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Numerous charcoal production sites (CPS) are still present in the vosges forests (Bitcherland, Moselle, France), indicating an intensive use of wood resource in the past. Locally, charcoal residues still form a specific unit at the soil surface. Our work aims to assess the physicochemical properties of current soils impacted by residual charcoals. It complements other research carried out on CPS to reconstruct the history of forest ecosystems and the use of wood resources by humans in the past. First results obtained on two CPS dated from the 19th century, suggest that residual charcoals are not very reactive despite their local abundance. Thus, they do not seem to significantly improve the potential capacity of soils to store nutrients. However, As the charred wood remains layer is thick (around 40cm), the CPS soil seem to store a little more calcium, raising slightly the pH, compared to the soils around. The soil of the two also weakly accumulate more polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). In addition, phenanthrene, the dominant PAH measured in CPS soils, seems to be a relevant marker of charcoal making activities. Micromorphological studies demonstrate that residual charcoals are decomposed by microorganisms and soil fauna, but do not move downwards in the profile. This underlines the absence of earthworms and other soil burrowing organisms. Soils located downhill have similar physico-chemical characteristics than the one uphill (our reference, not affected by CPS charcoal). This suggests very few transfers through subsurface runoff waters.Repetitions of analyses are in progress to confirm these trends. Furthermore, the effect of residual charcoals ageing on soil properties is investigated on an older CPS (from the 17th century). Comparison of all results and first hypothesis on pollutant and nutrient transfers from charcoal mound to trees and to stream water will be formulated. Link to access the video of the communication:https://www.youtube.com/watch?v=TQeXEObtmkM

International audience; Large areas of the Vosges Mountains (North-East France) are actually submitted to clear cuts due to the invasion of spruce (Picea abies) stands by a bark beetle (Ips typograpus). The clear cuts are organized to save as much timber as possible but leave large soil areas without cover, prone to accelerated erosion in steep slopes. The question of reforestation is still open but lowland vegetation has started to appear (brambles, brooms, heathers, etc.). In some stands, natural regeneration is taking place. An impact of these clear cuts on the surface water quality of the headstreams flowing close to them is possible and should be investigated. To monitor the greening due to the mostly annual development of this new vegetation, satellite images are being used. Sentinel-2 images (ULU and UGP tiles, 10 m spatial resolution, available since 2017) have been retrieved. For earlier data, Landsat images (available on https://glovis.usgs.gov/) can be used but their spatial resolution is lower (30 m). Images with clouds over the areas of interest or snow have been discarded. The areas of interest (i.e. zones of clear cuts) have been defined after land surveys. The images have been used to calculate the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) using QGIS (https://www.qgis.org). To take into account the variation of global illumination during the year, reference zones have been defined in nearby lakes (Gérardmer, Longemer, Kruth).The vegetation kinetics of plots which have been cut over the last two years will be compared. In the case of the Pleinot watershed (Girmont-Val d’Ajol- Vosges Mountains, France), the changes in water quality (minerals and dissolved organic matter) of the headstream crossing one of the clear cuts will be discussed.

International audience; Some 30 years ago, surveys of the surface water quality in the Vosges Moutains revealed a strong headstream water acidification, with high concentrations in dissolved aluminium, and the observed consequences on the aquatic biodiversity (Probst et al., 1990). In the early 2000s some of these headstreams (Grand Clos, Ventron, Rouge Rupt, Cellet) were included in a set of 16 headstreams which constitute the Vosges Acidification Observatory of the Zone Atelier du Bassin de la Moselle. Their surface water has been sampled monthly and analyzed in terms of major anions and cations, as well as dissolved aluminium and, since 2012, in terms of dissolved organic matter.In spring 2021, a new survey of the headstreams investigated in the 1990s was organized. Nineteen streams could be sampled. All the streams running on granite bedrock had a higher pH than in 1990. Most of them showed lower aluminium concentrations. The improvement for headstreams running on sandstone seems more limited and new data need to be collected. The presentation will include data collected in summer 2021 as well as long term data for the headstreams included in the Vosges Acidification Observatory to check seasonal and yearly effects.

