Équipe FORHET : Forêts hétérogènes

Contexte

Deux défis sociétaux majeurs concernent la forêt aujourd’hui : d’un côté, un défi énergétique lié à la raréfaction des énergies fossiles ainsi qu’au changement climatique, d’un autre côté, la nécessité de mieux préserver l’environnement. Ainsi, un des objectifs du Grenelle de l’Environnement est de "produire plus de bois tout en préservant mieux la biodiversité".
Les peuplements forestiers mélangés peuvent apporter une partie de la solution à cette double exigence. En effet, le mélange d’essences s’est montré favorable à la productivité dans de multiples situations forestières, et constitue intrinsèquement un milieu avec une bonne capacité d’accueil de la biodiversité par rapport aux peuplements purs.
L’équipe Forêts Hétérogènes étudie ces systèmes complexes afin de mieux comprendre leur fonctionnement et de mieux caractériser leur productivité. Ces travaux apportent également aux gestionnaires forestiers des éléments d’aide à la décision pour la gestion des forêts de plaine (mode de sylviculture, éclaircies, régénération et végétation du sous bois…).
 
Peuplement mélangé de la forêt d’Orléans - photo Y. DUMAS

Depuis 2013 l’équipe s’est investie dans l’installation d’un réseau de placettes expérimentales en forêt domaniale d'Orléans avec le soutien financier de la région Centre et en partenariat avec l’Office National des Forêts : dispositif nommé OPTMix (Oak Pine Tree Mixture). Ce dispositif a été établi pour évaluer les avantages et les inconvénients des stratégies sylvicoles envisagées dans le cadre du changement climatique concernant la densité et la composition du peuplement. Une originalité du dispositif est de pouvoir étudier l’action combinée de ces stratégies associée à la présence ou non d'ongulés sauvages.

Pour en savoir plus sur le dispositif OPTMix

Problématiques

Les travaux de l’équipe portent principalement sur les différentes interactions dans les peuplements mélangés. Il peut s’agir des interactions entre les individus d’une même espèce ou d’espèces différentes, dans la strate arborée, la végétation du sous bois, ou bien entre les différentes strates de l’écosystème. Nous abordons principalement deux aspects : d’une part la modélisation de la croissance et de la dynamique des arbres, et d’autre part le partage des ressources entre les individus (lumière, eau, nutriments).

Principaux projets

Croissance des peuplements mélangés

La croissance des forêts mélangées est modélisée à deux échelles :

  • Nous analysons des données de croissance issues de dispositifs expérimentaux, installés principalement en forêt d’Orléans dans des mélanges chêne sessile - pin sylvestre. Ces travaux apportent des éléments sur des mécanismes fins, comme l’impact de la structure spatiale sur la croissance, ou la réaction d’une essence après une perturbation biotique sur l’autre essence.

 

Graphique

  • Nous modélisons également la croissance des mélanges en lien avec les gradients environnementaux, en profitant de la large gamme de situations des données de l’Inventaire forestier national. Cela permet d’étudier les variations des interactions avec l’environnement, dont les facteurs climatiques.

Cette confrontation d’une approche réductionniste et d’une approche systémique nous fait progresser dans la généralisation des phénomènes régissant le fonctionnement des mélanges.

Dynamique de la régénération forestière sous couvert en lien avec la végétation du sous bois. Utilisation des ressources.

L'amélioration des modèles (généralisation des modèles de croissance, amélioration des modèles de dynamique des peuplements et notamment la phase de régénération) passe par une meilleure compréhension du fonctionnement des systèmes forestiers. Nous étudions le partage des ressources lumière, eau, et nutriments entre différents compartiments des écosystèmes forestiers. Le facteur eau revêt un intérêt croissant dans le contexte des changements climatiques. Nos études sont orientées autour de deux scénarios de gestion envisagés par les gestionnaires dans ce contexte :

  • la réduction du nombre d'arbres sur pied et/ou
  • la conduite de peuplements mélangés, en particulier pour réduire la consommation en eau des peuplements.

