ANNÉE ENTIÈRE

LES CINÛ- THAKCHKKS

(sous bois)

millim.

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AMAKCB-

LA BOOZOLE

millim.

L^examen des chiffres montre que le terrain de la forêt de Haye, au centre du massif, et sous son couvert, est toujours

l'utilité des fokêts

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raieux arrosé que celui des plaines voisines. La difFcrenco est surtout sensible l'hiver; elle s'altcnue Tété par suite de la présence des feuilles. Année moyenne on ne recueille à Amanecla-Bouzule que 82,9 p. 100 do la quanlité d'eau pluviale reçue sous bois aux Cinq-Tranchées, la proportion étant de 86,4 p. 100 pour les nnois de mai à octobre et de 78,7 p. iOO seulement pour ceux do septembre à avril.

Les conclusions déduites des observations françaises appellent cependant encore quelques remarques.

Le pluviomètre forestier accuse la perte résultant pour le sol de l'adhérence d'une partie des eaux atmosphériques à la couverture végétale : tout ce qu'il recueille arrive net au sol. Il n'en est pas de même pour le pluviomètre installé au-dessus d'un champ cultivé. La surface de ce champ est couverte d'un tapis souvent très touffu de gramir)ées, légumineuses, etc., qui retiennent une portion notable de l'eau de pluie tombée et la laissent évaporer dans l'air, exactement comme le font les feuilles des arbres (1).

En revanche, l'eau condensée contre le tapis végétal du terrain découvert n'est pas non plus mesurée; elle doit, il est vrai, être en quantité assez faible relativement parce que le tapis végétal fait souvent défaut en automne et en hiver dans les champs cultivés. On peut admettre que cotte quantité d'eau est comparable (plutôt inférieure cependant, autant qu'on peut en juger) à celle qui se condense dans la couverture de feuilles mortes du sol forestier.

H parait donc que ces remarques viennent tortifîer encore les conclusions favorables à la forêt, devenues valables à fortiori. Dans l'état actuel de nos connaissances il faut admettre que le terrain de la forêt de bois feuillus reçoit plus

(1) On a calculé (M. Ney, der Wnld und die Quellen, Tûbingue, 1X04, p. 30) que la récolte d'un champ de blé aurait une surface développée de T4.000 mètres carrés par hectare, celle d'une prairie nalurelle serait de 16 000 mq., celle d'un champ de trèUe de 56.000 mq., celles d'un champ de pommes de terre de r»2.000 mq. La surface foliacée d'une futaie de hêtre bien pleine, d'âge moyen, serait dç 83.000 mq;

LA FORÊT ET LES SOURCES Io3

d'eau provenant de Tatmosphére que le terrain agricole ; la différenco peut être considérable et atteindre 20 à 25 0/0 de la chute en hiver, saison qui fournit presque seule des eaux d'infiltration.

Sous les forêts résineuses, il semble bien qu'il en soit encore de mémO; surtout en hiver. Le fait peut être admis comme à peu prés certain pour le pin sylvestre et le mélèze et il est probable encore pour Tépicéa, Tarbre de nos pays dont le couvert est le plus épais.

§ i. — Influence des forêts sur Vinfiltration des eaux.

L'on a vu au paragraphe précédent Tinfluence de Tétat boise sur la quantité d'eau atmosphérique qui parvient au sol. Il reste à examiner comment la forêt modifie les conditions d'alimentation des sources, en agissant sur Tinfiltration profonde de cette eau jusqu'aux nappes souterraines, dont les sources constituent les débouchés.

Do l'eau qui parvient au sol une partie s'écoule à la surface et parvient directement aux cours d'eau par le ruissellement. On appelle eaux sauvages ces eaux qui glissent à la surface sans pénétrer et coefficient de ruissellement le nombre qui exprime leur importance relative.

Une seconde partie retourne directement à l'atmosphère à l'état gazeux, par suite du phénomène de Vévaporation phy^ sique.

Une troisième partie, après avoir pénétré dans les couches superPicielles du sol, en est soutirée par la succion des racines qui l'entraîne dans le corps des plantes. Cette eau est partiellement utilisée pour former les tissus des végétaux, mais la plus forte part retourne à l'atmosphère sous forme gazeuse, par les stomates des feuilles, après avoir charrié jusque dans celles-ci les éléments minéraux nécessaires à l'accroissement de la plante. On appelle évaporation physiologique ce phénomène important ; il enlève au sol des quantités d'eau considérables qui avaient

io4 l'(jtilité des forêts

déjà pénétré à des profondeurs plus ou moins fortes, suivant la dimension des végétaux. On conçoit en effet que la zone ainsi asséchée est tout près delà surface dans le cas de gazons ou de céréales à racines superficielles, tandis qu'elle pourra être assez profonde dans le cas de forêts dont les racines pénètrent très avant dans les sols perméables.

Une quatrième partie enfin, s'étant infiltrée, grâce à la perméabilité du sol, arrive à dépasser la zone de profondeur d'où les racines des végétaux peuvent l'aspirer ou de laquelle elle peut s'élever par capillarité jusque dans la région où les racines sont actives. Elle pénètre de plus en plus profondément dans le sol jusqu'à ce que, rencontrant Tobstacle d'une couche imperméable, elle s^amasse pour constituer une nappe souterraine d*eau libre. C'est cette nappe qui, se déversant au dehors, forme les sources lorsque les conditions exposées au g 1 de ce chapitre viennent à être remplies. Si le modelé du terrain est tel que les eaux ne peuvent apparaître à l'air libre, la nappe souterraine est alors exploitée au moyen de puits et on a proposé (1) d'appeler w6//>/?e/?Ar^a/îyî/tf la nappe la plus rapprochée de la surface parce que c'est celle qui alimente les puits dont on limite naturellement la profondeur au niveau qui ne dépasse pas, en général, en s'abaissant, la partie supérieure delà nappe la plus superficielle.

