Article paru: Mieux prédire la croissance du chêne sessile et du pin sylvestre dans le contexte des changements climatiques

Un article vient de paraître dans la revue « Agricultural and Forest Meteorology » sur la croissance du chêne sessile et du pin sylvestre. L’objectif de ce travail était d’intégrer des variables climatiques dans les modèles de manière à mieux prédire la croissance dans le contexte des changements climatiques. Ce travail a été réalisé en utilisant des données de l’IGN et des données rétrospectives de largeur de cerne provenant du dispositif OPTMix.

Vallet, P. and T. Perot (2018). « Coupling transversal and longitudinal models to better predict Quercus petraea and Pinus sylvestris stand growth under climate change. » Agricultural and Forest Meteorology 263: 258-266. doi: 10.1016/j.agrformet.2018.08.021

Highlights

  • Large-scale NFI data provide growth models including silvicultural effects.
  • Tree rings data provide models for annual modulation of growth by climate.
  • Coupling both models allowed to develop climate-dependent stand growth models.

 

Abstract

Climate change has swept away the former general principles of long-term stability in forest productivity. New types of models are needed to predict growth and to plan forest management under future climate conditions. These models must remain robust for silvicultural practices and variations in climate. In this study, we present a new type of model development to achieve these goals. Our study focused on pure and mixed stands of Quercus petraea and Pinus sylvestris in central France. We used National Forest Inventory (NFI) data: respectively, 525 and 548 pure plots of Quercus petraea and Pinus sylvestris, and 68 plots of mixed species. We also used 108 tree cores from an experimental site of the same species. The cores cover the period from 1971 to 2013, making a total of 4572 individual annual increments. We coupled two types of models. One was developed with NFI data (transversal data). This model takes into account mean diameter and stand density effects on stand growth. It includes a set of biophysical factors accounting for stand fertility. The other one was developed with the data from tree cores (longitudinal data), and provides a climate modulation thanks to the correlation between ring width and yearly climate. The model with tree core data reveals the influence of December to July rainfalls on yearly variability in stand growth for Quercus petraea and of May to August rainfalls for Pinus sylvestris. We obtained a coupled model that allowed us to project growth up to 2100 for all the different IPCC scenarios but one; the model was outside its area of validity beyond 2060 for the RCP 8.5 scenario.

Article paru sur l’effet de l’abroutissement par les cervidés et de l’éclairement relatif sur la survie des souches et la croissance des rejets de chêne sessile

Un article traitant de l’effet de l’abroutissement par les cervidés et de l’éclairement relatif sur la survie des souches et la croissance des rejets de chêne sessile vient de paraître dans Forest Ecology and Management. Ce travail a été réalisé sur une partie des placettes du dispositif expérimental OPTMix. Il fait suite aux stages de Master 1 de Jessica Maurize (Université de Perpignan Via Domitia) en 2015 et de Master 2 de Kamel Zouaydi (Université de Lorraine) en 2016.

Mårell, A., Hamard, J.-P., Pérot, T., Perret, S., Korboulewsky, N. 2018. The effect of deer browsing and understory light availability on stump mortality and sprout growth capacity in sessile oak. Forest Ecology and Management 430:134-142. doi: 10.1016/j.foreco.2018.08.015

Cerf élaphe (gauche) et chevreuil (droite) en train de consommer des rejets sur les placettes OPTMix.

Résumé graphique

Highlights

  • Deer browsing increased stump mortality of sessile oak even at low deer densities.
  • Deer browsing inhibited sprout growth of sessile oak even at low deer densities.
  • Sprout growth increased linearly with increasing understory light availability.
  • Stump survival declined linearly with greater parent tree diameter.
  • Increased understory light availability did not compensate for deer impacts.