Cependant, le sous-bois de ces peuplements plus ouverts et donc plus éclairés est rapidement colonisé par une végétation dense d'herbacées et d'arbustes monopolistes. Nous étudions et quantifions la consommation en ressources (eau, éléments minéraux, lumière) de cette végétation, en fonction des espèces en présence. Nous évaluons son impact sur la diversité de l'écosystème (projet Imprebio : impact de l'intensité des prélèvements forestiers sur la biodiversité) et sur la productivité des arbres. Enfin nous nous intéressons aux interactions entre cette végétation et la régénération des jeunes arbres (relations négatives de compétition ou positives de facilitation) pour évaluer son impact dans la dynamique de renouvellement des peuplements. L'ensemble est simulé dans le modèle RReShar, Regeneration and Resource Sharing, implémenté sous la plateforme Capsis, pour aider à la formulation de nouveaux itinéraires de gestion.

Croissance et modélisation des peuplements réguliers

 L’équipe poursuit également des travaux de modélisation de la croissance des peuplements purs, en lien avec le Groupement d’Intérêt Scientifique « Coopérative de données sur la croissance des peuplements forestiers» (l'équipe participe aux Groupes Chênes, Douglas, Laricio).

Un projet de recherche multi-partenarial est en cours (2015-2018) sur l’adaptation de la sylviculture du Pin laricio en France dans le contexte de la maladie des bandes rouges, problème sanitaire émergent connaissant un très fort développement (financement par le MAAf- DSF).

Modélisation et simulation à l'échelle du massif

Le passage de l’échelle de la parcelle à l’échelle du territoire permet d’aborder des questions sociétales comme l’aménagement du territoire en fonction des différents objectifs possibles comme la production de bois, le stockage de carbone, la préservation de la biodiversité. Le projet FORGECO (Foret gestion écosystèmes), projet 2010-2014 du programme ANR SYSTERRA vise à étudier la double exigence de production de bois optimisée et de préservation de l’environnement à l’échelle du territoire. Dans ce projet, nous développons un simulateur de croissance à l’échelle des massifs pilotes, à savoir la Forêt d’Orléans et le Massif des Quatre Montagnes dans le Vercors. (Module SIMMEM, SImulateur Multi-Module pour l’Echelle Massif, implémenté dans la plateforme logicielle Capsis).

Transfert et expertises

Disponibilités forestières en bois et biomasse-énergie.

Une méthodologie d'évaluation des disponibilités en biomasse forestière permet d'estimer les quantités de bois-matériau et bois-énergie qu’il serait possible de prélever en forêt, en supplément des prélèvements actuels, tout en restant dans un contexte de gestion durable et d’exploitation raisonnable des forêts.
Photo : Coupe de bois de chauffage - photo D. Gauthier.

Modèles de croissance et dynamique.

Des modèles de croissance et de dynamique ont été implémentés sur la plate forme Capsis (laricio, sylvestris, oakpine, RReShar). Ces modèles sont utilisés notamment lors de la construction des guides de sylviculture de l'Office National des Forêts.
schéma 3D représentant la modélisation d'une forêt
 

Unités de recherche

Ecosystèmes forestiers

Compostion de l'équipe

Animateur Philippe Balandier
Chercheurs et ingénieurs

Olivier Chaintreuil
Christian Ginisty
Nathalie Korboulewsky
Thomas Pérot

Adjoints/Techniciens
Assistants ingénieurs

Camille Couteau
Catherine Menuet
Sandrine Perret
Doctorants

Jordan Bello
Abdelwahab Bessaad

   

