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Transférer le sol pour restaurer des communautés végétales: quelles leçons pour mesurer la résilience des pelouses sèches ? (Plaine de La Crau, Sud-Est de la France).

Transfer of soil as a toll to restore plant communities: lessons drawn to measure xeric grassland resilience (Crau plain, south east France)

, &
Pages 287-300 | Received 10 Feb 2014, Accepted 18 Mar 2014, Published online: 23 Sep 2014

Figures & data

Figure 1. A, Situation géographique de la plaine de La Crau en France et du site où a eu lieu la fuite de pétrole; B, Schématisation du site restauré (hachures), de la zone de passage des canalisations (bande grise), de la steppe de référence (fond blanc) et positionnement des quadrats (100 m²) correspondants aux différents traitements de transfert sol effectués par camions (traitement C: blanc; traitement BC: gris clair; traitement ABCnc : gris foncé; horizon ABC: GRIS; steppe de référence: gris très foncé).

Figure 1. A, Location of the plain of La Crau in France and location of the site where there was the oil spill, B, Schema of the restored site (hatched), zone crossing by oil pipes (gray line), reference steppe (white) and positioning of quadrats (100 m²) corresponding to different treatments of soil transfer realized by trucks (treatment C: white; treatment BC: light gray; treatment ABCnc: dark gray; treatment ABC: gray; reference steppe: very dark gray).

Figure 1. A, Situation géographique de la plaine de La Crau en France et du site où a eu lieu la fuite de pétrole; B, Schématisation du site restauré (hachures), de la zone de passage des canalisations (bande grise), de la steppe de référence (fond blanc) et positionnement des quadrats (100 m²) correspondants aux différents traitements de transfert sol effectués par camions (traitement C: blanc; traitement BC: gris clair; traitement ABCnc : gris foncé; horizon ABC: GRIS; steppe de référence: gris très foncé).Figure 1. A, Location of the plain of La Crau in France and location of the site where there was the oil spill, B, Schema of the restored site (hatched), zone crossing by oil pipes (gray line), reference steppe (white) and positioning of quadrats (100 m²) corresponding to different treatments of soil transfer realized by trucks (treatment C: white; treatment BC: light gray; treatment ABCnc: dark gray; treatment ABC: gray; reference steppe: very dark gray).

Figure 2. A, Photographie du site où a eu lieu la fuite de pétrole après l’excavation du sol pollué correspondant à la phase de réhabilitation écologique (premier plan) et de la steppe de référence (arrière plan); B, Photographie représentant la collecte du sol dans le site donneur (à droite) et de la steppe intacte (à gauche); C, Photographie représentant le transfert de sol sur le site receveur correspondant à la phase de restauration écologique (arrière plan) et de deux quadrats pour le suivi de la végétation déjà mis en place (premier plan); D, Photographie représentant les principaux horizons pédologiques en cours de transfert (horizon organique A1; horizon minéral (B); cailloutis C) et de la roche mère R.

Figure 2. A, View of the site in 2010 where the leak occured and after the excavation of the polluted soil corresponding at the depollution step (forefront); and view of the reference steppe (background); B, collecting of soil in 2011 in the donor site (at right) and the undisturbed steppe (at left); C soil transfer in march 2011 on the receive site (background) and disposition of two quadrats for the vegetation survey (foreground); D, main soil layers being transferred (top soil A1, subsoil (B), altered bedrock C) and the unaltered bedrock.

Figure 2. A, Photographie du site où a eu lieu la fuite de pétrole après l’excavation du sol pollué correspondant à la phase de réhabilitation écologique (premier plan) et de la steppe de référence (arrière plan); B, Photographie représentant la collecte du sol dans le site donneur (à droite) et de la steppe intacte (à gauche); C, Photographie représentant le transfert de sol sur le site receveur correspondant à la phase de restauration écologique (arrière plan) et de deux quadrats pour le suivi de la végétation déjà mis en place (premier plan); D, Photographie représentant les principaux horizons pédologiques en cours de transfert (horizon organique A1; horizon minéral (B); cailloutis C) et de la roche mère R.Figure 2. A, View of the site in 2010 where the leak occured and after the excavation of the polluted soil corresponding at the depollution step (forefront); and view of the reference steppe (background); B, collecting of soil in 2011 in the donor site (at right) and the undisturbed steppe (at left); C soil transfer in march 2011 on the receive site (background) and disposition of two quadrats for the vegetation survey (foreground); D, main soil layers being transferred (top soil A1, subsoil (B), altered bedrock C) and the unaltered bedrock.

