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L'Etang de Noirlieu se localise à proximité immédiate du village du même nom, à la limite de la Champagne crayeuse : il s'agit du plus occidental des grands étangs d'Argonne et de la région de Belval. Ses eaux sont eutrophes, sa végétation comprend de vastes roselières (grandes phragmitaies, glycéraies, baldingéraies) des magnocariçaies à laîche vésiculeuse, laîche aigüe et laîche des rives, des groupements de bordure et des saulaies basses à saule cendré. Mais c'est surtout dans les domaines entomologique et ornithologique que la zone comporte des richesses exeptionnelles. L'étang de Noirlieu figure parmi les quatre principaux étangs régionaux pour sa richesse avifaunistique (nidification et migration/hivernage). La nidification de nombreuses espèces rares sur le plan régional ou national a été attestée ici : le butor étoilé et le blongios nain, avec, pour ces deux espèces, des populations nicheuses en forte régression et très rares, limitées à l'Argonne et à la Champagne humide et très menacés, inscrits sur l'annexe I de la directive Oiseaux, sur l'annexe II de la convention de Berne et dans le livre rouge de la faune menacée en France, la sarcelle d'été qui est de loin le canard de surface le plus rare de toute la région (inscrite à l'annexe II de la directive Oiseaux et à l'annexe III de la convention de Berne) et qui est en régression, le canard souchet (dont la plupart des nidifications sont en Champagne humide et dans les étangs d'Argonne) et la sarcelle d'hiver, nicheurs très rares et en diminution, le fuligule milouin, nicheur rare et en régression tout comme le busard des roseaux, la rousserole turdoïde et le phragmite des joncs, le tarier d'Europe à effectif très faible en population nicheuse et en régression, etc. Toutes ces espèces sont sur la liste rouge des oiseaux de Champagne-Ardenne. De nombreux migrateurs fréquentent la zone : canards (siffleur, colvert, pilet), bécasseaux (minute, variable), guifettes (moustac, noire), chevaliers (gambette, arlequin, aboyeur, culblanc, sylvain) grèbes (jougris, à cou noir, castagneux), oie cendrée, cigogne, grue cendrée, etc. Il s'agit également d'un site important pour les rapaces comme les milans (noir et royal), les busards (cendré, Saint-Martin), les faucons (émerillon, hobereau, pelerin, crécerelle, kobez)... L'étang permet le développement de toute une faune entomologique et plus particulièrement les libellules dont cinq espèces rares inscrites sur la liste rouge des insectes de Champagne-Ardenne : l'orthetrum bleuissant, l'agrion mignon et l'agrion gracieux, l'aeschne printanière et l'aeschne isocèle. La zone présente enfin un intérêt paysager car c'est la première cuvette lacustre que l'on découvre en venant de l'ouest (voie romaine Reims-Bar-le-Duc). L'ètang a été recreusé recemment (année 1997), en partie décapé avec sur les bords les tas de terre et de matières organiques. Mise à part cette dégradation, la zone est en bon état de conservation.
La délimitation de la ZNIEFF suit les contours de l'étang et de ses milieux marécageux associés(intérêt faunistique)
