Evolution des descripteurs morphologiques et des propriétés du bois en fonction des paramètres de la croissance chez Pinus halepensis Mill et Pinus brutia Ten : étude sur un dispositif de comparaison de provenances âgés de 21 ans

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Evolution des descripteurs morphologiques et des propriétés du bois

en fonction des paramètres de la croissance chez Pinus halepensis

Mill et Pinus

· brutia Ten: étude sur un dispositif de comparaison de

provenances âgé de 21 ans

Soutenue publiquement le

:

12/10/2001

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à

l'Ecole Nationale du Génie Rural, des Eaux et Forêts

Centre de : Montpellier

G.NEPVEU R.MARCHAL R.KELLER J.GERARD C.PICHOT 8.THIBAUT

devant le jury suivant : DR. à l'INRA Pr. à l'ENSAM Pr. à l'ENGREF Ch. auCIRAD CR. àl'INRA DR.au CNRS Rapporteur Rapporteur Président Examinateur Examinateur Directeur de thèse

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Pour obtenir le grade de

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Spécialité : Sciences Forestières et du Bois

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Evolution des descripteurs morphologiques et des propriétés du bois

en fonction des paramètres de la croissance chez

Pinus halepensis

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Ten: étude sur un dispositif de comparaison de

provenances âgé de 21 ans

Soutenue publiquement le

: 12/10/2001

à l'Ecole Nationale du Génie Rural, des Eaux et Forêts

Centre de :

Montpellier

G.NEPVEU R.MARCHAL R.KELLER J.GERARD C. PICHOT B.THIBAUT

devant le jury suivant : DR. à l'INRA Pr. à l'ENSAM Pr. à l 'ENGREF Ch. auCIRAD CR. à l'INRA DR. au CNRS / Rapporteur Rapporteur Président Examinateur Examinateur Directeur de thèse

(3)

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A mon pays

A

ma mère

A

ma/ami/le

A

mes professeurs

A

mes amis

Badih

(4)

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Remerciement

Je tiens à remercier sincèrement MM. Gérard Nepveu et Rémy Marchal pour avoir accepté d'être les rapporteurs de ce travail. Je tiens à remercier MM. René Keller, Jean Gérard, et

Christain Pichot pour leur participation au jury.

Je tiens à remercier sincèrement et fortement M. et Mme Thibaut, ainsi que Mme Mériem

Fournier - Djimbi pour leur encadrement, leur rôle, et leur amitié pendant toutes ces années.

Je tiens à remercier l'équipe du programme Bois du CIRAD - Forêt et tout particulièrement

MM._ Christian Sales, Jean Marë -Roda, Daniel Guibal, Sylvain Lotte et Claude Daigremont,

Arlette Reussel, Brigitte Cabantous, Christine Baudasse .

..

Je tiens à remercier fortement l'equipe du LMGC de l'université de Montpellier Il, et plus particulièrement M. Joseph Gril, et Mme Claudine Barrè, et M. Bernard Chanson.

Je tiens à remercier tous mes amis Kamel, Zouhier, Mahmoude, Fadi, Sandrine, Bruno,

Loius.

(5)

-2

-Table des matières

INTRODUCTION GÉNÉRALE ... 5

1 PRÉSENTATION DES ESPÈCES, MATÉRIEL ET MÉTHODES ... 7

1-1 BIBLIOGRAPHIE SUR PINUS HALEPENSIS MILL. ET PINUS BRUTIA TEN ... 8

1-1-1- Botanique des pins méditerranéens du groupe halepensis . ... 8

1-1-2- Morphologie et architecture ....... 9

1-1-2-1- Morphologie ... 9

1-1-2-2- Architecture ... 9

1-1-3-Aire géographique actuelle du Pin d'Alep et du Pin brutia ....................... JO 1-1-4- Productivité des bois de Pin d 'Alep et de Pin brutia. ... 12

- 1--1-5-Ecologie du Pin d'Alep etdu Pin brutia: ... 13

1-:1-6- Sylviculture du Pin d'Alep .......... 13

- 1-1-7- Caractéristiques technplogiques du bois de Pin d'Alep et Pin brutia. ... 14

1-1-7-1 Anatomie ... : ... 14

1-1-7-2 Propriétés physiques et mécaniques ... 15

1-2 MATÉRIEL ET ÉCHANTILLONNAGE ... 16

1-2-1 Site et plantation . ... 16

1-2-2 Matériel d'étude ........... · ... 17

1-2-3 Mesures sur le terrain .... 18

1-2-4 Mesures sur les billons ... 20

1-2-5 Débit et usinage des billons ...... 20

1-2-6 Définition des âges le long du tronc des arbres . ....... 22

1-3 MÉTHODES ET TECHNIQUES ... 23

1-3-1 Analyse des images et estimation du bois de compression ... 23

1-3-2 Mesure d'épaisseur de l'écorce ....... 25

1-3-3 Microdensitométrie . ....... 25

1-3-4 Mesure de· t"etrait total. ... 27

1-3-5 Mesure de l'irifradensité ... 27

2-2-5-1 mesure directe par utilisation de la poussée d'Archimède ... 27

2-2-5-2 mesure par la méthode de Keylwerth ... 28

1-3-6 Mesure de la couleur ......... 29

1-3-7 Mesure des longueurs de fibre ... , ... 30 .

2 CROISSANCE ET MORPHOLOGIE DES ARBRES - RÉPARTITION DU BOIS DE COMPRESSION ... ~ ... 32

2-1 CROISSANCE PRIMAIRE, BRANCHAISON ET ÉPAISSEUR D'ÉCORCE ... 33

2-1-1 Courbes de croissance en hauteur .... 33

2-1-2 Branchaison . ...... 36

2-1-2 -1 Evolution de nombre des branches le long du tronc par pousse annuelle ... 36 2-1-2 -2 Diamètre des branches ... 37 2-1-2 -3 Angle d'insertion ... 38 2-1-3 Epaisseur d'écorce ........... 39 Introduction ... 39 2-1-3-1 Influence du côté mesuré ... 39 2-1-3-2 Influence de l'âge primaire ... 40 2-1-3-3 Effet • arbre • ... 42

2-1-3-4 Effets· provenance· et· espèce· ... 44

2-1-4 Conclusion .................. 45 2-2 CROISSANCE EN DIAMÈTRE··· 45 2-2-1 Introduction ........ 45 2-2-2 Largeur de cernes ....... 46 2-2-3 Suiface de cernes . ... _, : ... 49 /

(6)

