Chapitre IV : Modèles allométriques de prédiction de la biomasse aérienne et du stock de carbone des
4.4.3. Modèles allométriques de prédiction de la biomasse
Les modèles allométriques élaborés varient d’une espèce à une autre. Cela serait lié à la variation de la densité du bois observée entre les différentes espèces (Aboal et al., 2005). Le choix de la méthode et du modèle mathématique d’ajustement des paramètres doit être considéré judicieusement dans l’estimation de la biomasse des plantes ligneuses (Bognounou et al., 2008). La biomasse aérienne des différentes parties et la biomasse totale des individus, ont été ajustées en utilisant la forme linéaire du modèle puissance. Ce modèle mathématique a été largement utilisé dans la littérature pour la prédiction de la biomasse sur pieds des espèces ligneuses en Europe (Zianis & Mencuccini, 2004) et en Afrique (Henry et al., 2011 ; Fayolle et al., 2013 ; Djomo et al., 2016 ; Mensah et al., 2016a ; Xiang et al., 2016). Il fournit des résultats fiables pour plusieurs types de prédiction de la biomasse, compte tenu de son élasticité (Bayen, 2016, Amani, 2016). En effet, les modèles puissances restent généralement extrapolables avec une bonne fiabilité car ils reposent sur un modèle allométrique fractal qui est invariant à toutes les échelles (Picard et al., 2012) ; ce qui explique leur large utilisation dans les équations de prédiction de la biomasse au profit des modèles logarithmiques ou polynomiaux. La transformation logarithmique des variables effectuée dans cette étude reste nécessaire pour réduire les écarts pouvant exister en milieu réel, et satisfaire les conditions de normalité et
86 d’homoscédasticité des résidus (Chave et al.,2005). Les modèles allométriques développés avec le DBH comme unique variable explicative étaient les plus performants pour la prédiction de la biomasse des trois compartiments de la quasi-totalité des cinq espèces étudiées. La précision de la mesure des variables explicatives est très déterminante dans le développement des équations allométriques (Picard et al., 2012 ; Bondé et al., 2015). Le DBH peut être mesuré facilement sur le terrain avec plus de précision que les autres paramètres dendrométriques. En outre, cette variable est toujours disponible dans les données des inventaires. De nombreuses études ont aussi montré que le DBH est la variable explicative la plus couramment utilisée pour la prédiction de la biomasse des différents compartiments des espèces ligneuses (Henry et al, 2011 ; Kuyah et al., 2012 ; Vahedi et al., 2014). Cependant, l’utilisation de cette variable seule n’a pas permis une prédiction optimale de la biomasse des branches de I. doka, du tronc de C.
nigricans, et I. doka. L’incorporation de la hauteur totale a été donc nécessaire pour améliorer la qualité de prédiction de la biomasse des branches et du tronc de ces espèces. Certains auteurs estiment que l’utilisation du DBH seul comme variable explicative, entraînerait une augmentation de la biomasse prédite (Chave et al.,2005). D’autres par contre ont montré que l'utilisation du DBH seul comme variable explicative sous-estime la prédiction de la biomasse (Alvarez et al., 2012). Par ailleurs, Xue et al. (2016) et Dong et al. (2018) recommandent l’ajout d’une seconde variable pour résoudre le problème d’incertitude dans l’évaluation de la biomasse par le DBH. Des études antérieures ont montré que l’incorporation de la hauteur comme seconde variable, améliore la performance de prédiction des équations élaborées (Ngomanda et al., 2014 ; Picard et al., 2015 ; Mensah et al., 2017 ; Dimobe et al., 2018a, Dimobe et al., 2018b) et a l’avantage d’accroître le potentiel d’applicabilité des équations à différents sites (Sawadogo et al., 2010). Toutefois, la hauteur seule ne saurait être une bonne variable pour la prédiction de la biomasse (Oliveras et al., 2013). Les modèles de prédiction de la biomasse varient en fonction des différents compartiments des arbres. Les résultats de ces études sont similaires à ceux obtenus par Sawadogo et al. (2010), Dimobe et al. (2018a) au Burkina Faso, Henry et al. (2010) au Ghana et Traoré et al. (2018) en Côte d’Ivoire, qui ont montré une variation des équations allométriques en fonction des parties de l’arbre.
La propriété d’additivité a été utilisée pour ajuster l’équation de la biomasse totale des individus des différentes espèces à travers la méthode SUR. Bien que de nombreux auteurs (Dong et al., 2016, Huff et al., 2017) aient montré que l'utilisation de la méthode SUR améliore les modèles de biomasse et garantit la propriété d'additivité, nous avons limité cette discussion aux équations allométriques ajustées, car nous n'avons pas évalué les performances de la méthode.
Néanmoins, les paramètres statistiques et les graphes de régression des résidus prouvent que les
87 équations ajustées sont fiables et minimisent les erreurs de prédiction de la biomasse totale des individus.
Des modèles allométriques de prédiction de la biomasse totale existaient déjà pour Combretum nigricans au Niger (Amani, 2016), Combretum nigricans et Anogeissus leiocarpa au Burkina Faso (Sawadogo et al., 2010). Toutefois, n’ayant pas adopté la même démarche méthodologique, nos résultats diffèrent de ceux obtenus dans ces études.
4.5. Conclusion partielle
Cette étude montre que l’allocation de la biomasse des arbres varie en fonction du compartiment et des espèces. Au fur et à mesure de leur croissance, les arbres allouent plus de biomasse à la partie lignifiée au détriment des feuilles. De même, la densité spécifique du bois diffère selon les espèces. Les fortes valeurs de densité confèrent à P. erinaceus et I. doka du bois dur, laquelle propriété offre à ces espèces une grande importance industrielle. Les modèles allométriques de type puissance s'ajustent bien à la biomasse aérienne des différents compartiments de C. nigricans, A. leiocarpa, I. doka, P. erinaceus et M. inermis. L’étude a mis en évidence également la spécificité des équations allométriques selon les parties de l’arbre et des espèces. Pour les espèces A. leiocarpa, M. inermis et P. erinaceus, le DBH est la seule variable explicative qui permet de prédire avec satisfaction la biomasse aérienne des différents compartiments des arbres. Ces résultats infirment notre première hypothèse, qui stipule que seules les variables composées prédisent mieux la biomasse des différents compartiments des espèces ligneuses. Pour les espèces telles que C. nigricans et I. doka, l’incorporation de la hauteur comme seconde valeur explicative permet d'améliorer la performance de la prédiction.
Tous les modèles élaborés présentent une assez bonne capacité prédictive au regard des petits écarts observés entre les valeurs observées et celles prédites. Par ailleurs, la teneur moyenne en carbone varie significativement selon les différentes parties des espèces. Par contre, il n’y pas de différence significative entre les teneurs en carbone des différentes espèces. Ce qui confirme notre seconde hypothèse qui stipule que la teneur en carbone est la même pour les cinq espèces étudiées.
Les modèles allométriques établis peuvent être utilisés pour estimer la biomasse des espèces par composantes dans des conditions environnementales similaires. En outre les équations de la biomasse aérienne totale des espèces dominantes des écosystèmes constituent des outils indispensables dans la détermination de la situation de référence du stock de carbone des zones d’étude.
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