Effet du climat sur la répartition de la croissance au sein d

Adaptation des itinéraires sylvicoles
au changement climatique
Effet du climat sur la répartition de la croissance
au sein d’un peuplement
Cas du chêne sessile et du douglas
Réseau COOP
Doctorant : Raphaël Trouvé (2012-2014)
Encadrement : Catherine Collet, François Lebourgeois, Ingrid Seynave, Jean-Daniel Bontemps
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Contexte (1/2)
• Nombreux outils pour raisonner les itinéraires sylvicoles
–
–
–
–
Connaissances empiriques
Tables de productions -> caractéristiques type du peuplement par classe de fertilité
Guides de sylviculture -> itinéraires techniques (station, historique, structure…)
Modèles de dynamique forestière -> Test de scénarios sylvicoles
Mais… l’environnement y est généralement considéré stable dans le temps
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Contexte (2/2)
Chêne sessile
Évolution relative de la croissance
• Changements globaux
(Bontemps, 2012)
(Charru, 2012)
Date
Mieux comprendre les relations reliant croissance, compétition et climat
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Question
• Effet du climat sur ΔG
?
ΔG
stress climatique
– Qualifier
– Quantifier
?
∆G = ∑ ∆g
– Où à lieu la perte de croissance ?
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La croissance d’un arbre
• Dépend de :
1. Capacité d’acquisition de la ressource
2. Efficience d’utilisation de la ressource
3. Coût de maintien
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La compétition
• Les arbres sont rarement seul en forêt…
– Ils interagissent avec leurs voisins en les privant de leur ressource
• Le partage dépend de la ressource considérée
– Trophique
– Lumière
symétrique
asymétrique
Ressource Hydrique ?
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Répartition de la croissance au sein d’un peuplement
• 2 types d’études
– Échelle peuplement (indicateurs intégrés, indice de Gini, dominance de croissance)
Indice de dominance de croissance
Δmasse cumulée (%)
=
_
(Binkley et al., 2006)
masse cumulée (%)
– Échelle arbre (modélisation de la relation taille-croissance)
Δc (cm.an-1)
Δg (cm2.an-1)
Pente
Seuil
Intercept
(Zang et al., 2012)
Pente
(Hein et Dhôte, 2006)
Circonférence (cm)
7
Matériel (1/2)
• Dispositifs expérimentaux COOP
–
–
–
–
Forte manipulation de la densité en intra-site
Gradients climatiques spatiaux et temporels
~ 25000 accroissements chêne (issus de remesures)
~ 11000 accroissements douglas (issus de remesures)
site
Grosbois
1.0
rdi
montrichard
moulins-bonmoulins
parroy
0.5
reno-valdieu
tronçais
chêne
douglas
0.0
1995
2000
2005
an
site
1.6
bernstein
chissey_grison
1.2
rdi
colettes
ecouves
0.8
larochemillay
st_pardoux
0.4
thiers
vancelle
1995
2000
an
2005
8
Matériel (2/2)
• Variables climatiques saisonnières
– Variables brutes (Safran)
Précipitations
T˚C
– Ressource en eau du sol
Déficit d’évaporation
– Ressource en eau atmosphérique
chêne
douglas
Déficit d’évaporation
atmosphérique (VPD)
chêne
douglas
11.0
VPD estival
T°C
11.5
11.0
7
10.5
T°C
VPD estival
12.0
10.0
5
10.0
8
7
6
6
10.5
9
9.5
5
9.0
4
8.5
700
800
900
Précipitations
20
30
40
50
60
Déficit d'évaporation
500
20
750
1000
1250
Précipitations
1500
40
60
Déficit d'évaporation
9
Méthodologie (1/2)
– Dominance de croissance (DC)
– βseuil et βpente de la régression segmentée
si c > β seuil ; ∆g = β pente .(c − β seuil )

