldgrenze_article_original.pdf
Trees at Their Upper Limit:
Treelife Limitation at
the Alpine Timberline
Wieser and Tausz
(lecture en cours
pour actualiser cet article)
L'altitude est un phénomène encore peu étudié car il interfère avec des
 données iintrinsèques de sol, de températures, d'exposition aux rayonnement UVs. La pression atmosphérique et l'effet de la pesanteur me parait particulièrement intéressants à étudier et la concentration en oxygène.

Concernant la production en huiles essentielles et en antioxydants, il semblerait que les stress UVs aient un impact plus important que l'altitude, mais sont étroitement liés puisque l'exposition aux radiations augmentent avec l'altitude.

Sur les versants montagnards, avec l'altitude, la pression diminue et la température perd  donc en moyenne 1° tous les 100m de dénivelé. Car lorsque l'air s'élève, sa masse subit une expansion et il se refroidit, sans échange de chaleur. On appelle ce phénomène gradient adiabatique.

L'air sec et l'air humide ne réagissent pas de la même manière. L'air sec est stable et à tendance à stagner ou à redescendre dans la vallée (phénomène de fohen dans les alpes); bloquant ainsi l'air froid en altitude et empêche l'air froid de redescendre dans les vallées. L'air humide résulte de la condensation de la vapeur d'eau suite à un dégagement de chaleur, il est donc variable et plus faible. Le gradient adiabatique humide est d'environ 0,4°C-0,5°C tous les 100m en haute altitude - généralement au dessus de 1400m. Cette zone de transition moyenne est l'altitude à laquelle la température diurne maximum durant le mois de plus chaud est au dessus de 15°C - levée de dormance -  jusqu'à 21°C environ. 20°C semble être une valeur proche de nos climats. Il y a une variation entre les versants sud, plus chauds et plus secs, et les versants nord, plus ombragée et plus humides, les versants ouest plus chauds et plus humides et les versants est, plus sec et plus gélif. il n'y a pas de "conditions idéales", il y a des conditions adaptées à chaque type de végétation.

http://www.mediplant.ch/recherche/techniques-de-cultures étude de l'impact de l'altitude sur la production d'huiles essentielles et d'antioxydant sur l’edelweiss.
étude phytosociologique SOPHY, les plantes perdent-elles de l'altitude?

Les écarts de températures
http://www.fao.org/docrep/w5183f/w5183f08.htm
L'une des variantes en agriculture de montagne concerne les variations de températures entre lumière diurne et lumière nocturne. La baisse de températures nocturnes a un effet bénéfique sur la production de fruits et sur la croissance des plantes. Ce phénomène résulte de la sensibilité des plantes vertes à la lumière lors de la photosynthèse, et plus exactement à la longueur d'ondes bleu, rouge lointain et rouge. Consulter pour cela l'article sur la photobiologie.
http://permaforet.blogspot.fr/2013/10/canopee-les-strategies-de-competition.html?view=magazine

Les écarts de températures en montagne activent et stimulent des réactions d'adaptation, d'acclimatation et d'endurcissement. Ce sont les écarts de températures soudain qui endommagent le plus les plantes et qui limites le nombre d'espèces cultivées adaptées à ces variations. Les plantes peuvent très bien s'adapter aux variations à long terme - saisonnière et périodique (tous les 30 ans par exemple). c'est même une spécificité qui améliore la qualité nutritionnelle des plantes et leur teneur en vitamines, en sels minéraux, en sucres, en huiles essentielles, en protéines, en lipides et en antioxydants.

Le réchauffement climatique occasionne une fonte des neige rapide ou une perte des précipitations en hiver qui élimine les réservoirs d'eau des glaciers, expose des sols gelés aux vent et aux UVs, et élimine le couvert neigeux protecteur pendant les inter saisons gélives. Les montagnes se désertifient à leur tour, en haute montagne surtout. Le réchauffement climatique augmente les températures et l'humidité en montagne et on observe une migration des plantes des plaines et de moyenne montagne selon l'évolution de ces gradients adabiatiques. On observe ainsi la montée des graminées en particulier, vers les étages montagnards de 29m tous les 10 ans en moyenne. On observe aussi la descente de végétaux sur des étages inférieurs pour bénéficier de l'humidité atmosphérique qu'ils y trouvent.

http://www2.cnrs.fr/presse/communique/1369.htm  Communique du CNRS " Les plantes migrent en altitude en réponse au changement climatique".
http://www.futura-sciences.com/magazines/environnement/infos/actu/d/climatologie-rechauffement-climatique-plantes-perdent-altitude-27507/ Les plantes perdent en altitude.

