Articles botaniques

Toit végétalisé Ecole Aimé Césaire Nantes ©Jacques Soignon

A propos de la végétalisation de la toiture-terrasse de l'école primaire "Aimé Césaire" à Nantes

Article Philippe Férard
Situation école Aimé Césaire Ile de Nantes

Introduction

Depuis 2012, à la pointe occidentale de l'Île de Nantes, au coeur de l'éco-quartier de la Prairie au Duc, se dresse un bâtiment scolaire au concept innovant conçu comme un jardin habité par une école.
L'ensemble du bâtiment est ainsi couronné par une toiture-terrasse végétalisée en relief de 2730m², elle intégre des principes éco-innovants tels que :
  • la reconstitution de deux milieux écologiques typiques de la région ouest, soit ceux évoquant les dunes atlantiques et les landes armoricaines,
  • la végétalisation des acrotères sans entraver l'évacuation des eaux de drainage et sans nuire à l'étanchéité de la toiture,
  • la végétalisation de pentes inclinées jusqu'à plus de 30% tout en limitant le ravinement,
  • la création de milieux devant fonctionner en quasi autonomie,
  • l'implantation de végétaux locaux diversifiés et esthétiques,
  • l'utilisation de végétaux adaptés à des conditions écologiques très contraignantes (aridité, oligotrophie) et ayant une taille modeste (maxi 2 mètres),
  • l'exigence d'un entretien minimal.
De nombreux partenaires ont contribué à l’aboutissement de ce projet : tout d'abord, la maîtrise d'ouvrage a été réalisée par le Service Patrimoine scolaire de la Direction de l'éducation de la ville de Nantes ; quant à la maîtrise d'oeuvre, elle a été confiée à Bruno MADER (architecte mandataire, concepteur du projet – Paris) avec l'appui de l'agence MABIRE-REICH (architectes, pour la réalisation du projet – Nantes) et du bureau d'études Batiserf ingéniérie (Fontaine - Isère) et avec les compétences de Phytolab (paysage et environnement – Nantes).
Le Service des Espaces Verts et de l'Environnement de Nantes (dont le Jardin Botanique) et de l'association Plante & Cité (Angers) ont permis un accompagnement scientifique et technique du projet. Enfin, la mise en oeuvre des substrats et de la végétalisation a été effectuée par l’entreprise de paysage ISS.
Notons que le Jardin Botanique a participé au projet de végétalisation dès les premières étapes de la conception du projet, notamment dans le choix des types de végétation, des espèces à implanter et de la composition des substrats adaptés aux futurs milieux évoquant les dunes et landes.
Par la suite, en appui de l'équipe d'espaces en charge de l'entretien de la "dune et de la lande", le Jardin Botanique a assuré un suivi de l'évolution du tissu végétal.
Dans un premier temps, nous rappellerons quelques éléments ayant préfiguré la mise en place des végétations évoquant celles des dunes et des landes.
Dans un deuxième temps, à titre d'exemple, seront plus particulièrement étudiés les aspects de l'évolution de la végétation et de la flore de la "lande" pour finalement en retirer, si possible, quelques éléments pour la gestion, voire la création de tels habitats biologiquement vivants, tendant vers l'autonomie.
Répartition spatiale de la "dune" et de la "lande" sur la toiture
La lande après plantation
©Philippe Férard

Végétalisation de la toiture-terrasse

Les substrats

Principes de base

Afin de limiter au maximum l'apport de semences exogènes par l'intermédiaire des supports de "culture", dès le départ, pour l'essentiel des matériaux introduits, nous avons opté pour la mise en place de substrats "inertes" auxquels ont été adjoints de petites fractions de substrats provenant de milieux que nous souhaitions reconstituer : sables dunaires pour la future dune et terre de bruyère pour la future lande.
Ainsi, ces deux mélanges terreux spécialement élaborés pour chacun des deux milieux ont été répartis selon deux zones bien distinctes sur l’ensemble de la surface de la toiture.

