Tests de validité du modèle implémenté dans GRAECO

La Figure 5.31 rend compte du comportement du modèle. Elle montre l’évolution de la biomasse foliaire pour 3 niveaux d’indice foliaire des arbres et pour trois niveaux de sécheresse simulés (A), ainsi que l’évolution de la biomasse prédite pour chacun des trois compartiments sous conditions de coupe rase et sans journée de sécheresse (B). Le modèle mis au point génère une famille de courbes de croissance qui embrasse une large gamme de situations possibles.

Dans le cas illustré par la Figure 5.31 A, la croissance potentielle peut être satisfaite par le pool de carbone disponible jusqu’au jour 154 sous couvert de pins à LAI = 2.5 (flèche) et au jour 164 pour un LAI pin de 0.5. Pour la situation intermédiaire (LAI pin = 1.5), cette journée est indiquée sur la figure par une flèche. Au-delà de cette date, elle est limitée par le flux alloué depuis la photosynthèse. Le modèle simule l’effet de la sécheresse sur la croissance et déclenche une mortalité progressive des compartiments, le feuillage étant le plus sensible. La figure 5.31 B représente l’évolution annuelle des coefficients d’allocation λF et λR et des pools de carbone disponible Cs F et Cs R. Le modèle est particulièrement sensible à la taille du pool disponible en début de saison. Celui-ci est fixé par son remplissage en fin de saison précédente et il est affecté par la sécheresse de l’année.

À fin de comparaison avec des données observées, nous ne présentons ici qu’une reconstitution de la croissance de l’indice foliaire du sous-étage opérée avec ce modèle et comparée avec les données disponibles sur les jeunes plantations de pin maritime en forêt des Landes (Figure 5.32). L’évolution observée sous peuplement adulte du site du Bray par Delzon (2000) donne des valeurs supérieures à celles observées par Lopez (2005) en coupe rase au cours de la campagne Carboeurope Regional Experiment en 2005, au site de Bilos. Cette différence, contre-intuitive à priori,

est due à la différence de composition de la végétation des deux sites, le sous-bois du Bray étant exclusivement composé de graminées sociales rejetant de souches et celle de Bilos incluant une forte contribution d’ajonc de germinations dont le pool de réserve est faible (e.g. Phytolacca, ajonc). Les autres tests de calibration-validation sont présentés dans la partie suivante (Chapitre 6), avec une validation de Graeco dans sa version complète.

Ce modèle très simple présente évidemment un certain nombre de limites. Il est connu que l’allocation du carbone produit pourrait se faire préférentiellement vers les racines en cas de déficience en nutriments et en eau du sol (e.g. Cheaib 2006), mais nous avons établi notre critère d’allocation entre racines et feuilles en ne tenant compte que de l’effet d’ombrage. Sa paramétrisation relativement simple peut s’adapter à différentes situations et a pour objectif de représenter l’évolution de cette strate et son fonctionnement au cours du développement du peuplement d’arbres. Elle s’avèrera certainement assez complexe si l’on désire rendre compte de la variété de situations des forêts tempérées. Les strates herbacées forestières présentent en effet une composition spécifique et des formes de vie diverses et variables dans le temps selon le régime de perturbations et le biotope considéré. Néanmoins, nous considérons que sa simplicité peut justement permettre de l’adapter à ces situations. Cela constitue en tout cas une perspective que nous proposons. L’intégration d’une représentation du cycle de l’azote serait également un développement souhaitable et nécessaire afin de rendre compte des interactions sur la nutrition azotée des arbres, comme pour e.g. l’approche conceptuelle développée par McMurtrie et Wolf (1983).