Figure 3. Analyse de la composition et des abondances des espèces végétales de chaque traitement et de la steppe de référence par une ordination NMDS basée sur 45 échantillons de végétation au printemps 2013. Le graphique A montre les échantillons de 2012 regroupés par traitement à l’aide de polygones: traitement C (Trait C, blanc), traitement BC (Trait BC, gris clair), traitement ABCnc (ABCnc, gris foncé), traitement ABC (Trait ABC, gris) et la steppe de référence (Steppe de référence, gris très foncé). Pour plus de clarté, seules les espèces végétales les mieux corrélées sont inscrites littéralement Le graphique B montre la dynamique de la végétation pour chaque modalité, selon la position de leur barycentre. Les lignes pointillées représentent la succession de la végétation de 2011 à 2012 et les flèches représentent la succession de la végétation de 2012 à 2013.

Figure 3. Composition and abundances analyses of plant species in each treatment and in the reference steppe with a NMDS ordination based on 45 vegetation samples. The A plot shows only the 2013 samples grouped by treatment with polygons: treatment C (Trait C, blanc), treatment BC (Trait BC, gris clair), treatment ABCnc (ABCnc, gris foncé), treatment ABC (Trait ABC, gris) and the reference steppe (Steppe de référence, gris très foncé). To clarify, only the most correlated plant species, at two first axes, are literally inscribed. The B plot shows the vegetation dynamic for each treatment, according the position of their barycenter during the tree years of the vegetation survey.

Figure 3. Analyse de la composition et des abondances des espèces végétales de chaque traitement et de la steppe de référence par une ordination NMDS basée sur 45 échantillons de végétation au printemps 2013. Le graphique A montre les échantillons de 2012 regroupés par traitement à l’aide de polygones: traitement C (Trait C, blanc), traitement BC (Trait BC, gris clair), traitement ABCnc (ABCnc, gris foncé), traitement ABC (Trait ABC, gris) et la steppe de référence (Steppe de référence, gris très foncé). Pour plus de clarté, seules les espèces végétales les mieux corrélées sont inscrites littéralement Le graphique B montre la dynamique de la végétation pour chaque modalité, selon la position de leur barycentre. Les lignes pointillées représentent la succession de la végétation de 2011 à 2012 et les flèches représentent la succession de la végétation de 2012 à 2013.Figure 3. Composition and abundances analyses of plant species in each treatment and in the reference steppe with a NMDS ordination based on 45 vegetation samples. The A plot shows only the 2013 samples grouped by treatment with polygons: treatment C (Trait C, blanc), treatment BC (Trait BC, gris clair), treatment ABCnc (ABCnc, gris foncé), treatment ABC (Trait ABC, gris) and the reference steppe (Steppe de référence, gris très foncé). To clarify, only the most correlated plant species, at two first axes, are literally inscribed. The B plot shows the vegetation dynamic for each treatment, according the position of their barycenter during the tree years of the vegetation survey.

Figure 4. Moyennes et erreurs standards de la richesse spécifique totale (4 m²) (A), de la richesse spécifique en espèces cibles (cm) (B), de la richesse spécifique en espèces non cibles (4 m²) (C), du recouvrement (%) (4 m²) (D) et de la hauteur moyenne de la végétation (E) au cours des trois années de suivi (2011, 2012 et 2013) pour chaque modalité de traitement de transfert de sol et pour la steppe de référence: traitement ABCnc (Trait ABCnc, gris foncé), traitement ABC (Trait ABC, gris), traitement BC (Trait BC, gris clair), traitement C (Trait C, blanc) et la steppe de référence (Steppe, gris très foncé). Les valeurs de F, de X² et de p des ANOVAs ou des tests de Kruskal-Wallis appliquées pour comparer chaque modalité entre années sont reportées au dessus des barres. A l’intérieur de chaque modalité, les barres partageant une lettre commune ne montrent aucune différence significative selon les tests post-hoc de Tukey ou de Mann-Withney-Wilcoxon.

Figure 4. Means and error standards of total species richness (4 m²) (A), target specifies richness (4 m²) (B), non-target species richness (4 m²) (C), vegetation cover (%) (D) and mean height (cm) (E) during three years of vegetation survey (2011, 2012 et 2013) for each treatment in spring 2013: treatment C (Trait C, white), treatment BC (Trait BC, light gray), treatment ABCnc (Trait ABCnc, gray), treatment ABC (Trait ABC, dark gray) and the reference steppe (Steppe, very dark gray). F and p values of ANOVA tests or X² and p values of Kruskal-Wallis tests, performed within each treatment, to compare years, are reported above each bar. Within a treatment, bars sharing common letters don’t have significant differences according to Tukey post-hoc test or Mann-Withney-Wilcoxon test.

