Comme l’année dernière, le dispositif OPTMix a participé en 2022 à l’initiative Snapshot Europe. Snapshot Europe (https://app.wildlifeinsights.org/initiatives/2000166/Snapshot-Europe) est un protocole de suivi coordonné et standardisé pour collecter des données sur les mammifères à travers l’Europe. L’initiative est soutenue par Euromammals et l’Institut Max Planck du comportement animal, en partenariat avec Snapshot USA (https://app.wildlifeinsights.org/initiatives/2000156/Snapshot-USA).

Les collaborateurs échantillonnent 10 à 50 sites de septembre à octobre de chaque année pendant au moins 3 semaines par site et 400 jours de pièges photographiques sur tous les sites. L’étude est conçue pour échantillonner des sites dans tous les pays stratifiés selon les types d’habitats et les zones de développement (suburbaines/rurales/sauvages/urbaines).

Cette année a réuni des chercheurs autour de 69 sous-projets de suivi avec un total de plus 900 sites surveillés. L’initiative Snapshot a commencé aux Etats-Unis en 2019. Depuis, elle est reconduite chaque année.

Un article vient d’être publié dans la revue « Journal of Applied Ecology » portant sur l’effet du mélange sur la stabilité de la productivité. Cet article montre que les peuplements mélangés à deux espèces ont une productivité plus stable dans le temps que les peuplements monospécifiques comparables. Les peuplements mélangés tamponneraient l’effet déstabilisant des températures sur la croissance ce qui entrainerait une plus grande stabilité de la productivité des peuplements mélangés comparé aux peuplements monospécifiques.

Le dispositif OPTMix a contribué aux données de cet article basé sur 261 placettes (87 triplés) de peuplements monospécifiques et mélangés (hêtre – pin sylvestre, chêne sessile et pédonculé – pin sylvestre et épicéa – pin sylvestre).

del Río, M., H. Pretzsch, R. Ruiz-Peinado, H. Jactel, L. Coll, M. Löf, J. Aldea, C. Ammer, A. Avdagić, I. Barbeito, K. Bielak, F. Bravo, G. Brazaitis, J. Cerný, C. Collet, S. Condés, L. Drössler, M. Fabrika, M. Heym, S.-O. Holm, G. Hylen, A. Jansons, V. Kurylyak, F. Lombardi, B. Matović, M. Metslaid, R. Motta, T. Nord-Larsen, A. Nothdurft, J. den Ouden, M. Pach, M. Pardos, C. Poeydebat, Q. Ponette, T. Pérot, D. O. J. Reventlow, R. Sitko, V. Sramek, M. Steckel, M. Svoboda, K. Verheyen, S. Vospernik, B. Wolff, T. Zlatanov and A. Bravo-Oviedo (2022). « Emerging stability of forest productivity by mixing two species buffers temperature destabilizing effect. » Journal of Applied Ecology n/a(n/a) DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2664.14267.

Abstract:

1. The increasing disturbances in monocultures around the world are testimony to their instability under global change. Many studies have claimed that temporal stability of productivity increases with species richness, although the ecological fundamentals have mainly been investigated through diversity experiments. To adequately manage forest ecosystems, it is necessary to have a comprehensive understanding of the effect of mixing species on the temporal stability of productivity and the way in which it is influenced by climate conditions across large geographical areas.
2. Here, we used a unique dataset of 261 stands combining pure and two-species mixtures of four relevant tree species over a wide range of climate conditions in Europe to examine the effect of species mixing on the level and temporal stability of productivity. Structural equation modelling was employed to further explore the direct and indirect influence of climate, overyielding, species asynchrony and additive effect (i.e. temporal stability expected from the species growth in monospecific stands) on temporal stability in mixed forests.
3. We showed that by adding only one tree species to monocultures, the level (overyielding: +6%) and stability (temporal stability: +12%) of stand growth increased significantly. We identified the key effect of temperature on destabilizing stand growth, which may be mitigated by mixing species. We further confirmed asynchrony as the main driver of temporal stability in mixed stands, through both the additive effect and species interactions, which modify between-species asynchrony in mixtures in comparison to monocultures.
4. Synthesis and applications. This study highlights the emergent properties associated with mixing two species, which result in resource efficient and temporally stable production systems. We reveal the negative impact of mean temperature on temporal stability of forest productivity and how the stabilizing effect of mixing two species can counterbalance this impact. The overyielding and temporal stability of growth addressed in this paper are essential for ecosystem services closely linked with the level and rhythm of forest growth. Our results underline that mixing two species can be a realistic and effective nature-based climate solution, which could contribute towards meeting EU climate target policies.