Avant d'aller plus loin il convient d'établir ici une distinction essentielle entre les sources des régions de montagnes et celles des pays de plaines.

En montagne le ruissellement joue un rôle tellement prépondérant que la question qui nous occupe peut se traiter en ne considérant que ce phénomène seul, abstraction faite de Tévaporalion et do la perméabilité. L'influence de la perte due aux eaux sauvages primo toutes les autres. Ce cas spécial, le plus simple, est le seul dans lequel on puisse formuler des conclusions

(1) Daubrée, les Kaux souterraines, t. I, page 19 (Paris, Dunod, édit. 1887).

LA FORÊT ET LES SOURCES Io5

absolument certaines. C'est du reste aussi de beaucoup le plus important : les sources sont infiniment plus nombreuses, plus abondantes et plus utiles en montagne qu'en plaine. Les sources de plaine, ou bien sont alimentées par des eaux s'infiltrant dans la montagne, ou bien n'ont aucune influence sur le régime des eaux à cause de leur faible débit. La chute d'eau dans les régions basses est en effet trop faible pour que, après prélèvement fait par la végétation généralement agricole, il puisse en rester une part notable pour alimenter des sources. Souvent même les terrains des plaines portent des récoltes qui absorbent, pour se former, plus d'eau que n'en produisent les précipitations locales, l'appoint étant fourni par l'irrigation naturelle ou artificielle au moyen de l'excédent de zones plus élevées.

En plaine, au contraire, le ruissellement n'existe pas et l'alimentation de la nappe souterraine dépend des conditions de perméabilité du sol et de l'évaporalion.

I. — Influence DES FORÊTS sur i/infiltration des eaux en montagne

La fraction deruissellement augmente suivant la pentaet suivant la rapidité plus ou moins grande avec laquelle tombe la pluie ou fond la neige sur les versants. Elle peut devenir extrêmement élevée. M. Imbeaux (1), dans une étude sur le régime de la Durance, a trouvé que, « pour les trois crues exceptionnelles des 27 octobre 1882, d'octobre 1886 et de novembre 1886, la fraction de ruissellement avait été, à Mirabeau, de 0,33 — 0,39 et 0,42, soit plus du tiers de la pluie tombée; elle était descendue à 0,27 pour des crues moins fortes et même à 0,23 et 0,18 pour do moyennes et petites crues, montrant bien ainsi la loi de sa décroissance parallèle à celle de l'intensité de la pluie ». Pour le Danube, à Vienne, le bureau central hydrographique de Vienne u trouvé, en appliquant la mémo méthode, 42,1 0/0 pour

{{) Essai-Programme cV hydrologie ^ par M, le D' Imbeaux, ingénieur des Polits et Chaussées. Publié dans la Zeltschrift fur Cewàsserkunde, 1898 et 1899. (Citation empruntée à M. Henry.)

irfi

io6

l'utilité des forêts

la période du 28 juillet au 14 août 1897 (1). D'autres auteurs (Demontzey, M. Ney) ont constaté que la fraction de ruissellement peut atteindre 40 à 50 0/0 de la tranche pluviale sur des versants déboisés. Demontzey cite même un cas où elle s'est élevée aux trois quarts do l'eau déversée par une pluie d'orapo sur le bassin d'un torrent s'étendant sur plus de 800 hectares. L^action de la forêt sur la réduction des eaux sauvages est tellement connue, tellement universellement admise, que c'est devenu un lieu commun que d'y insister. Nous rappellerons seulement qu'elle résulte principalement : 1® de ce que, grâce à l'obstacle formé par les cimes, l'eau n'arrive au sol qu'avec une vitesse à peu près nulle; 2o de ce que les pluies sont, toules choses égales d'ailleurs, plus fréquentes et moins violentes en forêt, que surtout la fusion des neiges y est beaucoup moins rapide, celles-ci persistant sous bois quinze jours ou même un mois plus longtemps qu'^n terrain découvert; 3ode Tobstacle opposé au cours des eaux parles tiges et les racines des arbres et enfin de l'absorption d'une quantité considérable d'eau par la mousse ou la couverture morte du sol. On a calculé qu'une couverture de feuilles mortes ou de mousse retenait, par son hygroscopicité, une tranche pluviale de 74 millimètresd'épaisseur tombant en un jour avant de rien laisser écouler par le ruissellement (2). Même lorsque la couverture est saturée, elle ne laisse échapper l'eau que goutte à goutte de sorte que le sol peut s'imbiber complètement, au grand bénéfice de la nappe souterraine. On peut dire que le rtiissellementest à peu près complètement supprimé sur les versants couverts dé forêts en bon étaty où la couver^ ture est respectée.

(1) Die IIochwa^ser-Kalaslrophe des Jahres JS97 in Osierreick... Beitràge zur Hydrographie Os terreichs. — Publié par \e K. K. /njdrographischer Central-Bureau (le Vienne, II* fascicule, 1898.

(2) Ebcrmayer [Die gesammte Lehre der WalslreUy Berlin, 1816, pp. 177 à 181) expose que la mousse peut retenir en suspension 2,8 fois son poids d'eau. Les sphagnums et les espèces iVhypnunis telles que le h. loreum peuvent absorber jusqu'à 4.5 kilogs d'eau par mètre carré de terrain recouvert. Les feuilles mortes de hêtre retiennent environ 2,3 fois, celle de pin ou d'épicéa 1,2 fois leur poids d*eau. Voir aussi le livre de M. Ney, der Wold und die Quellen, p. "0. (Tûbingen, 1894).

