3.2.1 Le pin maritime
Le pin maritime (Pinus pinaster Ait.) est un conifère qui appartient au genre Pinus de la famille des Pinacées, dont au moins 115 différentes espèces sont connues. Le pin maritime est une espèce très répandue sur les côtes de l’Atlantique et de la Méditerranée. Il est assez commun en France, Espagne, Italie, Portugal et Afrique du Nord, mais également en Afrique du Sud où il est cultivé à grande échelle (Farjon, 2001). En France il est surtout connu dans les forêts landaises de Gascogne dans le Sud-Ouest du pays. Il s’agit de la plus grande région forestière française (1.5.106 ha), contenant presque uniquement des pins maritimes (95%). Le pin maritime atteint en moyenne 20 - 30m (arbre adulte) et arrive à sa maturité économique forestière à 40 - 50 ans (figure 3.1).
Des auteurs nombreux ont étudié et caractérisé la géométrie générale d’un pin maritime et son accroissement (Lemoine, 1982 ; Kremer et Roussel, 1986 ; Champion et al., 2001, par exemple). La géométrie et les dimensions dépendent tout d’abord de l’âge de l’arbre. Pendant les premières années les jeunes arbres montrent un houppier pyramidal alors qu‘ensuite il s’étale en une forme ovoïde. Plus l’arbre vieillit, plus sa ramification se concentre dans le quart supérieur du tronc, car les anciennes branches inférieures ne produisent plus de feuilles et meurent. Souvent ces branches cassent par la suite (figure 3.2).
tronc: ordre 1 branche d’ordre 2 branche d’ordre 3 • • • niveaux supérieurs unité de
croissance pousses de 3 ans
pousses de 2 ans pousses de 1 an pousses de l’année 0 La croissance du pin maritime s’effectue d’une manière très caractéristique : les unités de croissance représentent chaque reprise de l’élongation, à ne pas confondre avec la croissance annuelle en épaisseur qui se manifeste au tronc et aux branches. Une année de croissance peut contenir plusieurs unités de croissance. On parle de polycyclisme lorsqu’un arbre présente plusieurs unités de croissance au cours de la même année. Normalement le nombre de cycles d’une pousse annuelle est de une ou de deux (Kremer, 1981), ayant lieu au printemps et en fin d’été. Les entre-nœuds qui s’allongent dans une année sont toujours concentrés dans le bourgeon formé l’année précédente. La figure 3.3 montre le principe de la croissance d’un pin maritime (Saleh et al., 2005 ; Champion, 1996). Le tronc est considéré comme ordre 1, les branches sortant du tronc ordre 2. La ramification présente les ordres trois et quatre, quelquefois même plus. Pour chaque unité de croissance les nouvelles tiges s’ajoutent aux axes principaux, donc au tronc et aux branches extérieures. Ensuite des aiguilles poussent au bout des nouvelles tiges. Les branches formées dans une année deviennent les axes principaux de l’année suivante et l’origine des nouvelles tiges.
Figure 3.3 : Schéma de croissance d’un pin maritime avec ses accroissements successifs (d’après Saleh et al., 2005 ; Champion, 1996).
Les aiguilles poussent par deux et sont distribuées partout sur l’arbre (tronc, branches et rameaux). Elles vivent jusqu’à trois ans, parfois quatre, et tombent ensuite. Il est important de bien connaître leur distribution (répartition spatiale, inclinaison) et leur surface, car les aiguilles conditionnent les échanges radiatifs, énergétiques et gazeux dont témoigne la température de la plante. Les échanges gazeux avec l’atmosphère se font en effet au niveau des stomates des feuilles, qui permettent de réguler les entrées et les sorties d’oxygène, de dioxyde de carbone et d’eau. Lors des périodes de stress hydrique ceux-ci se ferment pour limiter les pertes en eau, réduisant ainsi la transpiration et provoquant une augmentation de la température de surface des aiguilles. La surface de l’appareil foliaire est donnée par l’indice foliaire ou LAI (leaf area index, en m2m-2) qui décrit la surface de feuilles cumulée rapportée à 1m2 de surface au sol. La mesure directe du LAI est difficile mais il existe des méthodes d’estimation indirecte à partir des mesures optiques de fraction de trouées directionnelle via des modèles d’interception du rayonnement (Guyon et al., 2003, voir aussi § 3.4.3), ou à partir de données dendrométriques via des modèles allométriques (Porté et al., 2000, voir également § 3.4.2).
