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Evaluation multi-échelles de la diversité spécifique, structurale et fonctionnelle des arbres en forêt guyanaise : prise en compte du substrat géologique, des sols et de la dynamique sylvigénétique

Coordinateur(s)
Daniel Sabatier, CIRAD-IRD
Partenaire(s)

INRA

ENGREF

LET

Université de Lyon 1

Nous avons cherché à décrire, analyser et comprendre, à l’échelle d’une petite région naturelle de forêt tropicale humide de Guyane, l’influence de deux causes importantes de variation de la diversité des espèces et de la diversité fonctionnelle du peuplement forestier arborescent : le substrat géologique et pédologique, et l’intensité du régime de perturbations naturelles. L’objectif était de contribuer à l’élaboration de modèles, méthodes et outils qui permettraient aux gestionnaires forestiers de mieux raisonner leurs actions à des échelles compatibles avec des objectifs d'exploitation/conservation durable des ressources naturelles.
Un dispositif d’échantillonnage spécifique (points-grappes) a été réalisé pour l’analyse de la diversité des espèces au site focal de Crique-Montagne Plomb (CMP) et complété par un ensemble de parcelles pour les approches structurale, architecturale et fonctionnelle des peuplements. Ces deux échantillonnages interceptent les principaux ensembles géomorphologiques et substrats pédologiques. Au total, le jeu de données comprend 66 600 arbres mesurés (D130), identifiés (919 espèces, 313 genres et 74 familles) et localisés dans un SIG, 150 sondages et 35 fosses pédologiques. Nous avons parallèlement développé un cadre analytique de décomposition de la diversité en fractions additives, diversité bêta (expliquée) et diversité alpha (résiduelle), en fonction des facteurs environnementaux.
Au-delà de la classification naturaliste des sols observés, les approches géomorphologiques et pédologiques ont permis de compléter les modèles de couvertures pédologiques et de mieux prendre en compte les dissimilarités de fonctionnement hydrodynamique en relation avec le gradient d’hydromorphie (principal gradient écologique mis en évidence).
Il est maintenant admis qu'un premier niveau de typologie des forêts de Guyane consiste à distinguer les peuplements des bas-fonds hydromorphes, qui abritent des espèces spécialisées, des peuplements de « terre ferme ». Pour ces derniers, l'influence du degré d'hydromorphie lié à l'amincissement du profil pédologique est confirmée dans un nouveau contexte géologique. La stabilité de cette relation est validée par la comparaison entre sites et l’ordination des situations pédologiques en fonction du peuplement qu’elles portent.
La diversité fonctionnelle a été abordée par la prise en compte, à l’aide des méthodes isotopiques, de deux aspects importants de l’écophysiologie des arbres : le compromis au niveau foliaire entre les flux de carbone et d’eau (efficience d'utilisation de l'eau) et l’acquisition de l’azote. L’efficience de l’utilisation de l’eau d’un peuplement dépend des substrats et, dans une moindre mesure, des peuplements. L’acquisition de l’azote dépend d’une part de la fertilité des sols pour les légumineuses fixatrices, et d’autre part de comportements spécifiques vis-à-vis des formes chimiques de l’azote dans le sol. La fréquence et/ou la diversité des espèces fixatrices n’est pas fonction de la fertilité azotée des sols.
Afin de lier structure, dynamique et diversité dans une perspective d’inférence des résultats, trois voies ont été explorées : i) une méthode d’analyse spatiale 2D du grain de la canopée (analyse texturale par transformée de Fourier d’images THR) a été mise au point et appliquée, ii) un levé par altimétrie laser (LIDAR aéroporté) a été effectué pour approcher la structure 3D de la canopée et iii) une méthode de diagnostic architectural a été élaborée. Au site CMP, le grain de canopée rend compte des variations structurales (distribution des diamètres) du couvert forestier en fonction des sols ; l’analyse texturale apparaît très prometteuse pour la cartographie des types forestiers. Au site de Paracou, la volumétrie de la canopée vue par le laser rend compte de la croissance en diamètre des arbres du sous bois. Seule une typologie des hauteurs de canopée est faiblement, mais significativement, corrélée à la diversité locale des espèces.