Effect of the urban environment on tree ecophysiology and development | Effet du milieu urbain sur l’écophysiologie et le développement des arbres

Mémoire de fin d'étude ingénieur ESA Angers. Maître de stage Sabine DEMOTES-MAINARD (UMR IRHS INRAE, Agrocampus Ouest, Université d'Angers). Patron de mémoire Fred DOUTAU (ESA Angers)

English. After a short description of the research sector in France, INRAE and its structure are presented, including the subject of the study proposed by this organization. Thereafter, a bibliographical review defines the urban heat island phenomenon and its consequences in urban areas, and then presents different solutions including the greening of cities. Next, the review explores the relationship between the urban microclimate and urban trees from two angles: the roles of green spaces in town and the impact of the urban microclimate on tree physiology. Because the urban microclimate is complex, different climatic factors are studied individually. This review is then followed by a presentation of the materials and methods, by the results and by a discussion about the results and the limits of the study.This study focuses on the impact of the urban environment and water restrictions on the physiology, the growth and the development of urban trees. The study is led in the context of Souleyman MBALLO’s thesis, which assesses ecological services provided by trees in urban areas, such as the cooling effect.The experimental site is located in Beaucouzé and is composed of a 1/5th scale canyon street and a “rural” area. It can also be divided into 3 zones, which correspond to the 3 studied treatments: a canyon street with trees in hydric comfort (zone A), a canyon street with tree under water restriction (zone B) and a non-urban area with trees under water restriction (zone D). Each zone is constituted of 5 trees, among which 2 border trees. For every treatments, several variables are studied, linked to tree architecture, tree foliar surface and tree physiology (such as transpiration, photosynthesis or chlorophyll content), while paying attention to tree ecological services linked to transpiration and solar radiation interception.Due to technical decisions, it was not possible to set a water restriction and the study focused on the urban environment factor only. Regarding the tree architecture, urban trees shew larger axis diameter, longer cumulative axis length and average axis length, but had no different number of branches compared to off-street trees, except after pruning in July that induced a better ramification of urban trees. Moreover, they shew larger leaf areas and better interception of PAR radiation.According to the literature, urban microclimate has negative impacts on trees. However, the results of this experiment seem to show a favourable influence of urban microclimate and buildings presence on the trees development and growth during summer.

French. Après un court exposé sur le secteur de la recherche en France sont présentés INRAE et sa structure, ainsi que le sujet proposé par l’entreprise. Par la suite, une synthèse bibliographique définit l’îlot de chaleur urbain et ses conséquences, puis expose les solutions envisagées incluant la végétalisation des villes. Ensuite, la synthèse explique la relation entre le milieu urbain et la végétation urbaine dans deux sens : les effets de la présence d’espaces verts sur le climat urbain puis l’impact de l’environnement urbain sur la physiologie des végétaux. Le microclimat urbain étant complexe, plusieurs facteurs et leur impact sur les arbres sont étudiés individuellement. Suivent à cela une présentation de la méthodologie et du matériel employé, puis les résultats et enfin une discussion, qui relativise les résultats et expose les limites de l’étude. L’étude porte sur l’évaluation de l’impact du milieu urbain en conditions de disponibilité en eau variables sur la physiologie, la croissance et le développement des arbres, dans le contexte de la thèse de Souleymane MBALLO portant sur les services écosystémiques rendus par les arbres en ville (le rafraîchissement principalement).Le dispositif expérimental, situé à Beaucouzé, est composé d’une rue canyon à l’échelle 1/5e et d’une zone non urbaine. Il est possible de diviser le dispositif en 3 zones, qui correspondent aux 3 traitements étudiés : une rue canyon arborée en confort hydrique (zone A), une rue canyon arborée sous restriction hydrique (zone B) et une zone hors rue arborée sous restriction hydrique (zone D). Chaque zone est composée de 5 arbres, dont 2 arbres de bordures. Pour chaque traitement sont étudiés : l’architecture de l’arbre, sa surface foliaire et plusieurs variables physiologiques comme la transpiration, la photosynthèse et le contenu en chlorophylle, en portant une attention particulière aux processus physiologiques permettant aux arbres de rendre des services écosystémiques climatiques (interception des rayonnements solaires et transpiration).Cette année, il n’a pas été possible d’appliquer une restriction hydrique aux arbres, donc seul l’effet de l’environnement urbain a été étudié. En ce qui concerne l’architecture des arbres, les arbres urbains présentaient des diamètres d’axes, des longueurs cumulées d’axes et des longueurs moyennes d’axes plus élevés que les arbres hors rue, mais présentaient un nombre de ramifications (dards et axes allongés) non différents sauf après un épisode de taille des arbres auquel les arbres en rue ont mieux réagi que les arbres hors rue. De plus, les arbres de la rue canyon présentaient des surfaces foliaires plus importantes ainsi qu’une meilleure interception du rayonnement PAR.La littérature semble montrer un impact négatif de l’environnement urbain. Pourtant, le microclimat urbain et la présence de bâtiment semble être favorable au développement et à la croissance des arbres en été.