Academic literature on the topic 'Dynamique des peuplements forestiers'

Les inventaires forestiers de production ont pour but de repondre, a differentes echelles, a trois types de questions : l'estimation de la ressource actuelle, de ses variations passees et la prediction de l'evolution future des peuplements. Deux familles de methodes sont employees pour y parvenir : l'echantillonnage et la modelisation. On explicite, dans ce travail, certaines des relations que ces methodes entretiennent, lorsqu'on s'interesse a l'evolution dynamique des peuplements forestiers. La premiere partie est organisee autour de l'idee d'interaction entre les objectifs de l'utilisateur, les structures de la population, la nature des donnees et les methodes de traitement

L'étude de l'effet de la variabilité environnementale sur la dynamique et la structure des écosystèmes forestiers permet une meilleure compréhension de leur fonctionnement. La topographie est une source d'hétérogénéité importante car elle agit sur les principaux facteurs limitant des communautés forestières (eau, nutriments, lumière). Notamment, l'augmentation de la pente crée une anisotropie de la ressource lumineuse au niveau des couronnes par le biais de l'étagement des arbres. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'effet de cette anisotropie sur les caractéristiques du peuplement. Des observations de terrain, issues de la littérature ou d'analyses que j'ai menées sur les données d'une forêt tropicale d'Inde, mettent en évidence certaines variations de dynamique et de structure forestière avec la variation de la pente. Cependant l'interprétation de l'effet de l'anisotropie lumineuse sur ces résultats reste difficile compte tenu de l'action d'autres facteurs également modifiés par la variation de la pente. J'ai donc utilisé un modèle informatique, arbre dépendant des distances, afin d'explorer qualitativement l'effet de la variation de la pente sur la dynamique et la structure de la forêt, par le biais de la compétition pour la lumière. Les interactions compétitives entre voisins ont lieu au niveau des couronnes et sont illustrées par un indice synthétique qui dépend en partie de l'altitude des arbres. Deux types de mortalité sont considérés : une mortalité sur pied, dépendante de la densité, et une mortalité par chablis, dépendante de la pente. Le modèle a permis d'analyser la part des observations de terrain imputables à l'effet de la pente sur la compétition pour la lumière. Il a également montré l'évolution avec la pente de caractéristiques difficilement testables dans la réalité. Enfin, il a mis en évidence l'importance de la présence de perturbations locales et d'arbres asymétriques sur l'expression des effets de la pente sur le peuplement.

Les modeles de la dynamique des peuplements forestiers constituent un outil privilegie d'aide a la decision: comme instruments de simulation, ils permettent notamment d'evaluer et de comparer la reponse des peuplements a divers traitements sylvicoles. Dans les hetraies monospecifiques et equiennes auxquelles on s'interesse dans ce travail, les pratiques sylvicoles (eclaircies) se traduisent par une manipulation de la densite; en raison de la selection operee entre les individus qui composent le peuplement, elles en alterent egalement la composition et la structure. Pour pouvoir rendre compte de cette diversite des systemes faconnes par la sylviculture, un modele doit les decrire avec suffisamment de detail et etre d'une utilisation souple. Cette etude vise a atteindre ces deux objectifs en representant la croissance de chaque arbre au sein du peuplement. Dans le cadre de previsions a long terme, le realisme du comportement de modeles complexes est un critere decisif pour apprecier leur qualite; pour garantir un comportement satisfaisant, on tire partie du fait que les aspects principaux de la dynamique sont relativement bien connus, au niveau du peuplement: une regle empirique, la loi de eichhorn , suggere l'existence d'une regulation de la croissance et du developpement a une echelle globale. On cherche a representer, de maniere coherente avec ces connaissances anterieures, la croissance au niveau de l'arbre. Le processus de modelisation est illustre a travers plusieurs exemples de modeles, en insistant sur la succession des points de vue biologique, empirique et mathematique. Ces modeles, utiles comme syntheses des connaissances, permettent egalement de mettre en evidence des phenomenes mal connus et de suggerer des experiences complementaires: evolution de la structure des peuplements au cours du temps, effet des tres faibles densites sur la croissance, modifications des hierarchies sociale

