Comment le mélange d’essences et la densité des peuplements affectent le déficit foliaire des arbres ?

Zone d’étude

Ces dernières années, des sécheresses caniculaires ont touché les forêts européennes et la région Centre-Val de Loire n’a pas été épargnée. Il est aujourd’hui urgent d’évaluer les dépérissements qui en résultent pour conserver une gestion durable et multifonctionnelle de la forêt.

L’ Action 2  du projet RECONFORT  se base sur un dispositif de suivi à long terme des écosystèmes forestiers dans la région Centre-Val de Loire, précisément, en forêt domaniale d’Orléans (OPTMIX). Les données proviennent de 18 placettes de 0.5 ha (environ 20 arbres par placettes) évalués entre les année 2020 et 2024. L’évaluation de l’état sanitaire a été réalisé à l’aide du protocole DEPERIS, utilisé par le Département de la santé des forêts (DSF) en France. Une note de déficit foliaire a aussi été attribuée (entre 0% et 100%). Environ 1000 arbres échantillonnés ont été notés chaque année durant les mois de juin et juillet, la moitié étant des chênes sessiles et l’autre des pins sylvestres.

La région d’étude est délimitée par la zone verte. Les points noirs localisent les sites OPTMIX utilisés dans l’étude (A), chaque forme représentant une composition de peuplement avec deux densités (moyenne densité, faible densité) (B).

Méthode

Le houppier des arbres a été observé aux jumelles par deux notateurs qui leur ont attribué une note DEPERIS et une note de déficit foliaire (0% : arbre sain de référence, 100% : arbre mort).

Depuis 2020, l’échantillon d’arbres a été observé annuellement. Pour chaque espèce, les données ont été collecté en fonction du type de peuplement :  

Deux modèles ont ensuite été ajustés pour comprendre la dynamique du déficit foliaire chez les deux essences depuis le début du projet en 2020.

Ces modèles intègrent plusieurs variables pour expliquer l’évolution du déficit foliaire :

• Le temps en année (2020 à année 0, 2021 à année 1 ; etc.)
• La circonférence relative de l’arbre avec 0 qui égale à l’arbre de circonférence moyenne de la même espèce
• La composition du peuplement (pur ou mélange)
• La densité du peuplements (faible ou moyenne)

Résultats

La taille des arbres permet d’expliquer le niveau de déficit foliaire chez ces deux espèces.

Nos résultats montrent que les arbres plus petits ont une défoliation de la couronne significativement plus élevée, en particulier pour le pin. Cela peut s’expliquer par le fait que les plus grands arbres bénéficient probablement de la concurrence pour la lumière ainsi que des racines pour l’eau. Nous n’avons pas observé le même effet pour le chêne sessile dans les peuplements purs et dans les peuplements mélangés, probablement en raison d’une interaction avec les conditions microclimatiques dans les peuplements mélangés. L’effet de la taille des arbres sur le déficit foliaire est très faible pour les chênes en peuplement mélangé.

Les résultats montrent aussi qu’il est possible de quantifier avec précision le déficit foliaire du chêne et du pin selon la composition des peuplements. Selon les résultats obtenus sur le dispositif OPTMIX (figure ci-dessus), le déficit foliaire a augmenté régulièrement chez le chêne et on peut noter que cette augmentation a été plus importante en peuplement mélangé. A l’inverse, le déficit foliaire a augmenté plus fortement en peuplement pur qu’en peuplement mélangé chez le pin sylvestre.

Nous supposons que le microclimat de la canopée serait différent en fonction de la composition du peuplement. En effet, la présence du pin, dont le houppier laisse passer plus de lumière que le chêne, pourrait augmenter la température dans la canopée pendant une vague de chaleur. De plus, cela pourrait exacerber les défaillances hydrauliques et autres dommages foliaires (brûlures) dans les houppiers pour les deux espèces (> 40 °C). C’est probablement pour cette raison que le chêne en mélange avec le pin et le pin en peuplement pur ont connu des augmentations du déficit foliaire plus fortes.

Cependant, nous n’avons trouvé aucune différence du déficit foliaire entre les arbres situés en faible et moyenne densité pour les deux espèces.

Ainsi d’après les résultats obtenus sur la dispositif OPTMIX (figure ci-dessus), nous émettons l’hypothèse que les arbres souffrent plus de la compétition en eau et lumière à une densité de peuplement moyenne. Par ailleurs, les arbres souffrent davantage des températures élevées dans les peuplements de faible densité :

• défaillances hydrauliques soudaines
• brûlure des feuilles

Ces effets opposés pourraient expliquer le niveau de déficit foliaire similaire observé dans les deux densités de peuplements.

Il est aussi possible que les sécheresses et les vagues de chaleur récentes ont pu être trop sévères pour que l’on puisse observer un effet important de la gestion forestière sur le dépérissement forestier.

Perspectives

Les deux espèces ont montré des évolutions du déficit foliaire différentes au cours de la période 2020-2024. Les arbres dominés sont logiquement plus sévèrement défoliés par un niveau de compétition plus faible pour l’eau. Nos résultats mettent en évidence un faible effet de la composition du peuplement sur la défoliation du houppier pour les deux espèces. Il est surprenant de constater qu’il n’y a pas d’effet de la densité du peuplement sur la défoliation du houppier. Ces travaux mettent en avant l’intérêt de suivre systématiquement la santé des forêts dans différents types de peuplements.

De nombreuses perspectives et pistes d’amélioration sont possibles, il serait intéressant de vérifier nos hypothèses sur l’effet du microclimat forestier et de la compétition pour l’eau pour vérifier si elles peuvent effectivement expliquer nos résultats. Enfin, il serait aussi intéressant de quantifier la relation entre le déficit foliaire des arbres et leur niveau de croissance.

L’objectif est de proposer des itinéraires sylvicoles pour limiter l’augmentation du déficit foliaire des arbres et leur perte de croissance dans le cadre de l’adaptation au changement climatique.