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La forêt Corse face au Changement climatique Réponse fonctionnelle des forêts méditerranéennes à la sécheresse : du suivi expérimental aux simulations sous changement climatique G Simioni, F Courbet, H Davi, N Martin-St Paul, G Marie, R Huc Ecologie des Forêts Méditerranéennes – URFM, INRA, Avignon Lundi 21 mars 2016 [email protected] Spécificités des forêts méditerranéennes - Sécheresse estivale - recolonisation suite à la déprise agricole : surface pin d'Alep x 6.5 depuis fin XIXe siècle) - formations hétérogènes fréquentes (ex. forêts mélangées) - espèces tempérées en limite sud de leur aire de répartition (ex. hêtre, sapin pectiné) - espèces introduites pour sylviculture (ex. cèdre de l'Atlas) Contexte socio-économique - Paysage en mutation - peu de travaux de simulations avec modèles biophysiques - mise en place de réseaux d'observations des écosystèmes - Modèles climatiques → la zone sous climat méditerranéen va s'étendre - augmentation de la demande en bois (bois-énergie) Sécheresse et processus Transpiration Photosynthesis Carbon storage Respiration Water transport Water availability Carbon allocation (Leaves, sapwood, fine roots, réserves) Sécheresse et processus Transpiration Photosynthesis DROUGHT Carbon storage Respiration Water transport Water availability Carbon allocation (Leaves, sapwood, fine roots, réserves) Mourir de soif vs mourir de faim Flammabilité Ravageurs Sécheresse et processus Transpiration Photosynthesis Respiration Water transport Water availability Carbon allocation (Leaves, sapwood, fine roots, réserves) HIGH CO2 DROUGHT Carbon storage Mourir de soif vs mourir de faim Flammabilité Ravageurs Double approche expérimentation - modélisation Cèdre de l'Atlas Sylviculture Relations densité – croissance Plantations expérimentales Modèles statistiques Sapin pectiné Dépérissement Gradient climatique Modèle arbre moyen (Castanea) Mélange pin d'Alep/chêne vert Cycle du carbone Forêts mélangée Site instrumenté de Font-Blanche Suivi à long terme Manipulation de la ressource en eau Modèle 3D (NOTG) Dynamiser la sylviculture du cèdre de l'Atlas Valliguière (30) Effets éclaircie x élaguage sur écoulements de résine Réduction du couvert → réduction du dommage Dynamiser la sylviculture du cèdre de l'Atlas Sault (1170m), plantés en 1968 4500 mm2/arbre/an 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 Effets importants des éclaircies sur la croissance Dynamiser la sylviculture du cèdre de l'Atlas Sault (1170m), plantés en 1968 mm2/arbre/an 800 600 400 200 0 Analyse des résidus : Eclaircies estompent : - les effets positifs des bonnes années - les effets négatifs des mauvaises années -200 -400 -600 -800 2007 200 2010 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 -800 0 10 20 30 40 50 60 70 Dynamiser la sylviculture du cèdre de l'Atlas Interaction année – éclaircie Modélisation (modèle linéaire mixte, Guillemot et al. 2015) Sécheresse et mortalité : une pluralité de processus Transpiration Photosynthesis DROUGHT Carbon storage Respiration Water transport Water availability Carbon allocation (Leaves, sapwood, fine roots, réserves) Mourir de soif vs mourir de faim Ravageurs Sécheresse et mortalité : une pluralité de processus Approche dendrologique sur Abies alba, mont Ventoux Dead Severely defoliated Moderately defoliated Healthy - Défoliation : mauvais indicateur de mortalité - Corrélation mortalité – forte croissance juvénile - Cause(s) ? (Cailleret et al., EA, In press) Sécheresse et mortalité : une pluralité de processus Scolytes et Largeur de cerne Photosynthèse - respiration carbn starvation Etude des causes par modélisation basée processus (modèle Castanea) Carbone disponible et réserves de carbone semblent les meilleurs indicateurs de mortalité aux basses altitudes observées ou cours des années 2000 Réserves de carbone Potentiel hydrique P50= -4.9 Sécheresse et mortalité : une pluralité de processus Abies alba : croissance faible prédispose aux attaques de scolytes (Gillmann et al., 2013) Pinus halepensis : vulnérabilité à la cavitation prédispose aux attaques de scolytes (Gillmann et al., in prep) Cycle du carbone : site expérimental de Font-Blanche Transpiration Photosynthesis Respiration Water transport Carbon allocation (Leaves, sapwood, fine roots, réserves) HIGH CO2 DROUGHT Carbon storage Water availability Mourir de soif vs mourir de faim Cycle du carbone : site expérimental de Font-Blanche Près d'Aubagne (Bouches-du-Rhône) Précipitations annuelles ~625 mm Forêt mélangée hétérogène pin d'Alep/chêne vert Lancé en 2007 Réseaux SOERE F-ORE-T ICOS (Integrated Carbon Observation System) 1ère vocation : suivi à long terme bilans C et H2O Cycle du carbone : site expérimental de Font-Blanche 1ère vocation : suivi à long terme bilans C et H2O Pins “évitent” la sécheresse Chênes “tolèrent” Cycle du carbone : site expérimental de Font-Blanche 2ème vocation : manipulation de la ressource en eau (-30% pluie) ● ● ● No plot effect on water stress Exclusion effect on water stress and transpiration Decrease in transpiration started at low water stress Cycle du carbone : site expérimental de Font-Blanche NOTG = “Not Only TREE/GRASS” (TREEGRASS Simioni et al. 2000) Mécaniste : Interception lumière, photosynthèse, transpiration, phénologie, croissance, bilan hydrique du sol, décomposition de la matière organique... Individu-centré Multispécifique (sempervirents, décidus, ...) Spatialement explicite Pas de temps: heure/jour Echelles d'application: parcelle (25 x 25 m), quelques années Cycle du carbone : site expérimental de Font-Blanche prédit Gain en circonférence (%) observé Simulations confirment l'influence de la structure spatiale Cycle du carbone : site expérimental de Font-Blanche Cycle du carbone : site expérimental de Font-Blanche Quel que soit le scénario climatique : - Forte augmentation puis stabilisation de la production primaire (PPN) - Augmentation continue de la respiration hétérotrophe (RH émissions de carbone par décomposition de la matière organique) - Diminution du stockage de carbone au cours du temps (PNE) Cycle du carbone : site expérimental de Font-Blanche Effet positif du changement climatique sur : - production primaire : saison de croissance plus longue + effet fertilisant du CO2 - respiration hétérotrophe : plus de matière organique + décomposition plus rapide Effet positif plus léger sur le stockage de carbone Cycle du carbone : site expérimental de Font-Blanche Effet important de la structure spatiale à l'échelle des espèces Lien physiologie – risque incendie Base de données de [H2O] des végétaux (ONF - INRA) 26 sites, 15 ans Établir lien entre : - variables physiologiques et Prédites par des modèles - flammabilité [H2O] feuilles Collaboration : URFM – CEREGE (Ruffault J) –CEFE (Mouillot F) Lien physiologie – risque incendie Résultats préliminaires Indices « fonctionnels » -> Mêmes relations pour buissons et arbres Indices statistiques « classiques » -> Relations différentes (Ruffault, Martin–St Paul et al in prep) Perspectives - Affiner les outils de simulations (lien hydraulique – croissance, dynamique des réserves, allocation à la reproduction) - Sylviculture -> affiner compréhension éclaircies -> intérêt du mélange -> substitution d'espèces - Changement d'échelle -> des cas d'étude locaux à la région Perspectives Estimation de la ressource hydrique totale (ex. tomographie) LSBB Profil ERT D 100 m Altitude m Site chêne vert (Rustrel) -35 (Carrière et al in prep) -30 -25 -20 Δ résistivité -15 -10 -5 0 -0.8 -0.9 -1 -1.1 -1.2 -1.3 -1.4 -1.5 -1.6 -1.7 Ψpd (MPa) Merci ! Sécheresse et mortalité : une pluralité de processus Sécheresse et mortalité : une pluralité de processus CLIMA TE Water stress Conductance decrease Needle fall Conductivity decrease Xylem embolism Photosynthesis Needle Pool H2O transport Absorption decrease SOIL Roots mortality H2O Acquisition Respiration Wood Reserves Roots Hydraulic failure - Différents effets - différents temps de réponse - mourir “de soif” vs mourir “de faim”
