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Ministère de l’Agriculture, de l’Agroalimentaire et de la Forêt
ECOLE NATIONALE SUPERIEURE des SCIENCES AGRONOMIQUES de BORDEAUX
AQUITAINE
1, cours du Général de Gaulle - CS 40201 – 33175 GRADIGNAN cedex
M E M O I R E de fin d’études
pour l’obtention du titre
d’Ingénieur de Bordeaux Sciences Agro
Détermination de la sensibilité
au changement climatique du Chêne pubescent
en région PACA
BERGER Clément
Option : LOGIFOR
Etude réalisée au Centre Régional de la Propriété Forestière PACA
7 impasse Ricard Digne, 13004 Marseille
-2013-
Ministère de l’Agriculture, de l’Agroalimentaire et de la Forêt
ECOLE NATIONALE SUPERIEURE des SCIENCES AGRONOMIQUES de BORDEAUX
AQUITAINE
1, cours du Général de Gaulle - CS 40201 – 33175 GRADIGNAN cedex
M E M O I R E de fin d’études
pour l’obtention du titre
d’Ingénieur de Bordeaux Sciences Agro
Détermination de la sensibilité
au changement climatique du Chêne pubescent
en région PACA
BERGER Clément
Maître de stage : M. AMANDIER Louis,
ingénieur-environnement au CRPF-PACA
Option : LOGIFOR
Etude réalisée au Centre Régional de la Propriété Forestière PACA
7 impasse Ricard Digne, 13004 Marseille
-2013-
Préface
L’étude ‘’Détermination de la sensibilité au changement climatique du Chêne pubescent
en région PACA‘’ s’est déroulée dans le cadre de mon stage de fin d’études pour obtenir mon
diplôme d’ingénieur à Bordeaux Sciences Agro. Dans cette école, j’ai suivi une formation
spécialisée en foresterie en raison de mon attrait pour la nature et les paysages boisés. Avec la
proximité de la forêt des Landes, les exemples et les sorties sur le terrain étaient
essentiellement basés sur les Pin maritime et l’organisation de sa filière. Ce stage était donc
l’occasion de faire connaissance avec un autre contexte forestier, à savoir un taillis de chênes
dans un relief plutôt marqué. De plus, étant originaire de Toulon, j’ai ainsi pu retourner dans
la région de mon enfance et travailler dans les milieux qui m’ont fait prendre goût à la nature.
Au cours de notre formation à Bordeaux Sciences Agro, nous avons à de nombreuses
reprises été sensibilisés au changement climatique et à ses conséquences, souvent néfastes et
très importantes, sur la végétation. J’ai donc conscience de l’ampleur du problème et des
modifications qu’il peut entrainer sur l’ensemble des écosystèmes. Ce sont aussi
principalement des conséquences à long terme qui sont prévues, ce qui peut laisser un peu de
temps pour trouver des solutions dans certains domaines. Cependant, pour la forêt, les cycles
de rotations sont généralement longs et nous plantons ainsi à l’heure actuelle des arbres qui
seront complètement soumis à un changement climatique. Par conséquent, dans le domaine
forestier, nous devons trouver des solutions à ce problème dès maintenant et les appliquer au
plus vite pour limiter les dégâts.
Ainsi, l’étude que j’ai menée m’a permis non seulement de retourner dans une zone
géographique qui me tient à cœur, mais aussi de contribuer au développement des
connaissances et des outils à notre disposition pour anticiper le changement climatique et
préserver les paysages forestiers à l’aide d’une gestion adaptée. J’ai aussi pu, au travers de ce
stage, avoir un aperçu concret du travail de recherche au niveau forestier et entrer en contact
avec de nombreux acteurs locaux intervenant dans ce domaine.
L’étude a duré 6 mois (de mars à août) et aucun problème majeur n’est venu perturber son
déroulement. La phase la plus difficile fut celle consacrée au terrain et à la prise de mesures.
En effet, j’ai dû réaliser un nombre important de relevés et parcourir une grande partie de la
région PACA. J’ai donc passé beaucoup d’heures sur la route malgré le soin que j’ai apporté à
l’organisation de mes sorties afin de limiter au maximum les pertes de temps.
De plus, bien que ce soit la phase qui a duré le plus longtemps, j’ai dû la faire sur une
période assez courte. Je l’ai débuté en avril, après avoir suivi toutes les formations
nécessaires, et je devais l’avoir terminée à la mi-juin pour éviter les grosses chaleurs de l’été.
Or, la météo rencontrée pendant cette période était assez pluvieuse et donc peu propice à la
réalisation de sorties sur le terrain. J’ai ainsi dû m’adapter à la météo locale et travailler au
jour le jour pour tenir un rythme de sortie soutenu et progresser convenablement dans la prise
des relevés. Cependant, bien que je sois allé sur le terrain pour chaque jour où il était possible
de le faire, il m’a fallu prendre sur mes week-ends et jours fériés afin de respecter les délais et
remplir les objectifs fixés en termes de mesures à réaliser.
La phase de terrain a donc été la partie la plus éprouvante et la plus compliquée de mon
travail. Ce fut aussi la plus gratifiante puisque j’étais très souvent en extérieur en train de
marcher et de découvrir des espaces et des paysages que je n’avais encore jamais vus.
Ce stage fut donc une expérience très intéressante et très enrichissante. C’est pourquoi je
remercie la région PACA d’avoir financé le projet et le CRPF-PACA, tout comme l’ensemble
du personnel présent dans ses bureaux de Marseille, notamment son directeur, M. Philippe
Thévenet, pour l’accueil qu’ils m’ont réservé, les conseils et les formations prodigués dans
divers domaines et la mise à disposition du matériel nécessaire pour la réalisation de l’étude.
Je suis aussi reconnaissant auprès des personnes qui sont à l’origine de l’étude et qui
m’ont encadré dans mon travail, à savoir M. Jean Lemaire, ingénieur forestier à l’IDF, dont
l’aide s’est surtout portée sur le protocole expérimental, les données météorologiques et
l’obtention des résultats, et M. Louis Amandier, ingénieur environnement au CRPF-PACA,
qui m’a fait bénéficier de sa grande expérience dans la connaissance de la région PACA et
dans la manière de rédiger un rapport.
Sont aussi remerciés M. Christophe Drénou, ingénieur forestier à l’IDF, pour m’avoir
formé à l’utilisation de la méthode ARCHI, M. Michel Vennetier, membre de l’unité de
recherche «Écosystèmes méditerranéens et risques (EMAX)» du centre d’Aix en Provence de
l’IRSTEA, dont les travaux et les différents échanges que nous avons eus ont permis de faire
avancer le projet, et Mme Denise Axfanditis, directrice de l’association forêt
méditerranéenne, pour assurer la communication autour de cette étude.
Mes derniers remerciements vont à mon frère qui m’a aidé à relire ce rapport et à ma mère
qui m’a accompagné lors de certaines sorties réalisées le week-end dans le Var.
Sommaire
Introduction .............................................................................................. 1
Problématique .......................................................................................... 1
1. Présentation du Chêne pubescent et de sa place en Provence .... 4
1.1. Le climat et le relief, sources de contraintes majeures en
région PACA ............................................................................................ 4
1.2. Le feuillage permet de distinguer le Chêne pubescent des
autres chênes français ........................................................................... 5
1.3. Le Chêne pubescent et le Chêne pédonculé, deux essences
de Chêne aux caractéristiques proches................................................ 6
2. Quelques définitions utiles ................................................................ 6
2.1. Le risque ...................................................................................................... 6
2.2. La sécheresse ............................................................................................. 7
2.3. Le dépérissement ....................................................................................... 7
2.4. L’évapotranspiration potentielle et le bilan hydrique
climatique................................................................................................. 8
3. Matériel et Méthode ............................................................................. 8
3.1. Utilisations des données climatiques ....................................................... 8
3.1.1. les trois modèles présentent des avantages et des inconvénients .................8
3.1.1.1. AURELHY ne prend pas en compte le relief pour l’ETP...................................8
3.1.1.2. prise en compte du topo-climat avec DIGITALIS .............................................9
3.1.1.3. des données journalières sont disponibles avec le modèle
SAFRAN .........................................................................................................9
3.1.2. la stratification de la région repose sur des données DIGITALIS ....................9
3.1.3. une combinaison des trois modèles est utilisée pour l’analyse
statistique ...................................................................................................10
3.2. Stratification de la région PACA en classes de P-ETP0608 ..................... 11
3.3. Détermination des points d’échantillonnage.......................................... 11
3.4. Validation terrain des points d’échantillonnage .................................... 12
3.5. Mesures réalisées sur les placettes validées ......................................... 12
3.5.1. situation de la placette d’échantillonnage .....................................................12
3.5.2. caractérisation du sol ...................................................................................13
3.5.3. détermination de l’indice topo-édaphique .....................................................14
3.4.4. structure du peuplement ..............................................................................14
3.4.5. observation de l’état sanitaire des chênes pubescents.................................14
3.5. Traitement statistique............................................................................... 16
4. Résultats ............................................................................................. 16
4.1. De nombreux dépérissements sont observés........................................ 16
4.2. Les dépérissements ne semblent pas liés au P-ETP0608 de la
période 1961-1990 ................................................................................. 17
4.3. Trois grands facteurs expliquent le jeu de données ............................. 18
4.4. Quatre paramètres sont déterminants pour le dépérissement
du Chêne pubescent en région PACA ................................................. 19
4.5. Les dépérissements se situent dans les espaces critiques
avec le climat actuel.............................................................................. 20
4.6. Le Chêne pubescent est vulnérable au dépérissement sur
l’ensemble de la région PACA.............................................................. 21
5. Discussion.......................................................................................... 23
5.1. Des données climatiques récentes sont nécessaires ........................... 23
5.2. L’échantillonnage n’a permis qu’un nombre limité de
mesures ................................................................................................. 23
5.3. Un tri s’opère entre stations favorables et stations
défavorables pour le Chêne pubescent en région PACA .................. 25
5.4. La région PACA n’est plus favorable au Chêne pubescent .................. 26
5.5. 2000-2009, une décennie très sèche suivie d’années plus
arrosées ................................................................................................. 27
5.6. Une adaptation de la sylviculture est nécessaire pour un
maintien du Chêne pubescent en région PACA ................................. 27
Conclusion ............................................................................................. 29
Bibliographie .......................................................................................... 31
Liste des illustrations
Figure 1. Augmentation de la température moyenne de surface ...............................................1
Figure 2. Répartition du Chêne pubescent en France ..............................................................3
Figure 3. Carte de vulnérabilité climatique du Chêne pédonculé.............................................3
Figure 4. Répartition du Chêne pubescent en région PACA.....................................................4
Figure 5. Etage de végétation en région PACA .......................................................................5
Figure 6. Spécificité morphologique du Chêne pubescent ........................................................6
Figure 7. Hiérarchisation des principaux facteurs impliqués dans les processus de
dépérissement .............................................................................................................7
Figure 8. Stratification de la région PACA en classes de P-ETP0608 ...................................... 11
Figure 9. Répartition des placettes validées .......................................................................... 12
Figure 10. Position topographique et topographie locale ...................................................... 13
Figure 11. Exemple de notation selon le protocole DEPEFEU .............................................. 15
Figure 12. Etat sanitaire des placettes .................................................................................. 16
Figure 13. Distribution des placettes selon les classes de P-ETP0608 établies ........................ 17
Figure 14. Répartition des placettes saines et dépérissantes .................................................. 17
Figure 15. Résultat de l’ACP : corrélation entre les différents axes....................................... 18
Figure 16. Arbre de segmentation expliquant le dépérissement du Chêne
pubescent en région PACA ........................................................................................ 20
Figure 17. Répartition des placettes saines et dépérissantes selon les données
SAFRAN . .................................................................................................................. 21
Figure 18. Zone de vigilance climatique actuelle pour le Chêne pubescent ........................... 22
Figure 19. Confirmation du seuil de P-ETP0608 critique ........................................................ 24
Liste des tableaux
Tableau 1 : Caractéristiques, avantages et inconvénients des trois modèles
climatiques disponibles ............................................................................................. 10
Tableau 2. Correspondance entre la note obtenue et l’indice topo-édaphique...................... 14
Tableau 3. Résultat de l’ACP : structuration de l’échantillon en 3 axes ................................ 18
Tableau 4. Précision de l’arbre de segmentation pour un taux de dépérissement
fixé à 20% ................................................................................................................. 19
Liste des annexes
Annexe 1. Grille de notation de l’indice topo-édaphique ........................................................ i
Annexe 2. Clef de détermination de la méthode ARCHI pour les chênes
pédonculés, sessiles et pubescents .............................................................................. ii
Annexe 3. Grille de notation du protocole DEPEFEU .......................................................... iii
Annexe 4. Evolution de la zone climatique défavorable au Chêne pubescent
depuis 1960 ............................................................................................................... iv
Glossaire
ACP : Analyse en Composantes Principales
CNPF : Centre National de la Propriété Forestière
CRPF-PACA : Centre Régional de la Propriété Forestière de la région PACA
DSF : Département Santé des Forêts
GIEC ou IPCC : Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat
IDF : Institut pour le Développement Forestier
IFN : Inventaire Forestier National
OFME : Observatoire régional de la Forêt Méditerranéenne
PSG : Plan Simple de Gestion
SIG : Système d’Informations Géographiques
SRGS : Schéma Régional de Gestion Sylvicole
T : température
Tmoyan : température annuelle moyenne
Tmin01 : température minimale au mois de janvier
Tmax0608 : température maximale entre juin et août inclus
P : précipitations
Pveg : précipitations sur la période de végétation (d’avril à octobre inclus)
P0608 : précipitation entre juin et août inclus
ETP : évapotranspiration potentielle
ETPan : évapotranspiration potentielle annuelle
P-ETP : bilan hydrique climatique
P-ETPveg : bilan hydrique climatique sur la période de végétation (d’avril à octobre inclus)
P-ETP0608 : bilan hydrique climatique de juin à août inclus
P-ETP61-90 : moyenne trentenaire du P-ETP0608 sur la période 1961-1990, indication du climat
avant le changement climatique
P-ETP2010 : P-ETP0608 de la période 1961-1990 corrigé par l’évolution climatique entre 1960
et 2010, indication du climat actuel
Introduction
L’étude ‘’Détermination de la sensibilité au changement climatique du Chêne
pubescent en région PACA‘’ s’inscrit dans un projet national lancé par le Centre National de
la Propriété Forestière (CNPF) et l’Institut du Développement Forestier (IDF). Plusieurs
études sont donc menées sur l’ensemble de la France et portent sur des essences forestières
importantes. Elles ont pour but d’affiner nos connaissances sur la sensibilité climatique de
certains arbres et de développer des outils pour adapter leur gestion au changement
climatique. La méthodologie proposée et les résultats obtenus constituent des innovations
dans la recherche de réponses au changement climatique dans le domaine forestier.
