La sylviculture peut-elle rendre les peuplements moins sensibles à la sécheresse?

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1 La sylviculture peut-elle rendre les peuplements moins sensibles à la sécheresse? Quelques résultats obtenus sur cèdre en région méditerranéenne F. Courbet (1), J. Guillemot (2), E. K. Klein (3) (1) INRA. Unité Ecologie des forêts méditerranéennes. Avignon (2) Université Paris Sud 11. Laboratoire Ecologie, Systématique, Evolution. Orsay (3) INRA. Biostatistiques et processus spatiaux. Avignon 1

2 Contexte et enjeux - Impact important du changement climatique sur les forêts - La région méditerranéenne est un bon observatoire des futures conditions (sécheresse) - Réputé résistant à la sécheresse, le cèdre peut dépérir (arboretums des Barres, d Amance, peuplements méridionaux de l aire d origine) Ventoux Belezma (Algérie) 2

3 Objectif et méthodes - Qu est ce que la sensibilité/vulnérabilité à la sécheresse? Comment la mesurer? Paramètres écophysiologiques Croissance Symptômes 3

4 Contexte et enjeux - Mécanismes trans-générations : adaptation génétique, migration (éventuellement assistée) - Plasticité phénotypique = seul mécanisme d adaptation à l échelle de l arbre en place - La compétition et le statut social peuvent moduler la réponse des arbres aux facteurs climatiques - La sylviculture pourrait jouer un rôle dans l adaptation des forêts aux modifications du climat 4

5 Objectif et méthodes on veut préciser l influence des opérations sylvicoles (éclaircie, élagage) sur la sensibilité du Cèdre au climat en analysant la croissance annuelle en diamètre et l'état sanitaire d'arbres de deux dispositifs sylvicoles expérimentaux (Ventoux et Garrigues du Gard) Dispositif de Valliguières (alt. 25 m) Dispositif de Sault (alt. 115 m) Avignon 5

6 Objectif et méthodes - Dispositif sylvicole de Sault : La croissance secondaire est sensible à la fois à la compétition et au climat et reflète la plasticité phénotypique Dans quelle mesure l éclaircie peut modifier la relation entre le climat et la croissance d arbres de différents statuts sociaux? Analyse de données individuelles et annuelles de croissance (stage de J. Guillemot (FIF-M2 EBE 211) - Dispositif sylvicole de Valliguières : Influence de la sylviculture sur l état sanitaire des arbres 6

7 Le dispositif expérimental de Sault 4 placettes de fertilité identique 3 placettes éclaircies deux fois avec des intensités contrastées 1 placette témoin sans intervention chaque niveau d éclaircie identifie 5 groupes d arbres repérés dans chaque placette éclaircie = abattage d un ou plusieurs de ces groupes éclaircie éclaircie éclaircie Traitements témoin faible moyenne forte (pl. 5) (pl. 4) (pl. 3) (pl. 2) Plantation 27 () 27 () 27 () 27 () 1 ère éclaircie Mortalité 18 (1) 12 (2) 55 (3) 2 ème éclaircie naturelle 12 (2) 55 (3) 25 (4) Evolution du nombre de tiges par ha (nombre de groupes abattus depuis l origine) 7

8 Marquage des groupes d arbres (placette 4) : arbre dominant : arbre codominant : arbre intermédiaire : arbre dominé : arbre surcimé 8

9 Evolution de la surface terrière par hectare 7 6 G (m²/ha) Témoin (pl. 5) Traitement faible (pl. 4) Traitement moyen (pl. 3) Traitement fort (pl. 2) Année 9

10 Analyse : le modèle linéaire mixte Y = accroissement annuel de chaque arbre en surface terrière modèle mixte contient : Y = αx + βz + E des effets fixes X de compétition (densité) de statut et capacité de croissance individuelle (taille de l arbre, taille relative du groupe ) des effets aléatoires Z (arbre, année, interaction année x densité, ) une variance résiduelle E qui tient compte : de l autocorrélation des observations (ce sont les mêmes arbres qui sont mesurés d une année sur l autre) de son hétérogénéité (elle augmente avec la valeur prédite) 1

11 Analyse modèle mixte : examen des résidus du modèle à effets fixes et effet aléatoire arbre sensibilité moyenne et écart-type liaison avec les facteurs climatiques examen des mauvaises années et effet différé sur les années suivantes examen de l interaction entre l effet de la densité et l effet annuel (modèle complet) 11

12 Accroissement moyen en surface terrière (cm²) Dominants Année Résultats Traitement fort (pl. 2) Traitement moyen (pl. 3) Traitement faible (pl. 4) Témoin (pl. 5) Modèle Modèle Modèle Modèle Accroissement moyen en surface terrière (cm²) Co-dominants Année Accroissement moyen en surface terrière (cm²) 45 4 Intermédiaires Année Accroissement moyen en surface terrière (cm²) 45 Dominés Année 12

13 Examen des résidus du modèle à effets fixes et effet aléatoire arbre : sensibilité moyenne et écart-type + + Compétition (seuil à 55 tiges/ha) Sensibilité moyenne (variabilité interannuelle) Sylviculture Statut social (dominants ǂ autres statuts) dominés dominants _ + Ecart type (amplitude des variations annuelles) Plasticité de la réponse au climat 13