if c ≤ β seuil ; ∆g = 0

Croissance (cm2.an-1)
1. Calculs pour chaque placette et chaque période
seuil
pente
Circonférence (cm)
2. On relie ces paramètres aux variables dendrométriques et climatiques
– Régression linéaire multiple
DC; βseuil; βpente
=
f(
)
+
f(
)
+
f(
)
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Méthodologie (2/2)
3. Construction modèle global de croissance arbre si c > β seuil ; ∆g = β pente .(c − β seuil )

if c ≤ β seuil ; ∆g = 0
– Structuré sur la régression segmentée

– Les paramètres βseuil et βpente sont remplacé par les modèles de régression multiple
de l’étape 2.
4. Simulations de conditions climatiques extrêmes à partir du modèle de croissance
– Croissance du peuplement, des dominants, co-dominants et dominés
– Indicateur : Différence relative de croissance entre les années extrêmes et la norme
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Résultat (1/3)
• Régressions multiples sur DC, pente et seuil
Climat
chêne
Age
+
DC
Déficit estival
d’évaporation
RDI
=
douglas
T°C, VPD été
+
+
Seuil =
+
Pente =
+
+
Stress climatique
–
–
–
Dominance de croissance
seuil
pente
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Résultats (2/3)
• Simulations chêne sessile
Dominance de croissance
Déficit estival
d’évaporation
13
Résultats (3/3)
• Simulations douglas
T°C été
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Discussion
croissance
• Résumé
pente
dominant
ΔG
seuil
dominé
DC
Sécheresse
circonférence
– Importance de modéliser la pente et le seuil
• Interprétation fonctionnelle
– Seuil : taille minimale en dessous de laquelle l’arbre n’intercepte pas assez de
ressource pour grandir
– Lors des sécheresses, certains dominés se font « rattraper » par le seuil
• Partage de l’eau inéquitablement réparti entre arbres ?
Dominants : – Potentiel hydrique interne plus bas ?
– Densité racinaire plus forte, préemption de la ressource ?
– Racines plus profondes ?
15
Merci de votre attention
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Devise Shadock : « Pour qu’il y ait le moins de mécontents possibles,
il faut toujours taper sur les mêmes »
Merci de votre attention
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État de l’art
• Chêne
18
État de l’art
• Douglas
19
État de l’art
• Effet de la densité
-(Pretzsch et, 2011)
-(Dhôte, 1994)
-(Deleuze, 2004)
-(Hein et Dhôte, 2006)
• Effet d’un stress climatique
– Uniquement sur la relation taille-croissance
-(Castagneri et al., 2012)
-(Zang et al., 2012)
-(Zang et al., 2012)
-(Pretzsch et, 2011)
-(Rotzer et al., 2013)
-(Whichman et al. 2001)
-(Dhôte, 1994)
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Méthodologie (1/2)
1. Calculs pour chaque placette et chaque période
– Indice de Growth dominance (GD)
– βseuil et βpente de la régression segmentée
si c > β seuil ; ∆g = β pente .(c − β seuil )

if c ≤ β seuil ; ∆g = 0

βseuil
βpente
2. On relie la valeur de ces paramètres aux variables de la placette et de la période
– Régression linéaire multiple
GD; βseuil; βpente
=
f(
)
+
f(
)
+
f(
)
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Résultats
• Modélisation du seuil et de la pente
– Effet des variables dendrométriques
Intensité d’éclaircie
2e-05
0.4
0.0
0.4
0.8
1.2
0
20
40
60
80
0
0
5
5
15
15
0.0
-10
-10
+
-20
-20
Seuil
+
-2e-05
Pente
-2e-05
2e-05
6e-0
Densité
6e-0
Age
10
20
30
40
0.8
1.2
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Matériel
• Dispositifs expérimentaux COOP
–
–
–
–
Forte manipulation de la densité en intra-site
Gradients climatiques spatiaux et temporels
~ 25000 accroissements chêne (issus de remesures)
~ 11000 accroissements douglas (issus de remesures)
• Variables climatiques saisonnières (Safran)
– Variables brutes
Précipitations
T˚C
chêne
douglas
– Ressource en eau du sol
Déficit d’évaporation
– Ressource en eau atmosphérique
VPD
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