L’étude présentée dans la suite de ce document est menée sur le Chêne pubescent et au
sein de dans la région Provence-Alpes-Côte d’Azur (PACA).
Problématique
Le réchauffement climatique est confirmé dans le dernier rapport du Groupe d’experts
Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC ou IPCC en anglais) (Figure 1). A
l’échelle mondiale, une augmentation d’au moins +2°C de la température est attendue d’ici la
fin du siècle. Il est aussi prévu une augmentation du nombre des événements extrêmes : fortes
précipitations, grosses vagues de chaleur, …. Les écosystèmes en subiront les conséquences
très négatives. En effet, la capacité de résilience des espèces serait dépassée dans de
nombreux cas : le GIEC estime qu’environ 20 à 30% des espèces animales et végétales
connues à l’heure actuelle sont menacées d’extinction.
Figure 1. Augmentation de la température moyenne de surface
Différence calculée par rapport à la moyenne trentenaire 1961-1990
(d’après IPCC, 2007)
En France, les températures suivent la même tendance au cours des dernières années que
celle relevée à l’échelle mondiale (Seguin, 2007). Le réchauffement serait cependant plus
marqué sur les températures minimales que sur les maximales (Lebourgeois et al, 2001). Le
régime des pluies subirait aussi une augmentation des précipitations en hiver et une baisse en
été (Déqué, 2007). De plus, dans les années à venir, la fréquence des sécheresses estivales,
leur intensité et leur durée ne feraient qu’augmenter. Ainsi, des phénomènes extrêmes tels que
la canicule de 2003 risquent de devenir de plus en plus fréquents.
1
Cependant, la sécheresse estivale est déjà une spécificité du climat méditerranéen
caractérisé par des températures élevées en été et un fort déficit de pluie durant cette saison
chaude (Rameau et al, 2008). Dans les régions soumises à ces conditions climatiques,
l’augmentation prévue des températures est de +4,1°C en été et de +2,6°C en hiver et la
quantité d’eau disponible devrait diminuer (IPCC, 2007 ; Lemond et al, 2011). Un
allongement de la période de sécheresse est donc attendu. Le changement climatique aura un
impact très important sur les régions méditerranéennes. Le bilan hydrique est actuellement le
principal facteur limitant pour le développement des végétaux dans ces milieux (Daget, 1977).
Or, il deviendra de plus en plus négatif. Par conséquent, de nombreuses évolutions sont
attendues dans les écosystèmes méditerranéens (Fady, 2011). Sont déjà observés des
disparitions d’espèces mésophiles dans des stations réputées favorables (Vennetier et Ripert,
2010).
D’autres conséquences positives ou négatives sont aussi associées au changement
climatique : arrêt de la photosynthèse en cas de trop fortes températures (Landmann et al,
2003 ; Granier et Bréda, 2007) ou augmentation de la productivité avec l’augmentation de la
teneur en CO2 de l’atmosphère. Cet effet fertilisant a pu être mis en évidence pour de
nombreuses essences forestières feuillues comme résineuses, telles que le Chêne pédonculé
(Quercus robur) ou le Chêne sessile (Quercus petraea) (Granier et Bréda, 2007 ; Becker et al,
1994), le Chêne pubescent (Quercus pubescens) (Rathgeber et al, 1999) ou le Pin d’Alep
(Pinus halepensis) (Vila et Vennetier, 2008).
Un des effets majeurs du changement climatique reste cependant l’augmentation du stress
hydrique causé par la sécheresse. Il entraine des perturbations au niveau de certaines fonctions
physiologiques telles que la croissance (Granier et Bréda, 2007) ou la mise en place de
bourgeons (Bréda et al, 2006). Des phénomènes de cavitation dans les tissus conducteurs
peuvent aussi survenir en cas de stress hydrique trop important. Les arbres pourraient s’en
remettre s’ils disposent de réserves suffisantes. Or, étant donné que l’activité
photosynthétique et le nombre de feuilles mis en place dans l’année sont réduits en cas de
sécheresse, les réserves ne sont pas forcément assez conséquentes pour permettre un
rétablissement rapide. Par conséquent, l’arbre s’affaiblit ou meurt (Bréda et al, 2006). Cette
dernière peut survenir l’année même du stress ou de nombreuses années après, suite à un long
processus de dépérissement.
Depuis les années 1980, des dépérissements touchent de nombreuses essences, feuillues
comme résineuses sur l’ensemble du territoire français (Nageleisen, 1993). Or, cette période
marque véritablement le début du changement climatique : la fin de cette décennie est
marquée par une forte augmentation de la température alors qu’elle était relativement stable
depuis les années 1950. L’accroissement des températures n’a depuis pas diminué et a conduit
à ce que la décennie 2000-2009 soit la plus chaude de ce dernier siècle. Les dépérissements
d’arbres commencent donc au même moment que le changement climatique. De plus, après
un épisode de sécheresse marquée, il est assez fréquent d’observer une dégradation de l’état
sanitaire des arbres (Landmann et Landeau, 2006). Le dépérissement et le changement
climatique semblent donc être des phénomènes liés.
En cas de sécheresse, l’observation d’un dépérissement peut survenir immédiatement
après la sécheresse ou dans les années qui suivent. La canicule de 2003 en est un bon exemple
(Landmann et al, 2003 ; Sage et al, 2009). Ainsi, avec l’augmentation de la fréquence des
épisodes de sécheresse, le risque de dépérissement des arbres devrait augmenter puisque le
délai de récupération entre deux perturbations consécutives se réduira.
2
En région méditerranéenne, le Département de la Santé des Forêts (DSF) constate, dans le
réseau de placettes d’observation, un taux de défoliation nettement supérieur à celui des autres
régions de France, ce dernier étant aussi en constante augmentation (Goudet, 2013). L’impact
du changement climatique est donc manifeste en région méditerranéenne. Des dépérissements
plus ou moins importants sont aussi observés pour diverses essences (Bonin, 2011). Le Pin
sylvestre (Pinus sylvestris) est fortement touché dans la partie sud de son aire de répartition
après la canicule de 2003 (Le Meignen et Micas, 2008). De plus, certains effets positifs
associés au changement climatique n’ont pas lieu pour cette essence : pas d’effet fertilisant
du CO2 et tendance à la baisse pour la croissance (Vila et Vennetier, 2008).
Cependant, peu de données sont disponibles sur la réaction des végétaux méditerranéens
face au changement climatique : les espaces soumis à ce type de climat étant pendant
longtemps considérés comme non productifs, peu d’études ont été menées sur les arbres de
ces régions. Or, ces espaces peuvent nous en apprendre beaucoup sur le changement
climatique puisque que le climat méditerranéen devrait s’étendre vers le nord et l’ouest de la
France (Badeau et al, 2004). Il représente à l’heure actuelle les conditions futures prévues
pour d’autres régions (Vennetier et Ripert, 2010). C’est pourquoi des études de grande
ampleur commencent à voir le jour. Celles menées à l’observatoire O3HP (Oak Observatory
at OHP) sur les réactions d’une chênaie pubescente face aux changements climatiques
(Gauquelin et al, 2011) en sont un bon exemple.
Ainsi, obtenir plus d’information sur des espèces méditerranéennes telles que le Chêne
pubescent est essentiel car cette essence est aussi présente dans d’autres régions de France
(Figure 2). De plus, elle peut être rencontrée dans les stations de Chêne pédonculé dépérissant
(Weben, 2011). Or, étant sensible à la sécheresse, cette essence est très impactée par le
changement climatique (Sage et al, 2009 ; Lemaire et al 2010) (Figure 3). Ainsi, le Chêne
pubescent pourrait être une essence candidate pour se substituer au Chêne pédonculé dans les
zones défavorables climatiquement.
La carte de la figure 3 a été produite suite à l’étude « Chênaies atlantiques », débutée en
2007 pour déterminer des facteurs de dépérissement du Chêne pédonculé et du Chêne sessile.
Des seuils critiques ont pu être établis pour quatre paramètres : la réserve utile en eau du sol
(RU), les précipitations moyennes annuelles, la température maximale de juin à aout et la
demande en eau de l’arbre sur la période de végétation (Lemaire et al, 2010). Il est aussi mis
en évidence le rôle majeur du sol dans le phénomène de dépérissement.
Figure 2. Répartition du Chêne pubescent en France
(source IFN)
Figure 3. Carte de vulnérabilité climatique du Chêne pédonculé
(d’après J. Lemaire, CNPF-IDF, 2011)
3
L’étude développée dans la suite de ce document s’inspire beaucoup de celle menée dans
la région Midi-Pyrénées (Drénou, 2008). Elle porte sur le Chêne pubescent, essence feuillue
très représentée dans la région méditerranéenne. Elle essaiera de mettre en évidence des
facteurs entrainant un dépérissement ainsi que des seuils critiques. Ces paramètres
permettront d’élaborer des outils utiles aux gestionnaires de forêts de chêne pubescent en
région méditerranéenne pour leur permettre d’anticiper le changement climatique et d’agir en
conséquence. De tels outils peuvent aussi servir à des propriétaires du reste de la France qui
souhaiteraient utiliser cette essence.
L’étude est menée sur toute la région PACA pour explorer un maximum des conditions
climatiques, topographiques et édaphiques possible et ainsi couvrir l’ensemble de l’aire de
répartition régionale du Chêne pubescent.
