Analyse rétrospective de l’adaptation à la sécheresse chez le douglas

For a number of years in certain regions of France the Douglas-fir trees (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franco) have presented symptoms of withering which have been attributed to drought. Our results show that the hydraulic function of the wood plays a part in the resistance of the Douglas-fir to dry conditions. Narrower cellular conduits, and therefore a greater wood density, contribute to the survival of trees confronted with a period of a marked water deficit. This idea is confirmed by the existence of significant relationships between wood density and hydraulic properties of wood in which the raw sap circulates, and also by the relationships found between the ecological preferences of specimens in their area of origin and the density of their wood in regions of France where they have been introduced. Those coming from dry regions have a tendency to develop wood with characteristics similar to that of trees which have survived drought. While the relationship between wood density and survival has been demonstrated, the differences in the nature of this relationship between different sites show that the mechanisms involved are complex and to a large extent still not understood.Le douglas (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franco) présente depuis quelques années dans certaines régions de France des symptômes de dépérissement que nous attribuons à la sécheresse. Nos résultats montrent que le fonctionnement hydraulique du bois joue un rôle dans la résistance du douglas à la sécheresse: des conduits cellulaires plus étroits, c'est-à-dire une densité plus élevée, favoriseraient la survie d'arbres confrontés à un épisode de déficit en eau marqué. Cette idée est renforcée par l'existence de relations significatives entre densité du bois et propriétés hydrauliques du bois dans lequel circule la sève brute, et par les relations trouvées entre préférences écologiques de provenances dans leur aire d'origine et densité de leur bois dans les régions d'introduction en France: les provenances issues de régions sèches ont tendance à développer un bois possédant des caractéristiques proches de celles des survivants à la sécheresse. Si la relation densité du bois–survie a bien été mise en évidence, des différences entre sites dans la nature de cette relation montrent que les mécanismes impliqués sont complexes et encore largement incompris.Seit einigen Jahren zeigt die Douglasie (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franco) in verschiedenen Regionen Frankreichs Absterbeerscheinungen, die wir der Trockenheit zuschreiben. Unsere Untersuchungen belegen, dass das Leitsystem des Holzes bei der Resistenz der Douglasie gegenüber Trockenheit eine Rolle spielt: Engere Gefässe, d.h. eine höhere Holzdichte, würden das Überleben der Bäume in Perioden mit ausgeprägtem Wassermangel begünstigen. Diese Idee wird durch signifikante Zusammenhänge zwischen der Holzdichte und den hydraulischen Eigenschaften des Splintholzes sowie durch die gefundenen Beziehungen zwischen den ökologischen Vorlieben der Provenienzen in ihrer Herkunftsregion und der Dichte ihres Holzes in den Regionen Frankreichs, in denen sie eingebracht wurden, belegt: Herkünfte aus trockenen Regionen haben die Tendenz, ein Holz zu entwickeln, das ähnliche Eigenschaften zeigt wie dasjenige von Bäumen, die Trockenperioden überlebten. Die Beziehung Holzdichte–Überleben konnte zwar klar herausgestellt werden, jedoch zeigen die Unterschiede zwischen den Standorten, dass die Wirkungsmechanismen komplex sind und grösstenteils noch nicht verstanden werden.Estación Experimental Agropecuaria BarilocheFil: Rozenberg, Philippe. INRA. Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des arbres et de la forêt; FranciaFil: Sergent, Anne Sophie. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; ArgentinaFil: Dalla Salda, Guillermina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Área de Recursos Forestales. Grupo de Ecología Forestal; ArgentinaFil: Martinez Meier, Alejandro. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Área de Recursos Forestales. Grupo de Ecología Forestal; ArgentinaFil: Marin, Sara. INRA. Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des arbres et de la forêt; FranciaFil: Ruiz Diaz, Manuela. INRA. Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des arbres et de la forêt; FranciaFil: Bastien, Jean-Charles. INRA. Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des arbres et de la forêt; FranciaFil: Sanchez, Leopoldo. INRA. Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des arbres et de la forêt; FranciaFil: Bréda, Nathalie. INRA. Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des arbres et de la forêt; Franci

Séquences climatiques et successions de sécheresses : outils d'analyse et exemples sur la période 1979-1994

