D'Herbès, Jean-Marc

Thiéry, J.M.

Valentin, Christian

Horizon / Pleins textes

Communication aux journées du PIR-EVS (Tendances nouvelles en modélisation pour 
l'environnement, Paris, 15-17 janvier 1996). 
Un modèle simplifié de gestion des écosystèmes forestiers contractés sahéliens 
J. M. Thiéryl, J.-M. d'Herbès2 et C. Valentin2 
CEA/DSV/DEVM, Centre de Cadarache, 13 108 Saint-Paul-lez-Durance, France 
2 ORSTOM, B.P. 11416, Niamey, Niger 
Mots-Clés : Sahel, automate cellulaire, brousse tigrée, exploitation forestière, reboisement. 
Des bandes de végétation, séparées régulièrement par des bandes de sol nu, ont été décrites 
dans des zones arides ou semi-arides. Ces structures contractées peuvent se constituer si la 
pluviométrie totale ne permet pas le maintien d'un couvert dense et continu et si un flux 
hydrique laminaire suffisant et uniforme compense le déficit en eau. 
Des études récentes montrent que ces bandes de végétation suivent un modèle de 
succession, dans lequel les zones nues sont colonisées par un front pionnier. Des études 
locales dans le sud-ouest du Niger suggèrent que des transitions peuvent apparaître entre les 
différentes structures observées dans une même région écologique, selon les variations de la 
pluviométrie moyenne et des caractéristiques de surface. 
Ces transitions ne pouvant pas être suivies sur le terrain sans des études à très long terme, 
un modèle simplifié a été développé pour simuler les diverses structures observées. LÆ 
modèle "TICREE", fondé sur des automates cellulaires, est dérive du jeu de la vie et 
dépend seulement de deux hypothèses sur les compétitions et les synergies : l'établissement, 
la croissance et la survie d'une plante donnée sont influencés négativement par les plantes 
en amont et positivement par les plantes latérales ou en aval (Thiéry et al. 1995). 
L ~ S  résultats montrent que presque toutes les structures sur 'le terrain peuvent être 
engendrées par ce modèle simplifié, en faisant varier seulement le coeficient de 
compétition, le coeflcient de synergie et le nombre d'itérations. 
brousses tigrées (sous leurs formes pure ou dégradée) sont actuellement l'une des 
Principales -sources de bois c/e chauffage dans de nombreuses régions sahéliennes, en 
i 
Particulier dans les environs dp Niamey (Atelier du 20-24 novembre 1995). De nombreux 
'c- 
ci sont la marque d'une dégradation ou le résultat d'un équilibre édapho-climatique. Le 
modèle "TZGREE" est évidemment beaucoup trop simple pour décrire toute la complexité 
d'un écosystème forestier. Cependant, il semblait intéressant de voir comment il réagissait 
certaines conditions extrêmes de gestion ou d'exploitation. 
La Figure 1 représente la régénération d'un bosquet d'une brousse tigrée après une coupe 
rase partielle R' ,  à partir de l'état initial RO (voir la légende des Figures). On suppose 
implicitement que la coupe a été suivie d'un dessouchage et d'un damage suffisants pour 
éviter toute repousse spontanée, comme on le ferait pour construire une piste. On suppose 
aussi que la pente générale a été conservée pour maintenir un écoulement laminaire. La 
Figure 1 montre que le modèle prévoit une régénération progressive du bosquet 
partiellement coupé, du moins lorsque celui-ci est bien orienté sur une ligne de niveau. La 
même Figure présente des coupures et des fusions spontanées comme celles qui apparaissent 
au bas des vues R2, R3 et R4. Une coupure artificielle dans une région partiellement 
désordonnée pourrait donc, après régénération, modifier la connexité des bandes. Un autre 
effet attendu, que l'on peut percevoir sur les mêmes vues, est un épaississement et une 
dynamique plus rapide de la bande qui est située en aval de la coupe rase et qui bénéficie 
ainsi d 'un surplus hydrique (impluvium plus large). 
Les stratégies classiques de reboisement en milieu aride tendent à répartir les plants pour 
leur permettre de recueillir le maximum d'eau. I1 est donc tentant de planter au milieu des 
bandes de ruissellement après avoir préparé le terrain. Cette stratégie n'est pas compatible 
