Milieux, distribution, productivité et choix des essences en contexte environnemental changeant | Milieux, distribution, productivité et choix des essences en contexte environnemental changeant : Rapport final convention de recherche/développement ONF-INRA N°12000381 | Environment, distribution, productivity and tree species choice in a global change context | Environment, distribution, productivity and tree species choice in a global change context : Final report of the research and developement Project ONF-INRA N°12000381

French. Le Projet d’Interface « Milieux, distribution, productivité et choix des essences en contexte environnemental changeant » a été mené par l’Unité Ecologie et Ecophysiologie Forestières (EEF, UMR INRA-UL 1137), le Laboratoire d’Etude des Ressources Forêt-Bois (LERFOB, UMR INRA-AgroParisTech 1092) et le Département RDI de l’ONF. L’objectif général de ce projet a été de développer une nouvelle génération d’outils pour le choix des essences et l’évaluation de la production des forêts. Trois objectifs spécifiques ont été abordés : (i) Adapter les nouveaux outils basés sur la bioindication pour une utilisation efficace sur le terrain à l’échelle de l’aménagement forestier ; (ii) Evaluer les modèles de distribution et de productivité de plusieurs essences forestières importantes à des échelles nationales, régionales et locales ; (iii) Tester, évaluer et adapter l’application à l’échelle du massif forestier des modèles de distribution actuels et futurs et des modèles de productivité des essences calibrés à l’échelle nationale. Dans un objectif d’optimiser les méthodes de bio-indication pour la caractérisation stationnelle, 309 et 166 placettes acquises aux échelles nationales et locales respectivement ont été utilisées qui couplaient des inventaires floristiques chronométrés et des données d’acidité et de nutrition minérale issues d’analyses de sol réalisées en laboratoire. Nous avons confronté les résultats obtenus par bio-indication, en sélectionnant un temps d’acquisition croissant des données floristiques, avec les mesures de laboratoire. A chaque pas de temps, la performance de la bioindication a été évaluée par la racine de l'erreur quadratique moyenne et le R2 de la régression linéaire entre valeurs bio-indiquées et mesurées. Pour répondre au second objectif spécifique relatif à l’évaluation des modèles de distribution, trois différents types de modèles corrélatifs de distribution, provenant des laboratoires participant au projet d'interface, ont été comparés pour six des essences majeures de la forêt française (Fagus sylvatica, Quercus robur, Quercus petraea, Pinus sylvestris, Quercus pubecent, Quercus ilex). La capacité prédictive de ces modèles a été déterminée avec un jeu de données indépendant issu des campagnes 2012-2013 de l’IGN à la résolution de la placette de 700 m2 (n=13.098) et à la résolution de 8x8 km (n=6.054). Ce travail a été réalisé aux échelles spatiales de la France entière, des sylvoecorégions et de l’aire de distribution des essences. Dans un dernier temps, les méthodes optimisées de bioindication et les modèles de distribution et de croissance calibrés à l'échelle nationale ont été appliqués au niveau de deux forêts. Pour ce faire, un dispositif de 115 placettes a été établi dans les forêts du massif Vosgien de Rupt-sur-Moselle et de la Forêt Domaniale de Gérardmer sur une maille systématique de 200 m et 250 m. Nos résultats montrent que lorsque l'objectif est d'estimer les ressources nutritionnelles du sol par bio-indication par les plantes, il est possible de réduire considérablement le temps consacré à l'inventaire floristique et donc son coût : 10-15 minutes sont nécessaires pour une bioindication optimale au lieu de 28 minutes en moyenne lorsqu'un relevé floristique complet est utilisé. Une précision de 80% de la précision maximale a été obtenue après 4-5 minutes d’inventaire (6-12 espèces inventoriées) et cela pour les trois variables étudiées (pH, S/T, C/N). Ces résultats sont indépendants du niveau nutritionnel du sol et sont semblables aux échelles nationale et locale. Ils pourraient permettre une utilisation renouvelée des méthodes de bioindication en vue d’aider à la prise de décision dans la gestion forestière. Par rapport à l’évaluation des modèles de distribution, nous avons déterminé que la taille de l’aire de distribution des essences, à l’échelle de la France, explique une bonne part de la qualité des modèles : on arrive à bien prédire la distribution des essences localisées et moins bien celle des essences disséminées (e.g. P. sylvestre). Les différents modèles, dans un scénario climatique actuel, conduisent à des distributions très cohérentes entre elles et proches de la distribution actuelle des essences. Les modèles qui intègrent des variables de sol précises (obtenues par bioindication) sont un peu plus performants à l’échelle de la France, mais contrairement à ce qui était attendu, ils ne s’avèrent pas beaucoup plus performants à l’échelle de l’aire de distribution des espèces. Par opposition aux résultats obtenus avec le climat actuel, les projections de distribution pour le climat futur conduisent à des divergences marquées entre modèles pour certaines essences. Les différences de distributions prédites entre modèles pour ces essences limitent leur utilisation comme outil d’aide à la décision dans un niveau opérationnel. Par contre elles permettent d’établir de façon formalisée des cartes d'incertitude reposant en chaque point du territoire sur les niveaux de convergence/divergence entre types de modèles et entre périodes présente et future. Ces cartes, outre l'aide qu'elles peuvent apporter aux gestionnaires locaux, présentent une grande utilité à des niveaux décisionnels stratégiques. La compréhension des facteurs responsables des divergences d’aire de répartition future associés aux différents modèles soulèvent de nouvelles questions qui permettront d’avancer dans la connaissance sur l’autoécologie des essences. Ce projet d’Interface entre l’ONF et l’INRA a permis d’appliquer à l'échelle locale les avancées scientifiques récentes pour développer et transmettre aux gestionnaires les nouvelles approches de caractérisation et de cartographie des paramètres du milieu et de quantification des possibilités actuelles et futures de présence et de croissance des principales essences françaises. L’application locale de ces nouvelles techniques sur plusieurs massifs forestiers a montré que les modèles de bioindication, de distribution et de productivité des essences développés à l'échelle de la France étaient assez fins pour discriminer les différentes conditions stationnelles et potentialités des essences à l'échelle de la parcelle. Ces résultats très prometteurs devraient permettre le déploiement, en collaboration étroite avec l’ONF, de certains des résultats de ce Projet Interface. Plus que des résultats spécifiques de chacune des essences étudiées, ce projet Interface propose une démarche formalisée et fondée sur les avancées scientifiques récentes de caractérisation stationnelle et de prédiction des potentialités de présence et de productivité des essences de l'échelle locale à l'échelle nationale. Les avancées futures pourront ainsi être facilement intégrées à cette démarche qui cherche à répondre de manière flexible et évolutive aux questions sur l’adaptation des essences aux changements environnementaux.