Amélioration d'un modèle dynamique de végétation par l'apport des traits fonctionnels : application au chêne sessile et pédonculé

Abstract

Les modèles dynamiques de végétation (DVM) sont largement utilisés pour simuler la productivité primaire nette (NPP) et la distribution d’un certain nombre d’espèces aux échelles continentales et globales. Cependant, ces modèles sont actuellement relativement moins utilisés dans l’évaluation du développement de la végétation au niveau local, par exemple dans le cadre de l’exploitation forestière. Ceci est dû aux difficultés de paramétrisation et aux limites de leurs prédictions. En effet, d’une part, ils ne semblent pas capables de reproduire avec suffisamment de précision les variations temporelles ou spatiales de productivité. D’autre part, la preuve n’a pas été souvent apportée qu’ils étaient capables de prédire correctement la productivité d’espèces particulières. Il y a par conséquent un besoin urgent de valider les DVM au niveau local et au niveau spécifique, en considérant les particularités des espèces simulées. La présente étude concerne le chêne sessile (Quercus petraea [Mattus.] Liebl.) et le chêne pédonculé (Quercus robur L.). Nous avons paramétrisé et validé le DVM CARAIB pour les deux espèces à partir des mesures de terrain réalisées dans cinq sites forestiers en province de Liège. Nous avons pour cela produit des données de validation à partir de mesures de la biomasse (d’inventaires forestiers et de mesures de l’indice foliaire - LAI) et nous en avons dérivé la NPP des dix années précédentes à partir de mesures de l’épaisseur des cernes de croissance. Nous avons également collecté des traits fonctionnels (aire foliaire spécifique - SLA, rapport C/N des feuilles et rapport C/N de l’aubier) dans chaque site. En utilisant ces mesures ainsi qu’un certain nombre de paramètres acquis dans la littérature, CARAIB a été capable de reproduire les NPP des cinq sites. Des efforts supplémentaires sont nécessaires dans la compréhension des processus impliqués dans la mortalité des arbres et la gestion forestière liées à la biomasse. Nous avons cependant reproduit les valeurs de biomasses pour trois des cinq sites. Nous suggérons que la paramétrisation au niveau des espèces pourrait grandement améliorer les simulations de CARAIB comparativement à la paramétrisation basée sur les types fonctionnels de plantes (PFT). Nous avons de plus étudié les traits fonctionnels de manière détaillée à travers les saisons en vue d’améliorer CARAIB pour de futurs travaux. Pour l’instant, la paramétrisation des traits est en effet basée sur une valeur statique de la SLA, du rapport C/N des feuilles et du rapport C/N de l’aubier. A l’échelle de l’Europe, la SLA semble être corrélée à l’intensité des précipitations et à la sécheresse. Le rapport C/N des feuilles semble présenter des variations saisonnières. De la même manière, le rapport C/N de l’aubier est visiblement lié aux phénomènes de translocations qui dépendent des saisons. Nos résultats ont montré que nous devrions rendre dynamique la paramétrisation des traits, par le biais de relations empiriques ou mécanistes. La réponse de l’épaisseur des cernes au climat a été de plus étudiée pour quatre des cinq sites et a montré que l’impact d’un évènement climatique donné sur la physiologie et la productivité des chênes pourrait se prolonger à plus d’un an. Ceci suggère que nous devrions porter attention au caractère de résilience, de plasticité et d’adaptabilité de chaque espèce dans la paramétrisation.