Nous ne saurions mieux résumer ce qui concerne l'action de la foret sur Talimentation des sources en montagnes que par une citation empruntée à Ja plume si autorisée de M. le profes seur Henry (1). a Les montagnes boisées attirent les pluies; c'est là où les précipitations atmosphériques atteignent leur maximum; c'est là où sont les grands réservoirs d'eau; c'est là où se concentrent presque toutes les sources. Les forêts placées sur les montagnes, notamment sur celles dont la direction est perpendiculaire à celle des vents humides, déterminent la précipitation delà plus grande partie de la vapeur d'eau qu'ils contiennent. Il suffit de jeter un coup d'œil sur une carte pluviométrique pour en être convaincu. Les montagnes nues, chauves, n'ont à cet égardqu'une action très faible; c'estce que montrent d'une manière frappante les contrées qui bordent l'Adriatique ainsi qu'une partie de la Méditerranée, lesquelles sont connues pour leur sécheresse. Privées de forêts, il manque à ces montagnes le moyen de refroidir l'air et d'amener ainsi la précipitation de la vapeur qu'il contient. Le sol dénudé, que le soleil pénètre aux expositionsde l'Ouest et du Sud-Ouest d'une chaleur intense, ne possède certes pas cette propriété. »

« Une seconde différence consiste dans l'énorme diminution sur les montagnes boisées de la fraction de ruissellement comparée à ce qu'elle est sur les mêmes pentes nues... Les eaux, au lieu de se précipiter dans le thalweg en provoquant des inondations subites et désastreuses, pénètrent lentement dans la couverture et dans le sol, qu'elles imbibent profondément... Aussi est-il incontestable et, croyons-nous, incontesté, que les forêts de montagnes favorisent, en général, la production des sources. »

A plus forte raison en sera-t-il ainsi lorsque les forêts de montagnes croîtront sous un climat chaud où l'évaporation physique est considérable.

(i) Communication au Congrès international de Sylviculture à Paris en 1900, page 327 du Compte-rendu officiel.

io8 l'utilité des forêts

II. — Influence des forêts sur l'infiltration des eaux en plaine

L'influence du ruissellement se trouve complètement écartée dans le cas des forêts de plaine. L'alimentation de la nappe souterraine n'y dépendra plus que de l'évaporatîon physique ou physiologique et de la perméabilité du sol. Examinons d'abord V action de la forêt sur cette perméabilité du sol.

Le sol forestier, en bon état, est naturellement meuble. Les racines des arbres le pénètrent profondément, jusqu'à 3 ou 4 mètres et parfois davantage; en y grossissant, elles font l'effet de coins qui divisent mécaniquement le sol. Lorsque les arbres ontété abattusies racinesse décomposent, et à leur place subsiste un réseau de canaux remplis d'une matière hygroscopique qui conduit l'eau directement à d'assez grandes profondeurs. Le long des racines des arbres sur pied, surtout dans le voisinage de la tige, il existe entre le sol et l'écorce des vides provenant des oscillations de l'arbre balancé par le vent : l'eau de pluie qui a glissé le long de la tige arrive par là directement, pour ainsi dire instantanément, dans le sol.' Ënfln lavégétation forestière favorise la division du sol par l'action des lombrics.

La température du sol forestier est sensiblement plus élevée en hiver que celle du terrain découvert. Il en résulte que souvent, pendant la saison froide, la chute de la pluie ou la fusion de la neige s'effectuent sur un sol gelé et devenu par suite imperméable à la surface, de sorte que toute l'eau disparaît par ruissellement. En forêt, le sol, moins froid, pourra n'être pas gelé et absorber l'eau tombée.

Il est de toute évidence que F évaporation physique de l'eau du sol est moindre sous bois qu'en terrain agricole. La foret recouvre le terrain d'un double écran protecteur: d'abord la couverture de feuilles mortes, matière éminemment hygroscopique et, par suite, toujours fratche, qui, superposée immédiatement au terrain, s'oppose avec une grande énergie à l'évaporation.

Plus haut le dôme de feuillage, à étages souvent multiples, présente sa densité maxima en été, à l'époque où l'évaporation est la plus forte. La température de l'air est aussi plus basse, en été surtout, sous bois qu'au dehors. C'est une entrave puissante à l'évaporation. La plus basse température^ du sol forestier en été agit encore dans le même sens.

Enfm Févaporation est beaucoup favorisée en rase campagne par le vent, qui renouvelle constamment les couches d'air saturées en contact immédiat avec le sol.

On a essayé de mesurer l'importance comparée de l'évaporation sous bois et hors bois en déterminant la quantité de liquide perdue par des récipients pleins d'eau disposés sous le couvert ou en pleins champs. Dans ces conditions, il s'évapore deux à cinq fois, dans certains cas jusqu'à huit fois, en moyenne environ trois fois plus d'eau en terrain découvert que sous le massif. Mais ces expériences sont peu significatives, même lorsqu'on remplace les récipients pleins d'eau par des caisses imperméables remplies de terre ; les conditions dans lesquelles on expérimente étant par trop éloignées des conditions naturelles (i).

Il reste à comparer la forêt aux terrains agricoles au point de vue de la quantité (Ceau soutirée au sol par la végétation.

On ignore absolument, à vrai dire, quelle est la quantité d'eau nécessaire à la formation des récoltes, agricoles ou forestières.

Un observateur, WoUny (2), a entrepris, en 1879 et 1880, des raesurages directs de la quantité d'eau consommée par divers végétaux (orge, avoine, trèfle incarnat, gazon, seigle, etc.) qu'il avait semés dans des cases de végétation étanches. Il avait déterminé la quantité d'eau renfermée dans le sol des cases au début de l'expérience ; en y ajoutant la quantité d'eau fournie

(1) Pour les expériences françaises voir M. de Bouville,op. ci^, pages 25 et suiv. Pour celles effectuées en Suisse consulter les Mitleilungen de laStalion des recherches de Zarich. Pour les observations allemandes,voir les comptes-rendus publiés par M. Mûttrich des travaux des stations de recherches ; un extrait des résultats se trouve reproduit par M. Weber dans V Encyclopédie forestière de Lorey.