Composition des substrats

Dunes : fond de forme constitué uniquement de sable de l'estuaire de la Loire avec un surfaçage d'environ 10 cm avec du sable provenant du littoral (issu de zones de chantiers). Pour les zones en pente, le sable d'estuaire a été mélangé à de la grave type 0-31,5.
Landes : fond de forme d'épaisseur maximale de 25 cm , composé d'un mélange 2/3 grave + 1/3 de matériau inerte allégé ; mélange de surface, 25 cm maximum avec 1/2 grave 0-31,5 + 1/4 d'argile stérile + 1/4 de terre de bruyère.

Ces deux mélanges spécifiques ont été répartis dans chacun des "habitats type lande et type dune", selon une succession de mouvements de terrain – bosses et creux, dont la configuration a notamment rendu complexe la conception et la mise en oeuvre du projet.

Mise en place de la végétation (Phytolab, 2013)

Ainsi, dans un paysage mi-naturel, mi-jardiné, environ 150 espèces ont été implantées sur ces terrasses, en majorité des hémicryptophytes (vivaces dont graminées, bisannuelles), mais également des thérophytes (annuelles), des chaméphytes (ligneux bas) et quelques géophytes (bulbeuses), voire des phanérophytes (ici, des arbrisseaux).

Choix des espèces

La palette végétale proposée par le Jardin Botanique de Nantes à partir de listes des plantes naturellement présentes dans les dunes et les landes, enrichie des expériences acquises par le bureau d'études Phytolab (études et aménagements littoraux) a permis de dresser une liste d'environ 200 espèces. L'aménagement de ces deux types de végétation bien représentées régionalement et leurs mosaïques d'habitats, devraient contribuer à terme à l'enrichissement écologique de ce quartier urbain, notamment par l'arrivée d'insectes, voire de petits vertébrés comme les lézards.
Parmi les nombreuses espèces semées ou plantées fin 2012, nous pouvons citer entre autres :

dans la dune

issues de plants cultivés en godets ou conteneurs : Ammophila arenaria (oyat), Leymus arenarius (chiendent des sables), Koeleria arenaria (koelérie maritime), Crithmum maritimum (criste marine), Matthiola sinuata (giroflée des dunes), Helichrysum stoechas (immortelle des sables), Ephedra distachya (raisin de mer), Geranium sanguineum (géranium sanguin), Cistus salviifolius (ciste à feuilles de sauge), Rosa spinosissima (églantier pimprenelle), Arbutus unedo (arbousier) …

à partir de semences collectées en nature : Euphorbia segetalis subsp. portlandica (euphorbe de Portland), Phleum arenarium (fléole des sables), Silene conica (silène conique), Euphorbia paralias (euphorbe maritime), Poterium sanguisorba (petite pimprenelle), Centaurea aspera (centaurée rude), Glaucium flavum (pavot cornu), Silene otites (silène à oreillettes) …

dans la lande

issues de plants cultivés en godets ou conteneurs : Ruscus aculeatus (fragonnette), Ulex minor (ajonc nain), Potentilla erecta (potentille tormentille), Euphorbia amygdaloides (euphorbe des bois), Erica scoparia (bruyère à balai), Erica cinerea (bruyère cendrée), Calluna vulgaris (callune commune), Viola riviniana (violette de Rivinus), Deschampsia flexuosa (canche flexueuse), Hyacinthoides non-scripta (jacinthe des bois), Molinia caerulea (molinie bleue) …

à partir de semences récoltées en nature : Anacamptis morio (orchis bouffon), Succisa pratensis (succise des prés), Hieracium vulgatum (épervière commune), Silene vulgaris (silène enflé), Polygala vulgaris (polygale commun), Danthonia decumbens (danthonie retombante), Carex binervis (laîche à deux nervures), Luzula campestris (luzule champêtre), Ornithopus perpusillus (pied-d'oiseau délicat), Rhinanthus minor (petit rhinanthe) …

Notons au passage que cinq espèces ont été introduites à la fois sous forme de plants et de semis : Agrostis curtisii (agrostide de Curtis), Asphodelus albus (asphodèle blanc), Calamagrostis epigejos (calamagrostis commun), Digitalis purpurea (digitale pourpre), Teucrium scorodonia (germandrée petit-chêne)…

Modes d'introduction des plantes retenues

Nombre d’espèces ont été mises en place sous forme de jeunes plants issus de culture et d'origine sauvage non connue (34 espèces pour la dune et 41 espèces pour la lande), tandis que d’autres ont été semées directement à partir de graines collectées dans la nature (30 espèces pour la dune et 53 espèces pour la lande).