International audience; Soil complexes have components and properties that belong to both organic and mineral worlds. They constitute diverse habitats and provide water and energy for biological and microbiological activity. Thus, as a real ecotone, a soil is a dynamic ecological system and its qualities are important for mankind.In historical ecology, past human impacts are studied on current soil properties. However, when researches are focused on long term environmental evolution, another important aspect has to be developed: the study of buried paleosol sequences dated by archaeological artefacts. Data gathered over the last two decades during preventive archaeological excavations in Lorraine, have shown, from the field to the microscope, that these artefacts are good indicators for tracing ancient biotic and abiotic ecological factors of past soil ecosystems.From examples of ancient urban, rural and pre-industrial settlements, we will highlight the human strong impact on soils by deforestation, drainage or management of the natural landscape. Archaeo-pedology brings out the early strong anthropogenic influence on soil in urban context, and reveals also that the now protected typical grazed dry grassland of the calcareous Sion plateau has been deforested since the Bronze-Age. Across Lorraine, two main soil evolution phases can now be recognized: a late Iron-Age strong erosion episode and colluviation processes, and an early Roman soil desiccation period and luvisol degradation. Then, within the second half of the Holocene, soil evolution seems to be mainly a human derived process, even if climate crises and local physical factors could have reinforced them.We invite then the ecologist community to take fully into account these under-used archaeo-pedological data. Better understanding of key pedological factors controlling past soil evolution may help future soil management and ecological restoration.https://www.youtube.com/watch?v=cb48b2SEe7s&feature=youtu.be

La montagne comme espace peu et tardivement peuplé en marge des grands axes d’échanges, fait depuis quelques temps déjà l’objet d’une attention particulière. Le massif vosgien n’échappe pas à ce phénomène. En écho aux travaux déjà réalisés sur les hautes-chaumes et le versant alsacien du massif, une équipe pluridisciplinaire tente de mesurer, sur la longue durée, la dynamique d’un espace forestier du versant lorrain. Le choix, comme objet d'étude, du massif du Fossard, qui domine le piémont occidental du massif et s'étend sur près de 150 km² entre Epinal et Remiremont (Vosges), résulte de son lien étroit, topographique et historique, avec cette dernière ville née d'une abbaye fondée au VIIe siècle dans un castrum tardo-antique perché, à 670 m d'altitude, à l'extrémité méridionale du relief.Dans ce secteur de moyenne montagne au relief contrasté où les grès superficiels côtoient des affleurements cristallins, la question se posait de savoir si la forêt qui s'est développée après la disparition des glaciers, vers le dixième millénaire avant notre ère, a subi depuis le Néolithique, les mêmes alternances de défrichements et de reprises que d’autres. Au cours du premier millénaire, reste-t-elle un espace réservé aux activités cynégétiques des puissants ou, au contraire, n'est-elle impactée qu’à partir du VIIe siècle, comme le laisse supposer le récit des vies des saints fondateurs de l’abbaye de Remiremont, par l'activité des moines défricheurs ? L'abbaye y a-t-elle développé de nouveaux modèles de gestion du sol ? A-t-elle favorisé le peuplement du massif par des essartages nombreux qui auraient donné le nom « Fossard » bien avant sa conquête à compter du XVIe siècle, mise en évidence par les historiens modernistes ? Autant d'interrogations, qui, grâce à une cartographie LiDAR réalisée pour l’occasion et une approche pluridisciplinaire mêlant géologie, géomorphologie, botanique, pédologie, histoire, archéologie et onomastique, devraient trouver des éléments de réponses susceptibles de mieux appréhender les phases d’anthropisation de cette « montagne-forêt », comme on s’est plu à qualifier le massif vosgien.

