Agroforesterie et développement durable

5.5La configuration des haies brise-vent

Dès les années 30 et 40, les états du Midwest américain et les provinces des prairies canadiennes ont implanté de vastes programmes de recherche et de déploiement de haies brise-vent. Les haies brise-vent se sont avérées très efficaces pour contrer les problèmes d’érosion des sols par le vent et mitiger les tempêtes de poussière.

Celles-ci peuvent prendre toutes sortes de configuration. C’est ce que nous étudierons dans cette section. À priori, elles sont disposées différemment selon la classe texturale du sol. Un sol sableux a peu de structure (agrégats organominéraux qui stabilisent le sol) et résiste très peu à la force exercée par le vent. Ainsi, il est préférable d’utiliser un espacement serré des haies dans le cas de sols sableux (tableau 1). Toutefois, dans le cas d’un limon argileux ou d’une argile limoneuse, les agrégats et la structure du sol sont bien développés, ce qui permet au sol de résister à l’abrasion. L’espacement des haies brise-vent peut alors être moins serré. Enfin, dans le cas de limon, on propose un espacement intermédiaire parce que les sols sont moins susceptibles d’érosion par le vent que les sables, mais ils le sont davantage que les sols avec une teneur en argile dépassant les 30 %.

Dans le cas de haies brise-vent successives et orientées selon le même azimut, on sait que l’efficacité de réduction de la vitesse du vent de la première haie est supérieure à l’efficacité des haies subséquentes (figure 8). Puisque l’étendue de protection horizontale ne change pas non plus drastiquement pour des haies brise-vent caractérisées par des porosités variant de faible à moyenne, la croissance en hauteur des arbres est donc sans aucun doute le critère le plus important lorsque l’on sélectionne les espèces d’arbres pour la construction d’une haie brise-vent ayant pour but la protection sur de grandes étendues. Dans le cas où on cherche à réduire abruptement et significativement la vitesse du vent, par exemple pour protéger les bâtiments d’une ferme, les espèces d’arbres devraient être sélectionnées à priori dans le but de créer une haie très dense.

Figure 8. Patron de diminution de la vitesse du vent (U_m/U_o) à la surface du sol selon trois espacements de haies brise-vent disposées perpendiculairement à la direction du vent. Un U_m/U_o de 0 suggère un blocage complet du vent et une valeur de 1 suggère qu’il n’y a aucun blocage du vent. Les valeurs x et h sont respectivement la distance derrière la première haie brise-vent et sa hauteur. Un ratio x/h de 40 peut donc signifier un mesurage de la vitesse du vent à une distance de 400 mètres derrière la première haie et une hauteur de 10 mètres de cette même haie. La porosité des haies est inconnue.

Source : Adapté de Heisler et DeWalle (1988).

L’orientation des haies brise-vent par rapport aux vents dominants a également un impact sur la réduction des vents. Le tableau 2 montre que plus la déviation par rapport à une orientation perpendiculaire d’une barrière relative aux vents est grande, moins la vitesse du vent est diminuée pour une distance constante entre les barrières (c’est-à-dire 2, 7 ou 13 mètres). On note aussi, comme à la figure 8, que la vitesse des vents est plus élevée quand les barrières sont plus espacées. D’après les auteurs, les vents les plus faibles capables d’amorcer les processus d’érosion des sols dans les conditions qui prévalent à ce site sont de 5,4 mètres par seconde.

La figure 9 montre aussi que la superficie de terrain protégé contre l’érosion par la haie brise-vent dépend de la direction dominante des vents et de l’orientation de la haie. Plus la déviation par rapport à une orientation perpendiculaire d’une haie relative aux vents dominants est grande, moins la superficie protégée sera grande.

Figure 9. Superficie de terrain protégé contre l’érosion par une haie brise-vent selon son orientation par rapport aux vents dominants qui soufflent vers le nord-est.

Source : Adapté de Ticknor (1988).

Puisque les vents ne soufflent pas toujours dans le même sens, il est aussi avantageux de construire des haies brise-vent en forme de L, ce qui augmente la superficie de terrain protégée parce que les vents en provenance de deux principaux azimuts sont diminués (figure 10). Il faut comprendre à partir de cette figure que plus la haie est longue, plus la superficie protégée sera grande. Idéalement, pour les meilleurs résultats, la longueur (ininterrompue) de la haie brise-vent doit être au moins dix fois la hauteur de celle-ci. Ainsi, on limite les effets de turbulence aux bouts de la haie, ce qui permet une meilleure protection de l’ensemble de la surface.

Figure 10. Superficie additionnelle de terrain protégé par la construction d’une haie brise-vent en forme de L par rapport à une haie brise-vent linéaire simple.

Source : Agriculture et Agroalimentaire Canada.

