Soutenance mémoire
Contrat Loire et ses annexes et Projet R-TEMUS
Le Contrat pour la Loire et ses annexes (2015-2020) a comme ligne directrice le rééquilibrage morphologique du lit mineur de la Loire et le bon fonctionnement écologique des milieux qui lui sont associés. De manière plus spécifique aux annexes hydrauliques le plan d’action prévoit d’améliorer la connectivité et le fonctionnement actuel de celles-ci (CEN & GIPLE, 2015). Le projet Restauration du lit et Trajectoires Ecologiques, Morphologique et d’Usages en Basse Loire va dans la continuité du Contrat pour la Loire et ses annexes entre Nantes et Montsoreau. En effet, depuis 2011 est née la stratégie d’intervention sur la Loire avec l’intérêt d’investir sur le transport sédimentaire en « Basse Loire ». Le programme R-TEMUS a lui été érigé en 2015 avec comme objectif « rééquilibrer de manière durable le lit de la Loire et améliorer les fonctionnalités de ses milieux », cette mission ambitieuse passe donc par la restauration des annexes hydrauliques (Projet R-TEMUS Présentation PowerPoint, 2019). Cependant tout projet de restauration implique nécessairement une étude diagnostique du milieu afin de mieux appréhender la zone. Il est donc important d’étudier les facteurs biotiques et abiotiques susceptibles d’influencer les annexes hydrauliques. Pour cela une étude de l’éco-hydrologie des annexes hydrauliques sur l’axe biotique a déjà été menée. La présente étude tâchera de se focaliser sur l’axe abiotique dans le but de caractériser au niveau sédimentaire les annexes fluviatiles de la Basse Loire.
Protocole de préparation des échantillons après prélèvement sur le terrain
Pour cette étape le matériel utilisé est le suivant :
• Mortier et pilon en céramique
• Tamis Retsch 5mm
• Bac de récupération en plastique
• Sachets plastiques hermétiques .
Avant l’étape de calcination, les échantillons ont été récupérés, broyés à l’aide du pilon lorsque les morceaux étaient trop compacts (Fig.3a et b), puis tamisés au tamis d’une maille d’ouverture 5mm (Fig.3c). Les éléments passés à travers le tamis ont été récoltés dans le bac en plastique (Fig.3d) et placés dans un sachet hermétique avant d’être réutilisés pour l’étape de calcination.
Protocole de détermination du taux de matière organique
Pour cette étape le matériel utilisé est le suivant :
• Creusets de porcelaine à fond plat de contenance 25mL
• Four (Nabertherm GmbH 30-3000°C).
Température maximale fixée pour les expériences : 550°C.
• Balance (TE64-OCE). Précision à 10⁻⁴ , cependant les valeurs seront arrondies à 10⁻³ .
• Dessiccateur contenant un agent déshydratant (silice)
• Plaque métallique
• Pinces à bras longs .
Avant réalisation des expériences les creusets ont été rincés à l’eau claire. Lors du maniement des creusets une pince à bras long a été utilisée. Egalement par mesure de sécurité lors de la mise en place et du retrait des creusets dans le four à moufle, des gants ont été portés pour éviter tout risque de brûlure.
La quantification de la teneur en matière organique des sédiments a été réalisée par perte au feu (PAF) en suivant pour l’essentiel le protocole établi par l’institut scientifique de service Public de Wallonie – (ISSeP). Cette méthode permet d’évaluer la teneur des sédiments en matière organique non volatile. Cette méthode s’est déroulée en plusieurs phases. Les creusets ont été disposés dans le four en cinq rangées de six (une rangée correspondant à une annexe) à une température de 550°C +/- 25°C pendant une durée de 20min (Fig.4a et b). Après une phase intermédiaire de refroidissement sur une plaque métallique (Fig.4c) les creusets ont été transférés au dessicateur pendant 4h (Fig.4d).
Les creusets ont ensuite été pesés à vide (Pv) à l’aide de la balance analytique (Fig.5a). L’étape suivante a consisté à transférer 10 grammes d’échantillon dans le creuset puis de le peser une seconde fois (Pt). Les creusets ont ensuite été disposés dans le four à moufle à une température de 550°C +/- 25°C pendant une durée de 1heure et demie. De nouveau, les creusets ont été récupérés et placés sur la place métallique (Fig.5b) puis disposés au dessiccateur durant 4 heures. Une pesée finale a ensuite été effectuée (Pf).