1. Présentation du Chêne pubescent et de sa place en
Provence
Bien que présent sur une grande partie du territoire (Figure 2), le Chêne pubescent se
retrouve surtout sur le pourtour méditerranéen, notamment en région PACA (Figure 4).
La superficie de cette région est de
31 399 km2 (source OFME) et son taux de
boisement est de 48%, soit environ 1 517
000 ha de forêt. Il diffère cependant entre les
six départements qui la composent : le Var
est très boisé (62%) contrairement aux
Bouches-du-Rhône (23%) (Source IFN).
Trois essences dominent la région : le
Pin sylvestre (250 000 ha), le Chêne
pubescent (220 000 ha) et le Pin d’Alep
(200 000 ha). Le Chêne vert (100 000 ha) et
le Mélèze (77 000 ha) sont aussi des
essences bien représentées.
Le Chêne pubescent correspond à près
de 9 millions de m3 sur pied. Son
accroissement annuel est de 333 000 m3/an
(CRPF-PACA, 2000).
Figure 4. Répartition du Chêne pubescent en région PACA
(source SRGS)
1.1. Le climat et le relief, sources de contraintes majeures en
région PACA
Le relief de la région est très marqué. Le littoral méditerranéen constitue la limite sud ; la
partie nord est formée par une partie de l’arc Alpin et comporte la barre des Ecrins, point
culminant de la région (4102m). Entre ces deux zones, de nombreux reliefs montagneux se
dressent : le massif de la Sainte-Baume (1148 m), la montagne Sainte-Victoire (1011 m), la
montagne de Lure (1826 m), le massif du Lubéron (1125 m), le massif des Alpilles (498 m) et
le Mont Ventoux (1911 m). Les fortes pentes sont donc assez fréquentes et les effets de
versant associés au relief sont importants.
4
Le climat méditerranéen est presque omniprésent sur la région PACA. Les précipitations
sont très variables d’une année sur l’autre et au cours d’une même année. Elles sont
généralement très faibles en été et maximales en automne. Le régime des pluies se répartit
selon deux gradients :
- un gradient nord-sud avec de faibles précipitations près de la mer Méditerranée et des
pluies de plus en plus importantes au fur et à mesure que l’on s’en éloigne.
- un gradient ouest-est combinant les effets du vent dominant (mistral) asséchant
l’atmosphère et la configuration du relief alpin par effet de foehn (Panini et Amandier,
2005).
De nombreuses contraintes climatiques comme topographiques peuvent donc jouer sur le
développement des espèces végétales en région PACA.
Des étages de végétation associés au
climat méditerranéen (thermoméditerranéen,
mésoméditerranéen et supraméditerranéen)
et des climats plus tempérés (montagnard,
subalpin et alpin) se superposent (Figure 5).
Bien que ces derniers soient dit ‘’tempérés‘’,
ils peuvent aussi être marqués par une
certaine sécheresse estivale.
Le Chêne pubescent est l’essence
dominante dans l’étage supraméditerranéen.
Dans l’étage mésoméditerranéen, il se
retrouve le plus souvent en mélange avec le
Chêne vert et dans les stations fraiches
(vallons, vallées, …). Au contraire, dans
l’étage montagnard, il est plutôt présent dans
des stations sèches et peut monter jusqu’à
1550 m sur les adrets.
Figure 5. Etage de végétation en région PACA
(source CRPF-PACA, 2005)
1.2. Le feuillage permet de distinguer le Chêne pubescent des
autres chênes français
Le Chêne pubescent est un arbre de taille moyenne (entre 10 et 20 m de haut) et peut
atteindre 25 m dans les meilleures stations. Son houppier est assez ample. Ses bourgeons sont
bruns, ovoïdes et pointus. Les glands sont rattachés aux rameaux à l’aide d’un pédoncule très
court. Les feuilles sont lobées comme celles des autres chênes à feuilles caduques et sont
portées par un pétiole court.
Il se distingue principalement des autres chênes français (Chêne pédonculé et Chêne
sessile) par la présence de poils sur les rameaux de l’année et sur la face inférieure des
feuilles, la face supérieure étant glabre (Figure 6). De plus, son feuillage est marcescent.
5
Figure 6. Spécificité morphologique du Chêne pubescent
de gauche à droite : feuille face inférieure ; feuille face supérieur ; rameau de l’année (photo C.Berger)
1.3. Le Chêne pubescent et le Chêne pédonculé, deux essences de
Chêne aux caractéristiques proches
Le Chêne pubescent présente des caractéristiques mécaniques (densité, résistance à la
compression, …) comparables à celles des autres espèces de chêne, notamment le Chêne
pédonculé. Les mêmes difficultés sont aussi rencontrées pour le séchage (Berti, 1995 ;
Marchal 1995 ; Lemaire et Maréchal, 2011). Cependant, le bois de Chêne pubescent a une
densité moins variable ce qui permettrait de mieux prédire sa qualité (Marchal, 1995). Le
Chêne pubescent peut donc être utilisé en menuiserie ou en charpente au même titre que le
Chêne pédonculé, bien qu’à l’heure actuelle, il soit principalement utilisé en tant que bois de
chauffage. La composition chimique et la quantité en tanins du Chêne pubescent seraient
aussi équivalentes à celles du Chêne pédonculé (Charpentier et Ader, 2011), son usage en
tonnellerie n’est donc pas à exclure sous réserve de bonne conformation.
Ces deux essences ont donc des utilisations similaires. Le Chêne pubescent peut donc être
intéressant dans les régions où le Chêne pédonculé est en situation climatique défavorable.
Pour la région PACA, une meilleure valorisation du bois serait possible mais la gestion en
taillis (mode de gestion principal) n’est pas forcément adaptée pour des utilisations autres que
le bois de chauffage.
2. Quelques définitions utiles
2.1. Le risque
Le risque pour un sujet donné est le résultat de la combinaison des trois composantes :
- l’aléa : probabilité qu’une perturbation se produise (sécheresse, tempête, …).
- l’exposition aux aléas : présence des sujets dans une zone soumise à l’aléa.
- la vulnérabilité : plus ou moins grande capacité du sujet à résister à l’aléa.
6
Dans le domaine forestier, il est très difficile d’estimer un risque. L’aléa est connu grâce à
des simulations effectuées par des modèles. L’exposition correspond à la présence d’une
essence sur un espace donné (aire de répartition). La vulnérabilité d’un arbre à un aléa est en
revanche très mal connue et dépend de nombreux facteurs (génétique, sol, climat, …).
L’aléa fortement associé au changement climatique est la sécheresse. Des études sont
donc menées sur diverses essences (Chêne pédonculé, Chêne pubescent, Douglas,…) pour
connaitre la sensibilité des arbres à la sécheresse afin d’anticiper le changement climatique.
2.2. La sécheresse
Une sécheresse peut être définie de trois manières différentes (Lebourgeois, Piedallu,
2005) :
- la sécheresse absolue se rapporte au climat et équivaut à une période au cours de
laquelle aucune pluie n’est tombée.
- la sécheresse hydrologique correspond à une période où la hauteur des nappes
phréatiques et le débit des cours d’eau sont affectés.
- la sécheresse édaphique est une période pendant laquelle la baisse de la quantité d’eau
disponible pour les végétaux est telle que des perturbations physiologiques se
produisent. Cette quantité est influencée par les apports d’eau par les pluies (intensité
et répartition), la capacité de rétention du le sol et les pertes par drainage et par
évapotranspiration.
Dans ce document, le terme sécheresse est utilisé pour évoquer la sécheresse édaphique.
C’est en effet celle qui est à l’origine du stress hydrique chez les végétaux et des
conséquences négatives qui en découlent.
2.3. Le dépérissement
Un dépérissement est caractérisé par un ensemble
d’anomalies observables à l’œil nu sur le terrain et qui
correspondent à notre perception d’un arbre dont l’état
sanitaire s’est globalement détérioré. Il se traduit surtout
par une perte importante de feuillage et par la mort de
nombreux rameaux (Delatour, 1990).
Ce phénomène n’est pas une maladie mais résulte de
l‘action de différents facteurs. Les causes d’un
dépérissement sont donc multiples et difficilement
identifiables isolément. Nous pouvons regrouper les
facteurs à l’origine d’un dépérissement en trois catégories
(Bonneau, 1994) :
- les facteurs prédisposants qui agissent en continu
mais qui ne sont pas problématiques si ils agissent
seuls.
- les facteurs déclenchants qui correspondent à des
stress importants et momentanés et dont les effets
sur l’arbre sont plus ou moins graves en fonction
des facteurs prédisposants.
- les facteurs aggravants qui amplifient les effets
précédents.
Figure 7. Hiérarchisation des principaux
facteurs impliqués dans les processus de
dépérissement
d’après Manion (1981) adaptée aux conditions
françaises (Landmann, 1994)
7
C’est un processus dynamique (Figure 7) qui traduit l’action des différents facteurs
mentionnés précédemment et des capacités de l’arbre à pouvoir se remettre d’un fort stress
(Piou et al, 2006). Les conséquences d’un dépérissement ne sont donc pas certaines et vont de
la mort de l’arbre à son rétablissement complet
2.4. L’évapotranspiration potentielle et le bilan hydrique climatique
L’évapotranspiration potentielle (ETP) représente la quantité d’eau maximale qu’un
couvert végétal en pleine activité physiologique peut restituer à l’atmosphère dans des
conditions hydriques non limitantes. Il existe de nombreuse manière de calculer l’ETP : Turc,
Penman-Monteith, … (Lebourgeois, Piedallu, 2005).
Le bilan hydrique climatique (P-ETP) correspond à la différence entre les apports d’eau
par les pluies et les besoins en eau du végétal. Il s’obtient en retranchant l’ETP aux
précipitations (P). Une valeur négative signifie qu’il ne pleut pas assez pour répondre à la
demande de la plante. Elle est donc soumise à un stress hydrique plus ou moins important.
Ce paramètre peut-être calculé à différents pas de temps :
- sur les mois les plus chauds : de juin à août (P-ETP0608).
- sur la période de végétation : d’avril à octobre (P-ETPveg).
Le déficit hydrique étant très marqué sur cette période pour un climat méditerranéen, le PETP0608, a priori plus discriminant, est utilisé dans cette étude.
3. Matériel et Méthode
3.1. Utilisation des données climatiques
Le bilan hydrique est le principal facteur limitant en région méditerranéenne et il est
fortement lié au climat. C’est pourquoi le bilan hydrique climatique de juin à août (P-ETP0608)
est choisi pour stratifier la région en différentes classes afin d’échantillonner les forêts de
Chêne pubescent. Il est aussi utilisé dans le traitement statistique pour tenter d’expliquer les
dépérissements observés.
Les données climatiques nécessaires pour calculer le P-ETP peuvent être obtenues à partir
de trois modèles climatiques différents : AURELHY (Analyse Utilisant le RELief pour
l’HYdrométéorologie) et SAFRAN (Système d’Analyse Fournissant des Renseignements
Atmosphériques à la Neige) développé par Météo-France ainsi que DIGITALIS, mis au point
par AgroParisTech.
3.1.1. Les trois modèles présentent des avantages et des inconvénients
3.1.1.1. AURELHY ne prend pas en compte le relief pour l’ETP
AURELHY est un outil SIG qui modélise les moyennes trentenaires de certains
paramètres météorologiques tels que la température (T) et les précipitations (P). Cette échelle
temporelle permet de lisser les données sur trente ans et de ne pas tenir compte d’événements
climatiques ponctuels. Elles sont recalculées tous les 10 ans.
Le réseau de stations utilisé dans ce modèle est constitué de toutes les stations
météorologiques où des données sont disponibles sur 10 ans sans interruption. Ainsi, pour
deux moyennes trentenaires consécutives, un certain nombre de stations utilisées dans le
8
calcul peuvent être différentes. Un suivi de l’évolution du climat n’est donc pas
rigoureusement possible.