TaQle des matières 3

-/ ,

2-2-4 Evolution des paramètres de cernes en fonction des âges du bois ... 53

2-3 PROFILS DE TIGE ... 64

2-4 BOIS DE COMPRESSION ... 66

2-4-1 Répartition du bois de compression au niveau des cernes ... 66

2-4-2 Corrélations entre les descripteurs du bois de compression et des paramètres de la croissance ... 70

2-4-3 Description du bois de compression au niveau des pousses annuelles ... 74

2-4-4 Description du bois de compression au niveau de l'arbre ...... 75

2-4-5 Conclusion . ...... 77

3 PROPRIÉTÉS DES BOIS ... 78

3-1 PARAMÈTRES MICRODENSITOMÉTRIQUES ... 79

Introduction : ....... 79

3-1-1 Relations concernant les paramètres microdensitométriques . ...... 79

3-1-2 Relations entre les composantes microdensitométriques et les paramètres de la croissance : ... 80

3-1-3 Estimation des composantes_ microdensitomètriques en fonction des paramètres de la croissance ... ~ ... 81

3-1-4 Conclusion ...... 90

3-2 SÉPARATION DU BOIS NORMAL PAR RAPPORT AU BOIS DE COMPRESSION ... 91

3-2-1 Introduction ... :. 91

3-2-2 Méthode de séparation proposée à partir de certaines propriétés physiques ... 93

3-2-2-1 Base de séparation entre les types de bois ... : ... 93 3-2-2-2 Analyse de la couleur des différents types de bois ... ~ ... 95 3-2-2-3 Effet de la séparation• bois de compression·/ bois normal sur les corrélations entre propriétés ... 95 3-2-3 Evolution des propriétés de base du « bois de compression" en Jonction des paramètres de la croissance ...... 100

3-2-4 Influence de la limite séparative entre bois «intermédiaire" et bois de «compression" ... 101

3-2-5 Conclusion ...... 102

3-3 V ARIA TIONS ENTRE ARBRES, PROVENANCES ET ESPÈCES .... 103

Introduction ... 103

3-3-1 Variations entre arbres ...... 103

3-3-1-1 L'infradensité ... 103 3-3-1-2 La rétractabilité ... 105

3.1.1.3. Conclusions sur la densité et la rétractabilité ... 109

3-3-1-4 Les composantes calorimétriques ..... : ...... I 09 3-3-1-4 Longueur des fibres ... .: ... 116

3-3-2 Variations entre provenances . ... _ ...

L

...

~ 19

Introduction.···""'··· 119

3-3-2-1 Infradensité ... :-:

119-3-3-2-2 Rétractabilité. ···-···.· 120

3-3-2-3 La colorimétrie ... 126 3-3-3 Variations entre espèces ... 132

Introduction ... 132

3-3-3-1 Infradensité ... 132

3-3-3-2 Rétractabilité ... 133

3-3-3-3 La colorimétrie ... ~ 137

3-4 RELATIONS ENTRE PROPRIÉTÉS ET PARAMÈTRES DE LA CROISSANCE . ... 142

Introduction ...... 142

3-4-1 Relations entre propriétés ...... 143

3-4-2 Evolution en fonction des paramètres de la croissance ... 149

Conclusion . ... 155

3-4-3 Evolution en/onction de la position dans l'arbre ... 155

(7)

Table des matières 4

-3-4-3-2 Composantes colorimétrique.s ... 160

3-5 MODÉLISATION DE L1INFRADENSITÉ ET DES RETRAITS À PARTIR DES PARAMÈTRES DE LA CROISSANCE ... 166

Introduction ............... 167

3-5-1 Estimation de l'infradensité et des retraits par le premier modèle ... 167

3-5-2 Estimation des retraits en Jonction de l'infradensité et des paramètres de la croissance .................... 175

3=-5-3 Distribution de la largeur de cerne, de l'infradensité et des retraits dans le tronc . ... 180

Conclusion . ....... 197

CONCLUSION GÉNÉRALE ......................... 198

--SYNTHÈSE DES PRINCIPAUX RÉSULTATS ... 199

PERSPECTIVES

.

..._.... 202

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ... 203

ANNEXES ... 208

ANNEXE 1 : COMPARAISON MORPHOLOGIQUE ENTRE PIN D' ALEP (PINUS HALEPENSIS . MILL) ET PIN BRUTIA (PINUS BRUTIA. TEN) ... : ... 209

ANNEXE II :füŒMPLE DE FEUILLE DE RÉSULTATS OBTENUS PAR ÜPTIMAS VERSION 6.0 POUR LES PARAMÈTRES DE CERNES, ET LE BOIS DE COMPRESSION (EXEMPLE ARBRES 12 DE PIN D'ALEP) ... 210

ANNEXE III : ANALYSE D'EFFET « RAYON », «ARBRE», «PROVENANCE » ET « ESPÈCES» POUR LES PROPRIÉTÉS ÉTUDIÉES ... 215

Distribution de l'infradensité par arbre ... 237

Distribution de Retrait axial par arbres ... 238

Distribution de Retrait tangentiel par arbre ... 239

Distribution de Retrait radial par arbre ... : ... 240

Distribution d_'anis9wopie de Retrait par arbre ... 241

(8)

5

-Introduction générale

(9)

Introduction générale 6

-/

-Pendant des siècles, les forêts _méditerranéennes ont été considérées comme des réserves pour les activités humaines et leurs cultures (Abbas et al, 1985). Elles se caractérisent par une biodiversité importante où les facteurs écologiques et historiques ont joué un rôle décisif dans la mise en place de la faune et de la flore (Barbéro, Loisel et Quézel, 1974 cité par Abbas et al, 1985).

Les zones méditerranéennes se composent de forêts variées de feuillus et de résineux. Parmi ces résineux, on distingue le groupe du Pin d' Alep, et plus particulièrement le Pin d' Alep

(Pinus halepensis Mill) dans l'Est et l'Ouest du bassin méditerranéen, sauf en Egypte (Nahal,

1962 ), et le Pin brutia (Pinus brutia. Ten) en Asie mineure. Ces deux espèces représentent un symbole de la pérennité des forêts méditerranéennes et reflètent les facteurs écologiques et climatiques de ces zones.

Le Pin brutia est très peu présent en France. Par contre il présente une grande importance écologique et économique dans son aire naturelle (Nahal, 1984 et Loisel et Quézel, 1992). Le Pin d' Alep est une des essences principales des forêts de Provence et notamment des Bouches du Rhône (Abbas et al, 1985) où Sc! présence remonte au Pliocène, ce qui fait quelques 5 millions d'années (Neveux et al, 1986).