Un article vient d’être publié dans la revue « Forest Ecology and Management » portant sur la structure des peuplements monospécifiques de pin sylvestre. Cet article montre que la structuration des peuplements de pin sylvestre diminue avec la qualité du site à cause des processus de mortalité et de compétition asymétrique. Le dispositif OPTMix a contribué aux données de cet article basé sur 90 peuplements de pin sylvestre.

Pretzsch, H., A. Bravo-Oviedo, T. Hilmers, R. Ruiz-Peinado, L. Coll, M. Löf, S. Ahmed, J. Aldea, C. Ammer, A. Avdagić, I. Barbeito, K. Bielak, F. Bravo, G. Brazaitis, J. Cerný, C. Collet, L. Drössler, M. Fabrika, M. Heym, S.-O. Holm, G. Hylen, A. Jansons, V. Kurylyak, F. Lombardi, B. Matović, M. Metslaid, R. Motta, T. Nord-Larsen, A. Nothdurft, C. Ordóñez, J. den Ouden, M. Pach, M. Pardos, Q. Ponette, T. Pérot, D. O. J. Reventlow, R. Sitko, V. Sramek, M. Steckel, M. Svoboda, E. Uhl, K. Verheyen, S. Vospernik, B. Wolff, T. Zlatanov and M. del Río (2022). « With increasing site quality asymmetric competition and mortality reduces Scots pine (Pinus sylvestris L.) stand structuring across Europe. » Forest Ecology and Management 520: 120365 DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2022.120365.

Highlights
• The study based on 90 mature Scots pine stands along a productivity gradient across Europe.

• Growth partitioning became more asymmetric and structuring with increasing site quality.

• Mortality eliminated predominantly small trees with increasing site quality.

• We found the highest size variation on poor sites and the lowest on rich sites.

• As a result stand structure became more homogeneous with increasing site quality.

Abstract
Heterogeneity of structure can increase mechanical stability, stress resistance and resilience, biodiversity and many other functions and services of forest stands. That is why many silvicultural measures aim at enhancing structural diversity. However, the effectiveness and potential of structuring may depend on the site conditions. Here, we revealed how the stand structure is determined by site quality and results from site-dependent partitioning of growth and mortality among the trees. We based our study on 90 mature, even-aged, fully stocked monocultures of Scots pine (Pinus sylvestris L.) sampled in 21 countries along a productivity gradient across Europe. A mini-simulation study further analyzed the site-dependency of the interplay between growth and mortality and the resulting stand structure. The overarching hypothesis was that the stand structure changes with site quality and results from the site-dependent asymmetry of competition and mortality.

First, we show that Scots pine stands structure across Europe become more homogeneous with increasing site quality. The coefficient of variation and Gini coefficient of stem diameter and tree height continuously decreased, whereas Stand Density Index and stand basal area increased with site index.

Second, we reveal a site-dependency of the growth distribution among the trees and the mortality. With increasing site index, the asymmetry of both competition and growth distribution increased and suggested, at first glance, an increase in stand heterogeneity. However, with increasing site index, mortality eliminates mainly small instead of all-sized trees, cancels the size variation and reduces the structural heterogeneity.

Third, we modelled the site-dependent interplay between growth partitioning and mortality. By scenario runs for different site conditions, we can show how the site-dependent structure at the stand level emerges from the asymmetric competition and mortality at the tree level and how the interplay changes with increasing site quality across Europe.

Our most interesting finding was that the growth partitioning became more asymmetric and structuring with increasing site quality, but that the mortality eliminated predominantly small trees, reduced their size variation and thus reversed the impact of site quality on the structure. Finally, the reverse effects of mode of growth partitioning and mortality on the stand structure resulted in the highest size variation on poor sites and decreased structural heterogeneity with increasing site quality. Since our results indicate where heterogeneous structures need silviculture interventions and where they emerge naturally, we conclude that these findings may improve system understanding and modelling and guide forest management aiming at structurally rich forests.

