Analyse et modélisation des flux de carbone de peuplements forestiers pour la compréhension de la croissance de deux espèces feuillues Quercus petraea et Fagus sylvatica

par Cécile Barbaroux

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Gilbert Aussenac.

Soutenue en 2002

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    Plusieurs études dendroclimatiques (variations inter-annuelles de la largeur de cernes en fonction du climat) du chêne sessile (bois à zone poreuse) et du hêtre (bois à pores diffus) ont mis en évidence des corrélations avec le climat de l'année et des effets différés du climat ou de la croissance. Ces effets différés sont souvent plus marqués et plus anciens chez le chêne. Nos objectifs sont de vérifier si les anatomies et/ou les phénologies contrastées (mise en place des feuilles, reprise de croissance du bois) de ces deux essences s'accompagnent d'une gestion différente des réserves carbonées, et de schémas d'allocation du carbone spécifiques, à la fois en intra- et en inter-annuel. Pour répondre à ces objectifs, nous avons développé une approche pluridisciplinaire associant dendrochronologie, écophysiologie, dendrométrie et modélisation du fonctionnement hydrique et carboné de peuplements de chênes et de hêtres. L'analyse des variations interannuelles de croissance radiale du chêne et du hêtre a été réalisée sur les 30 dernières années à partir de 900 arbres répartis dans des classes d'âges et de fertilités variées en forêt de Fontainebleau. L'étude dendroclimatique met en évidence une forte dépendance de la productivité des hêtraies à la disponibilité en eau du sol pendant la saison de végétation de l'année et de l'année précédente. Pour les chênaies, la productivité est corrélée à la disponibilité en eau du sol pendant la saison de végétation et à la croissance de l'année précédente. L'analyse biochimique des réserves glucidiques (amidon, saccharose, glucose et fructose), réalisée sur deux peuplements purs de chênes et de hêtres âgés de 35 ans en Lorraine, révèle une dynamique saisonnière des réserves plus marquée et des concentrations plus élevées chez le chêne. Ces différences de gestion des réserves sont cohérentes avec des besoins plus importants en croissance chez le chêne pendant la phase d'hétérotrophie du carbone. L'estimation des quantités de réserves et d'accroissement annuel en biomasse du peuplement sur plusieurs années a nécessité un travail préliminaire pour décrire les variabilités intra- et inter-arbres puis pour effectuer le changement d'échelle des arbres étudiés au peuplement. . .


  • Résumé

    Several dendroecological studies (inter-annual variations of the tree-rings width according to the climate) of the sessile oak (ring porous species) and of the beech (diffuse porous species) put into evidence their interrelationships with the climatic signal of the year and differed effects of the climate or the growth. These differed effects are often more obvious and older on oaks. Our objectives are to verify if the anatomies and/or the contrasted phenology (setting up of leaves, resuming of wood growth) of these two species entail a different management of carbohydrate reserves, and of specific carbon allocation pattern, at intra- and in inter-annual scales. To reach these objectives, we have developed a pluridisciplinary approach associating dendrochronology, ecophysiology, dendrometry and modeling of water and carbon functioning of oaks and beeches stands. The analysis of the inter-annual variations of radial growth of the oak and of the beech was based on the last 30 years measurements on 900 varied trees in terms of fertility and age in the Fontainebleau forest. Dendroclimatic study puts into evidence a strong dependence of the beeches stands productivity on the soil water availability during the season of vegetation of the year and the previous year. For oaks stands, the productivity is correlated to the soil water availability during the season of vegetation and to the growth of the previous year. The biochemical analysis of carbohydrate reserves (starch, sucrose, glucose and fructose), made on two pure stands of oaks and beeches of 35 years old in Lorraine, reveals a seasonal dynamics of reserves more obvious as well as an higher concentration for the oak. These differences of reserve management correspond to the important needs in growth of the oak during the phase of carbon heterotrophy. Analyzing the reserves quantities and yearly growth in biomass of the population on several years required preliminary works to describe intra- and inter-trees variability and then to up-scale the studied tree to the stand. Knowledge acquired on the seasonal dynamics of carbohydrate reserves quantities, as well as on the growth phenology of the oak and the beech, have been integrated in a model of stand carbon balance (CASTANEA, E. Dufrêne). The possible changes of carbon allocation to the growth between years can be tested thanks to the model, through hypotheses of interactions between dynamics appropriate in reserves and growth. These modifications have been tested on the Fontainebleau site. . .

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Informations

  • Détails : 256 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.158-183.

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2002)84
  • Bibliothèque : Muséum national d'histoire naturelle. Bibliothèque de botanique.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : Mon-m-212
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