 

English abstract

Coppice forestry is a conventional silvicultural practice that takes advantage of a tree’s capacity to respond to disturbances by sprouting. Sprouting capacity is determined by many intrinsic and extrinsic factors such as parent tree age/size, understory light availability and deer browsing, which, under closed canopy conditions are important limiting factors for stump survival or sprout growth. However, the combined effect of potentially confounding abiotic and biotic factors on stump survival and sprout growth remains elusive, even more so under closed canopy conditions. This study aims to quantify the effect of deer browsing on stump mortality and sprout growth under closed-canopy conditions and to compare this effect with other known determinants. Here we show that stump survival and sprout growth in sessile oak (Quercus petraea Matt.) depend on deer browsing, understory light availability and the diameter of the parent tree. By studying paired fenced-unfenced plots, we confirmed that deer browsing decreased stump survival and inhibited sprout growth. Furthermore, by taking advantage of a gradient in understory light availability in monospecific and mixed stands of sessile oak and Scots pine (Pinus sylvestris L.), we showed a clear positive linear relationship between sprout growth and light availability. This relationship explained the observed differences among stand composition types. Finally, we found that increased understory light availability did not compensate for losses due to deer browsing. In the absence of deer browsing, our results demonstrate that sessile oak stumps regenerate well under closed-canopy conditions and maintain a moderate sprouting capacity at least until the age of 70–80 years old. Partial thinning could therefore be a potential tool to renew light-demanding tree species such as sessile oak in mixed high-forest stands. Nevertheless, we do not recommend coppicing sessile oak under closed canopies unless the oak stumps are protected from deer browsing and understory light availability is optimized as much as possible despite closed-canopy-management objectives.

Suivi de l’activité microbienne du sol

Impulsé par Stéphane Bazot de l’UMR 8079, Laboratoire Ecologie, Systématique et Evolution de l’Université Paris-sud, une équipe menée par Gaëlle Vincent est venu sur OPTMix en mars puis mi-juin pour deux  campagnes de suivi de l’activité microbiennes de sols. Des prélèvements de sol ont été effectués en vue d’analyses de structure des communautés des bactéries, archées et champignons. Pour compléter, des mesures de respiration du sol ont été couplées pour la campagne de juin afin de caractériser cette partie du cycle du carbone en fonction des niveaux de densité du peuplement.

En parallèle, l’équipe d’Irstea associée à Sébastien Gogo, de l’ISTO d’Orléans, a refait des mesures de respiration en peuplements mélangés comme l’année passée. Outre la variation inter-annuelle, les mesures permettront une comparaison inter-appareil.

    

 

Le service « Recherche développement et innovation » de l’ONF vient visiter OPTMix

Les activités de recherche effectuées sur le dispositif OPTMix ont été présentées dans le cadre des journées RDI « Recherche Développement et Innovation » de l’Office National des Forêts (ONF) les 30 et 31 mai 2018.

70 personnes du réseau RDI de l’ONF sont venus visiter les placettes expérimentales autour de 4 ateliers :

Atelier 1: Gestion de l’eau et profondeur d’acquisition et transpiration de l’eau par les peuplements mélangés en contexte de stress hydrique marqué (Philippe Balandier et Jordan Bello)

Atelier 2: Régénération naturelle et influence de la faune (Anders Marell et Yves Boscardin)

Atelier 3: Croissance et productivité, équipements, capteurs et données collectées (Thomas Perot et Camille Couteau)

Atelier 4: Diversité floristique, gestion des nutriments par les arbres et retours au sol (Yann Dumas, Nathalie Korboulewsky et Céline Pradier)

Merci à toutes les personnes qui ont aidé à la préparation de ces journées.

  

 

 

 

OPTMix rejoint le réseau d’observatoires dans le projet CLIMATICK

OPTMix rejoint le réseau d’observatoires dans le projet CLIMATICK qui commence en juin 2018 et devient le 10ème site de suivi mensuel de l’activité des tiques, après celui de ONCFS à Bazes (Pyrénées)

voir aussi ici

Résumé du projet CLIMATICK (Isabelle Lebert, INRA UMR EPIA)

Le changement climatique modifie la phénologie la distribution des tiques et en conséquence la distribution des maladies liées aux tiques.

Les objectifs du projet CLIMATICK sont de :

  • Projeter les modèles spatiaux et temporels de l’activité future des tiques indigènes et exotiques dans le scénario RCP (« Representative Concentration Pathways » ou « Profils représentatifs d’évolution de concentration »),
  • Proposer des adaptations de la stratégie de communication, de la surveillance et de la gestion environnementale pour améliorer la prévention vis-à-vis des tiques.