Matias Bentkowski effectue son stage de fin d’étude d’ingénieur au sein de l’unité EFNO de l’INRAE. L’objectif est d’étudier l’impact des épisodes de sécheresse estivale sur la régénération forestière. La mission qui se déroule sur le dispositif OPTMix consiste à mesurer le niveau de stress hydrique et l’accroissement annuel des semis de pin sylvestre et de chêne sessile dans différentes conditions naturelles (compétition avec le sous-bois, niveau d’éclairement par rapport au couvert forestier, pression de l’abroutissement et du frottement par les cervidés). L’expérimentation en forêt va se dérouler sur les mois de juin, juillet et août.  Les semis vont régulièrement être mesurés pour avoir un suivi tout au long de la période estivale. Cela va permettre d’estimer l’impact des différents facteurs naturels sur la régénération des forêts de pins et de chênes

« où est le stagiaire ? » photo prise par Guilhem Parmain lors d’une sortie terrain sur le dispositif OPTMix

mesure du stress hydrique à l’aide du poromètre. Photo prise par Matias montrant l’appareil de mesure utiliser pour les mesures de terrain

Dans les forêts mélangées, la complémentarité au niveau aérien peut s’exprimer par une utilisation de l’espace différencier entre les essences de façon à ce que chacune des espèces exploite au mieux la ressource lumineuse en fonction de ses capacités photosynthétiques. Cette différentiation spatiale entre espèces est possible grâce à la plasticité de l’architecture des houppiers. Ainsi de nombreux articles relatent une augmentation de la couronne et du volume des houppiers dans les mélanges par rapport aux peuplements monospécifiques, mais avec un effet essence et taille des arbres important. Nous avons voulu savoir si l’effet du mélange sur cette architecture des houppiers était observé également sur le dispositif OPTMix entre le chêne et le pin et voir s’il y avait une relation avec la quantité de litière et l’état nutritionnel des arbres.

Nous avons donc entrepris des mesures de hauteur de la première branche basse vivante, de rayon des houppiers selon la méthode « vertical sighting method » (Preuhsler, 1979), pour calculer la surface de projection et le volume des houppiers de 75 pins et 75 chênes. Plusieurs stagiaires de Master ont pris en main cette campagne de mesure en y associant en plus une estimation de l’effet opérateur. Si le temps le permet, une comparaison avec des données plus anciennes sur les houppiers (2017) sera faite.

Le séminaire annuel OPTMix aura lieu les 25, 27 et 28 janvier 2022 par visioconférence.

Pour plus d’informations merci de contacter Nathalie Korboulewsky.

La charte d’utilisation des données provenant du dispositif OPTMix ainsi qu’un formulaire de demande de données est maintenant disponible à la page suivante :

Accueil\Charte d’utilisation des données et formulaire de demande de données\

Un article présentant les principaux résultats de la thèse de Jordan Bello soutenue en mars 2019 a été publié dans le dernier numéro des Rendez-Vous Techniques de l’ONF :

• Bello, J., P. Vallet, T. Perot, L. Arnaudet, A. Calas, C. Proult, D. Devanne and N. Korboulewsky (2021). « Peuplements mélangés à faible densité : une solution face au changement climatique ? Le cas du chêne sessile et du pin sylvestre. » Rendez-Vous Technique de l’ONF 71-72: 58-68. https://www.onf.fr/onf/+/12f1::les-rendez-vous-techniques-de-lonf-no71-72.html

