Bilan hydrique

Définition

Etablir un bilan de matière (ici pour l’eau) consiste à :

définir un système physique
quantifier les flux d’eau qui entrent et qui sortent du système sur un intervalle de temps fixé
écrire l’équation de conservation de la matière

somme des flux qui entrent – somme des flux qui sortent = variation du stock

Le choix du système

Ce bilan est établi pour une surface au sol unitaire et homogène, en général 1 m² ou bien 1 ha. Le système considéré inclut les houppiers des arbres et la partie du sol contenant les systèmes racinaires. Les flux élémentaires sont exprimés en mm d’eau (1 mm = 1 L/m²).

Les flux entrants

Ce sont principalement les précipitations ; il peut toutefois y avoir des remontées capillaires, notamment lors de la présence d’une nappe. Schéma des flux d'eau entrants et sortants Des flux latéraux (ruissellement, drainages latéraux) peuvent aussi exister, mais on se placera dans des situations où les flux provenant de l’amont sont égaux à ceux qui sortent en aval de la parcelle.

Les flux sortants

La transpiration des arbres (T), résultant d’un transfert de l’eau absorbée dans le sol par les racines fines vers les feuilles via le xylème des arbres,
L’interception des précipitations (In), qui représente le flux d’eau qui s’évapore à la surface des feuilles lorsque celles-ci sont humectées par la pluie. Il faut signaler que la neige peut elle aussi être interceptée et qu’une partie s’évapore (sublimation)
L’évaporation du sol et la transpiration de la strate herbacée (Eu).
Note : Eu avec u pour understorey, peut également être noté ETse.
L’évapotranspiration réelle(ETR) est la somme des 3 flux sortants précédents soit :
ETR = T + In + Eu
Le drainage de l’eau (D) au-dessous du plancher racinaire. Selon les caractéristiques hydrologiques du site auquel on s’intéresse, ce flux alimente nappes profondes et cours d’eau.

La différence qui résulte de ces différents flux se traduit par une augmentation ou une diminution de la réserve en eau dans le système, essentiellement dans le sol (1).

Exemples et chiffres

Exemple d’une forêt de hêtres en Lorraine avec la comparaison des termes du bilan hydrique, lors d’une année humide (2006) et d’une année sèche (2003) (valeurs annuelles en mm) :

Flux d'eau	année humide (2006)	année sèche (2003)
précipitations	1005	661
transpiration des arbres	220	197
interception des précipitations	116	96
évaporation du sol et de la strate herbacée	45	46
drainage	623	322

Exemple de variations dans une hêtraie de plaine, au cours de deux années, de l’indice foliaire, de la transpiration des arbres (T) et de l’évapotranspiration réelle (ETR), de la pluie journalière et de la réserve en eau relative du sol (REW). D’après Granier et al.(2000).

Références utiles

Peiffer M, Le Goff N, Nys C, Ottorini J-M, Granier A (2005) Bilan d’eau, de carbone et croissances comparées de deux hêtraies de plaine. Revue forestière française, LVII, 205-216.

Granier A, Badeau V, Bréda N (1995) Modélisation du bilan hydrique des peuplements forestiers. Revue forestière française, XLVII, 59-68.

Aussenac G, Boulangeat C (1980) Interception des précipitations et évapotranspiration réelle dans des peuplements de feuillu (Fagus silvatica L.)et de résineux (Pseudotsuga menziesii (Mirb) Franco). Ann. Sc forest., 37(2), 91-107.

Bréda N, Huc R, Granier A, Dreyer E (2006) Temperate forest trees and stands under severe drought: a review of ecophysiological responses, adaptation processes and long-term consequences. Annals of Forest Science, 63, 625–644.

Granier A, Biron P, Lemoine D (2000) Water balance, transpiration and canopy conductance in two beech stands. Agricultural and Forest Meteorology, 100, 291-308.

Bertin S, Balandier P, Becquey J, Bonal D, Bréda N, Perrier C, Riou-Nivert P, Sévrin E (2013) Le bilan hydrique des peuplements forestiers. Etat des connaissances scientifiques et techniques - Implications pour la gestion. RMT AFORCE, 978-2-916525-35-8, 190 p.

Courbet F, Doussan C, Limousin J-M, Martin-St Paul N, Simioni G (2022) Forêt et changement climatique - Comprendre et modéliser le fonctionnement hydrique des arbres. Editions Quae, collection Synthèses, 144 p.

(1) mais pas uniquement : en effet, les différents organes des arbres, principalement le bois d’aubier des troncs et dans une moindre mesure des branches et des racines peuvent en situation de contrainte hydrique perdre de l’eau. Le diamètre de ces organes montre alors une rétraction. Ce réservoir d’eau additionnel a un fonctionnement réversible lorsque la contrainte ne dépasse pas une valeur trop forte. Il représente cependant un volume total faible, correspondant au maximum à quelques jours de transpiration.

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