Zone tampon

Zone tampon

Sommaire

En urbanisme

une Zone tampon ou Buffer Zone désigne un terrain ou un plan d’eau utilisé pour distinguer l'usage d'un terrain d’un autre, par exemple afin de contrer ou d’enrayer le bruit, la lumière ou d’autres aspects nuisibles.

En écologie du paysage et dans le domaine de la protection de la nature

Une zone tampon est une zone située à l'interface (« écotone ») entre deux milieux ou habitats naturels ou habitats d'espèce.

Dans le domaine agrienvironnemental, la loi impose en France un certain nombre de bandes enherbées pour protéger le réseau hydrographique d'apports excessifs de nitrates, phosphates et pesticides à parti des zones labourées ,ainsi que pour protéger les berges de l'érosion et l'eau d'une turbidité anormale.

Les anglophones parlent de « riparian buffer » (que l'on peut traduire par Zone tampon riparienne) pour désigner l’association de mosaïques de zones enherbée, zones humides et de ripisylves le long de cours d'eau, à l'image des milieux qui se forment spontanément dans la nature. Ce type de mosaïque présente les performances les plus élevées en termes de gestion restauratoire et protection des sols, des berges et des nappes et eaux superficielles, et qui peuvent aussi constituer des éléments importants de réseaux écologiques de type trame verte et bleue pour la biodiversité.

Ripisylves et bandes enherbées en zones-tampon de protection de l'eau et des sols

L'intérêt et l'efficacité pour la restauration, protection et gestion de la qualité de l'eau des cours d'eau par des zones-tampon associant bandes enherbées et Ripisylves a été largement démontré aux Etats-Unis par l'expérience de "Bear Creek" (Story County,, Iowa, désignée le 16 Juin 1998 programme national d'expérimentation aux États-Unis)[1] La zone tampon "multi-espèces" est constituée - sur 1 km de long- de plantations "filtrantes" sur 20 m large avec 4 à 5 rangs d'arbres d'essences pionnières à croissance rapide (peupliers, l'érable argenté, Saules et Frêne rouge)) plantés le plus près du cours d'eau, puis deux rangées d'arbustes, et d'une bande enherbée de 7 m large entre la ripisylve et les champs agricoles. Des zones humides à vocation de lagunage naturel y sont intégrées[2]. Ce secteur a été choisi pour l'expérience parce qu'il s'était fortement dégradé dans les années 1980-1990[2].
Autre exemple de zones tampon intégrant bandes enherbées et zones humides, également aux États-Unis
Le système racinaire très dense et fin de Panicum virgatum contribue à fixer le sol et a y améliorer les interactions sol-racines-microbes ainsi que la circulation verticale de l'eau et son épuration. Cette plante a été expérimentalement réintroduite, avec succès dans les zones tampon de la Bear Creek
Sans zones tampon, le cours d'eau est directement exposé au lessivage des engrais et de certains biocides toxiques, ainsi qu'à l'érosion des sols.

En 1990, la plantation expérimentale d'une ripisylve et de zones enherbées multispécifiques (multi-species riparian buffer strip ou MSRBS) )le long d'un segment dégradé de la Bear Creek (dans le centre de l'Iowa, sur un bassin d'environ 35 km de long et étroit (3-6 km de large), drainant et irriguant 7661 ha de terres agricoles consacrée à la culture du maïs et soja, et - en bordure de cours d'eau - de zones de pâturage intensif qui contribuaient à dégrader les berges[2], voir photo ci contre) a fait l'objet de plus de 15 ans d'études des ses impacts, par des scientifiques de l'université d'État de l'Iowa et des spécialistes en agroécologie (du Leopold Center for Sustainable Agriculture)[1]. Il s'agissait notamment de mesurer ses impact en matière d'atténuation de la pollution diffuse[3] provenant du bassin versant.