Le projet CLIMATICK met l’accent sur le risque actuel représenté par les tiques indigènes (Ixodes ricinus) et ses pathogènes les plus menaçants pour la santé humaine et animale mais également sur les nouveaux risques liés aux tiques exotiques des régions plus chaudes potentiellement invasives, comme Hyalomma marginatum, vecteur de CCHF (virus de la fièvre hémorragique de Congo-Crimée), établi dans le sud de la France. À l’aide de données observationnelles et expérimentales longitudinales, des modèles mathématiques dynamiques et statistiques seront développés pour étudier l’activité des tiques en tenant compte des variables météorologiques, des populations hôtes et de la répartition des forêts en lien avec les changements climatiques. La projection dans le climat futur sera faite pour 2050 et 2100.

Ce projet est financé par le métaprogramme ACCAF (Adaptation au Changement Climatique de l’Agriculture et de la Forêt) sur 3 ans (mai 2018 avril 2021). CLIMATICK est un un projet pluridisciplinaire dont l’UMR EPIA est le coordinateur (Karine Chalvet-Monfray) et l’UMR ASTRE le co-coordinateur (Laurence Vial). D’autres équipes sont impliquées dans le projet INRA (BIOEPAR, BIPAR, CEFS, Agroclim, Territoires, Merial et Anses Nancy).

Ce projet est la suite de deux projet CCEID et CCEID-transfert (métaprogramme ACCAF de 2014 à 2018). Ils ont permis :

  • Projet CCEID : de mettre en place un réseau d’observatoires sur l’activité et la dynamique des populations de tiques sur une longue période et de développer des modèles associés de prévision des risques. Une collecte de tiques a lieu tous les mois depuis 2014 sur 8 sites en France. Sur chaque site, la collecte est réalisée sur 10 transects de 10 m² chacun. Une station météorologique est installée par site : température à 2 mètres, température dans la litière, humidité relative… L’identification et la conservation des tiques se font à l’INRA.
  • Projet CCEID-transfert : de transférer le modèle issu de CCEID dans l’application Fleatickrisk pour valorisation le travail réalisé

L’IRSTEA (Nogent sur Vernisson) dans le cadre de leur dispositif expérimental OPTMix rejoint le réseau d’observatoires dans le projet CLIMATICK et devient le 10ème site de suivi mensuel de l’activité des tiques, après celui de ONCFS à Bazes (Pyrénées).

 

Suivi de l’abondance et collecte de tiques sur le dispositif OPTMix

Partenaires du projet : INRA Auvergne-Rhône-Alpes – VetAgro Sup, UMR Epidémiologie des maladies animales et zoonotiques (EPIA)

Le suivi des populations de tiques mis en place sur le dispositif OPTMix en collaboration avec l’INRA fait partie du projet CCEID (Changement climatique et risque d’émergence de maladies infectieuses zoonotiques dans les agro-écosystèmes forestiers et cultivés) du métaprogramme ACCAF (Adaptation de l’agriculture et de la forêt au changement climatique) de l’INRA. OPTMix est un site parmi d’autres dans le projet CCEID dont l’objectif est à la fois de mettre en place un réseau d’observatoires sur l’activité et la dynamique des populations des vecteurs (tiques) et des réservoirs d’agents pathogènes (rongeurs) sur une longue période et de développer des modèles associés de prévision des risques.

Une collecte de tiques aura lieu tous les mois dans les placettes avec une sylviculture conservatrice (RDI autour de 0.7). Sur chaque placette (la répétition O200-O214-O216), la collecte est réalisée sur 10 transects de 10 m² chacun. Les données collectées par ailleurs sur le site OPTMix contribueront à étudier les relations entre la dynamique des populations de tique et les variables environnementales comme le climat (données issues de la station métrologique), la végétation du sous-bois (relevés de végétation), les populations de rongeurs (piégeage de micromammifères) et les populations d’ongulés sauvages (piégeage photographique des ongulés sauvages).

L’identification et la conservation des tiques se font à l’INRA. Les tiques seront ultérieurement analysées pour identifier d’agents pathogènes.

Le début et la fin des transects sont matérialisés par des piquets bois peint en orange (cf. photo).

