Evolution de la productivité des peuplements réguliers et monospécifiques de hêtre (Fagus sylvatica L. ) et de chêne sessile (Quercus petraea Liebl. ) dans la moitié Nord de la France au cours du XXe siècle

par Jean-Daniel Bontemps

Thèse de doctorat en Sciences forestières

Sous la direction de Jean-Christophe Hervé.

Soutenue en 2006

à l'Ecole nationale du génie rural, des eaux et des forêts (Paris ; Nancy) .

mots clés

• Hêtre commun
• Densité du bois
• Chêne sessile
• Analyse rétrospective
• Productivité
• Modélisation statistique
• Tendances de croissance
• Modèles de croissance
• Hauteur dominante
• Changements de l’environnement
• Croissance radiale
• Changement climatique
• Dépôts azotés
• Hêtre commun -- Croissance -- Normandie (France)
• Hêtre commun -- Croissance -- Picardie (France)
• Hêtre commun -- Croissance -- Alsace-Lorraine
• Chêne sessile -- Croissance -- Normandie (France)
• Chêne sessile -- Croissance -- Val de Loire (France)
• Chêne sessile -- Croissance -- Allier, Vallée de l' (France)
• Chêne sessile -- Croissance -- Alsace-Lorraine
• Exploitation forestière -- Modèles mathématiques
• Agriculture -- Statistiques

Résumé

Le thème de l’évolution historique de la productivité forestière est abordé pour les deux grands feuillus sociaux du territoire, hêtre commun (Fagus sylvatica L. ) et chêne sessile (Quercus petræa Liebl. ), conduits en futaie régulière et pure, en forêt domaniale, avec un objectif de description et quantification du phénomène à l’échelle du peuplement. L’analyse privilégie la croissance en hauteur dominante, indicateur classique de la productivité forestière. Elle repose sur la comparaison d’accroissements reconstitués de façon rétrospective (analyses de tiges) de deux générations de peuplements, associés en couples pour assurer un contrôle efficace des conditions de fertilité. L’évolution de la vitesse de croissance est estimée par une modélisation statistique des accroissements, qui prend en compte l’effet du stade de développement des peuplements et les différences de fertilité entre couples. Le diagnostic a été régionalisé, conduisant à échantillonner les hêtraies dans 2 secteurs (Normandie/Picardie et Lorraine/Alsace) et les chênaies dans 4 secteurs (Normandie, val de Loire, plaine d’Allier, Lorraine/Alsace). L’augmentation de la vitesse de croissance en hauteur dominante a un caractère général sur le territoire, structuré selon un gradient longitudinal. Pour chaque essence, elle est plus marquée dans le Nord-Est, tandis qu’elle reste faible ou récente dans le Nord-Ouest. L’essentiel de l’évolution a été acquis dans la seconde moitié du siècle. L’augmentation séculaire est comprise pour les extrêmes entre +20% et +100%, et atteint dans le Nord-Est un niveau commun aux deux essences de +50-60% en excluant la période récente. Les observations suggèrent un déterminisme multifactoriel. Le caractère récent des évolutions constatées, leur organisation spatiale, conjugués à une sensibilité des essences aux conditions trophiques, font ressortir le rôle clé possible des dépôts atmosphériques azotés dans la réponse aux changements de l’environnement.

Titre traduit

Productivity changes in pure and regular stands of beech (Fagus sylvatica L. ) and sessile Oak (Quercus petraea Liebl. ) in the Northern half of France during the XXth century

Résumé

Historical evolution of forest productivity is investigated for the French main two social broadleaved species – common beech (Fagus sylvatica L. ) and sessile oak (Quercus petraea Liebl. ) – in pure even-aged stands from State forests, with an aim of description and quantification at stand scale. The analysis therefore focuses on dominant height growth, a classical proxy for forest productivity. Using a retrospective approach (stem analysis), increments were sampled from two generations of stands associated in couples to ensure control of site conditions. The evolution of growth rate is estimated by statistical modelling of increments, accounting for the effect of stand developmental stage and site differences between couples. Growth trends were assessed at a regional scale, leading to the constitution of 2 samples for beech (Normandie/Picardie, Lorraine/Alsace) and 4 samples for oak (Normandie, val de Loire, plaine d’Allier, Lorraine/Alsace). The increase in dominant height growth rate is widespread on the territory, although its intensity varies along a longitudinal gradient. Whereas it appears to be more pronounced in the Northeastern area for both species, it remains weak or recent in the Northwestern area. Most of the evolution formed in the second half of the century. The secular increase in dominant height growth rate varies between +20% and +100% in extreme situations and reaches an approximate +50-60% common to both species in Northeastern France when eluding the effect of recent years. A multi-causal determinism is suggested. Faster growth rate evolution in recent decades, together with its organisation in space and the sensitivity of species to trophic conditions, emphasize the possible key role of atmospheric nitrogen deposition in the response to environmental changes.