La capitalisation sur pied et la substitution d’essences sont deux stratégies sylvicoles analysées dans cette thèse, chacune pressentie pour être favorable au stockage du carbone, enjeu majeur de ce XXIème siècle pour la lutte contre le réchauffement climatique. La première correspond à un ralentissement des récoltes, qui devrait générer un puits de carbone additionnel par l’augmentation des stocks moyens de biomasse sur pied. La substitution d’essences à croissance lente comme le Chêne sessile ou le Hêtre par des essences résineuses à croissance rapide comme le Pin laricio ou le Douglas pourrait entraîner une absorption plus rapide du CO2. L’impact sur le carbone de ces deux stratégies est d’autant plus intéressant à étudier que les gestionnaires forestiers les pratiquent déjà. La construction d’une chaîne de modèles prenant en compte l’ensemble des compartiments dans lesquels le carbone est impliqué, à savoir la biomasse forestière, le sol, mais aussi les produits forestiers issus de l’exploitation, permet d’effectuer des simulations donnant des résultats quantitatifs sur ces pratiques. Nous montrons qu’une capitalisation sur pied engendrerait un puits de carbone additionnel dépendant de l’état initial des peuplements, de la fertilité et de la nouvelle sylviculture pratiquée. Il pourrait s’élever jusqu’à 142 tC/ha après obtention du régime permanent dans le cas le plus favorable. La substitution de feuillus à croissance lente par des résineux à croissance rapide serait également un puits de carbone important (jusqu’à 2 tC/ha/an) pendant plusieurs décennies, mais s’avérerait d’un stock de carbone moyen inférieur sur le long terme<br>Standing biomass capitalization and species substitution are two silvicultural strategies analyzed in this study. Both should lead to an additional increase of carbon stocks, a main issue of the XXIst century for mitigating the climate change. The first one corresponds to a slowing down of harvests that should generate an additional carbon sink by increasing the mean growing stocks. The second, substitution of slow-growing broadleaved high forests of sessile oak or beech by fast-growing coniferous plantations like Corsican Pine or Douglas Fir, should also lead to a faster absorption of CO2. The impact of both strategies on carbon is even worthier to study considering that foresters already use this way of managing their forests. The building up of a model chain taking into account all parts where carbon is implied (standing biomass, carbon soil, but also wood products generated by harvests) allowed us to simulate quantitative results following these practices. We point out that the standing biomass capitalization would lead to an increase of carbon stock depending on the initial state of the stands, the site index and the new forest management practiced. It could rise up to 142 tC/ha in the most favourable case. The substitution of slow-growing broadleaved species by coniferous plantations would also be an important carbon sink (up to 2 tC/ha/year) for several decades, but would have a smaller mean carbon stock at steady state

Les activités anthropiques (agriculture, urbanisation) ont fortement influencé la dynamique des tourbières depuis le début du XXe siècle dans la région physiographique des basses-terres du Saint- Laurent. En Montérégie, la vaste tourbière de Saint-Georges-de-Clarenceville est caractérisée par la présence de différents types de peuplements forestiers, notamment des peuplements feuillus dominés par l’érable rouge qui côtoient des peuplements conifériens, certains comportant du pin blanc. Ce projet avait pour objectifs 1) de dresser un portrait des peuplements forestiers de la tourbière pour les 100 à 200 dernières années, 2) de retracer leur dynamique à plus long terme, soit sur quelques millénaires et 3) de déterminer si l’établissement et la dynamique de la végétation forestière est d’origine anthropique ou naturelle. L’hypothèse qui a été testée est que la tourbière était autrefois colonisée naturellement par des peuplements forestiers à dominance coniférienne « typiques » des tourbières comme le mélèze laricin et l'épinette noire. En raison de perturbations anthropiques in situ, telles que la coupe forestière et le creusement de canaux de drainage, ces espèces auraient été graduellement remplacées par des peuplements arborescents à dominance feuillue et par des conifères « moins fréquents » dans de tels écosystèmes comme le pin blanc. Dans le but de documenter les différents peuplements forestiers, un portrait de la végétation arborescente fut réalisé le long d’un transect d’une longueur de 1 km. Pour six peuplements, des analyses dendrochronologiques ont été effectuées afin de dater les périodes d’établissement des arbres. Des profils de sol ont été creusés au sein de deux de ces sites afin de récolter, d’identifier et de dater des bois enfouis dans la tourbe. Plusieurs souches furent aussi échantillonnées et identifiées. Les résultats suggèrent que la présence du mélèze laricin, de l’épinette noire, du thuya occidental et du pin blanc sur la tourbière est naturelle et très ancienne (quelques milliers d’années). L’analyse des bois enfouis et des souches indique que le pin blanc est présent depuis au moins 3000 ans. En contrepartie, le développement en grande abondance d’espèces feuillues comme l’érable rouge et le bouleau jaune est plus récent et concorde, entre autres, avec des coupes forestières ayant lieu depuis de la seconde moitié du XIXe siècle par les différents propriétaires des lots de la tourbière. Ces perturbations auraient ainsi changé la dynamique forestière naturelle coniférienne vers des peuplements de plus en plus dominés par des espèces feuillues. L’érable rouge est présentement l’espèce la plus abondante au sein de la régénération et devrait éventuellement devenir l’espèce dominante.