Chapitre I : Etat de l’art
4. Objectifs et hypothèses
L’objectif général de la thèse est d’identifier les processus écologiques responsables des échecs de régénération dans certaines forêts, en lien avec les pratiques sylvicoles. En effet, comme vu précédemment, de nombreux facteurs entrent en jeu dans les diverses étapes du processus. Dans les forêts dunaires d’Aquitaine, la régénération naturelle du pin maritime a été très peu étudiée. A l’aide d’études à la fois observationnelles et expérimentales, nous avons plus précisément voulu :
i) Quantifier la régénération afin de caractériser la variabilité régionale, en étudiant toutes les étapes de la régénération de la pluie de graines jusqu’à l’installation réussie d’un
jeune plant. Une quantification de l’effet des pratiques sylvicoles de « semis de sécurité » et de maintien d’arbres semenciers sera ainsi réalisée.
ii) Identifier les facteurs limitants pour la régénération naturelle du pin maritime. En particulier nous nous intéresserons à la disponibilité en graines pour la germination, à l’impact de la disponibilité en eau et aux sécheresses estivales, ainsi qu’à l’impact des herbivores.
iii) Etudier l’effet des interactions biotiques (plante-plante, mycorhizes) qui peuvent moduler les facteurs précités. Ces interactions sont connues pour être particulièrement importantes dans les milieux secs et oligotrophes en diminuant les stress hydriques (interaction plante-plante de type facilitation) et nutritifs (mycorrhization) et en régulant l’impact des herbivores.
Pour répondre à cela, cinq études in situ ont été réalisées durant cette thèse. Les étapes du cycle de régénération et les facteurs directs et indirects étudiés sont synthétisés dans le Tableau 1.
Etude 1 : Quantifier la régénération et caractériser la variabilité régionale en fonction des pratiques sylvicoles.
L’étude de l’itinéraire sylvicole a consisté à comparer deux facteurs croisés : le type de coupe (coupe rase vs coupe d’ensemencement) et l’efficacité de l’ajout d’un semis de graines comme pratiqué par l’ONF (semé vs non semé). Les coupes d’ensemencement, déjà mises en œuvre sur les peuplements espagnols, commencent à être utilisées par l’ONF en réponse aux échecs récurrents. Il s’agira donc d’évaluer l’efficacité de cette pratique dans le cadre de notre forêt dunaire. La mesure de la dispersion des graines, de la germination et de la survie des jeunes pins a été effectuée durant 3 ans afin de quantifier la régénération en lien avec ces pratiques.
L’hypothèse principale de l’étude est que la coupe d’ensemencement pourrait permettre de compenser les années de faible régénération en apportant des graines supplémentaires chaque année, et en améliorant la survie des semis en créant des conditions microclimatiques plus favorables sous leur canopée, notamment en période estivale.
Etude 2 : Estimer la prédation des graines dans le sol par les rongeurs de manière dynamique sur un an.
dysfonctionnement, l’ensemble des échantillons at été récolté au bout d’unan, et le nombre de graines restant comptabilisées.
Etude 3 : Caractériser le microsite de germination, avec une approche multi-échelle afin de comprendre les mécanismes en jeu et de pouvoir transférer ces résultats à la gestion sylvicole.
L’hypothèse principale est que l’humidité est le principal facteur limitant pour la germination. Un placement contrôlé de graines a été effectué et, en plus des mesures directes d’humidité, les différents facteurs pouvant moduler l’humidité disponible ont été étudiés (climat, topographie, microrelief, matière organique, végétation, et litière).
Etude 4 : Comprendre l’effet des interactions plantes-plantes-herbivores sur la survie et la croissance en lien avec le stress hydrique et l’herbivorie.
Le modèle d’étude est le système plantule de pins – arbousiers – herbivores (à la fois cervidés et micromammifères). Ces interactions complexes ont été étudiées durant deux ans lors d’une expérimentation en réalisant des transplantations avec ou sans voisins, et protégées ou non par des enclos. Le stress hydrique a été caractérisé à l’aide de sondes aériennes et souterraines.
Les hypothèses sont que : 1) l’arbousier a un effet positif sur la survie des plantules pendant les périodes de stress hydrique, 2) l’arbousier peut jouer un rôle de médiateur sur la relation plantules – herbivores, 3) l’installation des semis et l’effet des interactions dépendent de l’année et des variations saisonnières.
Etude 5 : Observer à l’échelle régionale la relation entre la composition mycorhizienne et le développement de la plantule.
Nous avons cherché à observer si le statut de régénération du site (en échec ou en réussite), l’exploitation de la parcelle (coupe rase, coupe d’ensemencement ou forêt mature), et les conditions environnementales (topographie, conditions météorologiques et propriétés du sol) avaient des effets sur la composition en ectomycorrhizes (ECM), et si celle-ci pourrait être un facteur à approfondir dans notre contexte.
Les hypothèses sont : 1) les plantules des sites en échec de régénération pourraient avoir une colonisation et une diversité ectomycorhizienne inférieure, 2) la colonisation ectomycorhizienne pourrait être plus faible dans les coupes rases que dans les coupes d’ensemencements en raison de la perte d'inoculum, 3) les ECM pourraient conduire à de meilleures concentrations de nutriments dans les aiguilles.
Ces cinq études doivent nous permettre d’améliorer d’une part les connaissances fondamentales sur l’écologie de la régénération naturelle du pin maritime en milieu dunaire, et d’autre part de proposer des pratiques de gestion pour sécuriser le renouvellement de ces pinèdes dans un contexte de réchauffement climatique où les épisodes de sécheresses devraient devenir de plus en plus nombreux et intenses (Dale et al., 2001; IPCC, 2014).
Tableau 1 : Récapitulatif des étapes du cycle de régénération étudiée, associé aux études correspondantes et les facteurs étudiés dans chacune d'elle
Etape du cycle de régénération étudiée
Facteurs premiers important pour l'étape étudiée (Objectif 2)
Pratique sylvicole en jeu (Objectif 1)
Facteurs indirects / Interactions biotiques
(Objectif 3)
Etude
Dispersion des graines Quantité de graines disponible pour la germination Coupe d'ensemencement
Semis de sécurité 1
Banque de graines dans le sol
Quantité de graines disponible
pour la germination − Herbivorie 2
Germination
Disponibilité en eau / Sécheresse
– Disponibilité en Lumière Coupe d'ensemencement Couvert forestier / Topographie 1
Disponibilité en eau / Sécheresse
Topographie / Microrelief / Litière / Végétation concurrente
/ Matière organique
3
Installation (Croissance et/ou
Survie)
Disponibilité en eau / Sécheresse Coupe d'ensemencement Couvert forestier / Topographie 1
Disponibilité en eau / Sécheresse Maintien du sous-bois Topographie / Interactions
biotiques pins-arbousiers 4
Disponibilité en lumière Coupe d’ensemencement / Maintien du sous-bois Couvert forestier / Interactions biotiques pins-arbousiers 4 - 5
Prélèvement eau et nutriments
(mycorhizes) Coupe d'ensemencement
Couvert forestier / Topographie /
Perturbation du sol 5
Herbivorie Coupe d'ensemencement Modification habitat herbivores 1
Herbivorie Maintien du sous-bois Interactions