Ils ont démontré[1] là que cette zone-tampon a cumulé de nombreux intérêts :

  • Elle a contribué à bloquer jusqu'à 90 % des sédiments qui arrivaient dans la rivière via le ruissellement ; Des études utilisant des pluies artificielles (à 3 reprises) appliquées sur des zones agricoles dénudées de 22,1 m de large jouxtant une zone tampon de 7,1 m de large enherbée (Panicum virgatum dominant) ou de 16,3 m de largeur de zone mixte (enherbée-ligneuses) ont montré que la bande enherbée de panicum a piégé 70% des sédiments y entrant, alors que la zone ligneuses et enherbait en piégeait plus de 92%. De manière générale, les zones-tampon ont conservé 93% du sable et des particules limoneuses apportées par l'eau de ruissellement, et 52% des particules d'argile. Lors d'une simulation de 2h de fortes précipitations (25 mm/h, la bande tampon enherbée à capté 64% de l'azote total, 61 % des nitrates (NO3-), 72 % du phosphore total et 44% des ions phosphates (PO4-). La zone-tampon mixte a été encore plus performante (avec la captation de 80% de l'azote total, 92% des nitrates, 93% du phosphore et 85% des phosphates). Lors d'une simulation d'une heure de très forte précipitations (69 mm/h), la bande enherbée a capté 50% de l'azote, 41% des nitrates, 46% du phosphore et 28% des phosphates, respectivement, alors que la bande tampon mixte a capté 73% de l'azote, 68% des nitrates, 81% du phosphore et 35% des phosphates y entrant. La bande enherbée a efficacement piégé les sédiments les plus grossiers et les nutriments liés aux matières sédimentables, mais c'est la bande mixte enherbée et arborée qui a le plus efficacement piégé l'argile et les nutriments solubles.
    Attention, ces chiffres ne sont pas transposables directement pour les sols tropicaux ou européens (les poacées européenne enfoncent moins profondément leurs racines, mais des roseaux, iris et d'autres espèces se montrent également très performantes)[4] ;
  • Elle contribue à la dénitrification[3],[5] des sols et a bloqué ou absorbé environ 80 % les apports en azote et phosphore (apportés par les eaux de ruissellement qui eutrophisaient avant cela la rivière) ;
  • Elle a permis de multiplier par 5 le nombre d'oiseaux accueillis (par rapport à un champ ou à une zone intensivement pâturée) ;
  • Elle a permis de multiplier par 5 fois la vitesse d'infiltration des pluies vers la nappe (par rapport à un champ cultivé ou à une pâture intensive).
  • Elle a permis d'épurer jusqu'à 90% de nitrates[3] avant qu'ils n'atteignent les eaux souterraines. On a aussi montré à cette occasion que le COT (Carbone organique total) n'était pas un bon prédicteur de la capacité de dénitrification du sol (qui varie selon la profondeur et d'autres paramètres que le carbone), mais que que cependant, les sédiments sableux sont moins efficace en termes de dénitrification que ceux qui sont plus riches en matière organique[5] et que l'humidité du sol augmente la dénitrification[5] ;
  • Elle a permis de diminuer l'érosion des berges de 80% (par rapport au champs ou pâture intensive) ;
  • Elle a permis de doubler la respiration du sol par rapport au sols agricoles voisins. Le sol était le plus activement "vivant" là où la densité en racine était la plus élevée, sous les peupliers et bandes enherbées de Poaceae[6] (pouvant être endomyccorhyzées par le mycélium de Neotyphodium coenophialum) ;
  • L'efficacité maximale pour diminuer l'apport en sédiments a été atteint rapidement (en 5 ans). Après 4 saisons de croissance, les arbres mesuraient de 2,4 à plus de 5.5 m de haut, et la biomasse des érables argentés atteignait déjà 8.4 millions de gramme par ha (poids sec), soit plus de 2 à 7 fois les taux mesurés sur les placettes de suivi scientifique de la même espèce dans les autres secteurs de l'Iowa, mettant en évidence un effet "puits de carbone" plus important qu'attendu [2];
    Les espèces d'arbustes (choisies pour leur autochtonie et leur intérêt pour la faune souhaitée, ont également très bien poussé (notamment les rosacées du genre physocarpus, les viornes (Viburnum) et le Prunus tomentosa ont le mieux poussé[2]. Dans la strate herbacée, on a réintroduit le panic érigé (Panicum virgatum), une grande céréale sauvage autrefois très répandue aux États-Unis. Ses touffes peuvent dépasser 2 m de haut et ses racines peuvent décolmater les sols jusqu'à à plus de 4 m de profondeur. Elle a développé dans la zone tampon des peuplements dense dont le tissus racinaire a très efficacement fixé les sols et épuré les eaux qui y ruisselaient à partir des champs cultivés, améliorant aussi les taux d'infiltration de l'eau. Les premières données montrent la présence d'une biomasse racinaire bien plus importante dans la zone tampon que les champs agricoles, ce qui suggère des sols mieux stabilisés[2] et plus actifs en termes de stockage du carbone[2] ainsi qu'une vie microbienne beaucoup plus intense, ainsi que de meilleures capacités d'absorption et épuration des eaux pluviales et de surface et des interactions sol-racine-microbes plus efficaces. Les taux d'azote/Nitrate n'ont jamais dépassé 2 mg/litre dans la zone-tampon (contre 12 mg/L en moyenne dans les champs voisins.
    Les données recueillies suggèrent que la zone tampon épure efficacement les engrais perdus par les champs, même dans la zone de vadose et saturée en eau[2] ;
  • En 10-15 ans l'efficacité maximale pour l'élimination des nutriments dans les eaux était atteinte ;
  • Elle a permis d'augmenter le taux de carbone organique du sol (jusqu'à + 66%) en quelques années, et de diminuer le carbone organique total dans l'eau[3] ; la qualité du sol et la profondeur de la zone vivante (respirante) a doublé en quelques années sous la zone-tampon (par rapport aux sols antérieurs ou voisins, colonisés par les racines de maïs ou du soja)[7]. L'amélioration du sol est très significative en quelques années : le carbone particuliaire varie rapidement et de manière saisonière, mais le carbone organique total augmente de plus de 1% par an, de 8,5% (en 6 saisons de croissance à partir des plantations) sous les zones mixtes (de peupliers associés avec une strate herbacée dense), et 8,6% sous la zone enherbée. Plus la biomasse du sol augmente, plus l'épuration permise par la zone tampon devrait être importante[8].
  • Elle offre des gîtes pour la faune sauvage, dont de nombreuses espèces auxiliaires de l'agriculture et joue un rôle évident de corridor biologique propice à la résilience écologique des agropaysages[2].
  • La biomasse qui y est rapidement produit (ligneuse notamment) peut être utilisée en agrosylviculture[9], y compris sur place en produisant par exemple du BRF.