(2) Forschungen au f de m Gebiete der Agricullur-Physik, X1I« volume, p. 27.

IIO l'utilité DBS FORÊTS

pendant la durée de celle-ci soit par la pluie, soit par arrosage, et en en retranchant ce qui avait filtré à travers la terre des cases et qui avait été soigneusement recueilli, on obtenait la consommation en eau. En réalité^ les quantités mesurées sont supérieures à cette consommation^ car elles comprennent en p'us de celle-ci ce quia été perdu par évaporât ion du sol ou par évaporation d'eau restée adhérente aux feuilles et aux tiges. Les expériences de Wollny ont duré de 106 à 155 jours de la saison de végétation.

La consommation en eau a été en moyenne de quarante-trois millions de kilogr. par hectare^ le chiffre maximum étant fourni par le trèfle dont Ja consommation s'est élevée à cinquantequatre millions de kilogr. Ces chiffres représentent une consomniation d'eau moyenne par hectare et par jour, pendant la saison de végétation, de trente-quatre à trente-cinq mètres cubes environ.

Un auteur plus ancien, Risler (1), en 1870 et 1871, avait trouvé que la consommation diurne moyenne à l'hectare, pendant la saison de végétation, est de cinquante-deux mètres cubes pour la luzerne et les prairies, de quarante-quatre pour l'avoine, de vingt-trois pour le seigle, etc., en moyenne 32,5 pour les végétaux cultivés, tandis qu'elle ne serait que de huit mètres cubes pour le sapin et de six pour le chêne. Il est fort regrettable que nous ne soyons pas en mesure de juger de la valeur de ces chiffres, ignorant comment ils ont été obtenus.

Combinant les chifiFres de Wollny et do Risler, M. Ney calcule (2) que les végétaux agricoles, en général, consomment, par hectare, 5.000 mètres cubes d'eau pendant la saison de végétation.

Un expérimentateur autrichien^ v. Hôhnel, a mesuré directement la quantité de vapeur d'eau émise par les feuilles de

(i) Les travaux de Risler ne nous sont connus que par la citation qu'en fait Wollny dans l'ouvrage précité et nous ignorons la méthode suivie par cet expérimentateur.

(2) Der Waldunddie Quellen, p. 74.

divers arbres, du l*"" juin au 1®' octobre. Il a trouvé que, pendant cette période, les feuilles de bouleau émettent G8 % <'<5 'ouï' propre poids en vapeur d'eau

Frêne TiT — —

Gharin e oO — —

Hêtre 47 — —

Chêne 28 - —

Épicéa — —

Pin sylvestre . . . (î — —

Sapin 3— —

Se basant sur ces données, M. Ney (1} calcule que la consommation d'eau, par hectare, pendant la saison de végétation, serait de

27.400.000 kiloer. pour le hêtre (onze mètres cubes par jour). 21.100.000 — — l'épicéa (neuf mètres cubes par jour). 7.300.000 — — le pin sylvestre (trois mètres cubes par jour).

Il est àremarquer que ces quantités necomprennent pas l'eau incorporée dans les tissus des arbres pour la formation de leur accroissement, mais seulement celle émise par l'évaporation des feuilles (2).

D'autres chiffres ont été publiés par Th. Hartig, v. Hôhnel et Wollny; ils diffèrent parfois tellement de ceux cités ci-dessus qu'on est nécessairement amené à rester très sceptique sur la valeur des résultats obtenus. Comme le fait très justement remarquer M. Henry (3) : « S'il est facile de déterminer par des pesées l'évaporation d'un arbuste en pot ou d'un carré déjeunes plants forestiers, de gazon ou de blé; si Ton peut, à la rigueur calculer, d'après ces résultats, sanscraindre de trop forts écarts, l'évaporation d'un hectare plein de gazon, de blé ou de jeunes plants forestiers de même hauteur (4), il est par trop téméraire d'étendre les résultats obtenus sur un arbuste isolé cultivé en pot aune forêt comportantplusieurs étages d'arbres enchevêtrés

(1) Op. cit.f p. 75.

(2) La (juanlité d'eau fixée annuellement dans les tissus des arbres peut être évaluée à 3000 kiiogr. par hectare.

(3) Annales de la Science ugronomiquet 2« série, 4° année, 1898, pp. 20 etsuiv.

(4) On peut douter que cela même soit admissible.

112 l'utilité des forêts

et superposés dont les feuilles, plus ou moins ombragées, fonctiennent avec des intensités très différentes. »

Dans Tétat actuel de la science, il n'est donc pas possible de déterminer, par différence, d'une manière suffisamment approchée, le volume d'eau qui vient alimenter les nappes souterraines sous bois et hors bois.

En présence du très haut intérêt de la question, et de la diversité des opinions sur ce sujet, on a fait les plus grands efforts pour arriver, d'une façon indirecte, à se rendre compte de l'action des massifs boisés sur l'alimentation de la nappe souterraine.

Une première série de recherches a été entreprise en vue de déterminer comparativement la quantité deau qui filtre à tra- . vers une couche de terre renfermée dans une case étanche et couverte à sa surface de végétations diverses.

On a constaté que le terrain nu laisse passer plus d'eau que celui qui est couvert de végétation oude feuilles mortes, mousses etc.; c'est à peu près le seul résultat établi, et encoreest-il contestable. Nous n'insistons pas sur ces expériences, qui ne peuvent nous renseigner en rien, semble-t-il, sur ce qui se passe dans la nature (1).

On a essayé de mesurer directement la quantité d*eau renfer^ mée dans le sol sous bois et hors bois à diverses profondeurs.