<br>Les activités anthropiques (agriculture, urbanisation) ont fortement influencé la dynamique des tourbières depuis le début du XXe siècle dans la région physiographique des basses-terres du Saint- Laurent. En Montérégie, la vaste tourbière de Saint-Georges-de-Clarenceville est caractérisée par la présence de différents types de peuplements forestiers, notamment des peuplements feuillus dominés par l’érable rouge qui côtoient des peuplements conifériens, certains comportant du pin blanc. Ce projet avait pour objectifs 1) de dresser un portrait des peuplements forestiers de la tourbière pour les 100 à 200 dernières années, 2) de retracer leur dynamique à plus long terme, soit sur quelques millénaires et 3) de déterminer si l’établissement et la dynamique de la végétation forestière est d’origine anthropique ou naturelle. L’hypothèse qui a été testée est que la tourbière était autrefois colonisée naturellement par des peuplements forestiers à dominance coniférienne « typiques » des tourbières comme le mélèze laricin et l'épinette noire. En raison de perturbations anthropiques in situ, telles que la coupe forestière et le creusement de canaux de drainage, ces espèces auraient été graduellement remplacées par des peuplements arborescents à dominance feuillue et par des conifères « moins fréquents » dans de tels écosystèmes comme le pin blanc. Dans le but de documenter les différents peuplements forestiers, un portrait de la végétation arborescente fut réalisé le long d’un transect d’une longueur de 1 km. Pour six peuplements, des analyses dendrochronologiques ont été effectuées afin de dater les périodes d’établissement des arbres. Des profils de sol ont été creusés au sein de deux de ces sites afin de récolter, d’identifier et de dater des bois enfouis dans la tourbe. Plusieurs souches furent aussi échantillonnées et identifiées. Les résultats suggèrent que la présence du mélèze laricin, de l’épinette noire, du thuya occidental et du pin blanc sur la tourbière est naturelle et très ancienne (quelques milliers d’années). L’analyse des bois enfouis et des souches indique que le pin blanc est présent depuis au moins 3000 ans. En contrepartie, le développement en grande abondance d’espèces feuillues comme l’érable rouge et le bouleau jaune est plus récent et concorde, entre autres, avec des coupes forestières ayant lieu depuis de la seconde moitié du XIXe siècle par les différents propriétaires des lots de la tourbière. Ces perturbations auraient ainsi changé la dynamique forestière naturelle coniférienne vers des peuplements de plus en plus dominés par des espèces feuillues. L’érable rouge est présentement l’espèce la plus abondante au sein de la régénération et devrait éventuellement devenir l’espèce dominante.

L'importance des forêts tropicales dans le cycle du carbone à l'échelle planétaire est majeure, tant en terme de stock qu’en terme de flux de CO2. Plusieurs études mettent en évidence des changements au sein des forêts tropicales au cours des 20 dernières années, notamment des changements de la dynamique forestière et une augmentation de la biomasse aérienne. Les déterminants de ces variations sont aujourd’hui discutés et nous proposons ici d’apporter une contribution à ce débat. Les données utilisées dans ce travail proviennent du dispositif de suivi forestier à long terme de Paracou, Guyane Française, mis en place en 1984 et qui recouvre plus de 120 ha de forêt tropicale humide. Les données météorologiques proviennent de la tour à flux du dispositif, Guyaflux. Les mesures de diamètre proviennent de la base Guyafor pour les données annuelles et bisannuelles, et des mesures de 260 arbres à proximité de la tour à flux pour les mesures diamétriques intra-annuelles.Cette thèse se divise en deux grandes parties. La première concerne l’analyse de la biomasse du dispositif de suivi forestier de Paracou en Guyane et l’implication des changements de structure de cette forêt sur le bilan de carbone. Cette partie est constituée de deux points. (i) Quelles échelles temporelles et spatiales sont pertinentes pour analyser les composantes de structure (biomasse, aire basale et nombre de tiges) et de dynamique (croissance, recrutement et mortalité) des forêts tropicales afin de minimiser les effets d’échantillonnage ? Nous avons établi une méthodologie permettant de relier les intervalles de temps et la surface de mesure aux coefficients de variation de chacune des variables de structure et de dynamique de la forêt. (ii) Quels processus démographiques sont prépondérants dans l’explication des