5.5 Conclusion

L’objectif de ce chapitre était de tirer parti des observations et expérimentations réalisées au cours de la première partie de la thèse, voir précédemment, pour adapter ou créer différents sous modèles de processus destinés à compléter un modèle de fonctionnement simple couvrant l’ensemble d’une rotation forestière, de la préparation du sol à la récolte finale. Le choix d’une approche combinant le modèle 3D Maestra et le modèle Graeco permet de relier les processus foliaires au couvert par une intégration mécaniste qui s’est révélée suffisamment cohérente pour les transferts radiatifs de courte longueur d’onde et l’assimilation du couvert. En revanche, ce choix a aussi révélé des incohérences sur la modélisation du bilan d’énergie et de la transpiration du couvert qui pourraient être en partie liées à un problème dans la représentation des échanges radiatifs de grande longueur d’onde. Nous n’avons pas développé ici la représentation des processus de transferts turbulents dans le couvert qui restent donc à adapter pour des couverts formés de jeunes arbres à couronnes disjointes et avec une végétation intercalaire développée. La représentation implémentée est empirique et provient d’un calage effectué sous couvert fermé. Elle conduit donc certainement à une sous-estimation significative des flux échangés entre sol, végétation accompagnatrice et atmosphère. Nous n’avons pas

Maestra pourrait aussi lui être attribuée. Nous recommandons en conséquence de prendre en compte les sorties de Maestra pour générer des paramètres d’un modèle analogue 1D en se limitant au transfert radiatif de courte longueur d’onde, aux échanges de carbone et à la conductance stomatique du couvert.

L’intégration du module Roth-C dans le modèle Graeco et la représentation des effets des opérations culturales ont donné des résultats prometteurs et encourageants. La prise en compte de tels effets constitue un enjeu important dans la perspective de l’intensification de la sylviculture en Europe et de la prise en compte des forêts dans le marché du carbone. Dans le chapitre suivant, nous en montrons une application pour la simulation des échanges de CO2 d’une coupe rase suivie depuis 2000 au site de Bilos-1. Il serait intéressant d’appliquer sur d’autres jeux de données comme e.g. ceux du projet CARBOAGE (Kowalski et al. 2003), cette nouvelle version du modèle Graeco.

De même, le développement du modèle de végétation intercalaire proposé ici nous semble représenter une voie d’approche pertinente, que nous évaluons dans le Chapitre 6. Cette approche simple devra certainement être adaptée pour rendre compte de façon plus générique du fonctionnement d’une strate herbacée forestière. A ce stade, elle semble toutefois suffisamment complète pour pouvoir rendre compte des interactions en lien avec le transfert radiatif de courte longueur d’onde, le cycle du carbone et le bilan hydrique entre les arbres et la végétation intercalaire.

Ce module permet ainsi de décrire une vaste gamme de situations sur peuplements jeunes ou adultes, une fois intégré dans un modèle complet.

6 ^Chapitre

Modélisation : Partie II Simulations de cycles sylvicoles complets dans le

Sud-Ouest de la France

Plan du chapitre

Chapitre 6. Simulations de cycles sylvicoles complets dans le Sud-Ouest de la France... 173

6.1 Introduction générale... 173

6.2 Évaluation du modèle en peuplement adulte de Pins maritimes : ... Cas du Bray 1980-2009... 176

6.2.1 Données mobilisées... 176

6.2.2 Résultats et discussion... 176

6.3 Adaptation et évaluation du modèle en jeune peuplement de Pins maritimes : ... Étude de l’historique sylvicole de Bilos : 2000-2010... 180

6.3.1 Chronologie des évènements et calage GRAECO ... 180

6.3.2 Expérience 1. Opérations de préparation du sol post coupe ras: calage 2000-2005... 180

6.3.3 Expérience 2. Du semis à 7 ans : calage 2006-2010... 184

6.4 Adaptation et évaluation du modèle sur une nouvelle essence : ... Étude de deux rotations d’un peuplement d’Eucalyptus... 187

6.4.1 Rotation 1 : calage GRAECO à partir de Montbartier 2005-2011. ... 187

6.4.2 Rotation 2 ... 191

6.5 Application à des révolutions entières sous différents scénarios climatiques ... 194

6.5.1 Genèse des expériences de simulation... 194

6.5.2 Données et scénario climatiques ... 194

6.5.3 Itinéréraires sylvicoles sélectionnés et initialisation des simulations... 197

6.5.4 Résultats ... 198

6.6 Discussion générale... 203

6.7 Conclusion... 207

Chapitre 6. Simulations de cycles sylvicoles complets dans le