Les travaux faits en Allemagne (2) et en Russie ont mis en évidence les faits suivants, qui paraissent convenablement établis*

L'humidité du sol forestier, très grande à la surface, diminue

(1) Voir, pour les mesurages faits en Suisse, le IV» fascicule des MitteUungen de la Station des recherches de Zurich, pour les travaux bavarois diverses publications de M. Ebermayer, etc., etc.

(2) Einfluss des Waldes, etc., article de M. Ebermayer paru dans le n" de janvier 1888 de VAllf/emeine Forst und Jagd Zeiiung»l^ne bonne traduction en a été publiée par M. Reuss dans le 1" volume de 1889 des Annales de la Science agroninnique. Un résumé complet de tous les travaux publics justiu'alors" est inséré dans le Compte-rendu du Congrès international de Sglc'iculture de Paris en 1900^ pages 328 et suiv. (Communication de M. Henry à ce Congrus.)

LA FORÊT ET LES SOURCES I fS

rapidemont jusqu'à une profondeur variable, qui ne dépasserait pas 80 centimètres sous des peuplements d'épicéa, d'après Ebermayer, et qui atteindrait 3 à 4 mètres d'après les observations russes. Au-dessous dé ce niveau la teneur en eau va en augmentant avec la profondeur. Il existe donc^ dans le sol, une zone sèche, plus ou moins épaisse, plus ou moins profonde, comprise entre la région humide de la surface et la région humide profonde.

On voit là, d'une façon bien nette, l'influence de l'absorption d'eau par les racines dans la région où elles sont actives, ou dans celle immédiatement inférieure, d'où l'eau peut s'élever par capillarité après assèchement de la couche plus élevée (1).

Le fait est du reste général pour tous les terrains couverts de plantes vivantes; ils présentent une couche8èche,plus ou moins éloignée de la surface suivant la profondeur de Tenracinement des végétaux qui les couvrent. Cette profondeur étant plus grande pour les végétaux forestiers que pour les autres, il est inévitable que l'on constate qu'à un même niveau, entre certaines limites, le sol forestier est plus pauvre en eau que le sol agricole (2). On a conclu de là que la forêt absorbait plus d'eau, par sa végétation, que les autres cultures, et nuisait ainsi à l'alimentation des nappes phréatiques.

(1) La profondeur de l'enraciment de nos grandes essences est bien supérieure à ce que l'on admet généralement. La tempête du i^^ février 1902 ayant arraché, avec leurs racines, dans les Vosges, une multitude de sapins de tous âges nous en avons profité pour déterminer la profondeur à laquelle s'enfonçaient, dans le sable du grès vosgien, les racines devenues visibles. Elle a varié entre 1 m. 40 et 3 m. 50. Si l'on tient compte de c^ que les extrémités des racines étaient restées dans le sol on peut admettre que ces arbres s'approvisionnaient dans une couche allant au moins jusqu'à 4 m. et peut-être à 5 m. de profondeur.

(2) Ces recherches, fort délicates en elles-mêmes, ne deviennent probantes que lorsqu'elles sont poursuivies simultanément, sous bois et hors bois, pendant un temps très long. Si l'on observe le sol immédiatement après une forte pluie on le voit saturé à la surface sur une épaisseur plus ou moins grande. La pluie ayant cessé, l'eau libre en suspension s'enfonce peu à peu dans le sol sous l'action de la pesanteur, saturant une zone de plus en plus profonde au dessus de laquelle le terrain est redevenu sec, jusqu'à ce qu'elle arrive en contact avec la nappe phréatique dont elle relève le niveau. On conçoit que l'on constate, pour la teneur en eau du sol en une saison et à une profondeur données, des résultats extrêmement variables suivant la proximité et l'abondance des dernières pluies, c'ést-à-dire suivant des circonstances fortuites dont les observateurs ne semblent pas avoir tenu compte jusqu'à présent.

Economie forestière. — I. 8

ii4 l'utilité des forêts

Il faut avouer que l'on n'aperçoit pas de relation évidente et nécessaire entre l'humidité du sol dans sa partie superficielle et l'alimentation de la nappe souterraine. Celle-ci dépend, toutes choses égales d'ailleurs, non pas du degré de fraîcheur du sol, mais bien de sa perméabilité. Une couche de sable grossier laissera passer rapidement l'eau de'pluie, tandis qu'une argile fine la maintiendra stagnante à la surface et la livrera à l'évaporation.Et cependant le sable sera sec tandis que l'argile renfermera toujours de l'eau hygroscopique.

Un fait extrêmement intéressant, et qui sera peut-être de nature à jeter un peu de lumière sur les relations de l'état boisé de la surface avec l'alimentation des eaux phréatiques^ vient d'être mis en évidence tout récemment. Aussi croyons-nous devoir nous y arrêter avec quelque détail, empruntant ce qui va suivre aux dernières publications de notre savant collègue M. Henry.

La Société libre impériale économique de Saint-Pétersbourg entreprit, en 1895, dans les forêts des steppes de la Russie méridionale,une série de recherches sur l'hydrologie souterraine dont la direction fut confiée à M. Ototzky, conservateur du musée minéralogique de Saint-Pétersbourg.