Importance de la localisation d'une zone-tampon

  • Les « zones tampon » du type de celle de Bear Creek sont plus efficaces quand elles sont plus longue et située dès la partie amont (haute) du bassin versant.
  • Leur efficacité et relativement rapide après leur création ; Dès 4 ans après les plantations, des eaux de ruissellement dépassant souvent 15 mg/L pour les nitrates sont épurées à moins de 3 mg/L, avec des performances qui devraient encore s'améliorer avec le temps[2] ;
  • Le choix de l'implantation peut être optimisé. Le zone tampon est plus efficace là où les flux d'eau sont préférentiellement actifs dans les couches superficielles du sol ou en surface (ruissellement) et près d'un cours d'eau ou autour d'une zone de captage sera plus efficace[10], et là où ces flux sont plutôt lents (de manière à laisser le temps aux microbes et racines d'exercer leur activité épuratrice[11]. Le faible taux d'oxygène dissous dans ces endroits laisse penser que la dénitrification est le principal mécanisme d'élimination de l'azote (actif en automne et en hiver quand la photosynthèse ne permet plus aux plantes d'être actives) ;
  • Les donnés disponibles montrent que les effets bénéfiques des zones tampons varient selon leur taille et implantation (en fonction de facteurs contrôlés par la pédo-géologie, le "temps de séjour" des eaux souterraines, la pollution, l'environnement géochimique...; plus que par l'ancienneté d'existence de la zone tampon[11]).

Sur ce site où la recherche se poursuit, dans un second temps, la recherche s'est étendu en amont et aval, avec la plantations de 14 nouvelles zones-tampon le long de 14 mile de rivière dans le comté de Story et celui d'Hamilton. Près de 50 % des agriculteurs riverains se sont maintenant associés à ce programme de conservation et ont restauré de telles zones-tampon. Le site a été visité par plus de 50 ONG de conservation de la nature et agricoles de l'Iowa[1].