International audience; The aim of the project is to be able, ultimately, to model the behavior of the Basse de Courbeligne headstream in response to climate change and anthropogenic pressure (reduction of air pollution, forest management). The Basse de Courbeligne is a headstream flowing on sandstone (mainly Buntsandstein) in the Vosges Mountains (North-East France). Since 2002, the water quality (pH, conductivity, major anions and cations) in its upper section has been monitored monthly within the framework of the Vosges Acidification Observatory (https://deims.org/22915474-7c50-47c1-8239-6c59fa924a1b). Its pH is acidic (5.5, standard deviation (S.D.) = 0.7), its conductivity is low (16.4 µS/cm, S.D. = 5.7µS/cm) and its average concentration in dissolved aluminum is around 240 µg/L (S.D. 125 µg/L) (period 2012-2021). At the headstream source, the aluminum concentration can reach 540 µg/L.In 2016 three plots have been set up on the right steep bank and instrumented to monitor the surface runoff water quality. The pH of each plot runoff is slightly higher than the headstream pH, the conductivity being similar. The main difference with the headstream lies in the dissolved aluminum concentration, which is much lower: 60 to 80 µg/L (S.D. = 50 µg/L) between 2017 and now. In the future, these plots will be submitted to different forest management protocols. Recently the downstream section of the Basse de Courbeligne has been investigated, as an expansion of the monitoring of the headstream to its full watershed is desirable: it has been noticed that the water pH at the watershed outlet (i.e. confluence with the Gentil Sapin stream) might be much more neutral (around 7). A detailed survey of the stream has been done concerning its water quality as well as the watershed geology and soil characteristics. The combined effect of a fault and of lateral springs are playing key roles in the stream flow and its water quality.After summarizing the long-term water quality data collected on the watershed, a first attempt to model its behavior using HYPE will be proposed.

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Cette étude des formations pédo-sédimentaires 2019, en lien avec l'occupation ancienne du Saint-Mont, a été menée dans le cadre du projet « Interdisciplinarité » SolHoM-Fossard, subventionné la structure 1 en pierre sèches fouillée en 2018 (sondages 1, 2 et 3, voir Fig. 1 ; Chenal et Grzesznik, 2018 ; Grzesznik, 2019). Ces premiers travaux, non subventionnés, avaient pour objectif de déceler une éventuelle perturbation anthropique des sols et paléosols à proximité des structures. Ils ont permis de décrire des sols en lien direct avec cette structure et des sols de « référence » en bordure de chemins, dans les zones éloignées des structures archéologiques (Poszwa et al., 2018). Ils ont été complétés par une prospection à la tarière sur la plateforme PL. Une série d'échantillons a été prélevée en vue de leur analyse chimique et en lame mince. Mais les caractérisations de ces échantillons restent en attente de L'objectif global du projet SolHoM est de mieux comprendre le degré d'anthropisation des sols et l'évolution des paysages sur le Saint-Mont et le Fossard. Il prévoit un travail à deux échelles, pas forcé-ment reliées entre elles : (i) celle du versant, (prospections de surface pour étude des premiers centimètres de sols actuels et fosses pour étude de sols colluviaux ou sols de référence) ; (ii) celle des fenêtres de fouilles (étude des sols sous (ou proches) des structures archéologiques). Cette approche multi-scalaire nous permettra de mieux appréhender l'évolution de ces sols, mais aussi de détecter d'éventuels indices de défrichement, d'érosion, ou de mise en valeur agricole du secteur étudié. Pour cette seconde campagne 2019, nous avons principalement travaillé à l'échelle de fenêtres de fouille. Nos investigations ont porté sur des séquences pédo-sédimentaires soit enfouies sous les structures archéologiques, soit associées à celles-ci.-Trois sites ont été investigués en 2019 (Fig1) : La plateforme Pi , sur la terrasse 4.1 concernée par la fouille de la structure 4, est située à proximité du secteur fortement anthropisé depuis l'époque mérovingienne (monastère, habitat, formae). Quatre-La fosse FAA, creusée au centre de la plateforme Pi, se situe en contrebas de la basilique funéraire et des formae-logiques 2019 du même nom. La plateforme PL est éloignée de ce dernier secteur Pi mais en lien avec la structure sondée en 2018. 199

Cette étude des formations pédo-sédimentaires en lien avec l'occupation ancienne du St Mont vient compléter l'approche multidisciplinaire en cours sur le site. Elle tente de répondre à trois questions :-Quelle est la nature des sols au niveau des 3 sondages archéologiques réalisés ?-Sur quels « matériaux » repose la structure. Ceux-ci sont-ils antérieurs ou ont-ils subi des transformations postérieurement à la mise en place de la structure ? Sont-ils conformes aux formations superficielles et sols attendus sur la zone ?