Sur la photo du groupe : Yves Boscardin (Irstea), Valérie Poux (INRA UMR EPIA), Adélie Chevalier (Irstea), Isabelle Lebert (INRA UMR EPIA), Anders Mårell (Irstea)

 

OPTMix contribue à la réalisation d’une base de données sur les bryophytes du Loiret

Les inventaires des bryophytes réalisés sur le dispositif OPTMix ont contribué à la production d’une base de données sur les bryophytes du Loiret. Un article paru dans la revue Symbioses (bulletin des muséums de la région Centre – Val de Loire) présente ce travail.

Dumas, Y. and P. Boudier (2018). « Bryophytes loirétaines : bilan des connaissances actuelles. » Symbioses 35-36: 35-46.

Résumé :

A partir des échantillons d’herbiers, du dépouillement de la bibliographie et de données non-publiées issues d’inventaires récents, une base de données des Bryophytes du Loiret (BryoLoiret) a été constituée. Ce travail de base permet de discuter de l’état des connaissances que nous avons de cette flore, mais aussi des incertitudes sur certaines données anciennes. Il fait ressortir un bilan non négligeable totalisant plus de 3 000 mentions portant sur plus de 300 espèces. Les données sont issues d’une quarantaine de sources différentes dont la plus ancienne identifiée à ce jour remonte à 1800. Ce premier bilan va permettre d’orienter les recherches, mais il laisse déjà apparaitre quelques habitats originaux qui jouent un rôle particulier dans ce département. Il permet de mettre en lumière de très anciens travaux qui ont contribué à l’histoire de la bryologie. C’est notamment le cas d’une récolte d’échantillon réalisée dans les environs d’Orléans qui a servi, près de 200 ans plus tard, à la typification d’Isothecium alopecuroides (Lam. ex Dubois) Isov., une espèce commune dans les forêts de plaines européennes.

 

Un réseau européen de placettes chêne-sessile pin sylvestre pour mieux comprendre l’effet du mélange sur la vulnérabilité des peuplements forestiers (projet REFORM)

L’un des objectifs du projet REFORM (REsilience of FORest Mixtures, ERA-NET SUMFOREST, voir aussi ici) est d’installer des placette à l’échelle européenne comparant des peuplements purs et mélangés de chêne sessile et de pin sylvestre afin de déterminer le rôle du mélange sur la vulnérabilité des peuplements forestiers. C’est dans ce cadre que 3 placettes du dispositif OPTMix vont être intégrées dans ce projet.

Des données dendrométriques complémentaires ont été collectées du 19 au 22 mars 2018 (mesures de largeur de houppier et prélèvements de carottes sur 120 arbres).

Merci à Mathias Steckel,  doctorant sur le projet (Technical University of Munich, TUM School of Life Sciences Weihenstephan, Chair of Forest Growth and Yield Science), venu pour nous aider et superviser l’opération.

Et un grand merci aux personnels d’Irstea Grenoble (UR LESSEM) venus nous aider pendant cette semaine :
Pascal Tardif (équipe ASTRRE), Eric Mermin (équipe ASTRRE) et Patrick Vallet (équipe DYNAMICS)

Article paru sur l’effet du mélange sur la diversité des bryophytes

Un article traitant de l’effet du mélange sur la diversité des bryophytes vient de paraître dans Forest Ecology and Management. Ce travail a été réalisé en partie sur les placettes expérimentales du dispositif OPTMix dans le cadre du stage de Master 2 de Deki Fourcin (Irstea Nogent-sur-Vernisson). Ci-dessous le résumé et les points forts de l’article.

Gosselin, M., D. Fourcin, Y. Dumas, F. Gosselin, N. Korboulewsky, M. Toïgo and P. Vallet (2017). « Influence of forest tree species composition on bryophytic diversity in mixed and pure pine (Pinus sylvestris L.) and oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) stands. » Forest Ecology and Management 406(Supplement C): 318-329. doi: 10.1016/j.foreco.2017.09.067

