Installation et conduite des peuplements de cèdrepour faire face au changement climatique

F. Courbet(1), M. Lagacherie(2), P. Marty(2), J. Ladier(3), C. Ripert(4), J. Guillemot(1), E. Klein(1), P. Riou-Nivert(5), F. Huard(1), L. Amandier(2), E. Paillassa(5)

(1) INRA (2) CRPF (3) ONF (4) IRSTEA (5) CNPF-IDF1

Contexte et enjeux

- Impact important et rapide du changement climatique (60 à 80% du territoire sous climat méditerranéen en 2050-2080)

- Les mécanismes liés à la reproduction (adaptation génétique, migration) risquent d’être insuffisants

- Substitution d’espèces sensibles (migration assistée) pour peuplements à venir (cèdre)

- Plasticité phénotypique = seul mécanisme d’adaptation pour peuplements existants

- La compétition, le développement du houppier influencent la sensibilité des arbres aux facteurs climatiques- La sylviculture (éclaircie, élagage) pourrait jouer un rôle dans l’adaptation des forêts aux modifications du climat

2

Objectifs

– Peut-on étendre le cèdre et comment?

– Quelle sylviculture pour les peuplements actuels et futurs face au risque de sécheresse ?

– (1) recueillir, rassembler, synthétiser et transférer les connaissances disponibles (autécologie-reboisement) sur la base de l'expérience acquise dans et en dehors de la région méditerranéenne

– enquête – analyse bibliographique– rédaction et diffusion d’une brochure

– (2) préciser l’influence des opérations sylvicoles (éclaircie, élagage) sur la sensibilité du cèdre au climat

– analyse de données récentes issues de dispositifs sylvicoles expérimentaux

3

L’enquête nationalesur les comportements du cèdre

dans les sites suivis

� 1 fiche recto-verso de questions descriptives à cocher, complétées de quelques questions ouvertes d’appréciations et de commentaires

Localisation et conditions stationnelles, caractéristiques et comportement du peuplement, étapes connues de son itinéraire technique, observations sanitaires

� Peuplements de cèdre > 10 ans� Cèdre majoritaire et présent dans l’étage dominant� Parcelles de 5 à 10 ares minimum

Objectif : Valoriser les observations disponibles sur les essais suivis par les organismes de recherche et de développement forestier

Moyens : un questionnaire transmis aux différentes unités de l’ONF, INRA, IDF et CRPF (janvier à juin 2011)

Principe : Utiliser les données existantes, ne nécessitant pas a priori de relevé de terrain (sauf souhait de l’agent concerné)

4

Les réponses à l’enquête

Quelques régions riches en dispositifs suivis (études antérieures ou en cours)

• 196 placettes décrites• 42 départements représentés

– 62% en forêt privée– 38% en forêt publique

– 69 en zone climatique océanique– 21 en climat continental– 106 en zone climatique méditerranéenne

5

Le traitement des informations recueillies• Paramètres inégalement répartis – Echecs rarement suivis au-delà de 10 ans• Beaucoup de données non renseignées – qualité variable des informations

• Prudence sur les peuplements jeunes où les facteurs limitants ne se sont pas encore pleinement exprimés

• Analyse multivariée non pertinente - Création de variables synthétiques pour homogénéiser les informations stationnelles

• Indicateurs de résultats : - Croissance en hauteur du peuplement- appréciation de l’état sanitaire

• Etude par zones climatiques : océanique / continental / méditerranée

Taux de réponse aux différentes rubriques de l'enqu ête

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Coord

onn

ées

Lam

bert

Alti

tude

Exp

osi

tion

Topogra

phie

gén

éra

le

Mic

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Roch

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Pro

fond

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H1

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H1

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Entret

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Syl

vicu

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Age

Densi

té

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Hdom

Dia

mètre

moye

n

Hété

rogé

néïté

Vig

ueur

Eta

t sani

taire

Com

portem

ent

6

Calcul d’un indice commun H50 ans pour chaque point

4 classes INRA (Ho à 50 ans)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Age

Ho

h24

h21.5

h19

h16.5

h14

h11.5

h9

h6.5

h4

points enquête

4 classes INRA (Ho à 50 ans)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Age

Ho

h24

h21.5

h19

h16.5

h14

h11.5

h9

h6.5

h4

points corrigés

� Analyser comparativement les peuplements d’âges différents

� Corriger au mieux compte tenu du manque de référence commune de croissance et des changements de contextes depuis l’établissement de ces courbes 7