variations de biomasse et comment se redistribue la biomasse accumulée dans le système ? L’augmentation de la biomasse observée sur le dispositif de Paracou serait liée à la rareté des évènements de mortalité des gros arbres qui portent une part très importante de la biomasse.La deuxième partie de la thèse concerne l’analyse de l’effet du climat à moyen terme, inter et intra-annuel, et les effets directs du climat dans les changements de dynamique de la forêt. Cette partie se divise en 3 points. (i) Comment quantifier le stress hydrique en forêt tropicale humide ? Nous avons réalisé un modèle journalier de réserve en eau du sol pour les arbres en forêt tropicale. (ii) Quelles variables sont explicatives de la croissance des arbres en forêt guyanaise ? Nous avons montré que l’eau dans le sol est le facteur le plus explicatif du déterminisme climatique parmi un panel de variables climatiques. (iii) Quels traits fonctionnels sont prédicteurs de la réponse des arbres aux variations climatique ? Nous avons déterminé que des traits spécifiques, densité du bois et la hauteur maximale, ainsi que le diamètre de l'arbre au moment de la mesure, modulent la croissance des arbres en réponse au climat<br>At a global scale tropical forest play a major role in term of carbon stock as well as in term of CO2 fluxes. Several studies have highlighted changes in tropical forest functioning during the last 20 years including a faster turnover and an increase of above ground biomass. The drivers of these changes are discussed and throughout this thesis we propose to contribute to this debate. We use the data from the Paracou experimental site in French Guiana established in 1984 on 120 hectares of moist tropical forest. Meteorological data come from the flux tower of the site, Guyaflux. We use annual and bisannual diameter measurements from the Guyafor database, and intra-annual diameter increments from the measurements of 260 trees near the flux tower.This thesis has two main parts. In the first part we present the biomass analysis of the Paracou permanent plots and the impact of structural changes in this forest on the carbon budget. The first part is constituted by two points. (i) Which temporal and spatial scale used to analyze the structure (biomass, basal area and stem density) and dynamics (tree growth, recruitment and mortality)components of tropical forest in order to minimized sample bias ? We establish a simple method to rely measurement interval between census and surface of measurement to the coefficient of variation of forests structure and dynamic components (ii) Which demographic process are involved in the explanation of biomass variation and how the biomass is distributed in the system ? The observed increase of biomass at Paracou could be link to the rarity of big trees mortality events. These big trees represent the larger part of the biomass. In the second part, we present the analysis of intra and inter-annual climate variation effects on forest dynamic changes. This part is divided in two points. (i) How to model drought stress in moist tropical forest ? We built a daily water balance model for tropical trees. (ii) Which climate variables explain the tree growth in guianian forests? We shown that soil water availability is the determinant factor of tree growth among a panel of climate variables. (iii) Which functional traits are involved in the tropical tree growth responses to climate? In this analysis, we determined that wood specific gravity, maximum tree height and tree diameter modulate the tree growth response to climate variations

Plusieurs études dendroclimatiques (variations inter-annuelles de la largeur de cernes en fonction du climat) du chêne sessile (bois à zone poreuse) et du hêtre (bois à pores diffus) ont mis en évidence des corrélations avec le climat de l'année et des effets différés du climat ou de la croissance. Ces effets différés sont souvent plus marqués et plus anciens chez le chêne. Nos objectifs sont de vérifier si les anatomies et/ou les phénologies contrastées (mise en place des feuilles, reprise de croissance du bois) de ces deux essences s'accompagnent d'une gestion différente des réserves carbonées, et de schémas d'allocation du carbone spécifiques, à la fois en intra- et en inter-annuel. Pour répondre à ces objectifs, nous avons développé une approche pluridisciplinaire associant dendrochronologie, écophysiologie, dendrométrie et modélisation du fonctionnement hydrique et carboné de peuplements de chênes et de hêtres. L'analyse des variations interannuelles de croissance radiale du chêne et du hêtre a été réalisée sur les 30 dernières années à partir de 900 arbres répartis dans des classes d'âges et de fertilités variées en forêt de Fontainebleau. L'étude dendroclimatique met en évidence une forte dépendance de la productivité des hêtraies à la disponibilité en eau du sol pendant la saison de végétation de l'année et de l'année précédente. Pour les chênaies, la productivité est corrélée à la disponibilité en eau du