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Analyse des systèmes racinaires d'essences feuillues et résineuses dans différentes situations sylvicoles et stationnelles. Application à l'évaluation de la stabilité et aux bilans carbonés

Coordinateur(s)
Francis Colin, UMR INRA-ENGREF "Lerfob" à Nancy
Partenaire(s)

INRA :
   > Equipe "Biogéochimie des Ecosystèmes Forestiers" du Centre INRA de Nancy
   > Equipe "Phytoécologie Forestière" de l'UMR 1137 "Ecologie et Ecophysiologie forestières"
   > Equipe "Dynamique des communautés" Université de Rennes, faisant partie de l'UMR 6553 "Ecobio"

IDF

ONF

Ce projet avait pour objet d'apporter de nouveaux éléments d'information sur les capacités d'ancrage souterrain des arbres forestiers dans diverses conditions écologiques et sylvicoles et sur les possibilités d'ancrage souterrain offertes par les stations forestières.

Le projet a permis de faire progresser les connaissances dans 4 grands domaines :

  • l'architecture des racines ;
  • les biomasses et minéralomasses racinaires ;
  • l'autécologie du hêtre et des chênes et l'allométrie des systèmes racinaires ;
  • la sensibilité aux chablis des chênaies et chênaies-hêtraies.


Il est important de noter que les résultats obtenus dans ce projet sont de niveaux d'analyse très diverses et qu'une réelle mise en commun des données recueillies n'a pas encore été réalisée (à venir dans l'article à paraître "forêt, vent et risque, des connaissances enrichies pour une meilleure gestin forestière", co-édition Quae éditions - ECOFOR.)

1. Architecture des racines

Une approche bibliographique, complétée par des observations réalisées sur des chablis, a permis de construire une typologie des architectures racinaires : en croisant les principales stratégies d'enracinement, en profondeur d'une part et en surface d'autre part, 12 modèles morphologiques théoriques sont apparus.

Cette classification fournit des éléments de réflexion fructueux pour des travaux ultérieurs, notamment dans le domaine de la stabilité des arbres forestiers. Les cinq essences de l'étude et 10 autres ont été confrontées à cette typologie.

2. Biomasses et minéralomasses racinaires

Les biomasses racinaires ont été mesurées sur le site-atelier de Fougères (Ille-et-Vilaine) et sur deux sites Renecofor. Les éléments majeurs ont été déterminés : C, N P, Ca et Mg.

La biomasse varie en fonction de l'âge (un modèle de regression a été trouvé). Cependant, à âge équivalent, la biomasse dépend de la station. La station joue également sur la répartition des racines par classes de diamètre.

Concernant la minéralomasse, les résultats indiquent une variation du taux de carbone selon l'âge du peuplement, la catégorie de racines, mais également, quoique dans une moindre mesure, selon la station.

3. Autécologie du hêtre et des chênes en Lorraine

L'étude a été menée dans 5 forêts du plateau lorrain et du plateau calcaire de Lorraine : 730 arbres (sains et chablis) de 12 espèces différentes ont été échantillonnés. Les contraintes supposées sont liées à la présence d'argile lourde mal structurée, compacte, à mauvais drainage vertical ou à la présence de calcaire à facies variés.

Concernant les relations d'allométrie, les principaux résultats sont les suivants :

- la morphologie du système racinaire est fortement dépendante des contraintes du sol pour chaque essence eu égard à son architecture propre ;

- il est possible de mettre en évidence un équilibre allométrique entre les parties souterraines et aériennes pour chaque espèce ; néanmoins des différences d'allométrie ont été décelées entre les différentes stations, différences qui sont assez difficiles à expliquer pour l'instant, compte-tenu du jeu de données disponible.


Plus qualitativement, en situation de sol superficiel sur calcaire, la contrainte de profondeur s'impose indifféremment à toutes les espèces. L'enracinement du hêtre apparaît nettement plus sensible aux contraintes du sol que celui des chênes.

Il existe quand même quelques différences pour les essences principales au niveau de la formation de mottes et plaques. Ainsi le volume des mottes du hêtre est plutôt aplati, celui du chêne est à la fois aplati et plongeant et celui du charme et de l'érable champêtre est plutôt plongeant. Sur les sols argileux hydromorphes, le développement des racines en profondeur est limité pour le hêtre tandis que le chêne apparaît capable d'une prospection très profonde.

4. Sensibilité aux chablis des chênaies et des chênaies-hêtraies du plateau lorrain

La répartition et l'intensité des dégâts ont été observées sur un réseau de 300 placettes mis en place antérieurement sur 4 massifs forestiers couvrant les différences de géologie du plateau lorrain (marne, limon et alluvions).

Une première analyse globale montre un seuil de hauteur et un seuil d'âge en dessous desquels les fréquences de chablis sont faibles à nulles : pratiquement aucun arbre de hauteur inférieure à 18-19m et de moins de 50 ans n'a été renversé par le vent dans notre échantillon. Les individus en-deçà de ces seuils n'ont pas été pris en compte dans la suite de l'analyse.

La texture est la variable la plus explicative des fréquences de chablis. Elle permet de discriminer nettement deux groupes de massifs, l'un à taux de dégâts très faibles sur limon argileux et l'autre très fort sur alluvions La hauteur des arbres, l'essence et enfin laetraitement sylvicole expliquent ensuite la variabilité globale et l'intensité des dégâts.

A l'échelle de cette petite région, notre étude permet de conclure que la géologie et l'effet stationnel (texture, rapport C/N et hydromorphie) sont des facteurs de risques majeurs et dépassent très largement les effets sylvicoles. Autrement dit, les caractéristiques dendrométriques individuelles des arbres interviennent très secondairement dans la vulnérabilité au vent par rapport au milieu. Il semble bien que, sur le plateau lorrain, ce soit la possibilité d'ancrage dans un matériau cohérent qui explique le mieux la stabilité des arbres.