14 Liaison avec les facteurs climatiques Précipitations Température moyenne 14

15 Examen des 4 plus mauvaises années Résidu Comparaison des résidus de l année N et de leur moyenne de l année N à N+4 N-1 N N+1 N+2 N+3 N+4 Année croissance des mauvaises années effet significatif des éclaircies fortes (passage à 55 tiges/ha) : les arbres ne «marquent» plus la mauvaise année effet seulement pour la première mauvaise année après l éclaircie (2-3 ans après) effet prolongé (moyenne des cinq ans après la mauvaise année) effet seulement pour la période suivant la première éclaircie la plus forte et pour les dominants 15

16 Examen de l interaction entre l effet de la densité et l effet annuel ACC = ANNEE + ANNEE x Gha - on étudie l effet d une réduction de Gha sur l ACC moyen (2 droites : une par année) Accroissement sous contrôle climatique ACC (cm²) (dominants) 21 (dominants) bonne année 4 2 pente de la droite = estimation de l interaction ANNEE x Gha mauvaise année Surface terrière (m²) G/ha de référence (témoin = 55 m²/ha) définition des bonnes et mauvaises années 16

17 Examen de l interaction entre l effet de la densité et l effet annuel Le terme d interaction (pente) est significativement positif pour les populations des dominants et codominants Comparaison des moyennes de ACC pour les bonnes et mauvaises années aux bornes de différentes gradients de densité ( [4 3 m²/ha] = prescription actuelle, [55 15 m²/ha] = totalité du gradient du dispositif l effet d interaction densité x année est très dépendant de l année que celle-ci soit bonne ou mauvaise la moyenne des bonnes et des mauvaises années ne change pas significativement sur [4 3 m²/ha] la moyenne des mauvaises années devient significativement moins négative dans les faibles densités sur [55 15 m²/ha] 17

18 Le dispositif expérimental de Valliguières VALLIGUIÈRES Situation Garrigues du Gard Altitude 25 m Age fin ans Traitements 4 intensités d'éclaircie x 4 intensités d'élagages Evolution de la densité/ha témoin éclaircie faible éclaircie moyenne éclaircie forte Plantation Eclaircie Elagage témoin élagage faible élagage moyen élagage fort sans 4/ha à tous à 2 m tous à 2 m + 2 m + 4 /ha à 4 m 4/ha à 6 m Données utilisées Inventaire en plein + suivi sanitaire annuel pendant 1 ans puis tous les 4 ans 18

19 Dispositif sylvicole de Valliguières. 1.Eclaircie et élagages précoces Elagage 1996 à 6 m (6 tiges/ha) à gauche puis en 21 à droite Elagage 1992 à 2 m 2. Modalités intensives Elagage 1996 à 6 m (4 tiges/ha) à gauche puis en 21 à droite Elagage 1992 à 4 m (4 tiges/ha) 19

20 Suivi de l état sanitaire des arbres du dispositif de Valliguières : Evolution de la mortalité dans le dispositif de Valliguières 4 morts cumulés / vivants (%) Année 2

21 Ecoulements de résine Suivi de l état sanitaire des arbres : signalés sur plusieurs espèces peuvent s accompagner de fentes du bois chez certaines espèces nécrose cambiale, écorce craquelée, absence d agent biotique affecte en général les gros arbres et les parties de l arbre où la croissance radiale est la plus forte (base du houppier) fréquence et importance plus fortes en période de sécheresse 21

22 Suivi de l état sanitaire des arbres Proportion d'arbres atteints. Placette 3 (12/ha non élagués et à 2 m). Arbres atteints (%) Circonférence (cm) 22

23 Suivi des écoulements de résine : une progression importante Evolution du taux d'arbres affectés et de l'importance des écoulements de résine dans le dispositif de Valliguières 6 3 arbres atteints / vivants (%) note moyenne des arbres atteints (m) Année pourcentage d'arbres atteints note moyenne des arbres atteints 23

24 Suivi des écoulements de résine : effet des traitements en 24 Taux d'arbres affectés par densité et hauteur d'élagage (24) Taux de dégats (%) Hauteur élaguée (m) Densité (N/ha) 24

25 Suivi des écoulements de résine : effet des traitements en 24 Importance des écoulements de résine par densité et hauteur d'élagage chez les arbres affectés (24) 4 Hauteur d'écoulement de résine (m) Densité (N/ha) 6 4 Hauteur élaguée (m) 25

26 - Effet de l éclaircie : Interprétation et conclusions Favorable sur la croissance climat-dépendante des «mauvaises années» Effet significatif transitoire et pour des éclaircies très fortes. La ressource en eau disponible se redistribue-t-elle bien aux arbres restants? Les arbres restants développent rapidement leur houppier, leurs besoins augmentent et ils redeviennent alors aussi (plus à Valliguières?) sensibles? -Effet de l élagage : Très marqué : on diminue la consommation tout en maintenant la ressource via le système racinaire. Forte interaction élagage x densité. Cet effet est d autant plus marqué que l éclaircie est forte (branches élaguées plus fonctionnelles?) 26

27 Perspectives - Résultats ponctuels à confirmer - Renouvelle l intérêt des dispositifs sylvicoles à modalités très contrastées et en situation limite sur la plan climatique. Analyse de la croissance et des symptômes liés à la sécheresse - Connaître la dynamique du système racinaire (sols méditerranéens hétérogènes) - Que préconiser? Sylviculture intensive? Contrôle du développement des houppiers (élagage artificiel, favoriser la remontée naturelle du houppier par le maintien d une forte densité plus forte avant de pratiquer des éclaircies plus fortes Liaison avec la qualité du bois 27