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La zone centrale du Bois de Valence repose sur des sols sablo-argileux décalcifiés et pauvres en éléments nutritifs, favorables à une flore acidiphile spécialisée. Le site est un des plus remarquables d'Île-de-France en raison des groupements originaux qu’il héberge, comme des landes mésophiles, des layons herbacés à Molinie et des ourlets forestiers mésophiles. Ainsi, 17 espèces végétales déterminantes ont été dénombrées, dont 8 sont menacées en Île-de-France :
- Le Cirse découpé (Cirsium dissectum), la Gentiane des marais (Gentiana pneumonanthe), le Jonc des marécages (Juncus tenageia) et la Scorsonère des prés (Scorzonera humilis), classés en danger ou vulnérables ;
- La Bruyère à balais (Erica scoparia), la Potentille des montagnes (Potentilla montana), le Pissenlit des marais (Taraxacum groupe palustria) et le Séneçon à feuilles spatulées (Tephroseris helenitis), protégés dans la région.
Plusieurs de ces espèces, d’affinité atlantique, sont ici situées en limite septentrionale ou orientale de leur aire de répartition, comme par exemple la Bruyère à balais et la Potentille des montagnes.
Les milieux ouverts les plus favorables à ces espèces se localisent sous les lignes à haute-tension, sur les layons intra-forestiers ou sur les talus de route en raison de l’entretien régulier de ces milieux par fauchage.
La valeur floristique du site ne se limite probablement pas à la ZNIEFF telle qu’elle a été définie, mais le statut privé est un important facteur limitant la connaissance naturaliste. Le massif forestier présente de fortes potentialités : des prospections complémentaires seraient à mener dans les parties privées avoisinantes à la ZNIEFF.
