Sylviculture du chêne vert face au changement climatique · 2016. 4. 15. · Sylviculture du...
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Sylviculture du chêne vert face au changement climatique
30 ans de suivi et d’expérimentation sur le site expérimental de Puéchabon (Hérault)
Jean-Marc LIMOUSINEquipe FORECAST, Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive
CNRS Montpellier
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La forêt domaniale de Puéchabon: un taillis caractéristique
Taillis de chêne vert de Puéchabon caractéristique de la région LR
Dernière coupe rase en 19424700 tiges/ hectare en 2015
Le chêne vert représente 65 500 km² dans le bassin méditerranéen
Dont 350 000 ha pour le sud de la France, principalement sous forme de taillis
Site étudié depuis 1984 par le CNRS de Montpellier avec un expertise sur:- Le bilan d’eau et l’hydrologie des forêts- Le bilan de carbone de l’échelle de la feuille à la parcelle- La réponse de l’écosystème au changement climatique (sécheresse)
Forêt domaniale
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Le site expérimental de Puéchabon: 4 dispositifs expérimentaux complémentaires
Tour à flux1998
Exclusion partielle des précipitations
2003
Exclusion totale des précipitations
2007
Suivi à long-terme (+ 30 ans) et expérimentations à différentes échelles
Parcelles éclaircies (5 intensités)
INRA 1985
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Croissance et suivi des coupes rases depuis 1984
500 arbres mesurés annuellement 1984 aujourd’hui (moins de 320 survivants)2 parcelles de 300 m² coupées en 1984
Suivi: - Productivité- Fermeture du couvert et auto-éclaircie- Chute de litière (feuille, bois, glands)
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Gestion du taillis par éclaircie depuis 1985
5 intensités d’éclaircie: de 0% à 75% de surface terrière coupée15 parcelles de 1000 m² chacuneMesures entre 1985 et aujourd’hui
1990 1995 2000 2005 2010 2015
Temps (années)0
12
34
56
a. B
AI
an
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(cm
2an
-1)
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1 témoin
2 faible
3 moyen
4 fort
5 très fort
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Augmentation de la croissance liée à la diminution du stress hydriqueDiminution de l’effet éclaircie au cours du temps, mais toujours significatif après 30 ans
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Bilan de carbone du taillis depuis 1998
Mesures en continu des flux de CO2 et d’eau à la demi-heure depuis 17 ans
Assimilation 12,8 tC/ha
Respiration 10,2 tC/ha
Bilan net 2,6 tC/ha
Environ 100 tonnes de biomasse aérienne par hectare (autant de biomasse souterraine)Un taillis de 70 ans fixe encore du carboneForte variabilité interannuelle due principalement au déficit hydrique
R²=0.80
R²=0.72
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Réduction expérimentale des précipitations (-30%)
-30% de pluie Modèle climatique pour la fin du 21ème siècle4 traitements: croisement de l’effet sécheresse avec l’effet éclaircie12 parcelles de 100 m² plus de 600 arbres suivisSuivi en continu depuis 2003 une des trois plus anciennes expérimentations au monde
Precipitation
Transpiration GPP
-29%
-23%
Water yield
-14%
Leaf Area
-22%
Soil respiration
Litterfall
RespirationInterception
Soil Organic Matter
- Augmentation de la mortalité (+6%)- Diminution de la reproduction (-32%)- Diminution de la régénération
-14%
-22%
-11%
-20%
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Simulation d’épisodes de sécheresse exceptionnels
Installation d’un toit mobile au dessus du taillis en 20072 parcelles de 200 m²2 épisodes de 6 mois sans pluie, au printemps et à l’automne
No
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des
no
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lles
feu
illes
Sécheresse d’automne
Sécheresse de printemps
- Plus d’effet de la sécheresse au printemps qu’à l’automne
- Plus d’effet sur la physiologie que 15 années avec 30% de pluie en moins
- Mais peu « d’effet mémoire »
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Effet du climat sur la croissance des arbres
Cro
iss
an
ce
an
nu
ell
e
Plu
ie
J F M A M J J A S O N D
P r in te m p s A u to m n e
T h e rm iq u e H yd riq u e T h e rm iq u eC O N T R A IN T E
C R O IS S A N C E
≈70%
- Une croissance en deux phases au printemps et à l’automne
- Contrainte par le froid en hiver et la sécheresse en été
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0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
3 0 0
3 5 0
D u ré e d e la c ro is s a n c e p rin ta n iè re t0 t1 (jo u r)
Cro
iss
an
ce
(m
m²)
10
Durée de la période de
croissance printanière (t0-t1)
t0 températures de
janvier à mars
t1 chute du potentiel de
base < -1,1MPa
Lempereur et al., 2015 New Phytologist
0
1 0 0
2 0 0
3 0 0
Cro
iss
an
ce
(m
m²)
2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1
La durée de croissance (t0 – t1) est un bon
estimateur de la croissance annuelle
Importance de la durée de croissance printanière
R² = 0,92***
-
11
T e m p s (a n n é e )
WS
I (M
Pa
. d
ay
-1)
1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0 2 0 1 0
-5 0 0
-4 0 0
-3 0 0
-2 0 0
-1 0 0
0
↗ Stress hydrique annuel : t1 plus précoce
Température ↗ : augmentation de l’évapotranspiration potentielle
stress
hydrique
T e m p s (a n n é e )
Te
mp
era
ture
(°C
)
Pré
cip
itatio
n (m
m)
1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0 2 0 1 0
0
5
1 0
1 5
0
5 0 0
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
2 5 0 0
P ré c ip ita tio nT e m p é ra tu re
Précipitation stable
Température ↗ : t0 plus précoce
Impact du changement climatique sur la croissance
Climat 1968-2013 dans
l’Hérault
-
Impact du changement climatique sur la croissance
T e m p s (a n n é e )
t 0 e
t t 1
(D
ate
)
1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0 2 0 1 0
1 0 0
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2 0 0
2 5 0
t0
t1
Atténuation Contrainte
Double
contrainte
+ SEC
+ CHAUD
Atténuation par le réchauffement hivernal moins fort que la contrainte par la précocité de la sécheresse
-
Impact du changement climatique sur la croissance
La précocité de la sécheresse joue plus sur la croissance des arbres que l’intensité de la sécheresse durant l’été
Intensité Durée
Début Fin
Ruffault et al., 2013 Climatic Change
La date de début de sécheresse change plus rapidement que l’intensité de la sécheresse estivale en région Languedoc-Roussillon
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Avant éclaircie Après éclaircie
↘ Compétition :
+ Lumière
+ Nutriments
+ Eau
↘ Surface
transpirante
↗ Croissance
annuelle ?