Les températures et les précipitations sont restituées avec une maille cartographique de
1x1 km. Une bonne précision de ces paramètres est obtenue grâce au grand nombre de
stations utilisées pour la modélisation. L’ETP fourni par Météo-France est calculé à partir de
la formule de Penman-Montheith. Il est calculé selon une maille de 12x12 km et n’est valable
qu’en plaine (Lebourgeois et Lemaire, 2011).
Le modèle AURELHY prend en compte le relief pour les calculs des paramètres
météorologiques (P et T) mais pas pour l’ETP. Or, la majorité des forêts se trouvant en zone
de relief, ce modèle est peu pertinent dans le domaine forestier.
3.1.1.2. Prise en compte du topo-climat avec DIGITALIS
DIGITALIS a été développé par AgroParisTech afin d’avoir un modèle climatique qui
puisse servir en zone de montagne. C’est aussi un outil SIG qui permet de calculer des
moyennes trentenaires. Tout comme AURELHY, les données sont actualisées tous les 10 ans.
Par rapport au modèle précédent, seulement 500 stations météorologiques appartenant
au réseau Météo-France sont utilisées pour calculer les moyennes trentenaires. Ce sont
toujours les mêmes stations qui sont utilisées pour chaque nouveau calcul, ce qui permet de
suivre l’évolution climatique assez rigoureusement.
Les données météorologiques (P et T) sont aussi restituées avec une maille de 1x1 km.
Elles sont cependant légèrement moins précises que dans le modèle AURELHY à cause du
nombre restreint de stations. Dans DIGITALIS, l’ETP est calculé avec la formule de Turc et
repose sur un modèle qui donne le rayonnement global en tenant compte de la latitude, de la
topographie et de l’altitude. Ce deuxième modèle est calé sur un Modèle Numérique de
Terrain aux 50 m, ce qui permet de tenir compte des effets de versant.
DIGITALIS intègre ainsi des variations du topo-climat. C’est pourquoi ce modèle est
préféré au modèle AURELHY dans les zones de relief (Lebourgeois et Lemaire, 2011).
3.1.1.3. Des données journalières sont disponibles avec le
modèle SAFRAN
Le modèle SAFRAN fut dans un premier temps développé pour le suivi des risques
d’avalanche puis adapté pour l’analyse hydrométéorologique sur l’ensemble de la France.
Contrairement aux deux modèles précédents, il fournit des données journalières. Nous avons
donc un très grand nombre d’informations pour suivre l’évolution du climat.
Les données sont obtenues à partir de 1600 postes météorologiques et sont restituées avec
une maille de 8x8 km. Le topo-climat n’est donc là encore pas pris en compte. Un traitement
de ces données est aussi nécessaire avant leur utilisation en raison du très grand nombre
d’informations disponibles. Jean Lemaire (IDF) a travaillé sur ces données pour obtenir des
moyennes pour les 5 dernières décennies (de 1960 à 2010).
Ce modèle permet donc d’obtenir une grande précision à l’échelle temporelle mais pas à
l’échelle spatiale.
3.1.2. La stratification de la région repose sur des données DIGITALIS
Les caractéristiques des différents modèles sont résumées dans le tableau 1. Le modèle
DIGITALIS étant le seul à prendre en compte le topo-climat, il sera préférentiellement utilisé
pour la stratification de la région PACA dont le relief est très marqué. Ainsi, les valeurs de PETP0608 présentées dans la suite de ce document sont des P-ETP de Turc. Nous avons utilisé
les moyennes trentenaires de 1961-1990 car nous ne disposions de l’ETP que sur cette
période.
9
Tableau 1 : caractéristiques, avantages et inconvénients des trois modèles climatiques disponibles
Modèle
AURELHY
DIGITALIS
SAFRAN
Echelle
temporelle
Moyenne
trentenaire
Moyenne
trentenaire
Données
journalières
Echelle
spatiale
P et T :
Pas de 1 km
ETP :
Pas de 12 km
P et T :
Pas de 1 km
ETP :
Pas de 50 m
Pas de 8 km
Sources
des données
Avantage
Inconvénient
- ETP valable uniquement en
situation de plaine
+ grand nombre de stations
=> P-ETP très imprécis en zone
Grand nombre
utilisées pour relever pour P
de relief
de stations
et T
- réseau de stations variable
météorologiques
=> précision des données
entre les différents calculs
au pas du kilomètre
=> impossibilité de suivre
l’évolution du climat
+ prise en compte du topoclimat dans le calcul de
l’ETP
- faible nombre de stations
=> modèle applicable en
500 stations
météorologiques
zone de relief
météorologiques
=> moins bonne modélisation
+ stations fixes pour les
de P et T au pas du kilomètre
moyennes trentenaires
=> possibilité de suivre
l’évolution du climat
+ données journalières
- maille très large
1600 postes
=> grands nombres de
=> topo-climat pas pris en
météorologiques
données à notre disposition considération
3.1.3. Une combinaison des trois modèles est utilisée pour l’analyse
statistique
L’analyse statistique est réalisée dans le but de déterminer une relation entre le
dépérissement du Chêne pubescent et le changement climatique. Nous voulons donc utiliser
un P-ETP0608 sur la période 1961-1990 le plus précis possible (P-ETP61-90) et un P-ETP0608
proche des conditions actuelles pour tenir compte du changement climatique (P-ETP2010).
Cependant, aucun des modèles à notre disposition ne nous donne directement ces valeurs.
Nous utilisons donc des informations issues des trois modèles pour obtenir les données
recherchées.
Pour obtenir le P-ETP61-90, nous utilisons les précipitations du modèle AURELHY et de
l’ETP de DIGITALIS. Nous combinons ainsi les données les plus précises possibles que nous
avons à notre disposition pour chaque paramètre.
Les informations du modèle SAFRAN moyennées par décennie sont utilisées pour
intégrer le changement climatique dans nos données. Un P-ETP0608 moyen sur la période
1960-1989 est calculé à partir des trois premières décennies à notre disposition. Il correspond
à une situation initiale et au même pas de temps que pour les modèles AURELHY et
DIGITALIS. La situation actuelle est représentée par la décennie 2000-2009. La différence
entre ces deux périodes est réalisée pour quantifier le changement climatique. La correction
du P-ETP61-90 par ce décalage permet donc de prendre en compte l’évolution du climat dans la
moyenne trentenaire de 1961-1990 et d’obtenir le P-ETP2010.
10
3.2. Stratification de la région PACA en classes de P-ETP0608
Par analogie avec le protocole
mis en place dans la région MidiPyrénées (Drénou, 2008), la région
PACA est divisée en trois classes de
P-ETP0608 (Figure 8) avec un logiciel
SIG. Leurs limites ont été
déterminées pour représenter au
mieux le relief de la région et pour
correspondre à différents niveaux de
contraintes climatiques.
4 classes sont représentées sur la
figure mais la classe ‘’-250 à -200‘’
et ‘’> -200‘’ sont regroupées dans la
suite de l’étude en raison du faible
nombre de chênes pubescents pour
des P-ETP0608 supérieurs à -200 mm
d’eau. Cette nouvelle classe est
appelée ‘’> -250 ‘’.
Figure 8. Stratification de la région PACA en classes de P-ETP0608
La classe ‘’< -300 mm d’eau‘’ regroupe les conditions climatiques les plus difficiles que
le Chêne pubescent puisse rencontrer.
La classe ‘’-300 mm à -250 mm d’eau‘’ correspond à un niveau de contrainte climatique
moyen.
La classe ‘’> -250 mm d’eau‘’ représente les espaces où les contraintes climatiques sont
faibles, voire nulles, pour le Chêne pubescent.
3.3. Détermination des points d’échantillonnage
Le choix des points d’échantillonnage s’est fait grâce à l’observatoire SIG de la forêt
privée à partir des Plans Simples de Gestion (PSG). Ces derniers contiennent la cartographie
de nombreuses unités de gestion caractérisées par un type de peuplement et un mode de
gestion. Celles qui sont retenues pour éventuellement placer un point de mesure doivent
contenir du chêne pubescent de plus de dix ans, c'est-à-dire :
- avoir un code SRGS (Schéma Régional de Gestion Sylvicole) correspondant à un
peuplement contenant du chêne pubescent.
- la présence du Chêne pubescent doit être mentionné pour les autres codes SRGS
(notamment pour les peuplements mélangés avec du Chêne liège).
- la dernière coupe de rajeunissement (coupe rase) est antérieure à l’années 2000.
Le retrait des peuplements de moins de dix ans permet d’éliminer les jeunes taillis dont la
croissance est plus influencée par les réserves à leur disposition dans les racines que par le
climat.
Pour limiter au maximum les biais lié à l’observateur, une méthode systématique est
choisie pour localiser les points d’échantillonnage. Ces derniers correspondent à l’intersection
entre les unités de gestion éligible et les nœuds d’une grille. Pour chaque classe de P-ETP0608
établie, 50 points sont placés. Le maillage de la grille utilisée pour la classe ‘’-300 à -250‘’ est
de 1,5 x 1,5km. La maille a dû être resserrée à 1,25 x 1,25 km pour les deux autres classes
afin d’obtenir suffisamment de points. Les points d’échantillonnage sont ensuite rentrés dans
un GPS pour être atteints avec précision.
11
3.4. Validation terrain des points d’échantillonnage
Les mesures sont réalisées dans un cercle autour du point d’échantillonnage dont le rayon
dépend de la densité de Chêne pubescent : plus la densité est forte, moins le rayon est grand.
La zone ainsi délimitée est appelée placette d’échantillonnage.
Les conditions du milieu doivent être homogènes sur l’ensemble de la zone de mesure
pour que les mesures ne soient pas influencées par des variations liées à la station. Leur taille
doit donc être limitée. Des peuplements encore trop jeunes et dont la croissance est toujours
influencée par les réserves peuvent quand même être présélectionnés malgré le filtre mis en
place. Ils ne doivent donc pas être pris en compte a posteriori.
Certains critères à observer sur le terrain sont retenus pour valider le choix de
l’emplacement. Ils sont au nombre de trois:
- 4 chênes pubescents dominants ou co-dominants sont présents dans un rayon de 15 m
autour du centre de la placette.
- dans un rayon de 15m, 12 arbres (toutes essences confondues) ont un tronc de plus de
12,5 cm de diamètre.
- La topographie est homogène sur l’ensemble de la placette.
Si une de ces conditions n’est pas
remplie, un déplacement est possible
dans un rayon de 50 m pour trouver un
site qui réponde à l’ensemble de ces
critères. Si ce n’est pas possible, alors
la placette n’est pas validée et aucune
mesure n’est réalisée.
Un minimum de 30 placettes doit
être validé pour chacune des 3 classes
de P-ETP0608 précédemment établies.
La figure 9 montre la répartition des
90 placettes validées sur les 123
placettes visitées.
Figure 9. Répartition des placettes validées
3.5. Mesures réalisées sur les placettes validées
Les mesures réalisées sur le terrain sont faites pour mettre en relation certains paramètres
liés à la station avec le taux de dépérissement : situation topographique de la placette
d’échantillonnage, caractéristique du sol et de son bilan hydrique, structure du peuplement,
état sanitaire des chênes pubescents présents.
3.5.1. Situation de la placette d’échantillonnage
La situation de la placette est définie par sa pente, son exposition, l’altitude (repérées sur
les cartes IGN au 1/25000ème) et l’étage de végétation où elle se trouve. Sa place dans le
versant et la topographie locale sont aussi relevées car elles jouent un rôle important dans les
apports d’eau latéraux. Les différentes positions possibles dans le versant sont montrées dans
la figure 10. Les sommets ou une topographie convexe sont propice aux départs d’eau,
contrairement aux situations de bas de pente ou aux stations concaves.
12
Figure 10. Position topographique et topographie locale
(d’après Ripert et Vennetier, 2002)
3.5.2. Caractérisation du sol
En raison du nombre important de placettes à visiter et du temps limité de la prospection,
aucune fosse pédologique n’a été creusée. Des méthodes expéditives sont donc appliquées
pour appréhender l’influence du sol dans le phénomène de dépérissement.