Résumé

Pour faire face aux sécheresses attendues du fait des changements climatiques
plusieurs solutions sylvicoles sont envisagées, dont le mélange des essences et la diminution de la densité. Une thèse a été conduite sur le cas du chêne sessile (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) et du pin sylvestre (Pinus sylvestris L.), en s’appuyant sur le dispositif OPTMix en forêt domaniale d’Orléans, en période de sécheresse. Nous avons étudié (1) l’effet de la sécheresse estivale sur la croissance des individus et la résistance de cette croissance en fonction de la sylviculture (mélange-densité), puis (2) la complémentarité entre les deux essences sur la profondeur de prélèvement de l’eau par les racines en peuplements purs et mélangés. La stratégie fonctionnelle du chêne, qui consiste à maintenir des échanges gazeux importants (dont la transpiration) en période de sécheresse, lui permet de continuer à croitre ce qui conduit à une meilleure résistance de la croissance en mélange avec le pin. Mais l’effet positif du mélange sur la croissance des chênes ne s’observe pas en densité faible. Le pin n’est pas affecté par le changement de densité, et il ne l’est que marginalement par le mélange, avec un effet négatif (non significatif) sur la résistance de la croissance au stress estival. La profondeur de prélèvement de l’eau a été analysée lors d’un épisode de sécheresse estivale très prononcé. En peuplements purs, les arbres des deux essences puisent essentiellement dans les horizons très superficiels. En peuplements mélangés, une complémentarité partielle de la profondeur de prélèvement a été observée : la proportion d’eau prélevée vers 30-45 cm de profondeur devient majoritaire pour les chênes alors que les pins gardent une part d’approvisionnement importante dans les couches très superficielles (même si la part provenant d’horizons plus profonds augmente). Cette complémentarité partielle de l’acquisition de l’eau entre les deux essences en mélange diminue le stress des chênes sans changer celui des pins. Ainsi, le mélange des essences semble profiter au chêne et pénaliser la croissance des pins. La diminution de la densité du peuplement réduit les interactions entre les individus et semble donc atténuer les effets (positifs ou négatifs) du mélange. Il semble alors que les bénéfices de ces deux solutions sylvicoles envisagées ne suffisent pas pour faire face aux effets des sécheresses attendues sur ces deux essences.

Un article présentant les derniers résultats obtenus sur le dispositif OPTMix a été publié dans le dernier numéro des Rendez-Vous Techniques de l’ONF :

• Korboulewsky, N., P. Balandier, Y. Dumas, M. Gosselin, A. Marell and T. Perot (2021). « Quels intérêts et limites du mélange d’essences face aux changements globaux ? Les apports du dispositif OPTMix. » Rendez-Vous Technique de l’ONF 71-72: 51-57. https://www.onf.fr/onf/+/12f1::les-rendez-vous-techniques-de-lonf-no71-72.html

Résumé

Les mélanges d’essences et la baisse de la densité des arbres dans les peuplements sont des pratiques envisagées comme solution face au changement global. Elles peuvent aider à préserver les forêts et les services qu’elles rendent comme la production de bois, le stockage de carbone et la préservation de la biodiversité. Le dispositif OPTMix, unique en France, étudie les effets du climat, de la gestion sylvicole (mélange et densité) et de la présence des grands herbivores, et leurs interactions sur le fonctionnement des forêts de plaine. Réparti sur quarante hectares, il comporte trente-trois placettes de chêne sessile (Quercus petraea) et de pin sylvestre (Pinus sylvestris) en peuplements monospécifiques ou en mélange, fortement instrumentées pour mesurer le microclimat, la croissance des arbres, la dynamique du sous-bois dont la régénération du peuplement, la gestion des ressources (eau, lumière, nutriments), et la biodiversité (flore vasculaire, bryophytes, lichens, carabes, microfaune du sol). Les premiers résultats montrent que l’intérêt du mélange n’est pas systématique pour les différents services étudiés, et aussi que l’identité des essences détermine à la fois l’intensité et le sens des effets observés. Les dernières années de fortes sécheresses montrent également que l’intérêt des mélanges reste limité pour faire face aux changements climatiques annoncés. De plus, pour la biodiversité, il est recommandé de conserver une mosaïque de type de peuplements à l’échelle du massif, avec des peuplements purs de différentes essences et des mélanges plutôt que de généraliser les peuplements mélangés.

Des notations caractérisant l’état sanitaire du chêne sessile et du pin sylvestre ont été réalisées en 2020 sur toutes les placettes OPTMix sur un échantillon d’arbres. Le protocole utilisé est inspiré du protocole DEPERIS mis au point par le Département Santé des Forêts. Une nouvelle campagne de notation a été réalisée durant l’été 2021. Les premières analyses montrent une forte augmentation du pourcentage d’arbres déperissants pour le Pin sylvestre. Cet indicateur est passé de 8% en 2020 à 34% en 2021. Ces notations seront poursuivies dans les années futures pour suivre l’évolution de l’état sanitaire des arbres sur le dispositif.