Des sondages effectués dans la forêt de Chipoff (gouvernement de Voronez) et dans la forêt noire (gouvernement de Cherson) ont amené M. Ototzky à formuler, dès 1897, cette constatation que toutes conditions physico-géographiques égales^ le nvieau des eaux phréatiques dans les forêts de la zone des steppes est plus bas que dans un espace libre voisin. A l'appui de ces conclusions si inattendues, M. Ototzky publiait les résultats d'une

(1) C'est M. E. Henry, professeur à l'Ecole nationale des Eaux et Forêts, qui a le premier, en 1891, attiré l'attention sur les sondages russes dont les résultats avaient passé inaperçus jusqu'alors tant en France qu'en Allemagne. U les a exposés dans une série de mémoires échelonnés de 1897 et fé\Tier 1898 {Annales delà Science ag7'onomirjue)ki^i)3. Dans son mémoire de 1903 M. Henry expose pour la première fois le résultat complet de ses propres recherches entreprises dans la forêt de Mondon. — Les quchjues pages que M. Ebermayer consacre à la question dans sa publication datée de 1900 {Einfluss der Wàldev auf das Grundwasscr) ne fout que reproduire, presque textuellement, le travail de M.Henry de 1898.

LA FORÊT ET LES SOURCES . ri5

série de sondages dont quelques-uns, il est vrai, ne paraissent pas à Tabri de toute objection (1).

En 1897, M. Ototzky fut chargé, par la Société impériale, de nouvelles recherches, mais cette fois dans le Gouvernement de Saint-Pétersbourg, par 60^ de latitude Nord, dans une région à pluviosité bien plus grande que celle des steppes où Ton avait opéré en 1895 (60 centimètres de chute annuelle au lieu de30).

Il constata de nouveau que, sous les forêts étudiées, la nappe phréatique se trouve déprimée par rapport à ce qu'elle est dans les terrains cultivés voisins. La différence de niveau était assez faible et variait de m. 50 à 1 m. 15.

Le 1«' juillet 1899, M. Henry, professeur à TEcole nationale des Eaux et Forêts, fut autorisé, sur sa demandera entreprendre, aux frais du budget de l'Administration des Eaux et Forêts, des sondages en vue de vérifier et de compléter les données fournies par les travaux russes .

La forêt de Mondon,près de Lunéville (Meurthe-et-Moselle), fut choisie pour ces recherches. Elle forme un grand massif de 2.000 hectares en terrain horizontal (l'altitude varie de 246 à 266 mètres). Le sol est constitué par des couches de sable, gravier et cailloux provenantdes alluvions anciennesde la Meurthe et de la Yezouse, au confluent desquelles rivières la. forêt se trouve située. Les couches aquifères se rencontrent à peu de profondeur, leur niveau supérieur étant placé à une profondeur de 2 à 5 m. environ. Plus bas, à partir de 7 m. ou plus, on trouve une argile imperméable contre laquelle s'arrêtent les

(1) n convient, évidemment, de n'opérer que dans des terrains horizontaux à la surface et homogènes jusqu'à de grandes profondeurs, de façon à écarter l'influence du relief de la surface et celle des ondulations du niveau supérieur des couches imperméables profondes, dont le relief peut être très différent de celui de la surface. Dans des terrains stratifiés à couches alternativement plus ou moins perméables, le régime des eaux souterraines dépend uniquement des allures de ces couches et ne peut nous donner aucune notion de l'influence de la végétation superficielle. Malheureusement, les terrains où a d'abord opéré M. Ototzky paraissent loin d'être homogènes puisqu'il s'y rencontre, à moins de 15 m. de profondeur, jusqu'à 3 niveaux de sources bien caractérisés. De plus, on paraît avoir parfois tenu peu de compte du relief du sol, notamment dans le sondage n? 3 de la forêt de Chipoff.

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l'utilité DBS FORÊTS

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infiltrations. Ces diverses couches, et notamment la dernière, paraissent être horizontales.

La Jame d'eau tombée sur la forêt fut de 71 centimètres en 1900, de 89 en 1901. La température moyenne annuelle est de 9*4 avec une moyenne de + l^iS en hiver et de 17^70 en été.

La forêt est peuplée de chêne, hêtre et charme; elle est traitée en taillis sous futaie à la révolution de 33 ans sur la plus grande partie de son étendue. On y trouve aussi quelques parcelles de pins sylvestres provenant du reboisement des anciens vides de la forêt.

On y for&y dès le printemps de 1900, dix trous de sonde de m. 05 de diamètre à l'aide de la sonde géologique belge et on garnit ces trous de tubes en zinc percés de petites ouvertures et munis à leur extrémité inférieure d'un cône perforé de la même fagon. On empêchait ainsi la terre de s'ébouler et de venir remplir le fond du puits. Les nombreuses petites ouvertures dans le métal permettaient à l'eau de prendre aisément son niveau.

Cinq trous furent creusés en terrain nu, dans des parcelles défrichées pour Tusage dos gardes, dans des pépinières, des pâtis communaux, mais toujours aux abords de la forêt; le plus éloigné n'en étant distant que d'une centaine de mètres. Cinq autres, destinés à être comparés aux précédents, furent installés sous le massif avoisinant aussi près et dans des conditions aussi comparables qu'on a pu le faire.

Il y avait donc cinq couples de sondages.

Les observations ont été prises une fois par mois depuis le 4 mai 1900 jusqu'au 24 août 1902.

Le nivellement a été fait par les élèves de l'Ecole forestière en mai 1900 et mai 1901 en prenant pourpoint initial l'altitude de la gare de Marainvillers, qui est de 240 m. 82.

On trouvera dans le tableau ci-après (page 118) toutes les mensurations qui ont été faites à Mondon; aucune n^a été écartée. On a dû seulement renoncer à utiliser un de ces cinq couples (celui dont un des sondages avait été foré dans les champs de la ferme de Saint-Georges et l'autre dans le taillis voisin — coupe

3 de la 3® série de taillis) parce que le sondage fait dans le champ a été détruit parla charrue en mars 1901.

Les chiffres du tableau de la page 118 donnent les résultats immédiats des mensurations effectuées sans tenir compte de la dillérenco d'altitude des oriiices des sondages.