Plantations de la dune :

  • ligneux –> 1plant/m² sur la moitié de la superficie
  • vivaces, bisannuelles –> 4 plants/m²
  • graminées –> 10 plants/m²

Plantations de la lande :

  • ligneux –> 1 plant/m² sur la totalité de la superficie
  • vivaces, bisannuelles –> 2 plants/m²
  • graminées –> 2plants/m²

Les semis ont été effectués sur toute la surface des terrasses, dunes et landes.
Faisant suite à ces travaux d'implantation des végétaux réalisés par une entreprise privée, le Jardin Botanique de Nantes a été amené à étudier l'évolution de la végétation des terrasses afin de faire la lumière sur le devenir des différents habitats aménagés ainsi que sur la disparition, l'extension, l'apparition des espèces végétales implantées. Pour ce faire, nous prendrons le cas de l'évolution de la lande.

Analyse de l'évolution de la lande

27/05/2014
©Philippe Férard
07/05/2015
©Philippe Férard
26/08/2015
©Philippe Férard
18/04/2018
©Philippe Férard

Evolution du couvert végétal

La végétalisation a été réalisée en 2012, octobre pour les plantations et décembre pour les semis, le taux de recouvrement par les plantes fin 2012 s'élevait alors à environ 25%. Des conditions météorologiques assez favorables, avec un mois de décembre 2012 particulièrement humide (P = 180mm) suivi d'un printemps et d'un été relativement secs fort heureusement prolongés par un long épisode pluvieux automnal et hivernal, ont permis d'obtenir un taux de reprise très convenable estimé à plus de 90%, à l'issue d'un an de plantation.

De même, suite au semis 2012, les nombreuses germinations apparues entre les touffes déjà présentes se sont concrétisées, dès le printemps 2014, par l'obtention d'un recouvrement global de la végétation de la lande dépassant 50%.
Cette couverture végétale convenable ainsi constatée résulte du bon développement des plants et des semis; notons également la présence d'espèces adventices arrivées en ces lieux par la voie des airs ou clandestinement par le biais des substrats de culture contenus dans les godets ou conteneurs des végétaux plantés issus de culture, voire par les substrats (grave, terre de bruyère, argile).
Par la suite, entre 2014 et 2018, à leur tour, nombre d'espèces (plantées ou semées) ont produit des semences qui ont alimenté la banque de "graines" du sol de la lande.

Cependant, ces dernières années, les périodes estivales particulièrement chaudes et sèches (2015,16, 17 et 18) sont devenues récurentes, par conséquent la lande tend à devenir complètement "grillée" dès la fin juin ; certaines espèces comme les ajoncs, les callunes, résistent mal et nombre d'entre-elles meurent. Néanmoins, la banque de graines sus-mentionnée ne tarde pas à s'exprimer, et de jeunes ajoncs, callunes, reprennent la relève dans les espaces libérés par leurs aînés.

Depuis son implantation, malgré les contraintes écologiques subies, le recouvrement du sol par la végétation progresse, il atteint actuellement plus de 70% en moyenne (écart 50-90%).