La profondeur du sol est estimée par un ‘’test tarière‘’. Ce test consiste à faire cinq trous à
la tarière hélicoïdale (Ø 4 cm), le premier trou étant réalisé au centre de la placette et les
quatre autres disposés en croix à une distance de 5 m du trou central. La profondeur du sol est
donc dans certain cas sous estimée puisque certains obstacles peuvent arrêter la tarière avant
d’atteindre le substrat (fort taux d’éléments grossiers, sol trop compact, …).
L’observation du taux d’éléments grossiers s’effectue au niveau des différents trous
réalisés et donne une indication sur la capacité de rétention en eau du sol. Ce taux est
principalement évalué en surface à cause des conditions d’observation. Si ce taux est élevé,
des difficultés sont rencontrées pour pouvoir l’estimer correctement.
Le substrat est déterminé à partir des affleurements rocheux présents sur la placette. Le
Chêne pubescent est capable de pousser sur tout type de substrat mais ce dernier joue quand
même sur la croissance, à quantité d’eau égale.
La profondeur du sol, le taux d’éléments grossiers et le substrat peuvent aussi être
observés au niveau des accidents de terrains à proximité de la placette et laissant voir un front
de roche.
Une des dernières informations relevées pour caractériser le sol est la quantité de calcaire
actif présent dans le sol. Elle est estimée par un test à l’acide chlorhydrique réalisé à 10 cm de
profondeur. Sont aussi relevées les proportions de rochers, blocs, sol nu, litière, mousses et
autres végétaux présentes sur la placette, la couverture du sol pouvant renseigner sur l’état de
dégradation du sol et sa profondeur.
13
3.5.3. Détermination de l’indice topo-édaphique
Il est déterminé à l’aide d’une grille de notation
développée pour l’étude des potentialités forestières
en basse Provence (Vennetier et al, 2003) (Annexe 1).
Cet indice donne une idée du bilan hydrique de la
station. Seuls les paramètres mesurés précédemment
(pente, position dans le versant, topographie
locale,…) sont pris en compte dans la notation. La
position dans le versant et la topographie locale sont
les paramètres de plus grand poids et ont permis de
déterminer les bornes. L’équivalence entre la note
obtenue et l’indice topo-édaphique est présentée dans
le tableau 2.
Tableau 2. Correspondance entre la note
obtenue et l’indice topo-édaphique
Note
obtenue
Indice
topo-édaphique
> 15
Entre 5 et 15
Entre -5 et 5
Entre -15 et -5
< -15
Très positif
Positif
Neutre
Négatif
Très négatif
3.4.4. Structure du peuplement
La composition du peuplement est déterminée à l’aide des codes SRGS. La hauteur des
chênes pubescents et le diamètre moyen des arbres de la placette sont aussi relevés pour
caractériser le peuplement. Les diamètres des 12 arbres les plus proches du centre de la
placette (toutes essences confondues) et de plus de 12,5 cm de diamètre sont mesurés à une
hauteur de 1,30 m et permettent d’obtenir le diamètre moyen des arbres de la placette.
Deux autres paramètres dendrologiques déjà identifiés comme des causes possibles de
dépérissement pour d’autres essences sont aussi renseignés : l’âge et la densité de peuplement
(Lemaire et al, 2010 ; Bréda et Peiffer, 1999). Le bois de Chêne pubescent étant trop dense
pour que des carottes puissent être aisément prélevées, l’âge du peuplement est estimé à partir
des données présentes dans les PSG. La surface terrière est utilisée pour appréhender la
densité de peuplement. Deux mesures de surface terrières sont faites : la première porte
uniquement sur le Chêne pubescent et la seconde regroupe toutes les autres essences. Les
mesures sont effectuées à 5 endroits au niveau des différents trous de tarières. Elles sont
réalisées à l’aide d’un relascope à chainette de facteur 2 pour ne pas trop s’éloigner du centre
de la placette.
Pour une cépée, tous les brins sont pris en compte pour les mesures dendrologiques.
3.4.5. Observation de l’état sanitaire des chênes pubescents
Pour ne pas prendre en compte le stress lié à la compétition pour la lumière, les
observations sanitaires sont effectuées sur les 15 chênes pubescents dominants ou codominants les plus proches du centre de la placette. Le diamètre de ces arbres est relevé et
aucun seuil de diamètre minimum n’est fixé pour cette observation.
Les arbres morts sont pris en compte, quelle que soit la strate dans laquelle ils se situent.
Ceux qui sont dominés doivent néanmoins être proches de la strate co-dominante. Ils
représentent les arbres qui, de leur vivant, étaient dominants mais qui se retrouvent dominés à
cause de l’arrêt de leur croissance et de la perte de leurs branches.
En cas de cépée, seul l’état sanitaire du brin dominant est mesuré s’il atteint la strate
dominante ou co-dominante. Nous évitons ainsi de mesurer plusieurs fois le ‘’même‘’ arbre
(tous les brins d’une cépée ont le même patrimoine génétique et réagissent de manière
similaire à un stress). De la même manière que pour les arbres morts, les brins morts sont pris
en compte. Ils doivent néanmoins être de diamètre équivalent au brin dominant encore
vivant : la mortalité des brins dans une cépée est normale mais affecte principalement les
14
brins dominés, celle d’un brin dominant peut donc être plus significativement liée à un facteur
extérieur tel que le climat. C’est le seul cas de figure où deux brins sont mesurés sur une
cépée.
La notation de l’état sanitaire des arbres peut être réalisée selon deux méthodes :
- le protocole DEPEFEU développé par le DSF. Il se base sur la perte de masse
foliaire. Les critères observés sont présentés dans l’annexe 2.
- la méthode ARCHI mise au point par l’IDF (Institut du Développement Forestier).
Elle repose sur l’observation de l’architecture de l’arbre, la ramification des
branches et la répartition des gourmands. Elle permet de connaitre la dynamique
de l’arbre suite à un stress. La clé de détermination des différents types ARCHI est
donnée dans l’annexe 3.
La méthode ARCHI est difficile à appliquer une fois que le feuillage masque la
ramification. Or, les relevés se sont déroulés d’avril à juin. La majorité des observations ont
donc eu lieu après le débourrement et sur des houppiers déjà bien développés. C’est pourquoi
l’utilisation du protocole DEPEFEU a été privilégiée.
Une placette est jugée dépérissante si au moins 20% des arbres mesurés sont dans les
classes 3 ou 4 du protocole DEPEFEU ou de type I ou M pour la méthode ARCHI. Ce
seuil de 20% est celui utilisé par le DSF. La figure 11 montre un arbre sain (classe 1) et un
arbre dépérissant (classe 3) du protocole DEPEFEU.
Figure 11. Exemple de notation selon le protocole DEPEFEU
A gauche : classe 1, à droite : classe 3 (photo C.Berger)
15
3.5. Traitement statistique
Le logiciel TANAGRA est utilisé pour traiter les données dans le but de relier le taux de
dépérissement à différents facteurs.
Une Analyse en Composantes Principales (ACP) est faite pour déterminer les
principaux paramètres du milieu expliquant le jeu de données et trouver lequel est le plus lié
au dépérissement. Un arbre de segmentation suivant la méthode C4.5 est aussi réalisé. Ce
traitement consiste à séparer dichotomiquement l’échantillon suivant les différents paramètres
relevés pour expliquer le dépérissement. Il détermine aussi des seuils critiques. Cette méthode
permet ainsi d’obtenir un arbre de décision pour expliquer les dépérissements. La
segmentation est cependant faite de manière très mathématique et des résultats incohérents
peuvent apparaître.
4. Résultats
4.1. De nombreux dépérissements sont observés
Sur les 90 placettes mesurées, 32 sont jugées
‘’dépérissantes‘’ selon le protocole DEPEFEU. Ce fort
taux de dépérissements (35%) est en accord avec les
observations du DSF : taux de défoliation important et
augmentation après les épisodes de sécheresse en
région méditerranéenne (Goudet, 2011 ; Goudet 2013).
65% des placettes dépérissantes le sont avec un taux
compris entre 20 et 30% (Figure 12). Malgré leur
grande fréquence, les dépérissements de chênes
pubescents ne sont donc pas (encore) massifs en région
PACA à l’heure actuelle. Cependant, 25% des placettes
dépérissantes ont un taux de dépérissements supérieurs
à 40% (maximum 60%). Deux hypothèses peuvent
l’expliquer :
- les dépérissements commencent à se généraliser
et de plus en plus d’arbre dépérissent.
- les chênes commencent à se remettre des
sécheresses et à reconstituer leur houppier.
Figure 12. Etat sanitaire des placettes
Il n’a pas été possible d’évaluer suffisamment d’arbres avec la méthode ARCHI pour
connaître l’état sanitaire de la totalité des placettes. Cependant, elle a pu être appliquée sur
tous les arbres de classe 3 et 4 du protocole DEPEFEU (défoliation suffisamment importante
pour observer l’architecture du houppier). Une partie d’entre eux ne corresponde pas aux
classes dépérissantes d’ARCHI. Ainsi, certaines placettes considérées dépérissantes avec
DEPEFEU ne le sont pas forcément avec ARCHI. Le taux de dépérissement serait donc
moindre avec la deuxième méthode. De plus, comme la capacité de résilience des arbres est
prise en compte avec la méthode ARCHI, il semblerait que la seconde hypothèse soit la bonne
et donc que les chênes se remettent petit à petit.
16
4.2. Les dépérissements ne semblent pas liés au P-ETP0608 de la
période 1961-1990
Des dépérissements sont présents dans toutes
les classes de P-ETP0608 et la majorité des placettes
dépérissantes sont dans la classe ‘’> - 250 mm
d’eau‘’ (Figure 13). Ceci nous interpelle car cette
classe correspond à des contraintes climatiques
presque inexistantes pour le Chêne pubescent. De
plus, aucun facteur spécifique à une zone
géographique ne peut expliquer les dépérissements :
ils se répartissent sur l’ensemble de la région
(Figure 14).
Par conséquent, les dépérissements de chênes
pubescents ne s’expliquent pas de façon
satisfaisante par le P-ETP0608 de la période 19611990. D’autres facteurs climatiques ou édaphiques
doivent être pris en considération.
Figure 13. Distribution des placettes selon les
classes de P-ETP0608 établies
(données DIGITALIS 61-90)
Figure 14. Répartition des placettes saines et dépérissantes
(données DIGITALIS 1960-1990)
17
4.3. Trois grands facteurs expliquent le jeu de données
L’ACP fait ressortir 3 grands axes qui permettent à eux seuls d’expliquer 73% des
données peuvent s’expliquer suivant 3 grands axes (tableau 3). La figure 15 montre la
corrélation entre les différents paramètres étudiés et les axes déterminés. Ces axes ont
différentes significations :
- l’axe 1 représente un gradient altitudinal
qui oppose les stations fraiches et arrosées Tableau 3. Résultat de l’ACP : structuration de
l’échantillon en 3 axes
en altitude aux stations chaudes et sèches
situées dans les plaines.
- l’axe 2 correspond à l’exposition de la
station qui indique le contraste entre les
versants nord ombragés et les versants sud
très ensoleillés.
- l’axe 3 est associé au bilan hydrique de la
station qui différencie les stations avec un
apport latéral d’eau constant de celles avec
des départs d’eau importants.
Les paramètres pris en compte dans l’axe 1 sont la température, les précipitations et
l’altitude. Ils sont par nature très liés entre eux, ce qui explique le fort taux de corrélation de
l’axe 1 et la prépondérance de cet axe dans l’ACP. L’opposition versant nord/versant sud est
une opposition versant froid/versant chaud. Les deux premiers axes sont donc liés à la
chaleur.
Le troisième axe est celui qui est le plus corrélé au taux de dépérissement. La capacité du
sol à pouvoir compenser le déficit hydrique lié au climat semble donc être un paramètre
majeur dans le dépérissement des chênes pubescents.