La neige
La neige est un excellent isolant! Il maintient une couche aéré entre l'air gelé, les vents, la rosée et le sol. La plante et les graines sous couvert de neige sont donc protégées du grand froid hivernal et peuvent résister jusqu'au printemps prochain.

Bon à savoir: la neige est riche en azote, qu'elle restitue au sol au printemps.

Le gel
C'est peut-être l'effet le plus nocif sur les plantes. Car la solidification de l'eau entraîne la formation de cristaux de glace dans les cellules qui endommagent leur structure comme leur adn.

Certaines plantes, notamment en montagne, ont développé deux stratégies d'acclimatation et d'endurcissement face aux stress thermiques de froid et de gel. La différence entre le froid et le gel réside dans la différence de structure de l'eau: eau liquide ou eau solide (glace). C'est bel et bien la formation de cristaux de glace à l'intérieur des cellules qui endommage la plante et non directement le froid, qui est plus un inhibiteur ou un activateur de sénescence, souvent contrôlée, comme la chûtte foliaire en automne, la formation de bourgeons ou la dormance des graines. Ce sont des mécanismes de protection et de survie.

En effet, la plante peut se protéger des dommages du froid en conservant une sève liquide jusqu'à une température plus basse que les autres plantes. Grâce à une sève plus ou moins riche en sucres et en lipides saturés ou insaturés selon les variations saisonnières.

Dans la nature, c'est le raccourcissement des journées et la baisse d'intensité des rayons du soleil qui entraînent la sénescence des feuilles en automne et la fuite de l'eau des tiges dans les racines, ce que l'on appelle communément "la baisse de la sève". Le récépteur étant le phytochrome dans le système foliaire et la tige principale qui captent les variations d'ondes de lumière entre lumière diurne et lumière nocturne, lumière d'été et lumière d'hiver.

L'exposition de quelques jours à quelques semaines à des températures basses, mais non gélives, augmentent fortement la tolérance au gel des parties ligneuses, notamment chez les herbacées, les graminées, les plantes en rosaces, les plantes bi annuelles. Cette exposition entraînerait l'augmentation de production d'acide abscissique ABA.

La première gelée produit elle un nouveau changement dans le métabolisme pour résister aux températures négatives en hiver. La concentration des phosphates organiques augmente, la plante peut donc convertir l'amidon en glucides simples. Ces glycoprotéines permettent aux cellules de s'acclimater et de mieux résister à la déshydratation. Tout ou une partie seulement de la plante peut résister. Ce sont les parties survivantes jusqu'à la fin de l'hiver qui vont transmettre le code adn à toute la plante pour résister l'hiver prochain. Les rameaux résistants peuvent être greffés vivants sur d'autres plants pour en améliorer la résistance. Ainsi des céréales d'hiver comme le blé, l'orge, le seigle ou la luzerne et les épinards peuvent s'acclimater jusqu'à -30°C.

Elles peuvent ainsi mieux résister aux basses températures et plus longtemps, conserver la structure de leur protéines et stocker les solutés dans leur cellules. C'est un phénomène spécifique des climats tempérés à hiver froid. La limite semble être détenue pour les espèces boréales, nord canadiennes, alpine et sibériennes qui doivent supporter des nuits allant jusqu'à -40°C au moins une fois par an, occasionnant généralement des dommages et la maladie du "coeur noir" chez les arbres fruitiers par l'attaque de micro organismes pathogènes suite aux gelures.

Il existe un phénomène parallèle pour les plantes des déserts comme chez les graminées désertiques et les plantes succulentes - plantes grasses - qui doivent faire face à des écarts de températures énormes entre jour et nuit, et une exposition à des températures très élevées durant la journée. Ces plantes peuvent vivre dans des conditions d'extrêmes aridité et de chaleur jusqu'à 50°C voir 55°C. Certains cactus et agaves peuvent résister jusqu'à 60°c et endurer un pic de chaleur de 70°C sur une durée de moins d'une heure.

Pour les plantes ligneuses, ce processus d'endurcissement se fait au fur et à mesure et ne peut pas s'opérer lors de la croissance de l'arbre car elle dépend directement de la production d'énergie par la plante. C'est pour cette raison que les jeunes plants ont une résistance moindre et doivent être protégés les premières années.

Toutefois, pendant cette période de croissance, on peut relever le rôle actif des micro organismes qui va se substituer à cette fonction en assistant l'arbre. La mycorhization est très forte dans les premières années avant de chuter après 6 ou 8 ans en moyenne, et 15 ans après pour les espèces à croissance lente ou en situation ombragée. Ces deux phénomènes semblent se synchroniser.

