Analyse du cœur rouge chez le Hêtre (Fagus sylvatica L.) en relation avec des caractéristiques externes de l'arbre - vers la modélisation de son occurrence et de sa forme au niveau arbre individuel

Des relations quantitatives ont été étudiées, chez le Hêtre, entre les singularités externes de l'arbre, des caractéristiques dendrométriques et l'occurrence et la forme géométrique du cœur rouge (CR) : I. Des singularités (branches mortes, cicatrices de branche, blessures, fentes, fourche) et la forme du CR ont été décrites de façon tridimensionnelle détaillée pour 4 arbres. Ainsi, des hypothèses ont été développées d'une part sur l'initiation du CR basées sur des dimensions des cicatrices de branche/noeuds et d'autre part sur des stades de développement de la forme du CR. II. Un modèle de type logistique a été développé qui permettait de quantifier l'effet individuel des cicatrices de branche sur la probabilité d'occurrence du CR; il incluait également un effet dendrométrique. 27 parmi 31 hêtres ont été classés correctement. III. La forme globale du CR (rayon moyen du CR le long de l'axe du tronc) a été modélisée en utilisant des paramètres pour les largeur, longueur et hauteur du CR dans l'arbre. Ces derniers ont pu être estimés à partir des cicatrices de branche et des variables dendrométriques. Le modèle a été paramétré sur 16 hêtres et a été appliqué à l'échantillon indépendant constitué des 4 arbres de l'analyse I. IV. Des déviations locales de la forme globale du CR ont été analysées en dessous et au dessus des nœuds sur 58 planches provenant des 16 arbres de l'analyse III. Les déviations étaient limitées à la zone du nœud et à l'extrémité du CR côté apical. En perspectives, l'importance de la validation des modèles de CR est soulignée. Un couplage de ces modèles à des modèles de croissance ou de transformation des bois ronds pourrait aussi être envisagé

Relationship between silvicultural methods and beech wood quality : The German experience

La qualité et la valeur du Hêtre sont limitées, avant tout, par des contraintes de croissance élevées et un coeur rouge important. La sylviculture traditionnelle paraît favoriser la formation de ces défauts. En se proposant comme objectif d'évaluer des concepts sylvicoles alternatifs, les résultats de deux projets internationaux sont présentés. Des arbres de futaie, représentant le traitement traditionnel en Allemagne, sont comparés à ceux de taillis-sous-futaie en France et aussi aux types d'arbres attendus des concepts actuellement discutés, qui laissent beaucoup d'espace à l'arbre individuel. Des analyses spécifiques sont conduites sur l'effet du type de croissance récent au niveau des contraintes. En outre, l'extension intra-grume du coeur rouge est caractérisée en considérant la norme européenne. Des variables caractérisant l'arbre individuel sont testées pour estimer le niveau des contraintes et respectivement l'occurrence et l'extension du coeur rouge. Un est donné sur les connaissances actuelles et sur des tâches de recherche à venir au sujet de la sylviculture et la qualité du bois (contraintes de croissance, coeur rouge) chez le Hêtre

Modelling of the shape of red heartwood in beech trees (Fagus sylvatica L.) based on external tree characteristics

The shape of red heartwood in beech was studied on 16 trees, based on the mean red heart radius at about every 2 m along the stem axis up to the crown base. The longitudinal red heart shape was modelled by sections of bell-shaped curves, given by an exponential function with a fourth order polynomial term. Using individual tree parameters for the red heart width, length and height, the observed red heart shapes were closely described by the model. An approach of a predictive model at the standing tree level was developed for estimating these parameters from the diameter at breast height, height of the crown base related to total tree height and height of a possible red heart initiation point. Remaining issues concerning the model structure should be analysed on a higher number of samples. An application of the model at the log level could be developedLa forme du cœur rouge du hêtre a été décrite sur 16 arbres par des mesures du rayon moyen du cœur rouge effectuées tous les 2 m de hauteur environ jusqu’à la base du houppier. La forme longitudinale du cœur rouge a été modélisée par des sections de courbe en cloche données par une fonction exponentielle avec un terme polynomial d’ordre quatre. Le modèle comprenant des paramètres arbres individuels pour les largeur, longueur et hauteur du cœur rouge décrit bien les formes de cœur rouge observées. Un modèle prédictif expérimental au niveau de l’arbre sur pied est proposé pour estimer ces paramètres à partir du diamètre à 1 m 30, de la hauteur relative de la base du houppier et de la hauteur d’un point d’initiation potentiel du cœur rouge. Pour élaborer un modèle plus robuste, il serait nécessaire d’analyser un échantillon plus important. Une application du modèle au niveau de la grume pourrait être développé

Modelling of nutrient concentrations in roundwood based on diameter and tissue proportion: Evidence for an additional site-age effect in the case of Fagus sylvatica