La croissance des deux espèces a fait l'objet d'études de plusieurs chercheurs. Brochiero et al,

( 1997) montrent que la croissance du Pin d' Alep est liée directement avec les facteurs du milieu. Un bilan hydrique élevé est synonyme de bonne fertilité. Snane et al, (1992) soulignent que la profondeur su dol influe de manière directe sur la croissance juvénile des jeunes individus de Pin d' Alep. Ainsi, Abbas, 1983 trouve, sur 55 parcelles de Pin d' Alep au sud de la France, que la croissance en hauteur est liée directement aux conditions édaphiques du sol. Barbero et al, ( 1992) montrent que le Pin brutia est une espèce très plastique dans la région méditerranéenne occidentale en comparaison avec le Pin d' Alep.

Malgré l'importance des surfaces occupées par ces deux espèces dans la zone méditerranéenne (6,8 millions d'hectares d'après Le Houërou (1980) cité par Barbero et al,

(1992) et leur utilisation fréquente en reboisement en climat méditerranéen sec, les études sur les propriétés physiques de leur .bois, en fonction de critères de croissance, restent peu nombreuses (Rahme, 1972 sur le Pin brutia; Di lem, 1992 sur le Pin d' Alep).

Le travail que nous présentons, pour des arbres jeunes, va étudier certains propriétés de base du bois, pour les deux espèces et leurs évolutions en fonctiop des paramètres de la croissance,.

L'accent sera mis sur les aspects suivants: _

description morphologique et étude des courbes de ~rofasance des individus sélectibnnés,

avec analyse de l'épaisseur d'écorce chez les deux espèces, et de la largeur des cernes aux différents niveaux de la hauteur;

séparation entre le bois de compression et le bois normal, à partir de leurs propriétés physiques (retraits et infradensité), afin notamment d'étudier les propriétés du bois de compression, et du bois normal respectivement;

analyse des variations des propriétés physiques, colorimétriques et de la longueur des fibres du bois normal, selon le niveau de la variabilité pris en compte (intra et inter arbres,

entre provenances, entre espèces);

étude des relations entre propriétés du bois normal et les paramètre de croissance, afin de modéliser ces propriétés en fonction de ces paramètres.

(10)

7

-~

1 Présentation

· des espè~es, matériel et

méthodes

(11)

Présentation des espèces, matériel et méthodes 8

-1-1 Bibliographie sur

Pinus halepensis

Mill.

et

Pinus brutia

Ten.

1-1-1- Botanique des pins méditerranéens du groupe halepensis.

Pinus halepensis Mill., et Pinus brutia Ten. appartiennent au genre Pinus, de la famille des

Pinacées (Abiétacées) qui se caractérise par une grande variété botanique et une vaste exte~ion géographique. Pinus halepensis Mill et Pinus brutia Ten sont rattachés à la section halepensis (synthèse de Nahal en 1962).

* Pinus halepensis Mill.

Hist~riquement, (selon Nahal, 1962) Pinus halepensis est connu sous plusieurs noms: Pin de

- Jérusalem, Pin blanc, Aleppo Pi'he, Pino carrasco, Aleppo Kiefer, Sanaoubar halabi (Syrie,

Liban).

Ce Pin fut décrit pour la première fois par Duhamel en (1755) cité par Nahal, (1962), sous le nom de Pinus hierosolimitana (P. hierosolimitana Duham - Arbr iiw 126, 1755). En 1768 Miller le rédécrit sous le nom de Pinus halepensis (Pinus halepensis Mill). cité par Nahal, (1962).

Le Pin d' Alep n'existe pas à l'état naturel dans la région d' Alep en Syrie, où l'on trouve un Pin voisin, appelé Pinus brutia, et qui constitue les Pineraies du Kurd Dagh.

Pinus halepensis Mill. n'est pas une espèce homogène dans toute son aire naturelle: il se

distingue par la forme et le caractère des cônes, ainsi que les pollens. Nahal (1962), a défini trois formes suivant.La morphologie des pollens (annexe I):

- fo:r:me orientale (Liban), - forme occidentale (France), - forme nord - africaine (Algérie).

Il se présente également sous plusieurs formes d'écQtypes. Dans le bassin méditerranéen (Agundez et al,1997)

*

Pinus brutia Ten.

Ce Pin fut décrit en 1811, par Tenore (Nahal, 1962), sous le nom de Pinus brutia Ten. Plus tard, il fut décrit sous des noms divers et certains auteurs confondent ce Pin avec le Pin d' Alep ou le considèrent comme une simple variété du Pin d' Alep.

Pinus brutia est aussi une espèce complexe qui comprend les sous- espèces :

*

Pinus brutia Ten subsp. Brutia,

*

Pinus brutia Ten subsp. Eldarica,

* Pinus brutia Ten subsp. Stankewicizii.

(12)

Présentation des éspèces, matériel et méthodes 9 -/ '

1-1-2- Morphologie et architecture. 1-1-2-1- Morphologie.

Le Pin d' Alep est un arbre de taille moyenne pouvant atteindre une hauteur totale comprise entre 25 - 27 m sur sol bien profond, avec un tronc généralement sinueux et branchu.

Les cônes mûrissent au cours de la deuxième année, et laissent souvent échapper leurs graines au cours de la troisième année. La fructification du Pin d' Alep commence à partir de 10 à 12 ans, mais les graines ne sont prêtes à germer et ne sont suffisamment abondantes qu'à partir de l'âge de 18 à 20 ans.

La forme du houppier est conique lorsque l'arbre est jeune, puis s'étale au cours du temps.

Sa longévité maximale est estimée

à

150 ans mais l'arbre commence souvent à dépérir à 100-110 ans et l'on estime que les semenciers n'ont plus que très peu de graines fertiles au- delà de 80 ans. L'âge de régénération devra être fixé, en conséquence, au -dessous de 80 ans si l'on souhaite entreprendre une régénération naturelle (Douheret, 1992).

C'est une essence de lumière dont les semis ont besoin d'être dégagés pour se développer (un

couvert très léger, toutefois, ne nuit pas) dans les conditions naturelles. En l'absence d'intervention humaine ou de feu, le Pin d' Alep cédera progressivement la place au Chêne en cas de mélange. Ce caractère explique que l'incendie favorise son 'éxpansion (Douheret,

1992).

1-1-2-2-Architecture.

L'étude architecturale a été décrite par Edelin (1977 cité par Thibaut et al en 1992), et Loup en (1993), à l'aide des modèles architecturaux et grâce à la notion d'unité architecturale.

La croissance du Pin d' Alep est conforme au modèle de Rauh (Hallé et oldman, 1970 cité par Thibaut et al, 1992) qui se caractérise par une croissance monopodiale, avec un développement orthotrope, une ramification rythmique (les axes latéraux sont regroupés dans une même zone, alternant avec des portions d'axes sans rameaux), et une floraison latérale. Le

stade architectural complet présente cinq ordres de ramification (Al à A5).