Publications récentes

2017

  • Bonal, D., Pau, M., Toigo, M., Granier, A., Pérot, T., 2017. Mixing oak and pine trees does not improve the functional response to severe drought in central French forests. Annals of Forest Science, 74(4), article n°72, 11 p.
  • Condes, S., Vallet, P., Bielak, K., Bravo Oviedo, A., Coll, L., Ducey, M.J., Pach, M., Pretzsch, H., Sterba, H., Vayreda, J., Del Río, M., 2017. Climate influences on the maximum size-density relationship in Scots pine (Pinus sylvestris L.) and European beech (Fagus sylvatica L.) stands. Forest Ecology and Management, 385: 295-307.
  • Gaudio, N., Gendre, X., Saudreau, M., Seigner, V., Balandier, P., 2017. Impact of tree canopy on thermal and radiative microclimates in a mixed temperate forest: A new statistical method to analyse hourly temporal dynamics. Agricultural and Forest Meteorology, 237-238: 71-79.   
  • Gosselin, M., Fourcin, D., Dumas, Y., Gosselin, F., Korboulewsky, N., Toigo, M., Vallet, P., 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: 318-329.
  • Henneron, L., Aubert, M., Archaux, F., Bureau, F., Dumas, Y., Ningre,F., Richter, C., Balandier, P., Chauvat, M., 2017. Forest plant community as a driver of soil biodiversity: experimental evidence from collembolan assemblages through large-scale and long-term removal of oak canopy trees Quercus petraea. Oikos, 126(3): 420-434.
  • Henneron, L., Chauvat, M., Archaux, F., Akpa Vinceslas, M., Bureau, F., Dumas, Y., Mignot, L., Ningre, F., Perret, S., Richter, C., Balandier, P., Aubert, M., 2017. Plant interactions as biotic drivers of plasticity in leaf litter traits and decomposability of Quercus petraea. Ecological Monographs, 87(2): 321-340.
  • Laurent, L., Marell, A., Balandier, P., Holveck, H., Said, S., 2017. Understory vegetation dynamics and tree regeneration as affected by deer herbivory in temperate hardwood forests. iForest-Biogeosciences and Forestry, 10: 837-844.
  • Laurent, L., Marell, A., Korboulewsky, N., Said, S., Balandier, P., 2017. How does disturbance affect the intensity and importance of plant competition along resource gradients? Forest Ecology and Management, 391: 239-245.
  • Pérot, T., Mårell, A., Korboulewsky, N., Seigner, V., Balandier, P., 2017. Modeling and predicting solar radiation transmittance in mixed forests at a within-stand scale from tree species basal area. Forest Ecology and Management, 390: 127-136.
  • Tíscar, P.A., Candel Perez, D., Estrany, J., Balandier, P., Gómez, R., Lucas Borja, M.E., 2017. Regeneration of three pine species in a Mediterranean forest: A study to test predictions from species distribution models under changing climates. Science of the Total Environment, 584-585: 78-87.

2016

  • Del Río, M., Pretzsch, H., Alberdi, I., Bielak, K., Bravo, F., Brunner, A., Condes, S., Ducey, M.J., Fonseca, T., Von Lüpke, N., Pach, M., Peric, S., Pérot, T., Souidi, Z., Spathelf, P., Sterba, H., Tijardovic, M., Tome, M., Vallet, P., Bravo Oviedo, A., 2016. Characterization of the structure, dynamics, and productivity of mixed-species stands: review and perspectives. European Journal of Forest Research, 135(1): 23-49.
  • Bertin, S., Balandier, P., Becquey, J., Bonal, D., Breda, N., Perrier, C., Riou Nivert, P., Sevrin, E, 2016. Le bilan hydrique des peuplements forestiers. Etat des connaissances scientifiques et techniques - Implications pour la gestion. RMT Aforce, Paris, 190 p.
  • Forey, E., Langlois, E., Lapa, G., Korboulewsky, N., Robson, T.M., Aubert, M., 2016. Tree species richness induces strong intraspecific variability of beech (Fagus sylvatica) leaf traits and alleviates edaphic stress. European Journal of Forest Research, 135(4): 707-717.
  • Korboulewsky, N., Perez, G., Chauvat, M., 2016. How tree diversity affects soil fauna diversity: a review. Soil Biology & Biochemistry, 94: 94-106.
  • Lucas borja, M.E., Candel Perez, D., Garcia Morote, F.A., Onkelinx, T., Tiscar, P.A., Balandier, P., 2016. Pinus nigra arn. ssp salzmannii seedling recruitment is affected by stand basal area, shrub cover, and climate interactions. Annals of Forest Science, 73(3): 649-656.
  • Vallet, P., Pérot, T., 2016. Tree diversity effect on dominant height in temperate forest. Forest Ecology and Management, 381: 106-114.
  • Vernay, A., Balandier, P., Guinard, L., Ameglio, T., Malagoli, P., 2016. Photosynthesis capacity of Quercus petraea (Matt.) saplings is affected by Molinia caerulea (L.) under high irradiance. Forest Ecology and Management, 376: 107-117.