Figure 15. Résultat de l’ACP : corrélation entre les différents axes
A. corrélation entre l’axe ‘’altitude‘’ et l’axe ‘’versant‘’ ; B. corrélation entre l’axe ‘’altitude‘’ et l’axe ‘’bilan hydrique‘’
18
4.4. Quatre paramètres sont déterminants pour le dépérissement
du Chêne pubescent en région PACA
Quatre paramètres ressortent de l’analyse par arbre de segmentation. Il s’agit :
- de l’indice topo-édaphique
- du climat de la période 1961-1990 ou climat ‘’passé‘’ (P-ETP61-90)
- du climat plus récent ou climat ‘’actuel‘’ (P-ETP2010)
- de la profondeur du sol
L’arbre de segmentation permet de bien replacer 80% des placettes saines et 72% des
placettes dépérissantes. Son taux d’erreur est de 25% (tableau 4). L’arbre obtenu est donc
fiable. De plus, il n’y a pas d’incohérence entre l’état sanitaire des placettes et les valeurs
critiques : les placettes statistiquement considérées dépérissantes le sont pour des conditions
défavorables d’un paramètre (faible profondeur, fort déficit hydrique climatique).
L’arbre obtenu peut donc être utilisé comme outil d’aide à la décision pour déterminer si
un espace est favorable ou non au Chêne pubescent.
Comme le laissait supposer l’ACP, l’indice topo-édaphique est le premier facteur à
prendre en compte. Les stations situées en bas de pente ou dans les vallons (indice topoédaphique très positif) sont favorables à un maintien du Chêne pubescent dans un bon état en
raison d’un apport d’eau latéral constant. Ce type de station est donc propice au
développement de cette essence.
Pour les stations dans les autres situations topographiques, la deuxième distinction se fait
au niveau du climat ‘’passé‘’. Elle a lieu entre les zones arrosées (P-ETP61-90 >= -250 mm
d’eau) et les zones plus sèches (P-ETP61-90 < -250 mm d’eau). Pour les espaces arrosés, les
dépérissements ont statistiquement lieu si le climat ‘’actuel‘’ est sec (P-ETP2010 < - 290 mm
d’eau). Pour les zones plus sèches, les dépérissements se retrouvent dans les endroits vraiment
secs (P-ETP61-90 < -275 mm d’eau) et sur un sol peu profond (moins de 35 cm).
Ainsi, les dépérissements se produisent essentiellement au niveau des zones autrefois
favorables qui ont subi une forte chute de P-ETP0608 entre la période 1961-1990 et
aujourd’hui. Ils apparaissent aussi dans les zones sèches où le sol ne peut pas suffisamment
compenser le déficit hydrique associé au climat. Le changement climatique est donc bien à
l’origine d’une partie des dépérissements observés.
Que ce soit pour le P-ETP61-90 ou le P-ETP2010, les dépérissements se retrouvent à partir de
valeurs relativement proches (respectivement -275 mm d’eau et -290 mm d’eau). Nous
pouvons donc établir une valeur critique pour la vulnérabilité climatique du Chêne
pubescent aux alentours d’un P-ETP0608 inférieur à -280 mm d’eau.
Tableau 4. Précision de l’arbre de segmentation pour un taux de dépérissement fixé à 20%
19
Figure 16. Arbre de segmentation expliquant le dépérissement du Chêne pubescent en région PACA
4.5. Les dépérissements se situent dans les espaces critiques avec
le climat actuel
Les données SAFRAN permettent de visualiser l’évolution du climat entre 1960 et 2010
(Annexe 4). La figure 17 présente l’évolution du climat entre la décennie 1960-1969 et 20002009 et l’état sanitaire des placettes mesurées. Nous constatons une expansion des espaces
avec P-ETP0608 inférieur au seuil critique du Chêne pubescent vers le nord de la région. De
plus en plus d’espaces deviennent donc climatiquement défavorables à cette essence.
Ainsi, le déficit hydrique climatique s’est fortement creusé dans de nombreuses zones.
C’est le cas pour la grande majorité des placettes dont le dépérissement ne s’expliquait pas
avec les données DIGITALIS 61-90 (P-ETP0608>-250 mm d’eau). Ces dernières se retrouvent
avec des P-ETP0608 <-280 mm d’eau en utilisant les données SAFRAN de la décennie 20002009. 78% des placettes dépérissantes se retrouve dorénavant dans des conditions climatiques
défavorables
Le changement climatique, notamment depuis les années 1990, est donc en grande partie
la cause des dépérissements actuels. L’évolution du climat étant très importante dans la région
PACA, la prise en compte des variations récentes du climat est nécessaire pour étudier le
dépérissement d’une essence.
20
Figure 17. Répartition des placettes saines et dépérissantes selon les données SAFRAN ; les décennies 1960-1969 et
2000-2009 sont utilisées pour suivre l’évolution du climat.
4.6. Le Chêne pubescent est vulnérable au dépérissement sur
l’ensemble de la région PACA
La figure 18 présente les zones de vigilance climatique actuelles du Chêne pubescent. Plus
le niveau de vigilance est élevé, plus le Chêne pubescent est vulnérable à la sécheresse à cause
du climat.
Remarquons que les placettes dépérissantes se situent autant dans les zones à vigilance
élevée que les placettes saines. Cette carte présente donc bien une carte de la vulnérabilité
climatique du Chêne pubescent et pas une carte des dépérissements. En effet, le sol et la
position dans le versant ne sont pas ici pris en compte alors que ce sont des paramètres
importants dans le phénomène de dépérissement.
Cette carte nous indique donc les espaces où le climat est un facteur prédisposant au
dépérissement et où une attention particulière doit être portée au sol et à ses facteurs
compensateurs.
21
La plus grande partie de la région PACA est actuellement sous forte vigilance
climatique. Dans le cas d’une augmentation des températures de +1°C, les zones en
vigilance modérée passeraient en zone à forte vigilance. Ainsi, la quasi-totalité de l’aire
de répartition régionale (Figure 4) deviendrait climatiquement défavorable pour le
Chêne pubescent.
Les limites climatiques de cette essence sont donc atteintes, notamment dans le sud de la
région. Le sol et la position dans le versant vont par conséquent devenir des facteurs
prépondérants dans la survie du Chêne pubescent : il ne se maintiendra que dans les zones où
le sol peut suffisamment compenser le climat.
Figure 18. Zone de vigilance climatique actuelle pour le Chêne pubescent
22
5. Discussion
5.1. Des données climatiques récentes sont nécessaires
Trois périodes sont disponibles pour les moyennes trentenaires des modèles AURELHY et
DIGITALIS : 1961-1990, 1971-2000 et 1981-2010. Le début du changement climatique est
estimé vers la fin des années 1980, début 1990. La période 1961-1990 correspond plutôt à la
situation d’avant le changement climatique : elle ne tient compte que d’une faible partie de ce
phénomène (10 ans). Les périodes suivantes semblent donc plus adaptées pour étudier ses
conséquences : elles couvrent une plus grande période associée au changement climatique et
correspondent à des conditions plus ‘’actuelles‘’. Elles peuvent aussi être comparées à la
période 1961-1990 pour voir dans quelle mesure le climat a changé.
Cependant, en raison du nombre d’informations à récupérer et à analyser, les résultats des
modèles ne sont pas immédiatement produits à la fin d’une période. Les données 1981-2010
ne sont donc pas encore disponibles. Pour la période 1971-2000, nous avions à notre
disposition les données météorologiques de DIGITALIS mais pas celles de l’ETP. Or, ce
modèle étant le seul à fournir un ETP utilisable en région de montagne, nous n’avons pas pu
utiliser les données de 1971-2000 pour stratifier la région en classe de P-ETP0608.
La période 1961-1990 a donc été utilisée puisque c’est la seule dont les données à
disposition étaient complètes. Le changement climatique n’est donc pas encore bien pris en
compte.
La stratification de la région PACA a donc été réalisée sans tenir compte du changement
climatique et elle aboutit à des résultats incohérents qui nous ont interpellé (beaucoup de
dépérissements dans les zones arrosées). C’est pourquoi nous avons décidé ‘’d’actualiser‘’ les
données de 1961-1990 à l’aide du modèle SAFRAN.
Les résultats statistiques obtenus avec ces nouvelles données sont en accord avec les
observations terrain (les dépérissements ne se situent plus majoritairement dans des zones aux
conditions climatiques favorables). De plus, la correction que nous avons dû appliquer au PETP0608 pour prendre en compte le changement climatique dans la moyenne trentenaire de
1961-1990 est en moyenne de -60 mm d’eau. Le climat a donc très fortement changé en
région PACA. Cette variation est beaucoup plus marquée que dans les autres régions de
France où elle est en moyenne de -30 mm d’eau (Lemaire, 2013, com.verb.).
Pour étudier l’impact du changement climatique sur la végétation, nous avons donc besoin
de données climatiques récentes. Ces dernières existent (SAFRAN, moyenne trentenaire sur la
période 1981-2010 pour le modèle AURELHY ou DIGITALIS) mais n’étaient pas encore
disponibles au début de l’étude.
5.2. L’échantillonnage n’a permis qu’un nombre limité de mesures
La principale limite de l’étude est le faible nombre de placettes mesurées (30 par classe,
90 au total) et le nombre d’arbres dont l’état sanitaire a été relevé (15 par placette). De plus,
une étude approfondie à l’aide d’une fosse pédologique n’a pas pu être réalisée, ce qui limite
la prise en compte du sol dans le phénomène de dépérissement.
Par ailleurs, de nombreux relevés ont été réalisés dans le Var, ce qui peut entrainer une
surreprésentation d’une condition climatique particulière. Cependant, c’est le département le
plus boisé de la région PACA et il présente une forte variabilité du P-ETP0608. De plus, les
chênaies pubescentes avec un P-ETP0608 inférieur à -300 mm d’eau sont principalement
23
présentes dans ce département. La forte densité de points à ce niveau était donc prévisible et
inévitable.
La taille et la structure de l’échantillon peuvent donc avoir un poids important dans
l’analyse statistique. C’est le cas pour une analyse par arbre de segmentation où les groupes
sont réalisés de manière mécanique et peuvent être composé d’un nombre restreint de relevés.
Le caractère critique d’un paramètre peut donc être remis en question. La figure 19 illustre ce
problème et confirme au passage l’existence d’une valeur critique pour le P-ETP0608. Les
stations avec un indice topo-édaphique très positif ou un sol profond (plus de 50 cm) ne sont
pas prises en compte pour la construction de ces graphiques, ceci afin d’étudier des stations
avec des effets compensateurs du sol similaires. De plus, ces effets ne sont pas suffisamment
importants pour totalement compenser le climat. La distinction entre placettes saines et
placettes dépérissantes est donc principalement faite selon un facteur climatique. Ainsi, nous
pouvons bien mettre en avant une limite climatique si elle existe.
En utilisant un taux de
dépérissement de 20% (Figure 19
A.), un seuil critique est déterminé
pour un P-ETP0608 de -280 mm d’eau.
Cependant, il est obtenu à partir de 7
placettes qui couvrent un intervalle
de P-ETP0608 de 10 mm (entre -280
et -270 mm d’eau). Nous n’avons
donc pas d’informations sur l’état
sanitaire des chênes pubescents dans
des stations avec un P-ETP0608
nettement supérieur à la limite
trouvée. L’existence du seuil
climatique peut donc être remise en
question.
En revanche, avec un taux de
dépérissement de 30% (Figure 19
B.), un plus grand nombre de
placettes saines est disponible pour
faire la distinction souhaitée. Encore
une fois, un seuil climatique critique
est obtenu pour une valeur proche de
la précédente (-295 mm d’eau). Cette
fois ci 11 placettes permettent de
l’obtenir et une plus large gamme de
P-ETP0608 est couverte (entre -295 et
-270 mm d’eau). Ce résultat est donc
plus robuste que précédemment.
Figure 19. Confirmation du seuil de P-ETP0608 critique
les placettes avec un indice topo-édaphique très positif ou un sol profond
de plus de 50 cm ne sont pas représentées A. : taux de dépérissement à
20% ; B. : taux de dépérissement à 30%
Ainsi, pour des valeurs de P-ETP0608 similaires, nous obtenons deux seuils climatiques
critiques à partir de deux taux de dépérissements différents. Une limite climatique existe donc
vraiment et se situe bien aux environs de -280 mm d’eau.