Traitement statistique
Le test ANOVA va permettre de tester si le pourcentage de moyenne de matière organique en surface et en profondeur par groupe de végétalisation est significativement différent. La variable dépendante correspond à la variable expliquée, ici le pourcentage de matière organique dont nous voulons expliquer la variabilité par la variable explicative qualitative à savoir : le groupe de végétalisation. Une fois les données rentrées (Annexe 1), les options « comparaisons par paires », « Test de Tukey », « Méthode REGWQ » et « Test de Dunnett » ont été cochées afin d’explorer de manière plus approfondie les résultats de comparaison. Un des premiers tableaux issus du test ANOVA permet de fournir la valeur du R², coefficient de détermination. Ce dernier, va permettre de donner une idée du pourcentage de variabilité de la variable à modéliser, expliqué par les variables explicatives. Un second test ANOVA a également été réalisé dans le but de tester si le pourcentage de matière organique en surface et en profondeur est significativement différent. La variable dépendante étant ici le pourcentage de matière organique, expliquée par la variable explicative à savoir : la zone de prélèvement, en surface ou en profondeur. L’analyse ACP a également été réalisée et il est important de préciser que seulement 13 des 14 annexes ont été prises en compte. En effet, l’annexe : Bras du Vieux Port Thibault dépourvues des données physico-chimiques de l’eau n’entrera pas dans l’analyse. Ce test va permettre d’étudier des données quantitatives présentées sous la forme d’un tableau de 13 observations (13 annexes) et 6 variables (Température, pH, O2, pourcentage de surface ligneux en 2013, pourcentage de MO en surface et pourcentage de MO en profondeur) (Annexe 2). Cette analyse va permettre de visualiser l’ensemble des observations décrites par les 6 variables sur un graphique à deux dimensions. Enfin, une seconde ACP sera réalisée pour évaluer les corrélations possibles entre les types de sédiments : fins ou grossiers, le degré de connexion de l’annexe et la teneur en matière organique .
Diverses études dont la partie expérimentale consistait à calculer le pourcentage de matière organique présente dans le sol, ont déjà pu être menées. En effet, dans les études de Maurice (1994) et Savi (2017), la fraction solide constituant le sol est composée de 1-10% de matière organique. D’autres études évoquent un pourcentage légèrement inférieur variant de 1 à 5% (Arbre et Paysage, 2015 ; Medsen, 2017). Enfin, une étude a évalué des taux de matière organique variant de 0.5% en profondeur à 5% en surface (Ratsimazafy, 1967). Dans notre cas le pourcentage variait d’un minimum de 0.198% jusqu’à atteindre un maximum de 6.012% en surface, ces valeurs sont donc bien dans le même ordre de grandeur des études précédemment menées.
Egalement, il est intéressant de remarquer notamment dans le groupe 2 et 3, que le pourcentage de teneur en matière peut atteindre des valeurs inférieur à 1% jusqu’à un maximum de 3.654%. Aussi, au sein d’une même annexe les valeurs en surface et en profondeur peuvent largement varier. C’est le cas du bras de l’île Clémentine qui affiche une teneur de matière organique en surface de 3.156% et de 1.8% en profondeur. Cette variation pourrait s’expliquer par la présence du bouchon vaseux présent sur la Loire. En effet, ce dernier affiche une tendance de migration vers l’amont, présent en 2016 jusqu’au niveau de Nantes (Projet R-TEMUS Présentation PowerPoint, 2019), ce dernier pourrait tout à fait être remonté au niveau de cette annexe, expliquant ainsi des valeurs de matière organique supérieures en surface.
Cela nous permet d’aborder l’hypothèse première à savoir : Le pourcentage de matière organique en surface est supérieur au pourcentage de matière organique en profondeur. Bien qu’aucune différence significative n’est était avérée, les résultats ont montré que pour plus de troisquarts des annexes le taux de matière organique était supérieur en surface. Plusieurs études démontrent également cette tendance. L’étude réalisée par Hedin (1972) a permis de constater qu’à deux niveaux de prélèvements une diminution du taux de matière organique avec la profondeur a été observée. Ce résultat est expliqué notamment par les interactions complexes qui ont lieu entre le sol et le système racinaire. Egalement, Qualls (1991) a signalé que dans un écosystème forestier, les augmentations nettes les plus importantes du flux de matière organique a lieu dans la partie supérieure du sol forestier. D’autres études ont montré que la concentration et le flux de matière organique dissoute dans le sol diminue significativement avec la profondeur du sol (Ratsimbazafy, 1967 ; Kalbitz, 2000, Peinemann et al, 2005) et notamment au sein même d’une plaine alluviale
(Ratsimazafy, 1967).
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Table des matières
I. Introduction
II. Contrat Loire et ses annexes et Projet R-TEMUS
III. Matériels et méthodes
III.a. Prélèvement des sédiments sur le terrain
III.b. Protocole de préparation des échantillons après prélèvement sur le terrain
III.c. Protocole de détermination du taux de matière organique
III.d. Traitement statistique
IV. Résultats
V. Discussion
VI. Conclusion
Bibliographie
ANNEXES
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