Les inflorescences femelles se situent sur les Al, A2, A3 en-fin de pousse, les cônes mâles sur les A3, A4, A5, en début de pousse. Par la suite, l'élaboration de la cime va se poursuivre p_ar répétition de l'unité architecturale appelée "réitération» (Oldman, 1974 cité par Thibaut et al en 1992).

Le Pin d' Alep présente le phénomène décrit sous le terme de métamorphose ou réitération totale sylleptique en architecture végétale (Edelin,1984 et 1989 cité par Thibaut et al en 1992

(13)

-r

-Figure 1: Phénomène de réitération partielle et métamorphose chez le Pin d' Alep (d'après Loup, 1993)

1-1-3- Aire géographique actuelle du Pin d' Alep et du Pin brutia.

Le Pin d' Alep est une espèce circumméditerannéenne. Il existe dans tout le bassin méditerranéen sauf en Egypte. Le centre de gravité du son aire de répartition est situé dans le bassin méditerranéen occidental, essentiellement l'Afrique du Nord.

Il se rencontre également sur la côte Est de l'Espagne, en Provence, sur la côte Ouest de l'Italie, la côte .Oue~ de la Yougoslavie, en Grèce, au Liban (spontané ou planté). On le retrouve aussi en Jordanie et en Palestine.

Le Pin brutia est une espèce orientale, localisée en Asie mineure et au Proche - Orient. Il s'est réparti dans les régions suivantes : Grèce (Thrace, Crète, Rhodes), Turquie ( côte de la Mer Noire, Mer de Marmara, Mer méditerranée, Taurus, Aman.us), Syrie (Bear - Bassit, Djebel · Alaouite, Djebel Akrad), Liban du nord et Chypre, et dans quelques petits îlots sur les riv~s . nord-est de la Mer noire et en Afghanistan (Nahal, 1962):

Les deux Pins (Alep et brutia) représentent une surface non négligeable. A titre d'exemple, le pin d' Alep s'étend sur 236000 ha dans les trois départements de Provence -Alpes - Côte d'Azur (Dilem et al, 1992). Le Pin brutia occupe une surface d'environ 4 millions d'hectares, de la Grèce au Liban (Barbera et al 1992). Ces chiffres s'expliquent par une grande efficacité à coloniser rapidement les terrain abandonnés.

La figure 2 montre la réparation géographique actuelle du Pin d' Alep et du Pin brutia dans la zone méditerranéenne (Barbera et al 1992).

(14)

Présentation des espèces, matériel et méthodes 11 -U') \. 0- 1111 p: ""'t 0-

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Figure 2: Répartition géographique actuelle du Pin d' Alep et du Pin brutia dans les zones méditerranéennes (d'après Barbero et ~l, 1992).

(15)

-1-1-4- Productivité des bois de Pin d' Alep et de Pin brutia.

Le Pin d' Alep constitue 18% de la surface de l'ensemble des essences forestières de la région de Provence- Alpes- Côte d'azur (Douheret, 1992).

Le maximum d'accroissement courant annuel en volume se situerait vers 20-25 ans, et celui de l'accroissement moyen annuel vers 40 ans. Ceci implique que pour être efficaces, les intervl!ntions sylvicoles (dépressage, éclaircie) doivent être très précoces (Douheret, 1992). La station de recherches forestières à Lattaquié (S.R.F.L de Syrie citée par Nahal, 1984) a établi le tableau suivant qui donne la classe de productivité des forêts de (Pinus brutia. subsp. brutia) dans la chaîne côtière du Nord - Ouest de la Syrie (tableau 1).

Tableau 1: Accroissement annuel moyen des peuplements de Pinus brutia subsp brutia dans la chaîne côtièr~ de Syrie P!ndant les trente pr~mières années.(S.R.F.L, 1960 cité par Nahal, 1983)

Classes de produ~tivité Accroissement moyen annuel (m3/ha/an) 1 6,20 2 5,80 3 5,00 4 4,90 5 4,40 6 4,00 7 3,00

L'étude des forêts de Pinus brutia subsp. brutia sur les sols formés sur roches vertes et dans

les étages subhumides et humides de la région du Baer - Bassite de Syrie a permis d'identifier 6 classes de fertilité en utilisant comme critère la hauteur totale moyenne des arbres d'un peuplement équien et,de densité normale à l'âge de maturité qui est de 75 à 80 ans pour le Pin brutia (Dagnelie; 1956 citée par Nahal, 1962).

Ces classes de fertilité sont caractérisées par la hauteur totale moyenne du peuplement à 75-80 ans, la production ligneuse depuis l'origine en m3 /ha/an, le volume moyen du bois sur pied à

75-80 ans en m3/ha /an, l'âge d'exploitabilité, le diamètr~ moyen et le volume du bois sur pied .

à cet âge comme le montre le tableau 2:

Tableau 2: Classe de fertilité des stations dans les forêts de Pinus brutia subsp. brutia de la région du Bear

-Ba - -- - --- ,- - - -·- - -- 7 - - - -,

Classes de fertilité Excellente A B C D

Hauteur totale moyenne 26 24 20 16 <12

des arbres à 75 -80 ans

Production ligneuse (m3 /ha /an) 6 5 4 3 <2

Volume moyen du bois sur pied 265 244 204 168 <136 à 75-80 ans (m3 /ha)

Age d'exploitabilité (ans) 90 85 80 60 50

Diamètre moyen à l'âge 55-60 50-55 40-35 30-25 20-24 d'exploitabilité

(16)

-/, ,.

1-1-5- Ecologie du Pin d' Alep et du Pin brutia:

Quézel et al (1985) a signalé que les Pins du groupe halepensis ont tendance à occuper certaines ceintures altitudinales correspondant à des étages de végétation et à des ensembles bioclimatiques qui se retrouvent sur tout le pourtour de la Méditerranée.

Il n'est pas toujours très aisé de définir avec précision les exigences bioclimatiques des Pins du groupe halepensis. En effet, le Pin d' Alep à l'échelon circumméditerannéen figure parmi les essences dont les exigences écologiques sont les plus amples. Il apparaît dans des zones où les précipitations sont comprises entre 200 mm (en Algérie et en Tunisie arides) et 1500 mm C'est entre 350 et 700 mm qu'il présente son développement optimal.

Du point de vue thermique, il apparaît pour des valeurs moyennes de température minimales comprises entre -3°C et + 10°C et se rencontre en bioclimat semi aride et sub-humide essentiellement.