Si Ton ramène toutes les mesures à un même niveau horizontal, on constate que, pour tous les sondages, le plan d'eau sous la forèt^ en toutes saisons, est plus bas que sous le sol nu :

De m. 30 pour le 1«' couple ;

De m. 20 pour le 2^ couple;

De m. 42 pour le 3® couple;

De m. 31 pour le i^ couple.

Il est certain que la dénivellation est plus accentuée que ces chiffres ne l'indiquent puisqu'on sait que, dans les terrains perméables, la nappe phréatique suit les accidents du relief quoique avec des ondulations beaucoup moins prononcées.

Mais acceptons comme des minima incontestables les chiffres précédents dont la moyenne est m. 30.

Nous pouvons afGrmer que, d'après les mesurages effectués chaque mois, du i mai 1900 au 24 août 1902, dans huit sondages forés au hasard, soit sous le massif soit dans les terrains nus avoisinant la foret domaniale de Moudon (Meurthe-et-Moselle), le niveau des eaux souterraines èst^ en toutes saisons j de trois décimètres au moins plus profond sous bois que hors bois.

Les expériences de M. Henry, poursuivies avec continuité pendant 28 mois, ont de plus mis en évidence les faits suivants, absolument nouveaux :

L'oscillation du niveau des eaux phréatiques est moindre sous bois que hors bois. — L'infiltration est aussi plus lente en foret; lesmaxima et minima se produisent avec des retards d'un mois environ par rapport à ce qu'on observe hors bois.

On voit ici la forêt jouer le même rôle régulateur et compensateur qu'on lui connaît à l'égard de la température.

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de sondages n° 1, corrigés de façon à ramener au même niveau ToriCce des deux puits.

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Des expériences toutes récentes de M. Tolsky, publiées en langue russe dans le 4® fascicule de 1902 de la revue la Pédologie^ et dont une traduction française due à M. A. de Lebedef, attaché au ministère de l'Intérieur à Saint-Pétersbourg, est sous presse, viennent encore confirmer ces faits. Les expériences de M. Tolsky ont été faites à l'école forestière de Staraïa Rossa (gouvernement do Novgorod), par 58° degrés de latitude Nord, près du lac Ilmen. « On est forcé de conclure, dit M. Tolsky à la fin de son article, que le niveau de l'eau souterraine est plus bas en forêt que dans la coupe exploitée, en été comme en hiver, et que les oscillations sont moins grandes (I).

En somme il semble acquis que dans les forêts de plaine des climats tempérés ou froids (2), dont le sol est formé de couches homogènes à stratifications horizontales et dont, par suite, la nappe souterraine est immobile:

l"" Le niveau des eaux phréatiques est plus bas sous la forêt, en toute saison, que hors bois ;

2° La dépression paraît être plus forte dans les régions à pluviosité faible que dans celles où il pleut beaucoup ;

3"* Les oscillations du niveau sont considérablement réduites et ralenties par la présence de la forêt.

Revenant maintenant à notre sujet, pourrons-nous conclure de ce qui précède que la forêt nuit à l'alimentation de la nappe souterraine en plaine, sous les climats tempérés ?

Cela est assurément probable. On peut expliquer par l'intensité do l'évaporation physiologique cet abaissement si curieux de la nappe d'eau sous bois. Celle-ci serait plus basse, c'està-dire moins épaisse (il est admis que la couche imperméable contre laquelle s'arrêtent les eaux infiltrées est horizontale) parce que la forêt soustrait plus d'eau à l'infiltration, par son accroissement, que les terrains voisins.

(1) Citation empruntée à M. Henry [K^vue des Eaux et Forêts^ 1903, p. 197).

(2) Dans les régions tropicales du globe, où la chaleur est torride, cest l'évaporation physique du sol (jui joue le rôle prépondérant tandis que l'évaporation physiologique ne s'accroît pas avec la température. Il peut en résulter que le niveau des eaux souterraines est alors plus élevé sous la forêt. M. Ribbentrop a constaté ce fait près de Madras [lievue des Eaux et Forêts, 1901).

Cependant un doute reste possible. Un examen attentif de la figure 6 nous montre que la dépression de la nappe sous«forestière est plus marquée pendant la saison de repos de la végétation que pendant la saison d'été. Ce fait se vérifie pour tous les couples de sondages et pour toute la durée des observations. On pourrait en conclure que ce n'est pas la végétation dos arbres qui provoque la dénivellation.

Peut-être sommes-nous ici en présence d'une nouvelle consé» quence de ce fait que, sous la forêt, la zone exploitée en eau par les racines, la zone sèche du sol, esta un niveau beaucoup plus bas que sous le terrain cultivé ?

Quoi qu'il en soit, si le fait de la dépression du niveau des eaux souterraines sous les massifs parait certaine, son interprétation l'est moins et nous restons dans le doute sur l'influence définitive, toutes compensations faites, du massif boisé sur l'alimentation des sources en terrains de plaine.

Cette première étude était sous presse lorsque nous avons eu communication (mars 1904) du compte-rendu officiel du quatrième congrès de l'Association internationale des Stations de recherches forestières qui s'est réuni en Autriche au mois de septembre 1903(1).

A cette réunion, M. Hartmann, ingénieur de l'Etat bavarois, a exposé les résultats de recherches entreprises, en collaboration avec le service forestier, par le service royal hydrotechnique, en vue de l'étude comparée des oscillations du niveau de la nappe d*eau souterraine en terrain boisé ou non boisé. Les observations ont été faites sur deux points. Le premier, Mindelheim, à 614 m. d'altitude, se trouve en terrain presque parfaitement horizontal à la surface (pente six pour mille) constitué par les alluvions do la Mindel, affluent direct de rive droite du Danube. La forêt est une parcelle de 40 hect. , isolée au milieu des terres, peuplée de chênes, pins sylvestres et épicéas âgés de 90 ans

(1) Vierle Versammlung des inteniationalen Verhandes forstlicher Versuchsanstalten... 1903. Marlabrunn, 1904 (édité par la Slatioa de recherches autri-» chicane),

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environ. L'autre station^ Wendelstein, se trouve aux environs de Nurenberg.