sol pendant la saison de végétation et à la croissance de l'année précédente. L'analyse biochimique des réserves glucidiques (amidon, saccharose, glucose et fructose), réalisée sur deux peuplements purs de chênes et de hêtres âgés de 35 ans en Lorraine, révèle une dynamique saisonnière des réserves plus marquée et des concentrations plus élevées chez le chêne. Ces différences de gestion des réserves sont cohérentes avec des besoins plus importants en croissance chez le chêne pendant la phase d'hétérotrophie du carbone. L'estimation des quantités de réserves et d'accroissement annuel en biomasse du peuplement sur plusieurs années a nécessité un travail préliminaire pour décrire les variabilités intra- et inter-arbres puis pour effectuer le changement d'échelle des arbres étudiés au peuplement. .<br>Several dendroecological studies (inter-annual variations of the tree-rings width according to the climate) of the sessile oak (ring porous species) and of the beech (diffuse porous species) put into evidence their interrelationships with the climatic signal of the year and differed effects of the climate or the growth. These differed effects are often more obvious and older on oaks. Our objectives are to verify if the anatomies and/or the contrasted phenology (setting up of leaves, resuming of wood growth) of these two species entail a different management of carbohydrate reserves, and of specific carbon allocation pattern, at intra- and in inter-annual scales. To reach these objectives, we have developed a pluridisciplinary approach associating dendrochronology, ecophysiology, dendrometry and modeling of water and carbon functioning of oaks and beeches stands. The analysis of the inter-annual variations of radial growth of the oak and of the beech was based on the last 30 years measurements on 900 varied trees in terms of fertility and age in the Fontainebleau forest. Dendroclimatic study puts into evidence a strong dependence of the beeches stands productivity on the soil water availability during the season of vegetation of the year and the previous year. For oaks stands, the productivity is correlated to the soil water availability during the season of vegetation and to the growth of the previous year. The biochemical analysis of carbohydrate reserves (starch, sucrose, glucose and fructose), made on two pure stands of oaks and beeches of 35 years old in Lorraine, reveals a seasonal dynamics of reserves more obvious as well as an higher concentration for the oak. These differences of reserve management correspond to the important needs in growth of the oak during the phase of carbon heterotrophy. Analyzing the reserves quantities and yearly growth in biomass of the population on several years required preliminary works to describe intra- and inter-trees variability and then to up-scale the studied tree to the stand. Knowledge acquired on the seasonal dynamics of carbohydrate reserves quantities, as well as on the growth phenology of the oak and the beech, have been integrated in a model of stand carbon balance (CASTANEA, E. Dufrêne). The possible changes of carbon allocation to the growth between years can be tested thanks to the model, through hypotheses of interactions between dynamics appropriate in reserves and growth. These modifications have been tested on the Fontainebleau site. .

Une analyse de la dynamique forestière et de la croissance des arbres d’une forêt sempervirente des Ghâts occidentaux de l’Inde (dispositif d’étude permanent d’Uppangala) est réalisée, à partir des données de suivis annuels de croissance radiale effectués entre 1990 et 2008 sur plus de 3500 arbres, et de mesures dendrométriques complémentaires (hauteur totale et dimensions de couronne) réalisées ponctuellement. Associée à l’analyse des paramètres démographiques (mortalité et recrutement), l’analyse de la croissance, abordée sous différents aspects (ajustement des croissances radiales moyenne et potentielle, analyse de séries longitudinales de croissance radiale, ajustement d’allométries), permet de caractériser les stratégies de croissance des espèces en fonction de la strate occupée par l’arbre adulte (sous-bois, sous-canopée, canopée, strate émergente). Les cinq espèces principales étudiées présentent des différences significatives aussi bien en termes de démographie que de croissance radiale moyenne et potentielle ; d’allocation préférentielle de la biomasse entre les différentes parties de l’arbre ; de « plasticité » morphologique et de rythmes supra-annuels (et saisonniers) de croissance radiale. D’autre part, les analyses mettent en évidence une forte variabilité intra-spécifique de la croissance radiale, de l’allocation préférentielle de la biomasse entre les différentes parties de l’arbre et des rythmes de croissance. Les résultats obtenus ouvrent des perspectives en modélisation de la dynamique des communautés forestières, pour l’exploration par simulations du rôle des stratégies de croissance dans la coexistence des espèces en peuplement forestier hétérogène