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Analyse rétrospective de la croissance radiale des chênes de la Forêt Domaniale de la Harth (Haut-Rhin)

Die Eichen im Harthwald wurden seit 1992 ganz besonders stark von den in den Waldern des Rheintals zu beobachtenden Absterbeerscheinungen betroffen. Dies veranlasste das Office National des Forets ein Beobachtungsnetz zur Erfassung des Gesundheitszustandes der Walder aufzubauen (Observatoire Ecologique de la Harth). Dieses MefSnetz stutzt sich auf insgesamt 68 BeobachtungstUichen mit fUhrender Eiche. Durch die Untersuchung der Blattformen an jeweils 10 Baumen pro Flache konnten drei Eichenarten unterschieden werden (Quercus petrea, Quercus robur, Quercus pubescens), wobei der Anteil der Stieleichen mit 39 % uberwog (61 % Traubeneichen und Flaumeichen) (Breda et al., 1998). Die retrospektive Analyse des Radialzuwachses der 680 Eichen wurde 1995 mit dendrochronologischen Methoden durchgefiihrt. Dabei konnten niedrige mittlere jahrliche Zuwachse (Mittelwert der Periode 1850 bis 1994: 1,5 mmjJahr) nachgewiesen werden, mit einem jahrlichen Schwankungsbereich von 0,8 bis 2,4 mm. Seit den letzten zwanzig Jahren befinden sich die Eichen des Harthwaldes in einer Phase mit niedrigem Zuwachs, wobei jedoch diese "Zuwachskrise" von geringerer Intensitat und kurzerer Dauer ist als die Zuwachse aus den Jahren 1854 - 1874 und 1934 - 1954. Die Lage der Beobachtungsflachen im Waldkomplex beeinflufSt das Zuwachsniveau besonders stark. Es bestehen Unterschiede im frUheren (1890 - 1945) und aktuellen (1967 1994) Durchmesser- und H6henzuwachs zwischen dem n6rdlichen und dem sudlichen Teil des Harthwaldes und stimmen mit den gUnstigeren Klima- und Standortsbedingungen im Suden uberein. Die Stieleiche zeigt sich vom WachstumsrUckgang starker betroffen als die Traubeneiche. Ihr Wachstumsgang fant deutlich ab und unterscheidet sich ab 1972 signifIkant von dem der Traubeneichen im Nord- und Sudteil des Waldes. Auf allen Beo bachtungsflachen erweist sich die Analyse der Standortsfaktoren aufgrund des kombinierten Einflusses von Wasserhaushalt und Nahrstoff-versorgung als schwierig. Die Wasserversorgung scheint allerdings von gr6fSerer Bedeutung zu sein: Eichen mit guter Wasserversorgung werden schon seit sehr langem (1950) in ihrem Wachstum gebremst. 1m Gegensatz dazu war das Wachstum der Baume auf den sehr schwach wasserversorgten Flachen erst seit 1986 stark reduziert. Je weniger nutzbares Wasser sich im Boden bef"mdet, desto frUher tritt die Wachstumsanderung der Stieleiche im Vergleich zur Traubeneiche ein. Eichen auf mafSig sauren bis neutral-sauren Standorten zeigen mindestens seit 1977 das beste Wachstum. Das sind gerade auch die Standorte mit einem uberdies guten Wasserpotential, wo der Wachstumseinbruch der Stieleiche besonders ausgepdigt ist und der Unterschied zwischen beiden Eichenarten am deutlichsten hervortritt. Vom waldbaulichen Standpunkt aus gesehen wird das Wachstum der Baume durch die irmerartliche Konkurrenz sehr stark bedrangt. Gerade im Mittelwald ist der Ruckgang des Wachstums in den letzten Jahren am starksten.Oaks from the National Harth Forest have been severely affected from 1992 by the strong forest decline observed in all the Rhin Valley. This observation led the National Forest Office to install an ecological survey network. The present study uses 68 plots dominated by oak species. A previous leaf morphology analysis was performed on 10 oaks per plot to identify precisely the taxonomic status of each tree (Quercus petraea. Quercus robur and Quercus pubescensl. This identification concluded to a surprisingly high proportion of pedunculate oak (39% of the sample of trees and 61% of sessile or pubescent oaks) compared to the dry condition of this forest (Breda et aI., 1998). The retrospective analysis of these 680 oaks started in 1995 by dendrochronology on cores bored to the pith at DBH. In average, small annual ring widths were measured (mean ring width over the 1850-1994 period = 1.5 mm/year) with inter-annual variations in the range of 0.8 to 2.4 mm/year. Radial growth in oaks from the Harth Forest exhibits a period of decline from the last 20 years, but this depletion appears on the studied sample of trees not so negative and not so long than oldest sequences of growth decline like 1854-1874 or 1934-1954. Geographical situation of the plots within the forest induces differences in growth level of oaks. Both radial and high growth, as well in old period (1890-1945) as in recent time (19671994) are significantly lower in oaks from the north than those from the south of the forest. This difference is a consequence of more favourable climatic and site conditions in the south. Pedunculate oak is more affected by the actual reduction of radial growth than the sessile : pedunculate radial growth declines and differ significantly from sessile one since 1972, in both north and south of the Harth. The contribution of site factors in the level of growth is difficult to identify because of confusion of hydric and trophic parameters. The hydric fertility appears nevertheless more discriminant : so high extractable soil water is, so high radial growth is from a long time period (1950). In the opposite, the growth of trees from plots with low extractable water was strongly reduced since 1986. The decline of pedunculate oaks from sessile ones is older on plots with low extractable soil water. Oaks growing on acidicline to neutroacidicline sites have better growth since 1977. On theses sites. with both high trophic and hydric fertility, the decline of pedunculate oaks growth is more important and the gap between the two species is maximum. From management point of view, high competition between trees has a strong negative effect on the radial growth. Finally, the stronger depletion in recent radial growth was observed in coppice with standards stands.Les chênes de la Foret Domaniale de la Harth ont été particulièrement affectés a partir de 1992 par le dépérissement forestier en vallée du Rhin, incitant l'Office National des Forêts a mettre en place un réseau de placettes de surveillance de l'état sanitaire des arbres (Observatoire Ecologique de la Harth). Ce travail s'appuie sur 68 placettes à dominance de chênes de l'Observatoire. L'analyse morphométrique des feuilles de 10 arbres par placette avait abouti à l'identification taxonomique précise d'individus des trois espèces de chênes blancs (Quercus petraea. Quercus robur et Quercus pubescens) et à la mise en évidence d'une forte proportion de chênes pédonculés (39% de l'échantillon analysé et 61% de chênes sessiles ou pubescents) (Bréda et al, 1998). L'analyse rétrospective de la croissance radiale de ces 680 chênes, entreprise en 1995 par dendrochronologie, met en évidence des accroissements radiaux annuels moyens faibles (largeur moyenne sur la période 1850-1994 : 1.5 mm/an) qui varient d'une année à l'autre de 0.8 a 2.4 mm/an. La croissance des chênes de la Forêt Domaniale de La Harth traverse une période de baisse de croissance depuis les 20 dernières années, mais cette « crise de croissance » apparait sur l'échantillon d'arbres étudié en intensité et en durée moins dépressive que les séquences plus anciennes de 1854-1874 et 1934-1954. La position géographique des placettes dans le massif joue un rôle majeur dans les niveaux de croissance des chênes. Les croissances en diamètre et en hauteur anciennes (1890 à 1945) et récentes (1967 à 1994) des chênes du nord sont significativement plus faibles que celles des individus du sud de la Harth et correspondent a des conditions climatiques et stationnelles plus favorables au sud. Le chêne pédonculé est plus affecté par la réduction de croissance récente que le sessile : sa croissance chute et s'écarte significativement de celle du chêne sessile depuis 1972, dans le nord et dans le sud de la Harth. L'analyse des facteurs stationnels est délicate sur l'ensemble des placettes de l'étude, en raison de la confusion des facteurs hydrique et trophique. La fertilité hydrique apparait toutefois plus discriminante : un indice de réserve utile discrimine depuis très longtemps (1950) des croissances élevées. A l'inverse, la croissance des arbres de placettes à très faible réserve hydrique a été fortement réduite depuis 1986. La date de décrochement de la croissance du chêne pédonculé par rapport au sessile est d'autant plus ancienne que l'indice de réserve hydrique du sol est faible. Les chênes sur stations acidicline à neutroacidicline présentent de meilleures croissances au moins depuis 1977. C'est aussi sur ce type de station, qui présente de plus une bonne potentialité hydrique, que la chute de croissance du chêne pédonculé est la plus marquée et que l'écart entre les deux chênes est le plus fort. Du point de vue sylvicole, la compétition entre arbres affecte très fortement les niveaux de croissance. C'est en taillis sous futaie que la perte de croissance des années récentes est la plus grave