24
5.3. Un tri s’opère entre stations favorables et stations
défavorables pour le Chêne pubescent en région PACA
Dans les espaces où les conditions climatiques ‘’passées‘’ étaient critiques pour le Chêne
pubescent (P-ETP61-90 < -280 mm d’eau), le climat entrainait déjà un stress hydrique
important. Le chêne n’est donc présent que dans les stations pouvant compenser le déficit
hydrique climatique. L’augmentation de ce dernier avec le temps n’a donc que relativement
peu d’influence sur les chênes pubescents présents dans ces zones puisqu’ils se trouvent déjà
dans des endroits qui lui sont favorables (sol profond, bas de pente, …). Cependant, le sol ne
peut pas compenser indéfiniment le climat. L’état sanitaire se dégradera donc dans les
endroits où les capacités de compensation du sol sont dépassées.
Ainsi, le Chêne pubescent peut se maintenir en bon état même en cas de stress hydrique
important à condition que le sol le permette. La capacité du sol à compenser le climat est en
effet le principal facteur permettant de différencier les stations favorables des stations
défavorables dans les zones déjà sèches.
La plupart des nouvelles zones critiques (P-ETP2010 < -280 mm d’eau) correspondent à
d’anciens espaces bien arrosés (P-ETP61-90 > -250 mm d’eau) et représentent essentiellement
l’étage supraméditerranéen. Les contraintes climatiques de l’époque n’étaient pas suffisantes
pour que le sol joue un rôle majeur dans la répartition du Chêne pubescent. Il s’est donc
développé dans tous les types de stations possibles, y compris celles où le sol ne peut avoir
qu’un effet compensateur très limité. De plus, les chênes n’ont pas développé d’adaptation à
la sécheresse et peuvent donc avoir un houppier très développé par rapport au volume
racinaire. De ce fait, étant donné que rien ne permet vraiment de contrebalancer le climat
actuel, c’est bien ce dernier qui joue un rôle prépondérant dans la distinction entre les stations
favorables et celles défavorables.
Par conséquent, un tri d’origine climatique est en train de se faire au niveau des anciennes
zones arrosées et distingue bien les espaces encore suffisamment arrosés à l’heure actuelle et
ceux qui ne le sont plus.
Dans ces zones, les effets compensateurs ne jouent pas encore car le changement
climatique s’est fait sur une période trop courte (10 ans) pour que les arbres puissent en tirer
profit et s’adapter aux nouvelles conditions climatiques. Un nouveau tri se réalisera donc dans
les années à venir entre les stations dont les effets compensateurs ne sont pas suffisants et qui
continueront à dépérir et celles dont le sol permettra aux arbres de se remettre plus ou moins
bien du stress subi. Ce tri s’est déjà réalisé dans les endroits secs depuis de nombreuses
années du sud de la région. La conséquence de ce tri est le maintien du chêne dans les zones
fraiches (bas de pente, vallon, …) et sa disparition dans les endroits plus secs (sommet, haut
de pente, …).
Plus schématiquement, les conditions climatiques de l’étage mésoméditerranéen vont
désormais prévaloir dans l’ancien étage supraméditerranéen. Des modifications de la
végétation vont donc se produire dans cet étage pour ressembler de plus en plus à celle
obserée dans le mésoméditerranéen (dominance du Chêne vert, du Pin d’Alep et plus
généralement des espèces xérophiles).
25
5.4. La région PACA n’est plus favorable au Chêne pubescent
Les stations dans des situations topographiques favorables (vallons, vallées ou bas de
pente) ont généralement un sol profond et un apport latéral d’eau assuré. Les effets
compensateurs du sol sont donc importants dans de telles stations. Une adaptation des arbres à
de nouvelles conditions climatiques est donc réalisable sur du long terme en raison des fortes
réserves hydriques à leur disposition.
Cependant, ils sont très sensibles aux variations brutales des conditions climatiques. Les
arbres qui n’étaient soumis qu’à des contraintes très faibles n’ont mis en place aucune
adaptation spécifique (houppier de taille réduite, racines très profondes). Les sécheresses
intenses qui surviennent brutalement impactent donc fortement les peuplements dans de telles
situations.
Les stations de bas de pente et de vallons sont donc des espaces favorables au
développement du Chêne pubescent en cas d’augmentation lente et constante du déficit
hydrique. En revanche, elles sont plutôt défavorables en cas d’événements trop brutaux. Ces
stations restent néanmoins des stations à forte potentialité. Une bonne reprise des arbres peut
être assurée si les conditions redeviennent clémentes.
Dans les zones avec un P-ETP0608 inférieur au seuil critique, les effets compensateurs du
sol jouent un rôle prépondérant pour déterminer les stations favorables. Cependant, cette
compensation n’agit plus au-delà d’un certain niveau de stress hydrique. Ainsi, avec une
augmentation constante de ce stress, aucun sol ne sera, à terme, capable de compenser le
climat. Néanmoins, le niveau de stress à atteindre pour que les effets compensateurs ne
s’appliquent plus est beaucoup plus important dans les stations de vallons ou de bas de pente
que dans celles de plateau ou de sommet. Les stations dans une situation topographique
avantageuse resteront donc favorables au Chêne pubescent sur une période plus longue. Par
ailleurs, les stations en situations topographiques moins favorables sont déjà soumises à un
stress hydrique important. Les arbres présents sur ces stations supportent donc un peu mieux
les événements extrêmes en raison des adaptations développées pour résister à la sécheresse
habituellement rencontrée.
Par conséquent, les stations n’étant pas dans les vallées ou en bas de pente sont des
stations qui sont légèrement favorables en cas d’événements extrêmes, mais qui en subiront
quand même les conséquences s’ils sont trop intenses ou trop prolongés. Ces stations sont
cependant défavorables sur le long terme.
Or, suite au changement climatique, un accroissement de plus en plus important du stress
hydrique et de l’occurrence des évènements extrêmes est attendu. Le sol et la situation
topographique ne permettent plus de déterminer des stations réellement favorables au Chêne
pubescent. Seules celles situées dans des espaces où le bilan hydrique climatique n’est pas
critique peuvent encore l’être. En PACA, elles se situent principalement dans le nord de la
région, au niveau des forts reliefs. Cependant, avec la progression d’un climat sec vers le nord
et en altitude, ces stations favorables climatiquement deviendront à leur tour de plus en plus
rares dans la région.
Ainsi, la région PACA, qui était autrefois favorable au Chêne pubescent sur une grande
partie de sa surface, l’est encore sur une zone beaucoup moins grande à l’heure actuelle, mais
ne le sera quasiment plus dans les années à venir.
26
5.5. 2000-2009, une décennie très sèche suivie d’années plus
arrosées
La dernière décennie n’a pas été favorable aux végétaux car elle regroupe neuf des dix
années les plus chaudes du dernier siècle. Elle fut aussi marquée par de nombreuses canicules
et sécheresses. De nombreux dépérissements observés sur le Chêne pubescent peuvent donc
être liés au climat de cette décennie. Cependant, la suivante commence par être plus arrosée,
ce qui peut permettre une bonne reprise des végétaux, notamment celle du Chêne pubescent
qui dispose d’une capacité de résilience importante (Lemaire, 2013, com.verb.). La cause
possible du dépérissement ici étudié est donc encore relativement récente.
Par ailleurs, les années 2010-2013 sont plus arrosées que lors de la décennie précédente.
Les conditions climatiques actuelles sont donc plutôt favorables au rétablissement des
végétaux. Ainsi, si elles restent les mêmes dans les années qui viennent, les arbres peuvent se
rétablir presque totalement. Il pourrait donc être observé une diminution, ou au moins une
stabilisation, du taux de dépérissement. Les impacts des années sèches de 2000-2009 sur l’état
sanitaire des arbres pourront donc, à terme, ne plus être visibles si les années qui viennent
continuent d’être arrosées. Cependant, des dépérissements se sont bel et bien produits à cause
du climat. Nous ne devons donc pas attendre sans agir sous prétexte que la végétation
recommence à bien se développer.
Le climat des années 2000-2009 est en effet le climat prévu pour 2040 (Vennetier, 2013,
com.verb.). Nous avons donc eu un aperçu du climat futur et de ses impacts sur les végétaux.
Il est important d’agir dès maintenant : nous devons porter une attention particulière au sol et
adapter la sylviculture pour éviter le pire des scénarios pour ces forêts.
5.6. Une adaptation de la sylviculture est nécessaire pour un
maintien du Chêne pubescent en région PACA
Le Chêne pubescent est climatiquement vulnérable sur une grande partie de son aire de
répartition régionale. Une adaptation de la sylviculture doit donc avoir lieu pour éviter de
graves conséquences à court terme et ainsi tenter d’assurer un certain avenir à une des
essences les plus importantes de la région. Cette adaptation consiste essentiellement à installer
le Chêne pubescent dans des stations qui lui sont favorables. Il faut les rechercher dans les
zones où l’essence est actuellement présente mais aussi là où elle ne l’est pas encore.
Aux endroits où elle est absente, les stations favorables sont situées en altitude. Il faudrait
donc faciliter l’implantation du Chêne pubescent dans les forts reliefs du nord de la région.
Cependant, d’autres essences occupent déjà ces espaces et sont gérées en fonction d’objectifs
particuliers (production de bois, stabilisation des sols, …). Ainsi, en fonction de ces enjeux et
des habitudes locales, l’installation du Chêne pubescent par l’Homme dans de nouveaux
espaces peut fortement être limitée.
La sensibilité climatique des essences déjà présentes à ces zones doit aussi être prise en
considération pour favoriser ou non le Chêne pubescent à ce niveau. Cette vulnérabilité au
climat n’est malheureusement pas encore connue avec précision pour certaines de ces
essences telles que le Hêtre. Des études similaires à celle développée dans ce document
devront donc être mises en place pour déterminer les essences les plus adaptées au climat
actuel de la région PACA.
27
Pour les espaces où le Chêne pubescent est déjà présent, une étude du sol doit être menée
pour évaluer l’importance des effets compensateurs et ainsi identifier les stations qui peuvent
encore rester favorables dans les années à venir. Cette étude doit être menée sur toutes les
stations, le niveau de vigilance actuel important peu. En effet, ce dernier peut évoluer au cours
du temps en fonction du climat. Aucun niveau de vigilance n’est donc définitivement fixé
pour un espace donné. De plus, que la station soit favorable ou défavorable, la sylviculture
doit être adaptée pour assurer un avenir au peuplement forestier sur du long terme, les stations
favorables permettant tout au plus de l’assurer sur du court terme.
Parmi les adaptations sylvicoles possibles, la gestion du Chêne pubescent en mélange peut
être une bonne alternative. Introduire des essences plus résistantes à la sécheresse est aussi
envisageable.
Le Chêne vert est déjà présent en région PACA. Il est plus résistant à la sécheresse que le
Chêne pubescent car c’est le chêne dominant dans l’étage mésoméditerranéen. Par ailleurs, les
conditions climatiques de cet étage correspondent à celles des zones vulnérables du Chêne
pubescent. C’est donc la première essence candidate pour remplacer le Chêne pubescent dans
les stations dépérissantes.
Le Chêne chevelu est une autre possibilité : il pourrait résister au climat prévu pour 2100
(Vennetier, 2013, com.verb.). Ce n’est cependant pas une essence locale, ce qui peut poser
problème pour son importation.
Une autre alternative est de favoriser, ou du moins de ne pas éliminer, le Pin d’Alep dans
les zones où il est installé. C’est une essence locale qui peut résister à de très fortes
sécheresses. En mélange avec du Chêne pubescent, le Pin d’Alep peut favoriser le
développement de ce dernier en sous étage. Si ce n’est pas le cas, le maintien d’un couvert
forestier est quand même assuré.
Le taillis de Chêne pubescent est à favoriser puisque ce mode de gestion permet un
rééquilibrage du volume du houppier par rapport au volume racinaire pendant un certain
temps. Les pertes d’eau sont ainsi limitées pendant une sécheresse, le volume soumis à
l’évapotranspiration étant restreint en relation avec le volume de sol exploré par les racines.