- · ées exigences bioclimatiques n'expliquent pas toutefois la répartition géographique actuelle du pin d' Alep. Son absence quasi totale en méditerranée orientale où il est à peu prés partout remplacé par le pin brutia peut être interprétée comme liée à une adaptation moins efficace aux climats locaux que cette espèce.

Les exigences bioclimatiques du pin brutia sont moins bien connues que celles du pin d' Alep (Nahal, 1984). Il offre sur le climatograrnme une extension plus réduite vers le bas où il ne pénètre pas en bioclimat aride et est rare, voire exceptionnel, dans le semi- aride inférieur. Il présente par contre une extension plus large en bioclimat humide puisqu'il atteint des valeurs de Q voisines de 200, alors que le Pin d' Alep ne dépasse guère 150. Or, le Pin brutia est présent pour des valeurs moyennes de minimales comprises entre (-4°C, -5°C) et 10°C au mois le plus chaud. La limitation vers l'Ouest de cet arbre est bien difficile à expliquer par des critères climatiques.

1-1-6- Sylviculture du Pin d' Alep.

Nahal (1962) souligne que la méthode de traitement qui convient le plus au Pin d' Alep en France est le jardinage par «bouquet»ou par «trouée».

Le Pin d' Alep est une essence thermophile et il se trouv~ en France dans la partie la plus froide de son aire géographique, Le traitement en futaie Jardinée par «bouquets» s'~dapte parfaitement à son tempérament et aux conditions dans lesquelles il se trouve, en permettant de mieux mettre en soleil les sujets, en particulier dans les stations septentrionales-où -1e température minimale est assez basse. Le jardinage par pied d'arbres et la futaie régulière qui ne permettent pas d'apporter un éclairement suffisant doivent être écartés.

La dimension des bouquets ne doit pas être trop grande. Elle varie avec l'exposition, la nature du taillis, la nature du sol; par ailleurs, on peut commencer les trouées quand le Pin -t:i' Alep atteint l'âge de 18-20 ans.

La régénération naturelle du Pin d' Alep est assez irrégulière. Cela tient à plusieurs causes: les semences sont rarement abondantes, les insectes et les petits rongeurs en détruisent beaucoup ; enfin, les conditions climatiques et édaphiques ne sont pas toujours favorables à la germination des semences et à la survie des jeunes plants. ..

(17)

-Les peuplements de Pin d' Alep sont très sensibles à l'incendie et le traitement en futaie jardinée par bouquets permet à ces peuplements de mieux résister aux incendies. En effet, les peuplements réguliers subissent des dommages plus considérables que les peuplements jardinés parce que des classes d'âge entières, notamment les plus jeunes, risquent de disparaître entièrement, entraînant ainsi une rupture d'équilibre dans la forêt.

~

Neveux et al (1986) ont conclu que la sylviculture du Pin d' Alep dépendait essentiellement du type de peuplement déjà existant sur le terrain. Ils ont proposé différentes techniques du sylviculture, selon l'objectif (produire du bois, protection et loisirs, constituer des peuplements résistant mieux à l'incendie).

Montgolfier (1986) a proposé, dans le cas de futaies équiennes et de futaies jardinées de Pin d' Alep, de faire des éclaircies en. se-rapprochant des modèles de sylviculture classiques qui consistent à faire une martelage aes arbres que les gestionnaire désirent voir abattus ( arbre chétifs ou tortueux). C'est un technique intermédiaire acceptable par les gestionnaires de forêt privée.

Sans éclaircie, les tiges à trente ans auront un facteur d'élancement trop élevé (HID> 80 voire même supérieur à 100) ce qui est énorme pour une essence de lumière comme le Pin d' Alep qui est généralement plus trapue. Une première intervention sylvicole au - delà de trente ans, dans un peuplement trop dense (densité supérieure à 2500 tiges/ha), ne permettra pas d'obtenir des arbres suffisamment gros (circonférence de 120 cm) à un âge normal d'exploitabilité (70 à 80 ans). L'intervention dans ce cas ne pourra conduire qu'à du bois de papeterie, et il vaut mieux attendre l'âge d'accroissement moyen maximum (entre 45 et 60 ans) et faire une coupe rase.

1-1-7- Caractéristiques technologiques du bois de Pin d' Alep et Pin brutia.

Polge (1992) signale que le bois de Pin d' Alep souffre d'une assez mauvaise réputation que résume en ces termes, la Norme française NFB 50001 : «bois de qualité médiocre». Ce discrédit ne tient nullement à des propriétés intrinsèques-du bois qui laisseraient à désirer. tant dans les domaines physique que mécanique, mais à des nodosités et des teneurs en résine excessives ou à des mauvaises conformations liées à l'~clinaison et à la flexuosité de tiges. · -Cet état de fait amène à examiner séparément les caractéristiques physiques de base du bois sans défaut d'autre part, et les possibilités d'usinage et d'utilisation de bois en dimensions d'emploi avec leurs défauts d'autre part.

1-1-7-1 Anatomie.

Le travail de Jacquiot (1955) (décrit par Dilem (1992)) constitue une base anatomique importante pour le Pin d' Alep. Serre- bachet (1992) a montré que la structure anatomique du Pin d' Alep pouvait être perturbée, en raison de la présence de séquences anormales comme les faux cernes, les cernes très minces et les cernes absents. Ces phénomènes anormaux ont le plus souvent comme origines des variations climatiques saisonnières.

' /

(18)

-1-1-7-2 Propriétés physiquès.et mécaniques

Le tableau 3 résume quelques caractères comparés entre le bois du Pin brutia et le bois du Pin d' Alep. D'après Rahrne (1972), les bois des deux espèces ont, de façon moyenne, des propriétés très voisines.

Tableau 3: C aractér1stiques comparees , d b . d p· b U OIS e m rutla et d p· d' Al e m ep (d' apres a ' R hm e, 1972).

Propriétés Pin brutia Pin d'Alep

Infradensité (kg /cm3) 467 à 478 426 Charge de rupture en compression 427 à 517 464 axial (Kg / cm2)

Module d'élasticité en flexion 67740 à 109197 110300 statique (Kg / cm2)

Retrait axial (%) 0,27 à 0,50 0,13 à 0,34

Retrait radial (%) 4,7 à4,9 4 ,0 à 4,9

Retrait tangentiel (%) 6,8 à 7,4 6,9 à 7,2

Retrait volumique(%) f _{12,7 à 12,8} 11,7

Thibaut et al (1992) signalent que les propriétés technologiques de base du Pin d' Alep sont très proches que celles du Pin maritime (tableau 4). Tous les deux sont des résineux mi lourds à lourds, à retrait moyen et à pourcentage moyen de résine relativement élevé. Les deux espèces présentent une très grande variabilité de propriétés. L'abondance _de résine est un handicap pour l'usinage des bois.