Les effets des peuplements mixtes sur la biodiversité sont de plus en plus étudiés puisqu’ils sont censés offrir une plus grande hétérogénéité d’habitat. Néanmoins, pour la diversité associée aux arbres, y compris les épiphytes et les espèces terricoles près des troncs d’arbres, peu d’études existent, et encore moins comparent les peuplements mixtes à chaque peuplement d’espèces pures correspondantes. Nous avons évalué et quantifié l’influence de la composition de la forêt sur la diversité des bryophytes associées aux arbres (richesse spécifique, abondance, composition) dans des peuplements mixtes et purs de chênes et de pins dans une forêt française de plaine. Les principales variables explicatives de la diversité des bryophytes au niveau des arbres étaient l’identité des espèces d’arbres phorophytes et le type de mélange (pur versus mixte). Au niveau de la parcelle, la principale variable explicative était le type de peuplement (chêne pur, pin pur et mixte). Nous avons également exploré le rôle d’autres variables, notamment la chimie des substrats bryophytes (sol, écorce) et l’approvisionnement en eau (écoulement de la tige, chute), ainsi que les variables d’abondance du peuplement (surface terrière, couverture végétale interférente). Nous avons analysé des données avec des modèles linéaires généralisés sous des statistiques bayésiennes, pour prendre en compte l’autocorrélation spatiale entre les placettes et toute sous- ou sur-dispersion de nos données. Au niveau de l’arbre, la richesse et l’abondance des bryophytes étaient plus élevées sur le chêne que sur le pin. La richesse en bryophytes des pins était plus élevée dans les peuplements mélangés que dans les peuplements purs, tandis que pour les chênes, les peuplements mixtes n’amélioraient pas la richesse en bryophytes. Au niveau des parcelles, les peuplements mixtes abritaient des communautés de bryophytes d’une richesse similaire à celles des peuplements de chênes purs, alors que les peuplements de pins purs étaient nettement plus pauvres. Nos modèles exploratoires ont suggéré des effets forts de la chimie de l’approvisionnement en eau (pH et conductivité du flux de la tige et de l’écoulement) et de la surface terrière; cette dernière a eu un fort effet quadratique sur la richesse épiphytique au niveau de la parcelle. En termes de composition, trois espèces étaient plus susceptibles de se trouver sur les phorophytes du pin, sept espèces se rencontrant plus fréquemment sur les chênes. Certaines espèces étaient plus susceptibles d’être associées au pin dans les peuplements mélangés que dans les peuplements purs, et une espèce était plus souvent trouvée sous les pins dans les peuplements purs. Par conséquent, la diversité des bryophytes à l’échelle du paysage devrait bénéficier de la présence simultanée des trois types de peuplements: chêne pur, pin pur et peuplements mixtes.

Points forts :

  • La diversité des bryophytes sur et au pied des arbres est plus élevée pour le chêne que pour le pin.
  • Les peuplements mélangés améliorent la diversité des bryophytes pour les pins.
  • Au niveau des parcelles, les peuplements mélangés et les peuplements de chênes purs présentent une richesse en bryophytes similaire.
  • Néanmoins, certaines espèces sont plus susceptibles d’être observées sur les pins.
  • En plus de l’effet de l’essence ou du mélange, les modèles exploratoires révèlent des effets forts de la surface terrière et du pH des pluviolessivats sur la bryo-diversité.

Cette recherche a été soutenue par le ministère français de l’Environnement (projets ISCAR et DivClim) et réalisée sur une partie du site expérimental OPTMix (Oak Pine Tree Mixture), géré par Irstea et soutenu par la région Centre-Val de Loire et l’Office national des forêts.

Séminaire annuel OPTMix, 9, 11 et 12 janvier 2018

Je vous informe de la tenue du SEMINAIRE ANNUEL d’OPTMix les 9, 11, 12 janvier 2018 salle des Tilleuls, Irstea Nogent-sur-Vernisson.

Ces journées sont l’occasion de faire le point sur l’année écoulée, en termes de pilotage, vie et maintenance du dispositif mais aussi d’échanger sur les aspects scientifiques, les travaux réalisés et ceux planifiés ou encore de discuter de nouvelles manip ou collaborations à développer.

Ces échanges sont donc ouverts à tous, pour votre curiosité, pour échanger, ou vous investir. Ci-dessous le programme pour vous organiser au mieux selon vos affinités et disponibilités.