Les différentes dimensions d’un pin maritime (hauteur totale, longueur des branches, des rameaux, des aiguilles ou angles et orientation des branches etc.) dépendent de l’âge de l’arbre mais aussi des circonstances pédologiques et climatiques, de la fertilité et des pratiques culturales. Des modèles, calibrés statistiquement, d’estimation de certaines grandeurs dendrométriques à partir d’autres variables plus faciles à mesurer, des plus simplifiés au plus complexes, existent (voir par exemple, Saleh et al., 2005 ; Porté et al., 2000, 2002 ; Lemoine, 1982).
Nos recherches se concentrent sur la structure de couvert d’un peuplement âgé de 26 ans. Ses caractéristiques pour cet âge vont être explicitées par la suite.
3.2.2 Le site d’expérimentation du Bray
Le peuplement de pin maritime étudié dans ce travail est le site expérimental du Bray (44°43’N, 0°46’W), site de l’INRA situé à environ 20km de Bordeaux. Le Bray est une grande parcelle rectangulaire de 350m sur 500m. Il est le lieu de nombreuses expérimentations intensives, dont les mesures de températures en infrarouge thermique aéroportées et au sol traitées dans ce travail. Le sol est couvert pratiquement d’une seule espèce d’herbe, la molinie (Molinia coerulea Moench) (figure 3.4).
En 1995, l’année où la plupart des mesures sur les effets directionnels dans l’IRT ont commencé, les arbres avaient 26 ans. La densité est alors de 621 arbres par hectare. Ces derniers sont disposés en lignes orientées à 35° par rapport au nord géographique, vers l’Est. L’espacement entre deux lignes (ou distance inter-rang), qui est de 4.0m en moyenne, peut être considéré comme constant. L’espacement dans une ligne entre deux arbres, donc la distance intra-rang, est en moyenne de 4.7m. L’espacement intra-rang montre des variations, entre 1.75 et 10m environ, 50% des arbres ayant une distance à son voisin comprise entre 3.2 et 6.2m. Leur hauteur moyenne est de 17m, mais avec une variation en hauteur possible jusqu’à ±20% (écart-type 1.2m). La hauteur des houppiers (hauteur totale moins celle de la base du houppier) ou hauteur de canopée est moins variable (écart type de l’ordre de 1m) et est en moyenne égale à 7m. Le diamètre du tronc à 1.30m va de 9 à 40cm et est en moyenne de 26cm.
La géométrie générale moyenne de ces arbres a été observée durant l’hiver 1995/1996 par des mesures directes au sol et caractérisée par Porté et al. (2000, 2002) et Champion et al. (2001). Le tronc (ordre 1) est relativement cylindrique jusqu’à 2/3 de la hauteur, ensuite il prend une forme conique. Les branches d’ordre 2 sont groupées par 4 à 6 en verticilles, avec un verticille par unité de croissance et ont une longueur entre 0.5 et 4m. Leur rayon varie entre 0.02 (branches les plus hautes) et 0.03m (les plus basses). Les rameaux (ordre 3 et 4) atteignent une longueur entre 0.2 et 0.7m, avec un rayon de 0.3 à 1cm. Rarement des rameaux d’ordre 5 sont présents (≤ 4%). Les aiguilles, qui ont une forme semi-cylindrique, mesuraient en moyenne 15.5cm de longueur, 1.15mm d’épaisseur et 2.06mm de largeur. Les aiguilles d’un an sont les plus nombreuses elles représentent environ 58% du LAI hivernal, les aiguilles de deux ans 36% et les aiguilles de trois ans 6% (Porté et al., 2000), pour un LAI total (toutes classes d’âge d’aiguilles confondues) de 2.43 en 1995 (cf. tableau 3.7).