Climate-mitigation strategies encourage the use of forest products and wood energy. This will likely increase the risk of soil depletion through nutrient exportation. Given the high variability in nutrient concentrations within and between trees, it is crucial to better understand the biochemical patterns of nutrient distribution and the related driving factors. Thus, predictions of nutrient concentrations can be improved, and used for assessing nutrient exportation through roundwood exploitation and for developing forest-management rules to maintain soil fertility. Our aims were to better determine (1) the shapes of the relationships between the total concentrations of different nutrients (N, S, P, K, Ca, Mg, Mn) in roundwood and roundwood diameter; (2) the variation of these relationships between different tissues (wood, bark); and (3) potential effects of site conditions and/or stand age on nutrient concentrations. We therefore developed a new modelling approach that relied on empirical and mechanistic relationships, and allowed for sound predictions of both concentrations in individual tissues and in total. We applied the approach to Fagus sylvatica using 134 trees from 11 plots that covered large ranges of ecological conditions in terms of geographic region (from the northwest to the northeast of France), site index (from 35 m), stand age (form 10 years to 159 years), and roundwood diameter with nutrient concentrations being measured separately for wood and bark tissues partly up to a minimum diameter of 1 cm. Relationships between total nutrient concentrations and roundwood diameter showed several different shapes: a reverse-J-shape for N, S and P; a U-shape for K; and no clear, more complex shapes for Ca, Mg and Mn. These shapes were related to concentration changes with roundwood diameter in both wood and bark for N, S and P (but with low goodness of fit for the models of N and S in the bark), while they were only related to concentration change in the wood for K, and in the bark for Ca and Mn (but with low goodness of fit for the model of Mn in the bark). Moreover, shifts of concentration-diameter curves (additive effect) were likely related to site conditions (chemical fertility), as assessed based on foliar nutrient concentrations. An additional effect of stand age could not be excluded, but so far it appeared difficult to clearly distinguish between influences of site and age. We argue that our modelling approach is particularly suitable to further tackle the issue of site and age effects, by combing data from several studies on the same species and/or on other species (genericness). Comprehensive forest-management rules based on silvicultural scenario simulation and assessment may finally be developed by coupling nutrient, biomass and site-sensitive tree-growth models. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved

Modèles de biomasse et de minéralomasse. Quelles avancées de la recherche ? Pour quels usages à terme en gestion ?

National audienc

Des modèles robustes et génériques de Biomasse. Exemple du hêtre.

Cette étude présente un exemple de modèles de biomasse empiriques établis pour le Hêtre et répondant à des caractéristiques d’exhaustivité (prise en compte des branches et des fines découpes), de performance (évaluation la plus précise possible) et de robustesse (face aux changements de productivité et aux interventions sylvicoles). Ce niveau de précision a pu être atteint en ajoutant l’âge des peuplements aux variables explicatives traditionnelles des modèles de biomasse (diamètre à 1,30 m et hauteur totale de l’arbre), et en adoptant une forme d’équation allométrique permettant de relier les paramètres du modèle aux phénomènes biologiques régissant la croissance des arbres. Les modèles ont été appliqués à une chronoséquence située en Bretagne. Les résultats obtenus ont été comparés avec ceux des tarifs de Bouchon (1982) actuellement utilisés par les gestionnaires forestiers pour les estimations des stocks de biomasse. Il apparaît que les outils utilisés actuellement dans la pratique sous-estiment fortement les stocks de houppier qui représentent pourtant l’essentiel de la biomasse potentiellement utilisable pour satisfaire les besoins en bois énergie. Pour l’estimation des stocks de carbone à l’échelle nationale, l’emploi d’équations de biomasse permet d’augmenter la précision des estimations de 10 % par rapport aux calculs successifs d’un volume puis d’une masse

Ontogeny partly explains the apparent heterogeneity of published biomass equations for Fagus sylvatica in central Europe

A set of robust biomass equations was developed for European beech (Fagus sylvatica), using a large database made of trees from three different European countries. Models were calibrated on the French control dataset, including a broad range of tree size, age and geographical conditions. Their independent validation on Belgian, German unfertilized, German and French fertilized stands gave very promising unbiased results for all of the main tree compartments. The basic fitted allometric equation (biomass =?×(d2h)_ ) allowed us to work with biologically meaningful parameters, where ? encompasses both the form of the tree and the wood density, and _ is the allometric exponent that indicates the proportionality between the biomass and volume relative increments. The allometric parameters were found to vary with stand age (decreasing for the crown and increasing for the bole), and introducing these parameters to the equations significantly improved the performance of all aboveground biomass equations. This age effect was related to changes in both stem form and wood density for the trunk and to changes in hydraulic conductance for the crown. We argue that introducing stand age into the predictive parameters is the key for the accuracy of our equations. Management options and stand fertility stand for the low residual variations around this relationship. To confirm this result, we were able to homogenize most of the published biomass equations by accounting for the stand age given in each original paper. We noticed that our results were consistent with and matched the patterns that were observed for Eucalyptus (Eucalyptus). This could mean that species with similar wood properties and crown architecture may exhibit similar biomass equation structures. (Résumé d'auteur