Figure 4. Moyennes et erreurs standards de la richesse spécifique totale (4 m²) (A), de la richesse spécifique en espèces cibles (cm) (B), de la richesse spécifique en espèces non cibles (4 m²) (C), du recouvrement (%) (4 m²) (D) et de la hauteur moyenne de la végétation (E) au cours des trois années de suivi (2011, 2012 et 2013) pour chaque modalité de traitement de transfert de sol et pour la steppe de référence: traitement ABCnc (Trait ABCnc, gris foncé), traitement ABC (Trait ABC, gris), traitement BC (Trait BC, gris clair), traitement C (Trait C, blanc) et la steppe de référence (Steppe, gris très foncé). Les valeurs de F, de X² et de p des ANOVAs ou des tests de Kruskal-Wallis appliquées pour comparer chaque modalité entre années sont reportées au dessus des barres. A l’intérieur de chaque modalité, les barres partageant une lettre commune ne montrent aucune différence significative selon les tests post-hoc de Tukey ou de Mann-Withney-Wilcoxon.Figure 4. Means and error standards of total species richness (4 m²) (A), target specifies richness (4 m²) (B), non-target species richness (4 m²) (C), vegetation cover (%) (D) and mean height (cm) (E) during three years of vegetation survey (2011, 2012 et 2013) for each treatment in spring 2013: treatment C (Trait C, white), treatment BC (Trait BC, light gray), treatment ABCnc (Trait ABCnc, gray), treatment ABC (Trait ABC, dark gray) and the reference steppe (Steppe, very dark gray). F and p values of ANOVA tests or X² and p values of Kruskal-Wallis tests, performed within each treatment, to compare years, are reported above each bar. Within a treatment, bars sharing common letters don’t have significant differences according to Tukey post-hoc test or Mann-Withney-Wilcoxon test.

Tableau 1. Caractéristiques de la végétation dans chaque traitement de remise en place du sol et dans l’horizon A1 de la steppe de référence au printemps 2013, après 3 années de suivi: traitement C (Trait C), traitement BC (Trait BC), traitement ABCnc (ABCnc), traitement ABC (Trait ABC) et la steppe de référence (Steppe). Les valeurs mesurées correspondent à la moyenne ± l’erreur standard; df, F, X², p correspondent au degré de liberté, à la valeur de F, à la valeur du chi-carré et à la valeur de p résultant du test ANOVA ou du test de Kruskal-Wallis testant l’effet de chaque modalité sur chaque variable. Dans une même rangée, les cases partageant une lettre commune ne montrent aucune différence significative de leurs valeurs selon le test post-hoc de Tukey ou de Mann-Withney-Wilcoxon.

Table 1. Plant community characteristics for each treatment after 3 years, namely only for spring 2012: treatment C (Trait C), treatment BC (Trait BC), treatment ABCnc (Trait ABCnc), treatment ABC (Trait ABC) and the reference steppe (Steppe). The measured values are means ± standard errors; df, F, X², p correspond to the degree of freedom, the F value, the X² value and the p value resulting from ANOVA tests or Kruskal-Wallis tests to test the effect of each treatment on each variable. Within a row, two cases with a common letter have significantly different values according to Tukey post-hoc tests or Mann-Whitney-Wilcoxon tests.

Tableau 2. Analyses chimiques des teneurs en carbone organique total et en azote total dans trois traitements et dans la steppe de référence juste après le transfert de sol en avril 2011 : traitement C (Trait C), traitement BC (Trait BC), traitement ABCnc (ABCnc), traitement ABC (Trait ABC) et la steppe de référence (Steppe de référence). Les valeurs mesurées correspondent à la moyenne ± l’erreur standard; df, F, X², p correspondent au degré de liberté, à la valeur de F, à la valeur du chi-carré et à la valeur de p résultant du test ANOVA ou du test de Kruskal-Wallis testant l’effet de chaque modalité sur chaque variable. Dans une même rangée, les cases partageant une lettre commune ne montrent aucune différence significative de leurs valeurs selon le test post-hoc de Tukey ou de Mann-Withney-Wilcoxon.

Table 2. Soil analyses of total organic carbon and total nitrogen contents for each treatment just after the soil transfer in april 2011: treatment C (Trait C), treatment BC (Trait BC), treatment ABCnc (Trait ABCnc), treatment ABC (Trait ABC) and the reference steppe (Steppe). The measured values are means ± standard errors; df, F, X², p correspond to the degree of freedom, the F value, the X² value and the p value resulting from ANOVA tests or Kruskal-Wallis tests to test the effect of each treatment on each variable. Within a row, two cases with a common letter have significantly different values according to Tukey post-hoc tests or Mann-Whitney-Wilcoxon tests.

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