Bilan pluriannuel de la présence des espèces de la lande

Méthodologie

Afin de quantifier la présence – absence et l'évolution du recouvrement de chacune des espèces plantées, semées ou spontanées, des relevés botaniques ont été réalisés selon trois campagnes successives, 2014, 2015 et 2018. La méthodologie retenue pour effectuer cette étude relève de la méthode phytosociologique sigmatiste "Braun-Blanquet". Cette technique consiste à recenser de façon exhaustive les taxons contenus à l'intérieur d'un quadrat de référence (aire minimale) caractérisant des entités homogènes du point de vue des conditions écologiques, de la physionomie de la végétation et de la composition floristique. A chaque taxon observé, suivant une estimation de son pourcentage de recouvrement vis-à-vis de la strate à laquelle il appartient (herbacée, arbustive, arborée), est attribué un coefficient d’abondance-dominance défini comme suit :
  • 5 : recouvrement de l’espèce compris entre 75 et 100% de la surface totale du relevé
  • 4 : recouvrement de l’espèce compris entre 50 et 75% de la surface totale du relevé
  • 3 : recouvrement de l’espèce compris entre 25 et 50% de la surface totale du relevé
  • 2 : recouvrement de l’espèce compris entre 5 et 25% de la surface totale du relevé
  • 1 : recouvrement de l’espèce inférieur à 5% de la surface totale du relevé, ou plante abondante de recouvrement faible
  • + : espèce peu abondante à recouvrement très faible et
  • r : espèce très rare et i : espèce représentée par un individu isolé
Pour évaluer la lande, nous avons déterminé 12 aires de référence correspondant à un échantillonage représentatif de l'ensemble des situations observées sur celle-ci comme : formation à ajonc d'Europe, secteur dominé par les callunes, dépression à saule rampant, pelouse sur butte aride, zone à ciste à feuilles de sauge, zone herbacée dans l'emprise d'un cheminement , ...

Résultats

Dans la lande, sur la période 2014-2018, 12 relevés phytosociologiques ont permis d'observer 170 espèces différentes en tout. Le nombre d'espèces ainsi recencées chaque année se répartit comme suit :
  • 2014 – 115 espèces
  • 2015 – 131 espèces
  • 2018 – 105 espèces
Le nombre total d'espèces en 2015 est supérieur à celui de 2014, puis, corrélativement à une progression du recouvrement global de la végétation, ce nombre semble se stabiliser à un peu plus d'une centaine d'espèces, 105 au primtemps 2018.
Rappelons que 87 espèces avaient été volontairement implantées lors de la création de la lande (plantation + semis), certaines ont disparu ou ne se sont pas exprimées (certains semis) ou sont passées inaperçues, tandis que d'autres nombreuses, des espèces spontanées, sont apparues comme le montre les chiffres du tableau suivant.

Mode implantation
dans la lande
Semis / plantation
2012

2014

2015

2018
Plantation 34 31 29 20
Semis 46 33 36 32
Plantation et semis 7 3 5 7
Spontanées 0 46 55 46
Totaux espèces observées 87 115 131 105
Tableau des effectifs observés chaque année de relevé selon l'origine des plantes

Focus sur les flux et comportements de certaines espèces de la lande

Parmi les 41 (34 + 7) espèces plantées, seules 2 n'ont pas été revues sur la période 2014-2018 : Deschampsia cespitosa (canche cespiteuse) car probablement localisée en dehors des relevés et Scilla verna (scille printanière) passée inaperçue car très précoce, ou peut-être disparue. En 2018, on constate que les plus hygrophiles Salix repens (saule rampant), Hypericum humifusum (millepertuis couché)... n'ont pas survécu.
Mais il faut également noter que certaines espèces réputées assez résistantes aux conditions de sécheresse ont également très fortement régressé, voire totalement desséché : Cistus salvifolius (cistes à feuilles de sauge), Genista tinctoria (genêt des teinturiers), Rhamnus alaternus (Nerprun alaterne), Erica cinerea (bruyère cendrée), Calluna vulgaris (callune), Ulex europaeus (ajonc d'Europe) ... Concernant ces deux derniers, les pieds implantés en 2012 s'étaient bien développés et fleuri en 2014-2015. Certaines des semences alors produites sont devenues de jeunes plants, qui, malheureusement, ont plutôt mal supporté les étés 2017 et surtout 2018 (constaté lors d'une visite en octobre). Rares sont les espèces plantées à avoir connu une progression en matière d'effectifs et d'occupation du sol; par contre, Hypericum perforatum (millepertuis perforé), espèce des friches vivaces xérophiles, semble faire exception : en effet présent dans 4 relevés en 2014, nous le rencontrons aujourd'hui dans 11 relevés sur 12. Cette explosion démographique résulte probablement du développement des graines issues des plants pionniers installés en 2012 et de la place cédée par quelques espèces défuntes en raison de la réccurence d'étés très sévères!
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