M. Hartmann croit 'pouvoir conclure (1) de ses relevés que la forêt n'exerce aucune action sur le niveau de la nappe souterraine. Celle-ci n'est généralement pas stagnante (comme on le sait du reste depuis longtemps), mais elle présente un cours plus ou moins rapide suivant la pente do la surface du sous-sol, l'épaisseur de la nappe en mouvement, le degré de perméabilité du terrain dans lequel elle se meut. Des différences de niveau considérables des eaux souterraines, constatées on Bavière en des points rapprochés d'un terrain horizontal et^homo^ène à la surface, ne s'expliqueraient que par les conditions de relief du sous-sol ainsi que par les vitesses et profondeurs consécutivement très variables du fleuve souterrain.

En fait, à Mindelheim, la nappe souterraine est plus près de la surface sous bois que hors bois. M. Hartmann pense que la forêt n'y est pour rien et que le contraire pourrait tout aussi bien se présenter.

§ 5. — Conclusions.

Au cours de cette longue étude de l'influence des forêts sur l'alimentation des sources, nous avons particulièrement insisté sur les points qui, récemment mis en lumière, n'ont été traités que dans des mémoires originaux, et sont ainsi peu accessibles à la grande masse des lecteurs. Arrivé à son terme, ce chapitre comporte une conclusion.

I. — Nous avons vu que la forêt avait pour effet d'augmenter l'abondance et la fréquence des précipitations atmosphériques.

(1) Les conclusions de l'ingénieur bavarois nous paraissent manquer un peu de précision, au moins dans le texte du compte-rendu officiel que nous avons sous les yeux. Il semble qu'on puisse surtout déduire des considérations développées par lui que les deux points choisis pour les observations s'y prêtaient fort mal, la nappe souterraine étant loin d'être immobile et le sous-sol d'être horizontal. En tout cas nous n'y voyons rien qui soit de nature à infirmer les résultats si nets et si concordants des mensurations faites à Mondon, par M. Henry.

Cette actîoo de la forêt, constatée par de très nombreux relevés pluviométriquos poursuivis en France et à l^étranger depuis plus de trente années, doit être considérée comme bien établie, bien que certains auteurs, sans la nier absolument, l'aient déclarée négligeable ou même tellement faible qu'elle ne peut être constatée avec nos pluviomètres ordinaires, faute d'une précision suffisante de ces instruments. Le surcroit d'arrosement procuré par la forêt atteint 23 0/0, comme moyenne de 33 années d'observations faites par la Station de recherches de Nancy. Il paraît du reste augmenter avec l'altitude du lieu où croît la forêt.

II. — La forêt retient,par adhérence aux cimes et aux branches, une partie de l'eau tombée et celle-ci retourne à l'atmosphère par évaporation directe. En revanche, ces mêmes cimes et branches, constamment, et souvent notablement, plus froides que, l'air ambiant, condensent des quantités parfois énormes de vapeur d'eau qu'elles amènentau solà l'état liquide. Aussin'estil pas rare de voir, en hiver surtout, le sol directement ombragé par un arbre recevoir plus d'eau qu'un point voisin du terrain forestier^ au-dessus duquel le massif est interrompu. 11 semble du reste que la perte d'eau provenant de l'adhérence aux cimes soit inférieure au surcroît d'arrosement procuré par la forêt. Le fait est sûrement établi pour les peuplements feuillus des environs de Nancy; il paraît certain encore pour les peuplements de pins sylvestres et de mélèzes; il est même probable pour ceux d'épicéa. On peut donc admettre que le sol forestier reçoit, en général au moins, malgré l'écran des cimes, plus d'eau que le terrain agricole voisin.

III. — La forêt diminue énormément l'évaporation physique et supprime à peu près complètement le ruissellement. Aussi dans les cas très nombreux où l'un de ces phénomènes — et à fortiori lorsque les deux à la fois — jouent un rôle prépondérant, comme il arrive dans les régions chaudes et les terrains en pente, on doit admettre sans restriction que la forêt favorise ralimenlation de la nappe souterraine et, par suite, colle des sources.

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l'utilité des forêts

ly. — On ne peut, dans l'état actuel de nos connaissances, assurer que la forêt favorise ou contrarie l'alimentation des eaux souterraines, en terrain horizontal, et sous des climats froids ou tempérés.

En effet on ignore si sâ végétation ne soutire pas au sol plus d'eau que les végétations agricoles, comme l'abaissement constaté du niveau des eaux phréatiques sous bois parait l'indiquer. Il se pourrait qu'un pareil surcroît de consommation compensât le surcroit d'arrosement du sol et la réduction de l'évaporation physique lorsque ces deux derniers facteurs sont peu importants (par exemple à de très faibles altitudes et sous des climats froids). Les faits observés sont du reste contradictoires; on cite des cas de sources taries par suite du déboisement, de même qu'on observe des assèchements superficiels par suite du reboisement. Le doute est donc commandé dans ce cas particulier; l'action de la forêt sur l'alimentation des sources reste incertaine et elle est très probablement variable suivant des circonstances qui restent à élucider.

V. — Il faut toutefois remarquer que les sources ne sont nombreuses et importantes que dans la montagne, et là la forêt leur est certainement favorable.

En plaine les sources sont rares et d'un faible débit. 11 est donc justifié de répéter, comme le déclaraient nos pères, que la forêt est la mère des fleuves ; les travaux de la science moderne n'ont fait que confirmer la parenté, de tout temps et universellement reconnue, qui relie la source à l'arbre qui l'ombrage.