L'indice foliaire des couverts forestiers : mesure, variabilité et rôle fonctionnel

Fonctionnement des arbres et écosystèmes forestiers. Avancées récentes et conséquences sylvicolesNational audienc

Analyse du fonctionnement hydrique des chênes sessile (Quercus petraea) et pédonculé (Quercus robur) en conditions naturelles ; effets des facteurs du milieu et de l'éclaircie

This work summarizes 5 years of ecophysiologica! and edaphic measurementsconducted in a 35-year-old mixted oaks stand (Qercus petraea et q. robur). Mechanisms of the water transfer and resistances are analysed in liquid (sap flow) and vapour phases (stomatal conductance), at different scales (leaf, tree, canopy) under well watered or drying conditions. Both species displayed some drought tolerance features : an early but partial stomatal closure that mantained high water potential gradients and significant rates oftranspiration, a low vulnerability to cavitation and a deep rooting system. Neverlheless, pedunculate oak (Q. robur) was more sensitive to embolism compared to sessile oak (Q. petraea).Water uptake distribution among soil layers was modified whenl drought increased.Seasonal trends or predawn leaf water potential and soil water potential of the wettest rooted zone were similar. Sap flux densities exhibited a low variability among trees in the weil watered and closed stand, but this variability increased sharply after thinning or under dry conditions. Stand transpiration varied among years due to both soil water availability and leaf area index and canopy structure fluctuationls ; this result was confirmed by the analyse or the effects of thinning on stand leaf area and transpiration. Variations in circumference incrementswere related to transpiration, directly or by the way of back effects.Variations in canopy conductance were well correlated with global radiation and vapour pressure deficit and a strong coupling with the atmosphere was observed. A mode! for both daily and hourly transpiration was developed based on Penman-Monteith equation. Finally, a water balance model was calibrated from experimental data (phenology,throughfall, transpiration) and validated by comparison with directmesurements of soil water reserve (neutron probe).Ce travail fait la synthèse de 5 années de mesures écophysiologiques et édaphiques réalisées dans un peuplement mélangé de chênes (quercus petraea et q. Robur) âgé de 35 ans. Les mécanismes de transfert de l'eau et ses résistances sont analysés en phase liquide (flux de sève) et vapeur (conductance stomatique), à différentes échelles (feuille, arbre, couvert) en condition d'alimentation hydrique optimale et en régime de dessèchement. Les deux espèces étudiées se sont montrées tolérantes à la sécheresse: régulation stomatique précoce mais partielle, gradient de potentiels hydriques élevés et niveaux de transpiration significatifs, faible vulnérabilité à la cavitation, enracinement profond. Les densités de flux de sève variaient peu entre arbres en peuplement ferme bien alimente en eau, mais la dispersion augmentait fortement après éclaircie ou lors d'un stress hydrique. La transpiration du peuplement a varié entre les années en fonction des conditions d'alimentation en eau et en relation avec les fluctuations d'indice foliaire et de structure du couvert; ce résultat a été confirmé par l'étude des effets d'une éclaircie sur l'indice foliaire et la transpiration du peuplement. Les variations de croissance en circonférence entre les années ont pu être corrélées directement et/ou avec arrière-effet aux transpirations. L'analyse de la conductance du couvert a montré une forte dépendance avec les facteurs climatiques et un fort couplage avec l'atmosphère. Une modélisation de la transpiration à partir de la formule de Penman-Monteith a été réalisée aux pas de temps horaire et journalier. Enfin, un modèle de bilan hydrique a été calibré à partir des résultats expérimentaux (phénologie, interception des précipitations, transpiration) et validé par confrontation aux mesures directes de réserve hydrique du sol (sonde à neutrons)