Dans le cadre d'une trame verte ou d'un réseau écologique

une zone-tampon est dans ce contexte une zone intermédiaire, plus ou moins large, entre le corridor biologique ou un habitat essentiel et son contexte ici dit « matrice écopaysagère ». « Les zones tampons visent à protéger les zones noyaux des processus dommageables liés à la présence d’activités en dehors du réseau » [12],[13].
Comme pour les autres éléments essentiels d'une trame verte, la zone tampon doit être clairement définie et pouvoir être contrôlée. En France, le guide méthodologique[14] réalisé en 2009 pour la Trame verte et bleue précise que «  (...) la "continuité écologique transversale", entre le cours d'eau et les zones humides annexes, s'avère pertinente à préserver, en évitant ou supprimant tout obstacle aux échanges physiques et biologiques, telles que protections de berges, digues, ou autre aménagement propice à sa canalisation ».

De manière générale, l'UICN, le réseau Man and Biosphère et tous les organismes de conservation recommandent que le noyaux protégés des parcs nationaux soient entourés d'une zone tampon. Certaines réserves naturelles petites ou vulnérables peuvent également inclure une zone tampon ou en être ceinte. Le règlement y est moins contraignant.
On admet dans les zones-tampon certaines activités humaines, et en essayant de limiter leurs impacts écologiques, par exemple, l'agriculture sera encouragée mais sous forme d'élevage extensif ou avec des pratiques d'agriculture biologique.

Une zone-tampon permet parfois aussi d’arrondir un « cœur d'habitats» (ou « noyau ») de telle manière qu’on obtienne une unité naturellement mieux adaptée à la topographie et que la gestion de la zone tampon s'en trouve facilitée.
Elle peut entourer et protéger une Réserve naturelle ou une Réserve biologique (domaniale (publique), forestière (privée ou de forêt de collectivité), dirigée, intégrale.....) ou encore un corridor biologique. Il peut parfois s'agir de dispositifs temporaire ou saisonnier, ou relativement modestes en termes d'occupation de l'espace tels que haies, ripisylves ou bande enherbée.
Souvent elle ne se différencie du territoire environnant que par une moindre pression anthropique. Conçue judicieusement, une zone tampon peut également servir d'habitat et de lieu d'implantation pour une faune et une flore diversifiées et spécifiques (dont auxiliaires de l'agriculture le cas échéant).

Dans le domaine de l'agriculture

On appelle souvent zone tampon une surface (parfois très linéaire ou interstitielle) non cultivé, enherbée et/ou boisé, « ayant la capacité d’intercepter les flux d’eau et de substances et de protéger les milieux aquatiques ». Il s'agit souvent d'une bande enherbée, d'une haie bocagère ou d'un dispositifs similaire (noue, talus..) destinée à protéger les cours d'eau des engrais et pesticides[15] des cultures adjacentes.

En France, le CORPEN a créé en 2006, un groupe de travail « Zones tampons », notamment chargé de publier une brochure « Les fonctions environnementales des zones tampons-1ère édition : les bases scientifiques et techniques des fonctions de protection des eaux » (travail décidé en octobre 2007) téléchargeable[16].

