Composition chimique élémentaire

La comparaison de la concentration élémentaire entre le bois mature et les rameaux ne doit prendre en compte que les rameaux possédant une certaine proportion d'écorce. Au mètre cube de bois utilisé, on compte 35 à 60 kg d’écorce (Dumon et Gélus, 1982). De même, le diamètre des rameaux est inversement corrélé à la proportion d’écorce par rapport au bois (Chomet et Overend, 1988). Etant donné que les données sur la biomasse et les teneurs en nutriments de branches dépendent du diamètre à hauteur d’homme (DBH), de la saison, du diamètre de branches, de l’âge, et des interactions possibles entre ces facteurs (Jing-shuang et Jung-bao, 2001), des difficultés surviennent quant à la comparaison avec des études similaires. De plus, les teneurs en éléments variées dans la plante diffèrent extrêmement à cause de leurs fonctions physiologiques différentes. Dans cette étude, la comparaison est réalisée uniquement dans le but de renseigner les variations en concentrations en éléments possibles entre régions de l’arbre.

Azote (N) - La concentration en N est généralement plus importante dans l'écorce que dans les rameaux et demeure très faible dans le bois de tronc (Tissaux, 2001). Les deux essences ont en effet montré des concentrations plus élevées dans les rameaux. Le Leucaena a affiché des teneurs en N plus élevées que celles retrouvées dans le Trema, et ce dans les deux compartiments de l’arbre.

Les concentrations trouvées ici (0,38 - 0,52 et 0,60 % pour respectivement le bois de tiges et le BRF de Leucaena ; 0,23 - 0,39 et 0,53 % pour respectivement le bois de tronc et les BRF de Trema) ont été plus faibles que celles trouvées par Otrysko et Pagé (2001) (0,6 - 0,8 %, composé uniquement de feuillus) et Tremblay et Beauchamp (1998) (0,72 % pour un mélange de 86 % de feuillus et 14 % de conifères). Par contre, les concentrations sont du même ordre de grandeur que celles trouvées par Tissaux (2001) (0,209 - 0,578 % pour les feuillus), Rana et al. (2009) (0,29 - 0,45 %) pour 5 espèces de la famille des Dipterocarpaceae ainsi que Larochelle (1994) pour l'érable à sucre (0,36 %). Des valeurs relativement faibles (0,19 et 0,20 % ; 0,20 et 0,18 % ont cependant été observées par Revesart et al. (1993) pour les branches et les bois d’A. mangium et A. auriculiformis (Mimosacaea), respectivement. Les écorces étaient analysées séparément des bois et des branches.

Le caractère légumineux du Leucaena expliquerait les écarts de concentrations en N observés entre les deux essences. En effet, le leucaena fixe davantage de N que le Trema.

Phosphore (P) – comme c’est cas pour N, la teneur en P est globalement plus importante dans les rameaux que dans l'écorce et dans le bois de tronc. La déficience du sol en P oblige les arbres à développer un mécanisme de recyclage afin de limiter les pertes (Luxmoore et al., 1981). Cette stratégie expliquerait l’intérêt de sa concentration élevée dans les rameaux. De plus, la concentration élevée en P comme en N dans les branches, comparée à celle du bois de tronc, serait liée à leur contenance élevée en cellules vivantes (Stevanovic, 2006).

Les concentrations (1045 contre 611 mg kg-1 dans les branches respectivement de Trema et Leucaena et 121-1157 contre 148-380 mg kg-1 pour le bois de tronc des mêmes espèces respectives) sont supérieures aux valeurs (300 mg kg-1) trouvées par Pettigrew (1998) dans le cas où l’on comparait seulement les concentrations en P dans les branches, mais les teneurs deviennent de même ordre de grandeur avec les résultats (252-917 mg kg-1) obtenus par Tissaux (2001) pour les feuillus. Les valeurs proches (450-1030 mg kg-1) sont aussi trouvées par Tremblay et Beauchamp (1998).

Cependant, Melesse et al. (2012) ont révélé des variations dans la concentration en P des feuilles de M. stenopetala et des gousses de M. oleifera en fonction de la saison et de l’altitude. En effet, ils ont observé des teneurs élevées en P dans les feuilles de M. stenopetala, alors que des fortes concentrations étaient trouvées dans les gousses vertes à faible élévation pendant la saison sèche.

Potassium (K) - La concentration en K diffère en fonction de la fraction considérée dans l’arbre. En effet, elle est plus élevée dans les branches (4342 et 5533 mg Kg-1, pour Trema et Leucaena, respectivement) que dans le bois de tiges (2265 et 4368 mg Kg-1, pour Trema et Leucaena). La concentration est globalement assez élevée dans les deux compartiments (bois de tiges et de branches) si on la compare aux autres nutriments.

Les teneurs trouvées ici sont proches de celles trouvées par Tremblay et Beauchamp (1998) mais sont au contraire inférieures à celles obtenues par Pettigrew (1998) (1900 mg kg-1). Les teneurs en K peuvent varier en fonction de l’altitude mais également en fonction de la saison (Melesse et al., 2012).