Tableau 4: comparaison de caractères physiques et mécaniques entre le Pin d' Alep et le Pin maritime (Thibaut et al, 1992).

Propriété Espèce Rapport

Pin d'Alep Pin maritime PA/PM

D (12%) 0,575 0,564 1,02 Retrait radial (%) 4,55 4,94 0,92 Retrait tangentiel (%) 7,4 7,72 0,96 Retrait volumique (%

J

11,85 13,6 0,87 Rupture en compression (Kg /cm2) 473 469 1,01 Rupture en Flexion 1046 997 1,05 (Kg /cm2) ., E flexion (Kg /mm2) 1145 1139

.

1,01 Résilience (Kg .m) 1,77 1,4 1,03 Rupt, cis (Kg /cm2) 79,2 87,5 0,91 Tract, perp (kg /crrl) 24,6 25,8 0,95 Dureté (Monnin) 2,86 3,1 0,90 % résine 4,51 4,5 1,00

)

(19)

-1-2 Matériel et échantillonnage

1-2-1 Site et plantation.

Le site étudié est un dispositif expérimental, géré par ! 'INRA d'Avignon à Ceyreste

dans les Bouches du Rhône à 470 m d'altitude. Le tableau 5 présente les principaux caractères

écologiques, édaphiques et typologiques pour ce site (Bariteau, 1992):

Tableau 5 : Principaux caractères écologiques, édaphiques et typologiques du site étudié.

Nom du site _- Ceyreste

Conditions écologiques

..

Altitude 470m

Longitude - latin:de 3,71 E0

/ 48,4 N°

Exposition/ pente Sud /10%

Pluviométrie ( 1950 à 1980) 786 mm (Cuges)

Sol Grès du baguier

Végétation chêne vert et chêne kermes

-Arbousier

Surface 1,13 ha

Travail du sol sous - solage croisé

en plein

Date Janvier 1976

Espacement 2,5 * 1,33

Méthode de plantation Au pot et dans raie de sous

solage

Le site de Ceyreste se caractérise par un dispositif de type lattice équilibré. 25

provenances testées, 5 provenances par bloc, 6 répétitions; 20 plants par parcelle unitaire (12

plants pour la provenance de Gemenos). Par ailleurs, l'analyse de sol montre l'existence de

deux -sous sites qui se différencient entre eux par les valeurs de PH et la quantité de matière minérale.

Le tableau 6 présente la liste des provenances utilisées dans cet essai international sur

les Pins de la section halepensis .

; /

(20)

Présentation des espèces, matériel et méthodes -17

-Tableau 6: Liste des provenances_des pins méditerranéens utilisées dans l'essai international de Ceyreste (Bariteau,1992)

Ind Provenance Pays Longit Latit Alt No

(m)

A2 Eléa Grèce 21 °32'E 37°46' 200 1

A5 Chalkidi.ke II Grèce 23°21 'E 40°11' 125 2 A8 Sakiet Sidiyoussef Tunisie 8°25'E 36°15' 700 3 A12 Zaouia Ifrane Maroc 5°23'W 33°15' 1250 4

A14 Ouardane Maroc 5°08'W 35°03' 900 5

Bouksane

A16 Soportuiar Espagne 3°15'W 37°10' 800 6

A19 Cehegin Espagne 1°55'W 38°05' 850 7

A21 Serra Espagne 0°28'W 39°50' 600 8

A23 Tarrasa Espagne 2°06'E 41 °28' 250 9

A24 Gemenos France 5°40'E 43°25' 150 10

A26 Otricoli Italie 12°38'E 42°24' 400 11

A27 Vice del Gargano Italie l6°00'E 41 °54' 225 12

Bl Chania Grèce 23°57' E 35°17' 850 13

B3 Lassithiou Grèce 25°32'E 35°06' 1100 14

B4 Alexandropo lis Grèce 26°13'E 41 °08' 200 15

B6 Marmis Turquie 28°l8'E 37°00' 175 16

B7 lsparta Turquie 29°32'E 38°04' 1043 . 17 B8 Dûzlerçani Turquie 30°25'E 37°03' 250 18 B9 Pamuçak Turquie 30°41 'E 37°40' 780 19

B10 Bozburun Turquie 30°45'E 37°21' 520 20

Bll Bakara Turquie 32°43'E 36°09' 300 21

B12 Silifke Turquie 33°43'E 36°13' 100 22

B13 Carngôlû Turquie 35°20'E 41 °50' 70 23 B14 Baspinar Turquie 35°48'E 37°48' 700 25

B15 Kisildag Turquie 35°58'E 36°21' 370 24

1-2-2 Matériel d'étude.

Notre matériel d'étude comprend 12 arbres provenant des deux espèces (Pinus halepensis Mill. et Pinus brutia Ten.), avec 3 provenances et 2 arbres {!ar provenance

(tableau 7).

a eau : aterie veeeta e etu e T hl 7 M ' . 1 ' ' 1 d I'' d

Espèces Provenances Origine Altitude Code Code

(m) Provenance arbre

P. halepensis Chalkidique II Grèce 70 A5 5,6

P. halepensis Cehegin Espagne 850 A19 9, 10

P. halepensis Gemenos France 150 A24 11, 12

P. brutia Dûzlerçani Turquie 250 B8 3,4

P. brutia Alexandropolis Grèce 200 B4 1, 2

(21)

J

-1-2-3 Mesures sur le terrain.

• Position de l'arbre dans le peuplement: arbre poussant ou bord ou au milieu de la plantation, arbre dominant ou arbre dominé par ses voisins ;

• Mesure du diamètre des grandes branches vivantes, en précisant leur position par rapport au Nord;

• Mesure de l'inclinaison globale du tronc et de l'orientation de cette inclinaison maximale (la pente formée entre le tronc de l'arbre et la verticale indiquée par le fil à plomb); (figure

J).

-D'un point de vue topographiq~e, la plantation présente une forte hétérogénéité de la pente, qui augmente progressivement avec l'altitude.

Y= 210 cm

X

Mesure de l'écart du tronc à la verticalité par fil à plomb, à une distance verticale Y = 210cm

Figure 3 : Mesure de l'écart du tronc d'arbre par rapport avec à la verticale; au niveau du sol.

;

• Mesure de la hauteur totale de l'arbre après abattage_

Les provenances ont été prélevées à différents endroits, sans tenir compte de l'hétérogénéité existant au niveau du sol (Bariteau, 1992).