International audience

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As part of an approach focusing on the phases of anthropisation of the Vosges mountains, which has already begun on the Alsatian slope and the Haut-Vosges, this project, which combines archaeo-geography and geoarchaeology, aims to measure, over the long time, the dynamics of a medium-altitude forest area, located on the Lorraine slope, a priori impacted by Man. The choice of the Fossard Massif as the object of study, which extends over a hundred km² to the north of Remiremont (Vosges), is the result of its close topographical and historical link with this town, born of an abbey originally founded, in the 7th century, in a late-antique castrum, situated at an altitude of 670 m at the southern end of this relief and today known as "Le Saint-Mont" (Saint-Amé, Vosges)., Dans le cadre d’une démarche portant sur les phases d’anthropisation de la montagne vosgienne, déjà commencée sur le versant alsacien et les hautes-Vosges, ce projet, mêlant archéogéographie et géoarchéologie, vise à mesurer, sur la longue durée, la dynamique d’un espace forestier de moyenne altitude, situé sur le versant lorrain, a priori impacter par l’Homme. Le choix, comme objet d’étude, du massif du Fossard, qui s’étend sur une centaine de km² au nord de Remiremont (Vosges), résulte de son lien étroit, topographique et historique, avec cette ville née d’une abbaye primitivement fondée, au VIIe siècle, dans un castrum tardo-antique, perché, à 670 m d’altitude à l’extrémité méridionale de ce relief et aujourd’hui dénommé «Le Saint-Mont » (Saint-Amé, Vosges).

La problèmatique de l'érosion en forêt. Journées scientifique Zone atelier bassin de la Moselle

International audience; From the summit downslope a granitic inselberg in French Guiana, soils and vegetation evolve from bare granite covered by cyanobacteria, to a savannah-type vegetation on thin patchy sandy accumulations, then to a low forest on shallow young soils and to a high forest on deep highly weathered ultisols.* We have used element budgets and Sr isotopic variations in soils and plants to investigate the mineral nutrient supply sources of the different plant communities.* Granite and atmospheric deposition have 87Sr/86Sr ratios of 1.3 and 0.71, respectively. The 87Sr/86Sr ratio of cyanobacteria (0.72) suggests granite weathering by cyanobacteria crusts. The 87Sr/86Sr ratio of the savannah-type vegetation is 0.73 and varies between 0.75 and 0.76 in the low and high forest leaf litter regardless of soil depth, age and degree of impoverishment.* These almost constant ratio suggest that forest Sr comes from rainwater and from the summit of this inselberg, where it is released and redistributed along the slope, by surface flow, lateral redistribution of litter, and mineral particles. However, because of its very low content in the rock and soils, Ca is supplied to plants by atmospheric deposition.; Du sommet vers la base d'un inselberg granitique (Nouragues, Guyane Française), les sols et la végétation évoluent depuis des savanes sur des ilots sableux entre les affleurements rocheux couverts de cyanobactéries, vers une forêt basse sur sols peu épais, riches en minéraux altérables puis une forêt haute sur sols très profonds et altérés.* Les variations isotopiques du strontium des sols et des plantes ont été mesurées pour rechercher les sources de nutriments des différentes communautés végétales.* Les rapports 87Sr/86Sr du granite et des dépôts atmosphériques sont respectivement de 1,3 et 0,71. Le rapport 87Sr/86Sr des cyanobacteries (0,72) suggère une libération de Sr par altération du granite. Le rapport 87Sr/86Sr de la savanne est de 0,73 et varie entre 0,75 et 0,76 dans les litières de forêt basse et haute, quelle que soit la profondeur, et la richesse en minéraux altérables des sols. * La faiblesse et l'homogénéité surprenante de ces rapports suggèrent une alimentation en Sr des forêts essentiellement à partir de dépôts atmosphériques et des sols de la partie haute de l'inselberg, via des écoulements de surface, des redistributions latérales de litière et de particules minerales lors de crises érosives. Cependant, en raison de l'extrême pauvreté de la roche et des sols en calcium, le Ca des communautés végétales provient de la pluie.