Calcium (Ca) - D’après van den Driessche (1994), Ca ne subit pas de translocation des feuilles vers les rameaux à cause de sa faible mobilité et tend par conséquent à s’accumuler dans l’écorce. D’où sa concentration élevée dans ce tissu. Par ailleurs, Tissaux (2001) et Otrysko et Pagé (2001) ont trouvé des concentrations en Ca confirmant sa faible concentration dans les rameaux et encore moins dans le bois de tronc, pendant qu’il se trouvait en concentration élevée dans l’écorce. Par contre, les résultats de cette présente étude ont donné des concentrations plus élevées dans les branches (3861 et 7314 mg Kg-1 respectivement pour Leucaena et Trema) que dans le bois de tronc (2368 et 1422 mg Kg-1) de ces deux essences. Néanmoins, ces concentrations sont plus faibles que les données rapportées par la littérature (14,7 - 26,7 g Kg-1) (Melesse et al., 2012) pour les feuilles et les gousses vertes de M. oleifera et M. stenopetala. Tremblay et Beauchamp (1998) et Pettigrew (1998) ont trouvé des valeurs (5700 - 8042 mg kg-1 ; 8000 mg kg-1, respectivement) à peu près proches. Les teneurs en Ca peuvent également varier en fonction de l’altitude et de la saison (Melesse et al., 2012).

Magnésium (Mg) – Le magnésium constitue l’un des éléments mobiles dont une partie se concentre dans les rameaux alors que l’autre partie serait perdue par lessivage (van den Driessche, 1984). En général, la concentration en Mg est plus élevée dans l’écorce que dans les rameaux (Tissaux, 2001). Selon Tissaux (2001), le bouleau et le chêne peuvent présenter une situation tout à fait différente avec des concentrations plus élevées dans les rameaux alors qu’elles demeurent faibles dans le bois de tronc.

Les concentrations trouvées (589 – 735 mg kg-1 contre 724 mg kg-1 respectivement pour le bois de tronc et de branches de Leucaena et 371 - 547 mg kg-1 contre 864 mg kg-1, respectivement pour le bois de tronc et de branches de Trema) sont assez proches de celles trouvées par Tissaux (2001) (308 - 887 mg kg-1 pour les feuillus), mais plus faibles que celles trouvées par Tremblay et Beauchamp (1998) (470 - 1270 mg kg-1) et par Pettigrew (1998) (600 mg kg-1). Sur ce, la concentration moyenne en Mg des BRF peut varier de 420 à 1200 mg kg–1, d’après Tremblay et Beauchamp (1998).

Il se dégage que les variations rencontrées, par comparaison avec les données de la littérature, s’expliqueraient en partie par la différence de la grosseur du diamètre des rameaux qui est plus faible (2,7 cm en moyenne) pour l’expérience de Tremblay et Beauchamp (1998) et plus faible encore (˂ 9 cm) pour l’expérience de Pettigrew (1998). De ce fait, la concentration en nutriments est fonction de la diminution du diamètre des branches (Lemieux, 1996). Il importe aussi de souligner que la fertilité du site est un facteur déterminant quant à la concentration en nutriments dans le végétal (van den Driessche, 1994 ; Lemieux, 1996). Les différences stationnelles expliqueraient, dans ce cas, les variations rencontrées dans les teneurs. En effet, les teneurs en Ca, Mg et K reflètent les conditions locales de sol, d'après Nicolai (1988) et Bauer et al. (1997), tous cités par Tissaux (2001). Or, ces teneurs présentent un écart entre les différents compartiments du bois. Aussi, le peuplier faux-tremble est une espèce qui contient une concentration en Ca élevée dans sa biomasse (notamment au niveau des branches et du feuillage) comparativement aux autres espèces (Perala et Alban, 1982, cité par Tissaux, 2001).

Carbone (C) et hydrogène (H) – les concentrations en C comme celles en H trouvées ici (48,21 - 48,74 % contre 48,37 - 49,32 % en C, respectivement pour Trema et

Leucaena ; 6,04 - 6,25 % contre 6,17 - 6,29 % en H, respectivement pour Trema et Leucaena) sont proches des valeurs (carbone (49,5 %), hydrogène (6 %)), caractérisant les bois tropicaux (Dumon, 1982 ; Dumon et Gélus, 1982 ; CTBA, 1999). On peut toutefois remarquer des valeurs légèrement plus élevées dans les branches que dans le bois de tronc, et ce pour les deux essences. Cependant, Castano-Santamaria et Bravo (2012) ont rapporté des pourcentages plus élevés en C dans l’écorce que dans le bois de cœur et l’aubier. De ce fait, les auteurs ont suggéré le modèle suivant pour la concentration en C du bois : écorce > bois de cœur > aubier.

Le sodium (Na), le fer (Fe) et le manganèse (Mn) représentent une portion d’éléments suffisamment lourds dans le bois. Ils ne paraissent pas jouer un rôle actif, mais leur présence dans le bois peut s’opposer à son utilisation (Stevanovic et Perrin, 2009). Il est cependant aisé de remarquer que ces minéraux, comme tous les autres d’ailleurs, sont globalement plus concentrés dans les branches que dans le bois de tronc. Ceci est probablement lié au fait que les trachéides du bois initial ont des lumens plus volumineux avec plus de ponctuations, constituant ainsi les voies principales pour le transport des fluides, riches en minéraux, à partir des racines (Stevanovic et Perrin, 2009). Alors que le bois final, dont les trachéides ont des parois plus épaisses et des lumens plus étroits, jouent essentiellement un rôle de support mécanique.