Nathalie Korboulewsky

9 janvier

  • 9-12h30 Tâche 1 (Nathalie Korboulewsky) Pilotage :
    bilan de l’année écoulée (travaux, collaboration, projets, stagiaires, actions de com, budget, etc.)
  • 14-15h45 Tâche 2 (Thomas Pérot) Gestion des modalités sylvicoles :
    Passage du témoin à Sandrine Perret
    Bilan des exploitations 2017, entretiens dispositif, etc.
  • 16h-17h Tâche 3 (Patrick Vallet) Croissance et productivité:
    – Passage du témoin à Thomas Pérot
    – Quels enseignements des dendromètres (T. Pérot) ?

11 janvier

  • 9-12h Tâche 5 (Anders Marell) Dynamique du sous-bois et biodiversité
    09h00-09h15 – Présentation synthétique de la tâche 5, contributeur Anders
    09h15-10h15 – Dynamique de la régénération forestière (caractérisation de la pression d’ongulés et de rongeurs, fructification/pluie de graines, régénération naturelle, régénération végétative)
    – Récolte des graines de pin et glands de chêne, discussion autour du protocole 2018 ; Adélie Chevalier (5 min + 10 min discussion)
    – Résultats et article rejet (5‘ + 5 ‘ discussion) – Anders Mårell/Jean-Pierre Hamard
    – Suivi pièges photographiques (5’ + 10’ discussion) – Anders Mårell/Yves Boscardin.
    10h15-10h30 – Pause-café
    10h30-11h30 – Dynamique de la diversité du sous-bois (flore vasculaire, bryophytes, lichens), contributeurs Yann, Marion, Hilaire, Anders
    – Bilan des suivis, valorisations et perspectives en ce qui concerne les bryophytes et lichens à l’échelle de l’arbre-support – Marion Gosselin (10’+ 10’discussion)
    – Inventaire de la flore terricole, manipulation pour l’identification des ronces du réseau au niveau espèces, perspectives en termes d’expérimentations. – Yann Dumas (10’+10’)
    – Proposition sujet de thèse sanglier-bryo-régé. – Anders Mårell (5 ‘+ 5’discussion)
    10 min libre pour des points divers
    11h30-12h30 – Gestion du dispositif (gestion du sous-bois, les enclos), contributeurs Jean-Pierre, Yves
  • 14-14h20 Tâche 6 (Anders Marell) Expérimentation en conditions semi-contrôlées : PepiRoch. Fin de PepiRoch…
  • 14h20-17h Tâche 4 (Philippe Balandier) Utilisation des ressourcesIntroduction (PB, 10’)
    – Elaboration des bases de données « ressources » (TP, 15’ + 5’)
    – Evolution des réserves glucidiques des chênes et des pins (stage de C. Matthieu) (Cécile Barbaroux, université d’Orléans, 10’ + 5’)
    – Caractérisation du fonctionnement hydrique des chênes et des pins (Thèse de Jordan) (JB, 10’ + 5’)
    Tâche 3 : Croissance et productivité:
    – Effets du mélange la croissance des chênes et des pins en période de stress hydrique (Thèse de Jordan) (JB, 10’ + 5’)

12 janvier

  • 9-12h30 Tâche 4 (Philippe Balandier) Utilisation des ressources, suite : présentations de 10 min plus discussions
    – Caractérisation d’une partie du cycle du C en fonction des niveaux de densité à l’aide de mesure de respiration du sol couplées à des analyses microbiennes – Stéphane Bazot (ESE) pour la présentation du M2 en 2018
    – Effet du mélange d’espèces forestières des forêts d’Orléans sur la vitesse de décomposition des litières? (stage d’E. Potiron) – Sébastien Gogo, ISTO Orléans ANNULE
    – Effet de mélange sur la décomposition des litières de chêne et de pin – Céline Pradier, Post-doc irstea
    – Etalonnage des sondes de mesure de la teneur en eau du sol (stage Damien Chagnaud) – Philippe Balandier
    – Analyse des variations de la hauteur de la nappe d’eau perchée temporaire (stage d’Anna-Karine Jean) Nathalie Korboulewsky
    – Discussion générale sur les futurs projets et actions à entreprendre (30’)
  • 14-17h ou plus tôt Derniers échanges et éléments à décider. Clôture