2015

  • Balandier P., Dumas Y., Gobin R., 2015. Fougère aigle et jeunes arbres : une cohabitation quasi impossible. Forêt-Entreprise, 221, 25-27.
  • Dumas Y., Gobin R., Balandier P., 2015. Biologie et Ecologie de la fougère aigle. Forêt-Entreprise, 221, 20-24.
  • Gobin R., Korboulewsky N., Dumas Y., Balandier P., 2015. Transpiration of four common understorey plant species according to drought intensity in temperate forests. Annals of Forest Science 72(8): 1053-1064. 
  • Henneron L., Aubert M., Bureau F., Dumas Y., Ningre F., Perret S., Richter C., Balandier P., Chauvat M., 2015. Forest management adaptation to climate change: a Cornelian dilemma between drought resistance and soil macro-detritivore functional diversity. Journal of Applied Ecology 52(4): 913-927.
  • Merlin M., Pérot T., Perret S., Korboulewsky N. and Vallet P., 2015. Effects of stand composition and tree size on resistance and resilience to drought in sessile oak and Scots pine. Forest Ecology and Management 339(0): 22-33.
  • Tetegan M., Korboulewsky N., Bouthier A., Samouëlian A., Cousin I., 2015. The role of pebbles in the water dynamics of a stony soil cultivated with young poplars. Plant and Soil. 391: 307-320.
  • Toïgo M., Vallet P., Pérot T., Bontemps J.-D., Piedallu C. and Courbaud B., 2015. Overyielding in mixed forests decreases with site productivity. Journal of Ecology(103): 502-512.
  • Toïgo M., Vallet P., Tuilleras V., Lebourgeois F., Rozenberg P., Perret S., Courbaud B. and Pérot T., 2015. Species mixture increases the effect of drought on tree ring density, but not on ring width, in Quercus petraea-Pinus sylvestris stands. Forest Ecology and Management 345: 73-82.

2014

  • Adili B., El Aouni M.H., Balandier P., 2013. Influence of stand attributes and silviculture on cone and seed productions in forests of Pinus pinea L. in northern Tunisia. In: Mediterranean stone pine for agroforestry, Options Méditerranéennes, A, 105, 9-14.
  • Guillemot J., Delpierre N., Vallet P., Francois C., Martin-StPaul N. K., Soudani K., Nicolas M., Badeau V., Dufrene E., 2014. Assessing the effects of management on forest growth across France: insights from a new functional-structural model. Annals of Botany, 114:779-793.
  • Ligot G., Balandier P., Courbaud B., Claessens H., 2014. Forest radiative transfert models: which approach for which application? Can. J. For. Res., 44, 5, 391-403. doi: 10.1139/cjfr-2013-0494.
  • Ligot G., Balandier P., Courbaud B., Jonard M., Kneeshaw D., Claessens H., 2014. Managing understory light to maintain a mixture of species with different shade tolerance. Forest Ecology and Management, 327, 189-200.