Informations apportées par l’enquête :1/ Confirmation et enrichissement des connaissances

bibliographiques sur l’autécologie du cèdre

Ex : Résultats liés à la roche mère et au sol

Ex : zone méditerranéenne

1 (<9m)2 (9-14m)

3 (14-19m)4 (>19m)

marno-calcaire

granite&grès

schiste/autre acide

calcaires

0

5

10

15

20

25

30

H50 type de Roche

Zone méditerranéenne

12

34

granite

autre roche siliceuse

roche calcaire

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Les croissances les plus fortes sont observées sur roche siliceuse autre que le granite :

Zone climatique océanique et continentale

1 (<9m)

2 (9-14m)

3 (14-19m)

4 (>19m)

AAL /LA

ASL

LSS

SL

0

2

4

6

8

10

12

H50 x texture tendance

Textures extrêmes non appréciées par le cèdre

12

34

profondeur 20 à 35 cm

45 à 60 cm

65 cm et +

0

2

4

6

8

10

12

Capacité de prospection racinaire indispensable pour répondre à ses besoins en eau :

Influence de la profondeur du sol ex : zones climatiques océanique et continentale

8

Altitude (m)

Topo-

graphie

Exposition

Tm 1 (°C)

Tx 10

(°C)

Pluviométrie

annuelle (mm)

Pluviométrie

juin-juillet-août

(mm)

Substrat

Profondeur

du sol (cm)

Structure et compacité dominantes

Texture dominante

Éléments

grossiers

Hydromorphie

Ho

(m)

Âge

(an)

Croissance

État sanitaire

740 haut de versant

N 11.5 26.6 940 134 schiste 100 meuble limon argileux

20% non 34.7 113 ++ ++

70 plateau - 11.3 23.9 730 136 schiste 40 peu compacte, particulaire

limon 5% non 20.6 45 + +

550 mi -

versant SO 10.4 26.5 572 182

granite

40 peu compacte, particulaire

sable argileux

55% non 18.0 75 - +

70 plateau - 11.5 23.9 817 129 granite 80 meuble, agrégats limon sableux

20% non 13.7 21 + +

Informations apportées par l’enquête :2/ Analyse de la combinaison des facteurs

Ex : Placettes décrites sur roche mère acide

[1] Tm : température moyenne annuelle; Tx : température moyenne des maximales du mois le plus chaud.

9

10

Volet recherche : objectif et méthodes

• on veut préciser l’influence des opérations sylvicoles (éclaircie, élagage) sur la sensibilité du cèdre au climat et à la sécheresse en analysant :

- la croissance annuelle en diamètre d’arbres de différents statuts sociaux, caractère sensible à la fois à la compétition et au climat, (Sault-Ventoux. Stage FIF-M2 2011. J. Guillemot)

- l'état sanitaire d'arbres en conditions de stress hydrique (Valliguières-Garrigues du Gard).

Dispositif de Valliguières (alt. 250 m)

Dispositif de Sault (alt. 1150 m)

Avignon

11

• 4 placettes de fertilité identique

• 3 placettes éclaircies deux fois avec des intensités contrastées, 1 placette témoin

• Chaque niveau d’éclaircie identifie 5 groupes d’arbres repérés dans chaque placette, de

« surcimés » à « dominants ». Éclaircie = abattage d’un ou plusieurs de ces groupes

Évolution du nombre de tiges par ha(nombre de groupes abattus depuis l’origine)

Le dispositif expérimental de Sault

0

10

20

30

40

50

60

70

1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009

Année

G (

m²/

ha)

Témoin (pl. 5)

Traitement faible (pl. 4)

Traitement moyen (pl. 3)

Traitement fort (pl. 2)

Évolution de la surface terrière par ha

SAULT Situation Ventoux versant sud Altitude 1150 m

Age fin 2010 46 ans Traitements 4 intensités d'éclaircie

Evolution de la densité/ha témoin éclaircie

faible éclaircie moyenne

éclaircie forte

Plantation 2700 (0) 2700 (0) 2700 (0) 2700 (0) 1re éclaircie mortalité

naturelle 1800 (1) 1200 (2) 550 (3)

2 e éclaircie 1200 (2) 550 (3) 250 (4)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010

Acc

rois

sem

ent m

oyen

en

surf

ace

terr

ière

(cm

²)

Année

Traitement fort (pl. 2)

Traitement moyen (pl. 3)

Traitement faible (pl. 4)

Témoin (pl. 5)