Si vous avez marché dans les rues de grandes villes, vous avez sûrement remarqué l’effet des immeubles sur la dynamique du vent. En effet, le vent est canalisé par les immeubles, créant ainsi des corridors de vent avec des vélocités augmentées. En ce qui a trait aux haies brise-vent, un phénomène similaire est possible si la haie est interrompue. Comme en témoigne la figure 11, des interruptions dans une haie peuvent diminuer significativement son efficacité. Le vent se concentre dans les trouées, atteignant parfois en aval de la haie des vitesses supérieures à celles enregistrées en amont de la haie. Il est donc important pour le producteur d’éviter les interruptions dans ses haies brise-vent, au risque de subir beaucoup d’érosion par le vent dans les trouées.

Figure 11. Canalisation et augmentation de la vitesse du vent dans la trouée d’une haie brise-vent. Les valeurs sont exprimées en pourcentage de la vitesse des vents en amont de la haie. Par exemple, une valeur de 120 % indique que les vents ont soufflé à des vitesses qui étaient 20 % plus élevées que les vents les plus forts enregistrés en amont de la haie (100 %).

Source : Brandle et Finch (1991).

Pour la construction de haies brise-vent au Canada, les gouvernements privilégient une dizaine d’espèces d’arbres et d’arbustes. La figure 12 en présente quelques-unes. Prenez connaissance de la liste complète des essences suggérées par Agriculture et Agroalimentaire Canada en cliquant sur le lien pour télécharger le document de référence (page 22).

Mélèze de Sibérie

Lilas velu

Cerisier de Virginie

Saule à feuilles aiguës

Épinette blanche

Caragana arborescent

Figure 12. Quelques espèces d’arbres et d’arbustes recommandées par le gouvernement canadien pour la construction de haies brise-vent.

Source : Agriculture et Agroalimentaire Canada.

On peut utiliser les haies brise-vent pour diverses applications, principalement pour diminuer le vent dans les champs agricoles ou dans les cours des fermes et des fermettes (figure 13). La conception de ces haies est très bien expliquée dans le document d’Agriculture et Agroalimentaire Canada. Lisez les explications en cliquant sur les liens ci-dessus.

On utilise aussi les haies brise-vent pour retenir la neige sur le bord des routes (figure 13) et réduire ainsi la poudrerie. La considération de la porosité est importante lors de la conception de la haie brise-vent en bordure des routes. Il faut notamment estimer le profil du banc de neige qui s’accumulera le long de la haie. Les haies caractérisées par des porosités de 40 à 50 % donneront des bancs de neige courts et épais, alors que les haies avec des porosités de 70 à 85 % donneront des bancs de neige moins épais, mais plus allongés (figure 14).

Figure 13. Rétention de la neige par une haie brise-vent constituée de saules en bordure d’une route dans l’état de New York.

Source : State University of New York.

Figure 14. Profil du banc de neige de deux haies brise-vent à porosité contrastée, l’une avec éclaircie et l’autre sans éclaircie.

Source : Adapté de Kort et al. (2011).

La rétention de la neige est particulièrement importante dans les prairies canadiennes et le Midwest américain parce que ce sont des régions semi-arides et froides et qu’une bonne partie des précipitations annuelles est sous forme de neige. Plusieurs études ont d’ailleurs démontré que dans ces régions, il y a une relation linéaire positive forte entre la quantité de neige retenue par les haies brise-vent et le rendement des cultures.

Les mares réservoirs sont de petits étangs d’eau douce pouvant fournir de l’eau pour toutes sortes d’usages, notamment pour le bétail et l’irrigation (figure 15). De façon similaire, on peut positionner stratégiquement les haies brise-vent pour retenir la neige durant l’hiver et, ainsi, alimenter les mares réservoirs durant la période de dégel. Pour ce faire, il faut que les rangées d’arbres soient disposées de manière à accumuler le plus de neige possible et à canaliser les eaux de ruissellement vers la mare réservoir.

Figure 15. Mare réservoir dans les prairies canadiennes.

Source : https://www.flickr.com/photos/pilotbiologist/4634196802

En général, les arbres doivent être plantés perpendiculairement aux vents dominants.

La figure 16 montre deux types de haies brise-vent possible, le premier en une seule haie en forme de L et le deuxième en deux haies orientées dans les deux mêmes directions que la haie en forme de L. Pour vous donner une meilleure idée quant à la capacité d’une haie brise-vent à retenir la neige, des chercheurs ont estimé qu’une haie de caragana arborescent de 100 mètres de longueur peut générer jusqu’à 300 000 litres d’eau de fonte. Puisque la fonte de la neige au printemps entraîne un lessivage des nutriments, il est recommandé de fertiliser autour des haies une fois que le sol est asséché.

Figure 16. Proposition de deux constructions de haies brise-vent pour assurer le maximum de rétention de la neige selon les vents dominants.

Source : Agriculture et Agroalimentaire Canada.