2013

  • Adili B., El Aouni M.H., Balandier P., 2013. Unraveling the influence of light, litter and understory vegetation on Pinus pinea natural regeneration. Forestry, 86, 297-304. Doi:10.1093/forestry/cpt005.
  • Balandier P., Marquier A., Casella E., Kiewitt A., Coll L., Wehrlen L., Harmer R., 2013. Architecture, cover and light interception by bramble (Rubus fruticosus), a common understorey weed in temperate forests. Forestry, 86, 39-46. Doi:10.1093/forestry/cps066
  • Ligot G., Balandier P., Fayolle A., Lejeune P., Claessens H., 2013. Height competition between Quercus petraea and Fagus sylvatica natural regeneration in mixed and uneven-aged stands. Forest Ecology and Management, 304, 391-398.
  • Ngo Bieng M. A., Pérot T., De Coligny F. and Goreaud F., 2013. Spatial pattern of trees influences species productivity in a mature oak-pine mixed forest. European Journal of Forest Research 132(5-6): 841-850.
  • Paillet Y., Chevalier H., Lassauce A., Vallet P., Legout A., 2013. Integrating fertilisation and liming costs into profitability estimates for fuel wood harvesting: a case study in beech forests of eastern France. Biomass & Bioenergy, 55:190-197
  • Pérot T., Vallet P.  and Archaux F., 2013. Growth compensation in an oak-pine mixed forest following an outbreak of pine sawfly (Diprion pini). Forest Ecology and Management 295(1): 155-161.
  • Pilon R., Picon-Cochard C., Bloor J.M.G., Revaillot S., Kuhn E., Falcimagne R., Balandier P., Soussana J.F., 2013. Grassland root demography responses to multiple climate change drivers depend on root morphology. Plant and Soil, 364: 395–408. DOI 10.1007/s11104-012-1371-8.

2012

  • Da Silva D., Balandier P., Boudon F., Marquier A., Godin C., 2012. Modeling of light transmission under heterogeneous forest canopy: an appraisal of the effect of the precision level of crown description. Ann. For. Sci., 69, 181-193. DOI 10.1007/s13595-011-0139-2.
  • Pérot T. and Picard N., 2012. Mixture enhances productivity in a two-species forest: evidence from a modelling approach. Ecological Research 27: 83-94.

2011

  • Ammer C.,  Balandier P., Bentsent N.S.,  Coll L., and Lof M., 2011. Special Issue: Forest vegetation management in the 21st century - current practices and future challenges. European Journal of Forest Research 130:1-133.
  • Gaudio N., Balandier P., Dumas Y., and Ginisty C., 2011. Growth and morphology of three forest understorey species (Calluna vulgaris, Molinia caerulea and Pteridium aquilinum) according to light availability. Forest Ecology and Management 261:489-498.
  • Gaudio N., Balandier P., Perret S., and Ginisty C., 2011. Growth of understorey Scots pine (Pinus sylvestris L.) saplings in response to light in mixed temperate forest. Forestry 84:187-195.
  • Gaudio N., Balandier P., Philippe G., Dumas Y., Jean F., and Ginisty C., 2011. Light-mediated influence of three understorey species (Calluna vulgaris, Pteridium aquilinum, Molinia caerulea) on the growth of Pinus sylvestris seedlings. European Journal of Forest Research 130:77-89.
  • Genet A., Wernsdörfer H., Jonard M., Pretzsch H., Rauch M., Ponette Q., Nys C., Legout A., Ranger J., Vallet P., Saint-André L., 2011. Ontogeny partly explains the apparent heterogeneity of published biomass equations for fagus sylvatica in central europe. Forest Ecology and Management, vol. 261, n° 7, p. 1188-1202
  • Genet A., Wernsdörfer H., Mothe F., Bock J., Ponette Q., Jonard M., Nys C., Legout A., Ranger J., Vallet P., Saint-André L., 2011. Des modèles robustes et génériques de biomasse. Exemple du Hêtre. Revue Forestière Française, 63:179-190.
  • Ginisty C., Vallet P., Chevalier H., Colin A., 2011. Disponibilités en biomasse en forêt, en peupleraies et dans les haies pour le bois d’œuvre, d’industrie ou pour l’énergie. Evaluation à l’échelle nationale à partir des données de l'Inventaire forestier national et des statistiques de consommation de bois. Revue Forestière Française, LXIII :151-162.
  • McCarthy N., Bentsen N.S., Willoughby I., and Balandier P., 2011. The state of forest vegetation management in Europe in the 21st century. European Journal of Forest Research 130:7-16.
  • Ngo Bieng M.A., Ginisty C., and Goreaud F., 2011. Point process models for mixed sessile forest stands, Annals of Forest Science 68(2):267-274
  • Pérot T. and Vallet P., 2011. Mélange d'essences et productivité : application au mélange chêne sessile – pin sylvestre en forêt domaniale d'Orléans." Rendez-Vous Technique de l'ONF 33-34: 11-17.
  • Rivoire M., Longuetaud F., Saint-André L., Vallet P., Morneau F., Bouvet A., Gauthier A., Deleuze C., 2011. Une base de données unique en France de cubages d'arbres individuels (volumes, biomasses) au service d'une modélisation générique de la ressource en bois énergie. Revue Forestière Française, 63:171-178.
  • Tran-Ha M., Cordonnier T., Vallet P., Lombart T., 2011. Estimation du volume total aérien des peuplements forestiers à partir de la surface terrière et de la hauteur de Lorey. Revue Forestière Française, 63:361-378.
  • Vallet P. and  Pérot T., 2011. Silver fir stand productivity is enhanced when mixed with Norway spruce: evidence based on large-scale inventory data and a generic modelling approach. Journal of Vegetation Science 22(5): 932-942.