Modèle

Modèle

Modèle

Modèle

Analyse : modèle linéaire mixte

βαY = X + Z + E

Dominants 12

Examen des résidus du modèle à effets fixes :sensibilité moyenne et écart-type

Sylviculture

Compétition

(seuil à 550 tiges/ha)

Statut social

(dominants Ƣ

autres statuts)

+

_

dominants

dominés

Plasticitéde la réponse

au climat

+

_

Sensibilitémoyenne

(variabilitéinterannuelle)

+

_Ecart type

(amplitudedes variations

annuelles)

13

14

Température moyenne

Précipitations

Liaison avec les facteurs climatiques

15

Examen des 4 plus mauvaises années

• croissance des mauvaises années

– effet significatif des éclaircies fortes (passage à 550 tiges/ha) : les arbres ne

« marquent » plus la mauvaise année

– effet seulement la première mauvaise année après l’éclaircie (2-3 ans après)

• persistance de l’effet (moyenne des cinq ans après la mauvaise année)

– effet seulement la période suivant la première éclaircie la plus forte et pour les dominants

0

Résidu

AnnéeN-1 N N+1 N+2 N+3 N+4

Examen des résidus de l’année N et de leur moyenne

de l’année N à N+4

16

ACC = ANNEE + ANNEE x GhaExamen de l’interaction entre l’effet de la densité et l’effet annuel

- on étudie l’effet d’une réduction de Gha sur l’ACC moyen (20 droites : une par année)

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 10 20 30 40 50 60 70

Surface terrière (m²)

Accroissement sous contrôle climatique ACC (cm²)

1994 (dominants)2010 (dominants)

pente de la droite = estimation de l’interaction ANNEE x Gha

mauvaise année

bonne année

G/ha de référence (témoin = 55 m²/ha) ?définition des bonnes et mauvaises années

Le dispositif expérimental de Valliguières

Situation Garrigues du Gard

Altitude 250 m

Age fin 2010 43 ans

Traitements 4 intensités d'éclaircie

x 4 intensités d'élagages

Évolution de la densité/ha

témoin écl. faible écl. moy. écl. forte

Plantation 1200 1200 1200 1200

Éclaircie (1992) 1200 800 600 400

Élagage (1992 puis 1996) Témoin : sans élagage

Élagage faible : 400/ha à 2 m

Élagage moyen : tous à 2 m + 400 /ha à 4 m

Élagage fort : tous à 2 m + 400/ha à 6 m

17

Suivi de l’état sanitaire des arbres du dispositif de Valliguières :Suivi des écoulements de résine

- signalés sur plusieurs espèces (pin sylvestre, épicéa commun, cèdre,…)- peuvent s’accompagner de fentes du bois chez certaines espèces- nécrose cambiale, écorce craquelée, absence d’agent biotique- affecte en général les gros arbres et les parties de l’arbre où la croissance radiale est la

plus forte (base du houppier) comme les fentes de sécheresse chez le sapin de Vancouver

- fréquence et importance plus fortes en période de sécheresse- attribués en général à la sécheresse

18

19

Suivi des écoulements de résine : effet des traitements en 2004

0

20

40

60

80

100Taux de dégats (%)

0

2

4

6

400 600 800 1200

Hauteur élaguée

(m)

Densité (N/ha)

Taux d'arbres affectés par densité et hauteur d'éla gage (2004)

20

Conclusions • Bilan hydrique = principale contrainte à la croissance

• Effet de l’éclaircie sur la relation entre croissance et climat

• Favorable sur la croissance climat-dépendante des « mauvaises années »

• Effet significatif fugace et pour des éclaircies très fortes

• La ressource en eau disponible se redistribue-t-elle bien aux arbres restants?

• Les arbres restants développent rapidement leur houppier, leurs besoins augmentent et ils redeviennent alors aussi sensibles (plus à Valliguières)?

• Effet de l’élagage :

• Très marqué : on diminue la consommation en eau tout en maintenant la ressource via le système racinaire.

• Forte interaction élagage x densité. Cet effet est d’autant plus marqué que l’éclaircie est forte (branches élaguées plus fonctionnelles)

• Perspectives :

• Résultats à confirmer et à étendre à des conditions plus difficiles (croissance)

• Préconisations : raccourcissement des révolutions par sylviculture intensive ? Contrôle du développement des houppiers ?

21

• autécologie, comportement vis à vis des facteurs climatiques et des caractéristiques du sol

• recommandations techniques pour l'installation des peuplements

• indications et éléments de choix sur les itinéraires sylvicoles

• qualité et utilisations du bois

• risques sanitaires

• références bibliographiques

BROCHURE