Le tableau 8 résume les différentes mesures effectuées sur le terrain, avec toutes les informations nécessaires pour la suite du travail.

(22)

-T hl 8 eau 8 : M esures morpi h 1 o OJ!;H ues e ectuees sur e terram.

arl>re Espèce Provenance code longueur hauteur de positton dans le rayons du houppier pente .. observation

totale de première peuplement selon la direction

l'arore branche de l'arbre

(cm) verte (cm)

1 P. brutia Alexandropolis B4 550 70 arl>re en bordure rayon de 240 cm Arbre arore gêné par un arore côté Sud / de 350 droit dominant; côté Est à 240 cm cm côté Est. la pente n'est

pas

sienificati ve.

2 P. brutia Alexandropolis B4 771 JO arore dominant sur rayon de 230 cm 80 /2JO une couroure

les quatre arbres côté Est, avec arl>re basale à la base

voisins. absence de penché de l'arbre, Je branches côté Nord griffage est sur la plus grande pente. 4 P. brutia Duzlerçani B8 645 120 arl>re dominant Développé côté 25 /210 une couroure

côté Est, et dominé Sud sur un rayon arl>re basale à la base

côté Ouest Nord / de290 cm penché de l'arbre, la

Ouest. vers le griffe est sur le

côté Sud. côté Sud. 3 P. brutia Duzlerçani B8 640 70 arore en bordure, le houppier est 43 / 210 une couroure

•

dominé par un gros complètement arore basale. arl>re côté Est. développé côté penché

Sud, depuis la base vers le de l'arbre. côté Sud.

5 P. halepensis Chalki diqu e II A5 650 5-10 arl>re au milieu, rayon de 172 cm 25 /210 le griffe est

équilibré, dominé côté Sud/ Est, et de arl>re côté Sud/ Est. côté sud I Est, 150 cm côté Nord. penché

dominant côté vers le

Nord. Sud/ Est

6 P. halepensis Chalkidique II A5 730 100 arl>re au milieu, rayon de" 140 côté 4 /210 courbure basale dominé côté Ouest, Sud /Est, et de 120 arl>re forte; la griffe dominant côté Sud cm côté Sud I penché est dans selon / Est. Ouest. vers le la pente qui est

Sud I la plus forte. Ouest.

7 P. brutia lsparta B7 740 140 arore de bordure, Je houppier est 20 /2JO une couroure élagué dominant dans les développé vers le arl>re peu basale à la base jusqu'à la deux côtés Est et Sud/ Ouest penché de l'arbre; la

base de Sud. griffe est côté

houppier. sud /Ouest

8 P. brutia Isparta B7 760 120 arl>re dominé dans le houppier est 15 /2JO la griffe est

les deux côtés Est développé dans la côté Sud I

et Nord. direction Sud I Ouest. Ouest

9 P. halepensis Cehegin Al9 530 JOO arl>re de bordure, Le houppier est 23 / 2JO la griffe est

dominant côté Sud, développé vers Je côté Ouest

et dominé côté Est côté Ouest

JO P. halepensis Cehegin Al9 460 90 arl>re au milieu ; il le houppier est 30 /210 la griffe est --n'y a pas ,;il'arbre développé sur un côté Sud I _::

côté Est.

.

rayon de 190 côté Ouest. Ouest, et 110 côté

Est.

-11 P. halepensis Gemenos A24 430 5-10 arl>re au milieu, Je houppier est 5 /2JO - une- couroure

libre côté - Sud, complètement basale; dominant côtés Est développé vers Je la griffe est

et Sud. Sud côté Sud.

12 P. ha! epensi s Gemenos A24 590 80 arl>re de bordure. Je houppier est 40 /210

développé vers le incliné côté Nord, Nord / vers le

(23)

k:

...

-1-2-4 Mesures sur les billons.

--Après abattage et tronçonnage des troncs en 2 ou 3 tronçons, les mesures ont été prises au CIRAD - Forêt. Le tableau 9 montre un extrait de cette étape de mesure.

Tabte,u9 - -- --,

Arbre espèce Code Billon 10 P. halepensis A19 10-1 10 P. halepensis A19 10-2 9 P. halepensis- A19 9-1 9 P. halepensis Al9 9-2 9 P. halepensis A19 9-3 A= Longueur de billon (cm),

B = Circonférence au grand bout de billon(cm), D = Circonférence au petit bout de billon (cm),

A B (cm) (cm) 216 52 225 19,5 200 55 150 25 180 13

H = Nombre de cernes comptés sur le grand bout du billon,

D (cm) 20.1 20 25 13 0.2

I = Nombre de cernes sur le petit bout du billon (-=extrémité de tige).

1-2-5 Débit et usinage des billons.

H I 20 8 8 -20 10 10 5 5

-Après avoir délimité les pousses annuelles le long de l'arbre abattu en examinant les verticilles de branches ( étape vérifiée, plus tard, sur les ensembles des rondelles prélevées, par des comptages du n0tnbre de cernes), 4 types de rondelles ont été prises dans chaque pousse annuelle:

- type A= rondelle pour l'étude anatomique caractérisée par son épaisseur très mince (3mm à

la base de l'arbre et 2 mm au sommet) et par l'absence de traces des branches (débitée dans une zone sans nœud);

-type B = rondelle pour l'étude de la branchaison caractérisée par la présence des branches. Les travaux faits sur ces rondelles sont le comptage des branches, la mesure de leur angle d'insertion, de leur diamètre et de leur orientation par rapport au repère pris lors des mesures sur le terrain ;

- type Pr = rondelle pour l'étude du profù microdensitométrique, prélevée en fonction de la hauteur de l'arbre, caractérisée par une épaisseur de 25 mm , pour répondre aux exigences de la scie à lames jumelles de l'INRA d'Orléans. Normalement, elle ne porte pas de trace de branches. Le choix de la zone de prélèvement est lié à la longueur totale de la pousse annuelle, le nombre total de rondelles étant limité à 7- 8 rondelles par arbre. La longueur des fibres a été aussi étudiée en utilisant de prélèvement. Une barrette diamétrale d'épaisseur 2,6 mm a été préparée pour cela. Enfin, les paramètres de la couleur ont été également mesurées sur ce type de prélèvement;

-type P = rondelle d'épaisseur 40 mm prise dans un zone sans nœud, afin d'étudier certaines propriétés physiques comme l'infradensité, les retraits dans les trois directions d'anisotropie,

(24)

-la couleur dans -la direction tangentielle et radiale. De petites éprouvettes orientées et de dimensions (R=12

*

T=12

*

L = 40 mm) ont été préparées à partir de cette rondelle, chaque éprouvette ayant été caractérisée par plusieurs paramètres: lm_-geur moyenne de cerne (mesure directe sur l'éprouvette), position radiale (distance à la moelle), hauteur du prélèvement, âge cambial (nombre de cernes comptés depuis la moelle), rayon de prélèvement (4 rayons a, b, c, d, le rayon a étant orienté sur la face inclinée du tronc), l'âge du bois (nombre de cernes comptés depuis l'écorce) et âge primaire (défini par le numéro de la pousse annuelle comptée depuis la base du tronc);

type D = la partie qui reste après les différentes types de prélèvement précédents. Le pourcentage de ce type peut être considéré comme un indice de l'intensité de branchaison.

