Predicting forest site characteristics from floristics ; an automated approach for forest management in the Walloon Region. | Caractériser la station forestière à partir de la flore : une approche automatisée pour la gestion forestière en Wallonie

English. Forest tree and plant species prosper in the specific ecological conditions of their ecological niche. Together, the proper knowledge of the ecological niche of tree species and the proper description of a Forest site form a keystone that ensures a good match between forest trees and their environment. In Wallonia, an original toolbox is in use since 1991, made up of an extensive documentation about tree species ecological requirements and a comprehensive methodology of forest site characterization. Gathered under the denomination of "forest tree autecology tool", this toolbox has been recently reviewed and updated by a scientific consortium and is now available online (https://www.fichierecologique.be/). The objective of this toolbox is to determine which tree species fits the best a particular forest site. It is based on the location of the site and of the ecological niche of the tree species into a 3 axis matrix “ecogram” (climatic zone, nutrient and moisture level) summarizing soil and topographic information, issued from direct observations or cartographic data, thanks to dichotomic keys. Along with the abiotic approach that helps to position the forest site in the ecogram, a floristic approach has also been used independently for years. Thange (1969) has settled the foundations of the socio-ecological groups, which are defined as a set of forest plant species who share the same ecological niche. These socio-ecological groups are commonly used in southern Belgium to describe forest sites. But still, the determination of the nutrient and moisture levels of a forest site based on its species composition is a complex task which requires a high level of expertise. Here, we present an automated approach which aims at determining nutrient and moisture levels of any sites from the plant species sampled. We believe that an increased level of automatization will promote the use of these methodology of forest site identification, tested for long but requiring detailed expertise. Numerous floristic samples were compiled over years and resulted in a comprehensive collection of 2074 forest site observations, which grasp all the nutrient and moisture gradients of Wallonia. Determination of the nutrient and moisture levels for each site has been achieved by the use of the abiotic dichotomic keys from the "forest tree autecology tool". An automated classifier algorithm (random forest) was trained with these data in order to predict the nutrient and moisture levels of any new sites in Wallonia from the presence or absence of every indicator plant species of the Wallonian ecological groups [n=260 species tested]. Results suit well our expectations and this classifier has been integrated into a web application dedicated to forest managers ; http://phytospy.gembloux.ulg.ac.be/ Tanghe, M., 1969. Groupes écologiques , Associations stationnelles et Associations régionales des Forêt du sud-est de la Belgique. PhD thesis, ULB, Bruxelles. Internet site of the "tree species ecological file" : https://www.fichierecologique.be/

French. Les essences forestières, de même que la flore, prospèrent dans les conditions du milieu qui leur sont propres. Ensemble, la connaissance de la niche écologique d'une essence et la caractérisation environnementales des stations forestières constituent les bases d'une adéquation essence-station. En Wallonie, un ensemble d'outils sont utilisés depuis 1991 pour la description de la station forestière d'une part et pour guider le choix des essences et du scénario sylvicole d'autre part. Désigné sous le terme de "Fichier écologique des essences", cette documentation complète de l'autécologie des espèces et de description stationnelle ont récemment été mis à jours par un consortium de scientifiques. Le Fichier Ecologique des Essences est distribué en ligne gratuitement (https://www.fichierecologique.be/). Sa méthodologie se base sur une analyse des conditions du milieu le long de trois facteurs : le climat, le niveau trophique et le niveau hydrique. La position d'une station au sein de cette matrice à 3 axes dénommée "écogramme" est déterminée, sur le terrain ou sous Système d'Information Géographique, par l'utilisation de clés dichotomiques résumant les caractéristiques pédologique et topographique. En parallèle à l'approche abiotique positionnant la station dans l'écogramme, une approche floristique est également utilisée indépendamment depuis de nombreuses années. En 1969, Thange jette les fondements des groupes écologiques, qui sont définit comme un ensemble de plantes forestières qui partagent la même niche écologique. Ces groupes écologiques sont depuis couramment utilisés dans le sud de la Belgique pour la description des stations forestières. Cependant, la détermination du niveau trophique et hydrique depuis un relevé floristique reste une tâche nécessitant une expertise approfondie. Nous présentons ici une approche automatique et informatisée qui détermine le niveau hydrique et trophique depuis un relevé floristique. Nous pensons que cette automatisation permettra un usage plus aisé et plus fréquent de l'approche floristique de la caractérisation des stations, réservé jusqu'à maintenant à des experts. De nombreux relevés floristiques ont été collectés au fil des ans, permettant une couverture complète des gradients environnementaux dans le sud de la Belgique. Pour 2074 relevés, la détermination du niveau hydrique et trophique de la station a été effectuée sur base des clés abiotiques du Fichier Ecologique des Essences. Un algorithme de classification de type "Random Forest" a été entraîné sur ces données afin de prédire le niveau hydrique et trophique au départ de la présence ou de l'absence de chacune des 260 plantes indicatrices des groupes écologiques. Les résultats encourageant de cette classification nous ont amené à intégrer cet algorithme dans une application web dédié aux praticiens de la gestion forestière (http://phytospy.gembloux.ulg.ac.be/).