Dans le domaine de l'eau

Voir aussi

Liens externes

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Notes et références

  1. ↑ a, b, c et d Explications en anglais, avec photos)), avec Diapositives décrivant et expliquant comment la zone tampon a été créée, cartes SIG interactives
  2. ↑ a, b, c, d, e, f, g, h, i et j R.C. Schultz, J.P. Colletti, T.M. Isenart, W.W. Simpkins, C.W. Mize et M.L. Thompson, Design and placement of a multi-species riparian buffer strip system ; Iowa State University, Ames, USA (Résumé)
  3. ↑ a, b, c et d A.Denton Johnson, J.N.Nelson, T.M.Isenhart, R.C.Schultz, Denitrification and Dissolved Organic Carbon under a Riparian Buffer. Iowa State University
  4. ↑ Kye-Han Lee, Thomas M. Isenhart, Richard C. Schultz, et Steven K. Mickelson, Multispecies Riparian Buffers Trap Sediment and Nutrients during Rainfall Simulations  ; Iowa State University, Ames, IA 50011-1021 Journal of Environmental Quality, 29:1200-1205 (2000) (Résumé)
  5. ↑ a, b et c J.L.Nelson, D.M.Haake, R.C.Schultz, T.M.Isenhart, W.W.Simpkins Soil denitrification and microbial biomass under riparian pastures, forests and cropland in NE missouri ; Iowa State University (Résumé)
  6. ↑ A. Tufekcioglu, J.W. Raich, T.M. Isenhart et R.C. Schultz. , Fine root dynamics, coarse root biomass, root distribution, and soil respiration in a multispecies riparian buffer in Central Iowa, USA ; Iowa State University, Ames, IA 50011, USA Agroforestry Systems 44:163-174, 1999 (Résumé))
  7. ↑ H.Zhang, O.Marquez, C.A.Cambardella, R.C.Schultz, T.M.Isenhart, J.L.Nelson, Soil aggregation dynamics under riparian pastures, forests and croplands in NE Missouri ;Université de l'Iowa et USDA ([Résumé http://www.buffer.forestry.iastate.edu/Research/HTML/abstracts/saggregation.htm])
  8. ↑ C. O. Marquez, C. A. Cambardella, T. M. Isenhart et R. C. Schultz, Assessing soil quality in a riparian buffer by testing organic matter fractions in central Iowa, USA ; Iowa State University, Ames, IA 50011, USA. USDA-ARS, National soil Tilth lab, 2150 Pammel Drive, Ames, IA 50011, USA Agroforestry Systems 44:133-140, 1999 (Résumé)
  9. ↑ C. O. Marquez, C. A. Cambardella, T. M. Isenhart et R. C. Schultz (1999), Assessing soil quality in a riparian buffer by testing organic matter fractions in central Iowa, USA ; USDA-ARS, Université de l'Iowa et National soil Tilth lab, 2150 Pammel Drive, Ames, IA 50011, USA Agroforestry Systems 44:133-140, 1999 (Résumé)
  10. ↑ W. W. Simpkins, T. R. Wineland, R. J. Andress, D. A. Johnston, G. C. Caron, T. M. Isenhart et R. C. Schultz , Hydrogeological constraints on riparian buffers for reduction of diffuse pollution: Examples from the Bear Creek Watershed in Iowa, USA  ; Water Science and Technology 45(5):61-68. (Résumé)
  11. ↑ a et b T.R.Wineland, W.W.Simpkins, I.A.Beresnev, T.M.Isenhart, R.C.Schultz , Hydrogeology and Water Quality Beneath Multi-Species Riparian Buffers in the Bear Creek Watershed, Central Iowa.(Résumé).
  12. ↑ Bonnin Marie (2004), Les aspects juridiques des corridors biologiques, Vers un troisième temps de la conservation de la nature, Thèse de doctorat de droit public, Université de Nantes, mars 2004, 596 pages.
  13. ↑ Voir notamment : Marie Bonnin Connectivité écologique et gouvernance territoriale, 9 pages (Télécharger PDF) ; IRD/C3ED, Guyancourt
  14. ↑ Guide 2 ; Appui méthodologique à l’élaboration régional de la TVB – Enjeux et principes de la TVB (Voir page 75 du document ou page 80/82 de la version PDF datée d'avril 2009, consultée 2009/05/01)
  15. ↑ Cole, J.T et al. 1997. Influence of buffers on pesticide and nutrient runoff from bermudagrass turf ; Journal of Environmental Quality 26:1589–1598 (Résumé)
  16. ↑ Plaquette de présentation d'une vingtaine de pages avec les principaux points
  17. ↑ a et b Stanford, JA & JV Ward. An ecosystem perspective of alluvial rivers : connectivity and the hyporheic corridor. J. N. Am. Benthol. Soc. 12:48-60, 1993. (Résumé, en anglais via jstor)
  18. ↑ Janine Gibert, Pierre Marmonier, Marie-José Dole-Olivier, Sous les eaux vives prospère un univers de curiosités biologiques Un fleuve peut en cacher un autre, La recherche, n°288, juin 96. - P. 44-46.

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Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Zone tampon de Wikipédia en français (auteurs)

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