2010

  • Berges, L., and P. Balandier. 2010. Revisiting the use of soil water budget assessment to predict site productivity of sessile oak ( Quercus petraea Liebl.) in the perspective of climate change. European Journal of Forest Research 129:199-208.
  • Pérot, T., F. Goreaud, C. Ginisty, and J. F. Dhôte. 2010. A model bridging distance-dependent and distance-independent tree models to simulate the growth of mixed forests. Annals of Forest Science 62:502.

2009

  • Balandier, P., H. Frochot, and A. Sourisseau. 2009. Improvement of direct tree seeding with cover crops in afforestation: microclimate and resource availability induced by vegetation composition. Forest Ecology and Management 257:1716-1724.
  • Barbier, S., P. Balandier, and F. Gosselin. 2009. Influence of several tree traits on rainfall partitioning in temperate and boreal forests: a review. Annals of Forest Science 66:602p1-602p11.
  • Collet C., P. Balandier, T. Cordonnier, E. Dreyer, and P. Dreyfus, 2009. Raisonner la gestion des hêtraies mélangées. Biofutur, 305, 36-40.
  • Perret, S., Ginisty, C., 2009. Jusqu’où dynamiser la sylviculture du pin sylvestre en région Centre ? Les enseignements issus du réseau expérimental du Cemagref. RDV techniques 23-24: 3-13.
  • Vallet, P., C. Meredieu, I. Seynave, T. Bélouard, and J.-F. Dhôte. 2009. Species substitution for carbon storage: sessile oak versus Corsican pine in France as a case study. Forest Ecology and Management 257, 1314-1323

2008

  • Barbier, S., F. Gosselin, and P. Balandier. 2008. Influence of tree species on understory vegetation diversity and mechanisms involved - A critical review for temperate and boreal forests. Forest Ecology and Management 254:1-15.
  • Chambelland, J. C., M. Dassot, B. Adam, N. Dones, P. Balandier, A. Marquier, M. Saudreau, G. Sonohat, and H. Sinoquet. 2008. A double-digitising method for building 3D virtual trees with non-planar leaves: application to the morphology and light-capture properties of young beech trees ( Fagus sylvatica). Functional Plant Biology 35:1059-1069.
  • Gaudio, N., P. Balandier, and A. Marquier. 2008. Light-dependent development of two competitive species (Rubus idaeus, Cytisus scoparius) colonizing gaps in temperate forest. Annals of Forest Science 65:104p1-104p5
  • Nabuurs, G. J., E. Thurig, N. Heidema, K. Armolaitis, P. Biber, E. Cienciala, E. Kaufmann, R. Makipaa, P. Nilsen, R. Petritsch, T. Pristova, J. Rock, M. J. Schelhaas, R. Sievanen, Z. Somogyi, and P. Vallet. 2008. Hotspots of the European forests carbon cycle. Forest Ecology and Management 256:194-200.
  • Pérot, T., F. Goreaud, and C. Ginisty. 2008. Quels modèles de croissance pour les peuplements melangés ? Exemple du mélange Chêne sessile - Pin sylvestre. Revue Forestière Francaise 60 : 215-232
  • Provendier, D., and P. Balandier. 2008. Compared effects of competition by grasses ( Graminoids) and broom ( Cytisus scoparius) on growth and functional traits of beech saplings ( Fagus sylvatica). Annals of Forest Science 65:510p511-510p519.