First, we have stlldiect the relations between 'the dynamics of calcium (Ca) and strontium (Sr) in different ecosystems on acid and calcareous soils, in order to evalllate if Sr could be used as a tracer of Ca. Variations of Ca and Sr concentrations were strongly and linearly correlated at each level of the ecosystems. Ho"Yvever, the slope of the correlations varied in each compartment of each ecosystem. In general, raot Sr/Ca ratio was lower to leaf Sr/Ca ratio, because of a preferential upward transfer of Ca versus Sr. Hence leaf litterfall was enriched in Ca in comparison to raot litter. This process, together with a preferential adsorption of Ca on the exchange sites of organichorizons, determined a preferential accumulation of Ca versus Sr in the soil surface horizons. In acid soils, the Sr/Ca ratio of spruce raots was lower than the Sr/Ca ratio of the soil exchange eomplex, whieh suggested a preferential uptake of Ca. This study confirmed the general analogy between Ca and Sr, but underlined the limitations of its use in ecosystem studies. Then, we have used the variations of Sr isotopie ratio to evaluate the dynamies of minerai elements in fore st ecosystems under boreal, tropical and temperate climate. In French Guyana, in two soil units differing in soil texture, we have measured the Sr isotopie ratio of three fore st species differing by their rooting depth and pattern. In the two units, theisotopie signature of bioavailable Sr inereased strongly with soil depth. But the isotopie signatures of al! speeies were similar to that of bioavailable Sr in the uppest sail horizon, which demonstrated that deep roots did not provide nutrients to the tropical ra in forest. In the North of Syveden, 'vve have measured the isotopie ratio of trees and sa ils in a pine and spruce mixed stand grovving on a peat and a podzol. Root isotopie signatures '\;vere higher at depth. Pine organs isotopie ratios were lower than that of spruce. Moreover spruce 1'Oot in the podzol E horizon had much higher isotopie ratio th an pine roots. A model of Sr circulation was llsed and showed that the interspeeific differences in Sr is6topie ratio were rdated to the intensity) of Sr cycling in litterfaH, and to a specifie weathering in the rhizosphere of spruce. Measurements a lso showed a deeper water and Sr uptake of pine roots. In the Vosges Mountains, we have studied the time develoDment of water and mineraI stress in a spruce plantation. Betvveen 1950 and 1980, before fore;t decline, tree ring èl l3C decreased eontinuously, suggesting an ,inerease of }vater stress. After 1980, 6 13C values stabilis~cJ and direct, measurements showed a clecrease in transpiration and water stress in relation to needle loss. During the last ten years, a set of budget showed a deerease in soil base saturation at that site. Between 1950 and 1990, tree ring Sr isotope ratio decreased. A model was used and simulated a similar decrease wh en the leaching of exchangeable Sr was increased, or when roots were allowed to take up nutrients in more superficial soil layers. These two mechanisms are very likely to have caused the mineraI defieiencies of the stand and may have increased its sensitivity to water stress. These results show the advantage of combining isotopie measurements and dynamie modelling 111order to understand the dynamics of mineraI elements in forest ecosystems., Les dynamiques du strontium (sr) et du calcium (ca) ont été étudiées dans différents écosystèmes forestiers sur sol acide et calcaire, afin d'évaluer dans quelle mesure le sr pouvait être utilisé comme un traceur du ca. Nos résultats ont confirmé l'analogie générale entre sr et ca mais ils montrent un transfert préférentiel du ca par rapport au sr vers les feuilles (conduisant à une accumulation préférentielle de ca à la surface du sol via les chutes de feuilles) et suggèrent sur sol acide un prélèvement racinaire préférentiel de ca par rapport au sr. La dynamique des éléments minéraux a été évaluée dans trois écosystèmes forestiers sous climat tropical, boréal et tempéré à partir de la mesure des flux et variations isotopiques du sr dans les arbres et les sols et à l'aide d'un modèle à compartiments et à flux. En Guyane, nous avons mis en évidence le rôle quasi négligeable joué par les racines profondes des arbres dans l'alimentation minérale de la forêt Tropicale humide. Au nord de la Suède, les différences isotopiques observées dans les organes de pins et épicéas croissant en mélange suggèrent d'une part, un prélèvement et un recyclage biologique du sr beaucoup plus fort par l'épicéa, et d'autre part une altération rhizosphérique plus forte par les racines d'épicéa. Les mesures ont par ailleurs confirmé un prélèvement minéral et hydrique plus profond par le pin. Dans les Vosges, la diminution du rapport 8 7sr/ 8 6sr mesurée dans les cernes d'épicéas au cours du temps a été interprétée comme le résultat d'une acidification à long terme des sols de ce peuplement, éventuellement associée à une remontée des racines. Ces mécanismes paraissent être responsables de l'augmentation du stress hydrique subi par le peuplement.