De plus, pour les taillis, aucun problème de régénération du peuplement ne se pose,
contrairement aux futaies ou futaies sur souche où la régénération naturelle ne se produit pas
(Prévosto et al, 2013).
Le taillis est cependant le mode de gestion principal et de nombreux dépérissements y sont
néanmoins observés. Ce n’est donc pas une solution à long terme, mais elle permet de limiter
les effets des sécheresses sur du court terme.
Les solutions présentées ici doivent être approfondies et il en existe peut-être d’autres
qu’il convient de rechercher et d’appliquer le plus rapidement possible. Un travail de
communication important auprès des gestionnaires et des propriétaires forestiers est donc
nécessaire mais ne sera pas évident à mettre en place en raison des habitudes sylvicoles de la
région. De plus, la reprise de certains arbres, suite à la période plutôt arrosée que nous
connaissons actuellement, n’incite pas à modifier les méthodes de travail actuelles.
Cependant, les conditions climatiques devraient continuer à se dégrader. Cette période de
renouveau de la végétation ne nous offre donc qu’un léger sursis pour trouver des solutions au
problème et les mettre en œuvre.
28
Conclusion
Le changement climatique a été très important sur l’ensemble de la région PACA depuis
les années 1990 et s’est principalement accentué sur la période 2000-2009 qui fut une
décennie particulièrement sèche. Les années 2010 qui suivent sont pour l’instant plus fraiches,
ce qui laisse un peu de répit aux végétaux pour se remettre des forts stress subis. Nous
devrions cependant retrouver ces conditions climatiques défavorables dans un horizon
proche : le climat observé entre 2000 et 2009 correspond au climat moyen prévu pour 2040.
Nous ne disposons donc que de très peu de temps pour agir face au changement climatique et
limiter ses impacts sur la végétation.
L’étude présentée dans ce document traite de la sécheresse estivale en se basant sur le
déficit hydrique d’origine climatique établi de juin à août. L’évolution de ce paramètre n’est
qu’une des nombreuses manifestations du changement climatique mais reste néanmoins une
des plus importantes. L’étude a abouti à des résultats concluants : elle a pu mettre en évidence
le rôle du paramètre étudié dans les dépérissements de Chêne pubescent ainsi que
l’importance des effets compensateurs du sol en cas de sécheresse.
Elle a aussi permis d’élaborer, pour le Chêne pubescent, des outils d’aide à la gestion. Un
arbre de décision a été produit et permet de prendre en compte le climat et le sol pour
déterminer des stations favorables au développement du Chêne pubescent. Cet arbre de
décision nous a permis de d’établir une limite climatique concernant le P-ETP0608 à -280 mm
d’eau. Une carte de vigilance climatique a pu être mise en place à l’aide de ce seuil critique.
Cette carte indique les espaces où le climat peut entrainer des dépérissements et une grande
attention doit donc être portée aux peuplements et aux sols présents dans ces zones.
L’étude peut être améliorée en augmentant le nombre de mesures réalisées afin de
consolider les résultats et en réalisant des fosses pédologiques pour approfondir l’étude du sol
et ainsi préciser l’importance des facteurs compensateurs.
Les résultats se focalisent surtout sur la région PACA, lieu de réalisation de l’étude.
Cependant, le Chêne pubescent est majoritairement présent dans cette région et regroupe
l’ensemble des conditions climatiques dans lesquelles on le retrouve habituellement. Les
résultats, notamment la carte de vigilance climatique, peuvent donc être étendus à l’ensemble
de la France quand toutes les données météorologiques seront disponibles. Nous pourrons
ainsi avoir un aperçu plus général de la sensibilité climatique du Chêne pubescent en France.
Le Chêne pubescent est une des essences les plus importantes en région PACA. Elle joue
donc un grand rôle au niveau économique, environnemental et paysager. Les observations
montrent qu’elle est très touchée par les dépérissements à l’heure actuelle. De plus, ces
derniers se retrouvent sur l’ensemble de l’aire de répartition régionale. Le changement
climatique a donc eu un effet très important sur le Chêne pubescent. Les stations fraiches dont
le déficit hydrique estival s’est fortement creusé depuis le début du changement climatique et
les stations sèches dont le sol ne permet pas de compenser suffisamment le climat sont les
endroits les plus touchés par le dépérissement. Au contraire, d’autres stations permettent au
Chêne pubescent de relativement bien se développer malgré les contraintes climatiques
parfois importantes. Il existe donc des stations qui lui sont encore considérées comme
favorables. La recherche de ces dernières est donc essentielle pour tenter d’assurer un avenir à
cette essence en région PACA.
Cependant, les prédictions sur l’évolution du climat (augmentation de la fréquence des
sécheresses extrêmes et accroissement constant du stress hydrique) font que les stations
actuellement favorables ne le seront plus à long terme. De plus, les espaces n’imposant pas de
contraintes climatiques au Chêne pubescent seront de moins en moins nombreux. Ainsi, la
29
recherche de situations favorables à cette essence n’est qu’une solution temporaire et doit
permettre de le maintenir suffisamment longtemps pour trouver des solutions plus pérennes au
changement climatique. Ces dernières passent par une adaptation de la sylviculture au niveau
régional et doivent être développées dès maintenant pour anticiper les conséquences du
changement climatique.
Du fait qu’il dépende de l’évolution réelle du climat et des actions entreprises par les
gestionnaires forestiers, l’avenir du Chêne pubescent en région PACA est assez incertain. Son
futur réside donc plutôt en dehors de cette région, dans les espaces où il n’est pas encore
présent. En effet, le climat passé de la région PACA correspondait aux conditions climatiques
optimales pour cette essence. Or, avec le changement climatique, ces conditions se sont
étendues à d’autres régions de France. Le Chêne pubescent peut donc coloniser de nouvelles
zones qui lui seraient climatiquement favorables.
De plus, le phénomène de dépérissement à cause du climat est valable pour toutes les
essences quand les limites climatiques sont atteintes. Par conséquent, les nouveaux espaces
favorables au Chêne pubescent peuvent être défavorables pour les essences déjà en place. Le
Chêne pubescent peut donc devenir une essence de substitution intéressante à certains
endroits. Les enjeux économiques et les habitudes sylvicoles locales peuvent cependant être
un frein important au développement du Chêne pubescent dans des régions non
méditerranéennes.
Or, comme le climat méditerranéen s’étend vers le nord et l’ouest de la France, les
conditions climatiques actuellement défavorables au Chêne pubescent en région PACA
progresseront aussi dans le reste de la France. Ainsi, si le climat présent de certaines régions
non méditerranéennes peut permettre le développement du Chêne pubescent sur toutes les
stations possibles, le climat futur auquel la région sera soumise ne permettra son
développement que dans certaines zones précises, comme c’est d’ailleurs le cas en région
PACA. Par conséquent, l’installation du Chêne pubescent en dehors de la zone
méditerranéenne devrait se faire principalement dans des stations qui lui seraient favorables à
long terme.
Les outils développés pour le Chêne pubescent en région PACA doivent donc être utilisés
sur l’ensemble de la France afin de déterminer les stations qui lui permettront de résister au
changement climatique et ainsi d’atténuer ses conséquences. Malheureusement, comme pour
l’installation du Chêne pubescent dans de nouveaux espaces de la région PACA, d’autres
essences sont déjà en place et répondent à des enjeux particuliers. La sylviculture et les
habitudes locales peuvent donc encore une fois être un frein à l’implantation du Chêne
pubescent dans des espaces autres que ceux où il est déjà présent.
Ainsi, l’avenir du Chêne pubescent en France n’est pas radieux. C’est cependant une
essence qui peut susciter beaucoup d’intérêt en tant qu’essence de substitution et pour laquelle
nous disposons désormais d’outils d’aide à la décision afin d’anticiper et agir face au
changement climatique. Son avenir est donc dans les mains des gestionnaires et des forestiers,
de PACA comme de France entière, autant au niveau des décisions sylvicoles à prendre qu’au
niveau de la vitesse pour les exécuter.
30
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34
- ANNEXES -
Annexe 1. Grille de notation de l’indice topo-édaphique
Source : Vennetier et al, 2003
i
Annexe 2. Clef de détermination de la méthode ARCHI pour les chênes
pédonculés, sessiles et pubescents
Source : Drénou, IDF, 2013
ii
Annexe 3. Grille de notation du protocole DEPEFEU
Source : DSF
iii
Annexe 4. Evolution de la zone climatique défavorable au Chêne pubescent
depuis 1960
Source : données météos issues du modèle SAFRAN
iv
Détermination de la sensibilité au changement climatique
du Chêne pubescent en région PACA
Résumé
Le changement climatique entraîne de nombreux dépérissements en forêt pour des niveaux de
contraintes différents suivant les essences. Des projets se développent dans toute la France pour
déterminer la sensibilité des arbres au changement climatique. Ils permettent l’élaboration d’outils
concrets et facilement utilisables. L’étude présentée porte sur le Chêne pubescent en région PACA,
essence très importante au niveau régional.
La région est stratifiée grâce au bilan hydrique climatique estival (P-ETP0608). L’échantillonnage
systématique s’appuie sur des peuplements de Chêne pubescent identifiés dans les Plans Simples de
Gestion. Sur 90 placettes, les paramètres stationnels sont relevés (sol, topographie, …) et l’état
sanitaire des arbres est évalué avec le protocole DEPEFEU du Département Santé des Forêts. Un
traitement statistique met en relation ces informations avec le climat passé et actuel pour tenter
d’expliquer les dépérissements observés.
Les dépérissements touchent fortement le Chêne pubescent sur l’ensemble de son aire de
répartition régionale et sont principalement liés à des sols superficiels au sud de la région et à un
important assèchement du climat au nord. Un seuil climatique critique (P-ETP0608<-280mm)
permettant d’expliquer le dépérissement ressort des statistiques. Les zones vulnérables climatiquement
sont cartographiées. Des outils spécifiques au Chêne pubescent sont désormais disponibles pour aider
les gestionnaires dans leurs décisions face au changement climatique.
Le nombre restreint de mesures limite les interprétations possibles. Néanmoins, les résultats
obtenus sont peu encourageants pour l’avenir du Chêne pubescent dans la région. Des adaptations de
la sylviculture locale devront être rapidement trouvées pour anticiper les conséquences du changement
climatique et limiter les pertes.
Mots clefs : changement climatique, vulnérabilité climatique, sensibilité climatique, Chêne
pubescent, Quercus pubescens, PACA, dépérissement, sécheresse
Determination of Downy oak’s sensitivity
to climate change in Provence-Alpes-Côtes d’Azur
Summary
In the forest, a lot of diebacks are due to climate change. They begin to occur on a species-specific
stress level. All over France, studies are started to discover the tree sensitivity to climate change and to
create field tools. The presented study deals with the Downy oak in Provence-Alpes-Côte d’Azur, a
major species in this area.
The hydric stress in summer (P-ETP0608) is used to stratify the region. A systematic sampling is
made on Downy oaks forests found in private forest management documents. On 90 plots, some
parameters are measured (soil, topography …) and the trees health state is estimated with the DSF’s
DEPEFEU protocol. A statistical analysis compares these data with past and current climate in order
to explain the observed diebacks.
The whole regional distribution area of the Downy oak is affected by numerous diebacks. They
mainly appear on superficial soils in the South of the region and, in the North, in areas where the
climate dried up a lot. The statistics show a climatic threshold explaining the diebacks. This threshold
is around a P-ETP0608 of -280mm. Areas of climatic vulnerability are mapped. Specific tools for the
Downy oak are now available to help forest administrators in their decisions related to climate change.
Few measures were done, so the possible interpretations are limited. Nevertheless, the results
don’t suggest a bright future for the Downy oak in this area. Adaptations of the local forestry must be
found quickly to anticipate the climate change and limit the losses.
Key words : climate change, climatic vulnerability, climatic sensitivity, Downy oak, Quercus
pubescens, Provence-Alpes-Côte d’Azur, diebacks, drought