Les UVs
Les UVs sont un facteur aussi important sinon plus que la chaleur dans le développent des plantes et dans le mûrissement des fruits. (cf exercice du mur blanc et du sol noir). 

En altitude, le nanisme est la résultante d'une forte exposition aux ultra violets qui inhibent la croissance foliaire et de la tige principale mais qui active la production de graines pour la reproduction et de la maturation des fruits.

Plus d'infos sur la sensibilité à la lumière http://permaforet.blogspot.fr/2013/10/canopee-les-strategies-de-competition.html?view=magazine
les côteaux sud et nord.

Le vent

les vents glacés

l'effet de foehn 

L'érosion
les steppes
la pouzolanisation
les éboulis rocheux
La sylviculture, les coupes de bois intensifs.
les pluies acides.
l'entourbement.

Le Ph
<<De façon générale, le terme ne s’adresse pas qu’au règne végétal puisque sa définition «pH» (p, minuscule et H, majuscule) signifiant «potentiel hydrogène» détermine le coefficient caractérisant l’acidité ou la basicité d’un milieu. Un «pH» est acide s’il est inférieur à 7, basique s’il est supérieur et neutre autour de 7. En laboratoire, il est établi par électrochimie, mais pour l’amateur de jardin, il peut couramment l’être par indicateurs colorés sous forme de kit vendu en jardinerie.

Au niveau des plantes, cette notion est très importante du fait qu’elle détermine aussi le degré d’assimilabilité des éléments minéraux par les plantes. Le «pH» des sols cultivés se situe entre 5 et 8.5, en ce qui concerne ceux de nos régions.


Il est bon de rappeler que le «pH» est à la base de beaucoup de dérangements aux plantes cultivées, induisant des maladies ou ravageurs, mais surtout en priorité des carences, excès ou déséquilibres dans l’absorption des éléments nutritifs. 


Le fer, le cuivre, le zinc, le manganèse par exemple sont mal solubilisés par un «pH» trop élevé. Ils sont plus «à l’aise» en milieu acide, contrairement au calcium, magnésium, molybdène qui préfèrent les milieux alcalins. Le phosphore et le potassium quant à eux sont moins sensibles aux différents «pH».

>> à lire sur http://www.jardin.ch/dossiers/pH-plantes.html
thèse sur les conséquences du trafic routier sur les écosystèmes en montagne http://web.univ-pau.fr/~deletraz/these_deletraz_p4.pdf

Les pluies acides accentuent ce phénomène en altitude, principalement sur la zone médiane antre air sec et air humide. Les arbres qui sont dans les zones montagneuses vont être plus vulnérables à l’acide que les forêts qui sont en plaine. En effet, aux alentour des 1400-1600m, l'humidité s'accumulent; les forêts à l'étage montagnard stagnent dans le brouillard et les nuages, et sont donc plus exposées que les forêts des plaines. Les polluants des plaines industrialisées se concentrent dans ces zones. Les pluies acides qui en résultent accentuent le phénomène de lessivage des sols et altère les cellules dans la photosynthèse de la chlorophylle.

<< Les pluies acides ne détruisent pas directement les arbres mais elles emportent les éléments nutritifs contenus dans le sol. En effet, les eaux acides s'écoulant dans les sols lavent littéralement les minéraux nutritifs nécessaires à la croissance des végétaux et contaminent les sols de résidus secs : c'est le lessivage. Les substances chimiques tels que l’aluminium et le mercure que possède la pluie acide, vont être libérées dans le sol et attaquer les racines de l’arbre. Elles vont être détruites et donc empoisonner celui-ci. Par la suite, l’écorce de l’arbre est atteinte et devient vulnérable aux maladies. En effet, elle va devenir un élément de nutrition pour les insectes et donc provoquer des maladies. Cette privation d’éléments nutritifs endommage les feuilles des arbres. Les feuilles sont endommagées et perdent leur couleur verte pour prendre des teintes jaune, orangée ou rouge avec des taches noires et marrons ce qui les empêche de pratiquer la photosynthèse en raison de la décomposition de la chlorophylle. Les feuilles finiront par tomber : c'est la défoliation. Ce phénomène prive l’arbre de sucre.Les arbres les plus touchés aux pluies acides et à la défoliation sont les résineux (sapins, pins, épicéas).>>


Petit à petit, la forêt s'affaiblit et n'évolue plus en raison des facteurs naturels inhabituels (pluies acides) se rajoutant au vieillissement : c'est le dépérissement forestier.

Maintenant que cette zone humide tant à s'étendre à cause du réchauffement climatique, les altitudes plus basses sont aussi concernées: les feuillus comme le chêne, le frêne, l'érable et les bouleaux subissent de plus en plus les effets des pluies acides.