Les effets bénéfiques de l’éclaircie du couvert
-
Les effets bénéfiques de l’éclaircie du couvert
0.5 1.0 1.5 2.0
100
15
020
025
0300
LAI
t1 (
DO
Y)
Années de 1984 à 2014
Moyenne
Modélisation du bilan hydrique en fonction de l’indice foliaire du taillis
Dat
e d
e d
éb
ut
de
sé
che
ress
e
Indice foliaire (m² / m² sol)
Intensité d’éclaircie Intensité d’éclaircie
Effet retardant de l’éclaircie sur la sécheresse Augmentation de la croissance
-
T e m p s (a n n é e )
Cro
iss
an
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Cu
mu
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(m
m²)
2 0 0 2 2 0 0 4 2 0 0 6 2 0 0 8 2 0 1 0 2 0 1 2 2 0 1 4
0
2 0 0
4 0 0
6 0 0
8 0 0
1 0 0 0
1 2 0 0T é m o in
E c la irc ie
S e c
E c la irc ie - S e c
T e m p s (a n n é e )
Mo
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(%
nb
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2 0 0 2 2 0 0 4 2 0 0 6 2 0 0 8 2 0 1 0 2 0 1 2 2 0 1 4
0
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1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5T é m o in
E c la irc ie
E c la irc ie - S e c
S e c
Les effets bénéfiques de l’éclaircie du couvert
Croissance Mortalité
L’effet bénéfique d’une éclaircie de 30% sur la croissance et la mortalité des arbres est maintenu même pour des conditions expérimentales plus sèches
Diminution des précipitations de 27%
-
Les effets bénéfiques de l’éclaircie du couvert
Diminution des précipitations de 27%
-40
0
40
80
120
Feuille Gland Croissance
Eff
et p
ar
rapp
ort
au té
mo
in (
%)
Sec
Eclaircie+Sec
Eclaircie
Eclaircie de 30% :
- Moins d’effet que la sécheresse sur la surface foliaire- Maintien de la production de glands en dépit de la sécheresse- Effet positif sur la production de bois
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Les effets bénéfiques de l’éclaircie du couvert
Diminution des précipitations de 27%
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Témoin Sec Eclaircie Eclaircie+ sec
m2
/ha
Surface terrière
2003 Avant éclaircie 2003 Après éclaircie 2015
Eclaircie de 30% :
- Une augmentation de surface terrière 3 fois supérieure dans les parcelles éclaircies, y compris sous des conditions plus sèches- Environ 20 ans pour compenser l’effet de l’éclaircie de 30% sur la surface terrière
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avril mai juin juillet
Durée de croissance
Croissance actuelle
Changement climatique
Changement climatique et éclaircie
50 jours
40 jours
60 jours
Les effets bénéfiques de l’éclaircie du couvert
- La durée de croissance moyenne actuelle est de 50 jours
- Les changements climatiques avancent le début et la fin de croissance mais la durée de croissance diminue Effet négatif sur la croissance
- L’éclaircie du taillis permet de repousser la date de début de sécheresse y compris sous des conditions climatiques plus sèches Effet positif sur la croissance
-
Conclusions
• Le déficit hydrique estival est la principale contrainte sur le fonctionnement des forêts méditerranéennes
• Mais l’augmentation de température estivale et hivernale jouent un rôle important
• Les taillis méditerranéens même âgés restent des puits de carbone important• Les taillis s’acclimatent à la sécheresse en réduisant naturellement leur
surface foliaire• La précocité de la sécheresse (et donc les pluies de printemps) a un effet plus
important sur la croissance des arbres que l’intensité de la sécheresse
• L’augmentation de température entraine des sécheresses plus précoces• L’éclaircie du taillis permet d’allonger la durée de croissance en réduisant la
compétition pour l’eau• Les effets bénéfiques de l’éclaircie compensent les effets du changement
climatique en cours sur la croissance et d’autres services écosystémiques
La sylviculture des taillis est trop peu répandu
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L’équipe Puéchabon:
Jean-Marc Limousin, Jean-Marc Ourcival, Karim Piquemal, Richard Joffre, Florent Mouillot, Isabelle Chuine, Xavier Morin, Serge Rambal
Merci pour votre attention
http://puechabon.cefe.cnrs.fr/
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Surface terrière environ 30m2/ha 73 ans après la coupe. Ht max6.5m. Ht moy4.5mTmoy 13.2°C pluie 910mmRoot /shoot 1.05Stock C:Aérien: feuille 300gC/m2 Bois 4800gC/m2Souterrain: souche: 2600gC/m2; rac:2200; litière 300; Matière organique sol 6100gC/m2Ru sol: 130-150mm sur 5mLAI 2, ?Cr en diam tronc