avec les hypothèses du modèle et la Figure 2 montre que les plants intermédiaires sont 
éliminés en 2 itérations (environ 10 à 20 ans). Dans ce cas le modèle présente le défaut 
évident de ne pas tenir compte de la préparation du terrain. Ses résultats sont probablement 
valables pour une préparation minimale. La réalisation de diguettes en "demi-lunes" 
permettrait la survie des nouveaux plants au détriment des zones pionnières en aval. 
Cependant la pérennité de ces aménagements de petite hydraulique est faible. Le constat sur 
le terrain va le plus souvent dans le sens indiqué par le modèle, c'est à dire une très faible 
croissance et l'élimination progressive des plants introduits. De plus, même en cas de 
succès, la capture de l'eau par les ouvrages réalisés pénaliserait à coup sûr la productivité et 
la survie des individus de la bande située en aval. 
La Figure 3 montre l'effet combiné de nouveaux plants dans les zones de sédimentation (en 
amont des zones pionnières) et de coupes importantes dans la zone de dégradation. Cela se 
traduit par un amincissement notable de la largeur des bandes (Pl comparé à PO) mais la 
largeur normale est retrouvée au bout de quelques itérations (environ 20 ans). A ce point de 
vue le modble est relativement optimiste, car il prévoit un retour à la normale même après 
des coupes sévères sans plantations nouvelles : dans ce cas, les durées de régénération 
seront bien sûr plus longues. Cette technique d'aménagement des brousses tigrées est 
actuellement mise en oeuvre au Niger sous la forme suivante : selon les recommandations 
des auteurs, il est conseillé de répandre le petit bois non exploitable dans la zone pionnière 
et la zone de sédimentation, afin de faciliter l'implantation de nouveaux individus ligneux. 
Ceci constitue une technique sans risque, compatible avec les fluctuations climatiques à 
court et moyen terme. 
LA comparaison des prédictions précédentes avec les observations et les mesures de terrain 
devrait permettre d'analyser finement les hypothèses de base du modèle "TZGREE" et de 
construire un modèle plus réaliste sans trop augmenter le nombre de paramètres. 
LEGENDE DES FIGURES 
Les 3 figures ci-jointes décrivent la réaction du modèle "TZGREE" après 3 traitements 
différents. Les structures initiales (RO, MO et PO) correspondent au cas E20 de la Fig.3 
(Thiéry et al. 1995) (les différences d'aspect sont dues au tirage aléatoire de la forme des 
arbres qui donne un rendu plus réaliste qu'une représentation par des formes géométriques). 
Dans ces figures comme dans l'article initial, on suppose une pente faible et homogène 
permettant un écoulement laminaire du haut vers le bas de chaque vue. Les bosquets ont 
alors tendance à s'aligner sur les lignes de niveau tout en changeant de forme. Les résultats 
des traitements sont représentés en R ' ,  M' et P' : R' pour une coupe rase d'une partie 
d'un bosquet (coupe encadrée par un carré), M' pour un reboisement au milieu de la zone 
nue de ruissellement et P' pour une plantation dans la zone de sédimentation et une coupe 
importante dans la zone de dégradation. Les vues Rl-R4, M1-M4 et P1-P4 présentent le 
comportement du modèle, au cours des 4 premières itérations (durée estimée 20 à 40 ans). 
REFERENCES 
J. M. Thiéry, J.-M. d'Herbès and i. Valentin (1995). A model simulating the genesis of 
banded vegetation patterns in Niger. J. Ecology 83, 497-507 (et références de cet article). 
Atelier "Fonctionnement et Gestion des Ecosystèmes Forestiers Contractés Sahéliens". 
Niamey (Niger), 20-24 novembre 1995. 
113 
c 
i; 
RO: R': R1: 
R2: R 3: R4: 
Fig.  1.' ßégénération d 'une coupe rase 
I 
c 
P 
' T  
MO: 
M2: 
M ' :  
M3: 
F i g 2  Reboisement au milieu 
M1: 
M4: 
de la zone nue 
. .. ___._I/-- 
,. _ .  --._ ... - ~ .... . - - -- . .._. 
PO: 
P2: 
P ' :  
P3: 
P1: 
P4: 
Fig.  3 P lan ta t i ons  e t '  coupes de bois 


Tendances nouvelles en modélisation pour l'environnement

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