Evolution des sols ennoyés sous les retenues de barrage : Influence sur l'écologie des plans d'eau et la dynamique des gaz à effet de serre

Reservoir establishment results in the submersion of soils and vegetation. Their ecological evolution follows 3 main phases.- Initial: carbon and nutrients stored in living and dead vegetation biomass supply for a rise of the trophic level and productivity of the lake. During this phase, named « trophic upsurge », which duration and intensity are variable, water anoxia, CO2 and CH4 emissions also rise especially when temperature is high.- Mean Term: Water level fluctuates according to seasonal energy needs. Waves erode submerged soils along the shoreline. If the slope is steeper than 5%, soils are redistributed downslope and this flux contributes to the trophic upsurge and to sediment accumulation. These phenomena have been poorly studied and quantified. Our measurements at Sarrans reservoir suggest that soil redistribution is a major contributor to sediment accumulation. The ecological influence of carbon and nutrient inputs to the lake may be significant in oligotrophic environments. The evolution of permanently submerged soils is poorly known. Preliminary measurements at Sarrans reservoirs show that grassland cambisols (almost) permanently submerged have lost 30% of their original carbon store since impoundment.- On the long term, both catchment soils, through erosion and nutrient supply, and soils of the littoral zone, which support vegetation communities, influence reservoir ecology. The accumulation of sedimentary carbon in reservoirs appears much higher than in natural lakes, even eutrophic, and reasons for this are many. Greenhouse gas emission is also higher, because of higher sedimentation rate and increased water level fluctuations that favour methane bubbling and water degassing at the turbine outlet.Les réservoirs résultant de la construction de barrages noient de la végétation et des sols. Leur évolution suit trois phases.- Dynamique initiale : les nouvelles niches écologiques ouvertes ainsi que les stocks de carbone et de nutriments contenus dans la végétation vivante et morte contribuent à une hausse brutale du niveau trophique et de la productivité des réservoirs. Ce phénomène, appelé « trophic upsurge », est d’importance et de durée variables. Il s’accompagne d’une désoxygénation et d’émissions de CO2 et de CH4, d’autant plus fortes que la température est élevée.- Dynamique à moyen terme : le marnage induit par l’exploitant exonde temporairement les sols noyés, qui sont alors soumis à l’érosion par le batillage des vagues. Dès que la pente dépasse 5 %, les matériaux érodés sont redistribués dans la zone toujours en eau, contribuant au « trophic upsurge » et à la sédimentation. Ces phénomènes ont été très peu quantifiés. Des résultats récents obtenus sur la retenue de Sarrans (Aveyron) suggèrent que ce phénomène est à l’origine d’une proportion importante de l’accumulation sédimentaire. L’influence écologique de l’apport de nutriments associé à la redistribution des sols pourrait être significative dans les environnements oligotrophes. On connaît très mal l’évolution des sols ennoyés au fond des retenues. Des observations préliminaires effectuées sur la retenue de Sarrans montrent que les sols conservent leur structure d’origine. Elles suggèrent aussi que des sols bruns de prairie, ennoyés en permanence depuis 80 ans, ou exondés occasionnellement, ont perdu 30 % de leur carbone, par minéralisation.- Dynamique à long terme : A long terme, ce sont les sols du bassin versant et de la zone de marnage en pente faible qui influencent l’écologie des retenues. Les sols du bassin versant dans la mesure où le contexte écologique influence l’érosion et l’apport de nutriments. Les sols de la zone littorale dans la mesure où ils soutiennent une production végétale, qui peut contribuer à filtrer l’eau, mais aussi à l’alimenter en carbone organique minéralisable. Il semble que l’émission de gaz à effet de serre par les réservoirs est, toutes choses égales par ailleurs, plus importante que celle des lacs naturels, probablement en raison de la forte sédimentation, et des variations de pression qui favorisent l’émission de CH4, en particulier lors du passage en turbine