70 36,5% 60 ] 50 Q.) -0 _ç:: 0 40

...

<n Q.) -0 ~ 30 ..c E 20 0

z

10 0 B p A Pr D Type de prélèverœnt 60 ₃₃_,7₄ 50 v, ~ 0 "O ₄₀ C 0 1,.., en 4) 30 "O en 4) 1,..,

"E

20 0

z

10 0 B p A Pr D

Type des prélèvements

Figure 4: Pourcentages de débit et usinages des billons abattus (cas de l'arbre 2 de Pin brutia ; et de l'arbre 5 de Pin d' Alep), B= rondelles pour étudier de la branchaison; P= rondelles pour étudier de

propriétés physiques ; A= rondelle pour étudier de l'anatomie ; Pr= rondelles pour étude

microdensitomètrique; D= déchet).

(25)

-Présentation des espèces, matériel et méthodes -22

-Le pourcentage de rondelles de type D était plus élevé chez les arbres de Pin d' Alep (entre 14 à 18%), que chez les arbres de Pin brutia (9 à 12%). Ceci indique que les provenances de Pin brutia forment des unités de croissance plus longues que celles du Pin d' Alep sur ce site où il semble mieux adapté.

La figure 4 récapitulent l'ensemble des débits et usinages effectués sur les billons abattus.

n+2

n +1

n

Rondelle pour étudier les profils rnicrodensiométriques d'épaisseur 25 mm

!

· •m

···

Barrette diamétrale

··

· ··

·*""=

d'épaisseur 25 mm L

•

L n+2 .n+l n C R

I

T

*

a

,

Rondelle pour étudier les propriétés physiques d'épaisseur 40 mm R

•

Eprouvette finale 40X 12X 12mm

Figure 4: Protocole global de prélèvement des rondelles le long du tronc d'arbre.

1-2-6 Définition des âges le long du tronc des arbres.

On appelle âge le nombre d'années écoulées depuis la création de l'élément considéré (pousse, cerne, arbre); (Thibaut,1997).

(26)

-/ ,,.

L'âge du bois est cômpté sur la rondelle depuis le cambium (ou l'écorce) vers la moelle. Il est directement lié à l'année calendaire par la relation:

Année calendaire= 1999 - âge du bois; quelle que soit la pousse annuelle considérée. L'âge cambial (appelé aussi âge secondaire) est l'âge du cambium qui a produit le cerne considéré. Il est compté sur la rondelle depuis la moelle vers l'écorce (Figure 6)

L'âge de la pousse annuelle (ou âge primaire) est compté depuis la base de l'arbre.

L'âge des arbres est ici constant et égal à 21 ans.

Age primaire Pousse annuelle ( n+2)

'\.

Pousse annuelle (n+ 1) Pousse annuelle (n) L---...<..---"'----<---'--..._____.,,__--=---__.___,"'

~

Moelle Age cambial Ecorce

Age du bois

Figure 5 : Définition des âges le long du tronc d'un arbre.

1-3 Méthodes et techniques

1-3-1 Analyse des images et estimation du bois de compression.

480 disques présentant en moyenne une quinzaine de cernes annuels, ont été utilisés pour réaliser cette partie. Ces disques ont été tous prélevés en f~nction de la pousse annuelle déjà limitée.

La technique de traitement des images nous permet d'étudier l'évolution des largeurs de cerne, de leur surface, de la surface de bois de compression et de son pourcentage et de l'excentricité de la moelle pour chaque cerne.

Elle a été expliquée en détails dans le travail de Thomas (2000), mais nous rappelons ici les

démarches successives :

-• transfert des informations de manière directe depuis les disques d'épaisseur 3 mm, (y

compris, la localisation des taches du bois de compression dans chaque cerne annuel), sur un transparent, grâce à une table lumineuse;

(27)

•

~.

-• analyse d'image sur ces imag~s numérisées, avec le logiciel OPTIMAS version 6.0 à l'aide d'une proéédure améliorée par Bruno Clair au LMGC.

Les différents paramètres mesurés sont donnés ci dessous (Tableau 10):

0: Exemple de feuille de résultats obtenm par O ··

Cerne la (cm) SC (cm2) Sbc (cm2) %be ExcM DExcM

1 0,1232 0,0477 0 0 0,0069 0,0069 2 0,1562 0,1976 0 0 0,0042 -0,003 3 0,1231 0,2637 0 0 0,0425 0,0383 4 0,1389 0,4121 0,0431 0,1047 0,0753 0,0328 5 0,2533 1,0636 0,1633 0,1535 0,1252 0,0499 6 0,3876 2,4079 0 0 0,1599 0,0348 7 0,2056 1,6607 0 0 0,1359 -0,024 6.0 Iexc 0,0278 -0,009 0,1556 0,118 0,0985 0,0448 -0,059

La= Largeur moyenne de cerne (mm), (la largeur de cerne, dans cette partie a été calculée

automàtiquement en utilisant le logiciel déjà mentionnées); S (cm 2) = surface de cerne; ;.

Sbc ( cm 2) = surface de bois de compression;

% be = pourcentage de bois de compression en surface dans le cerne ;

ExcM (cm)= l'excentrement de la moelle dans le contour extérieur du cerne: distance entre la moelle et le centre de gravité du contour extérieur du cerne;

ExcM (cerne en cours) - ExcM (cerne précédent). Cette variable a l'avantage d'être une grandeur instantanée vis - à - vis de la croissance du cerne, elle sera donc a priori mieux reliée

à des paramètres du cerne (SBC ... );

AExcM (cm)= Variation de l'excentrement de la moelle due à la croissance du ~me=

IAexc = Variation d 'excentrement de la moelle relativement à la largeur de cerne =

ExcCe/2La = (Indice sans dimension compris entre -1 et +l). Cette variable sans dimension

ne dépend plus directement de la taille du cerne; elle sera à priori mieux reliée au % de bois de compression.

Centre de

o~cernei+l

Moelle

Figure 6 : Excentrement de la moelle . Le programme calcule d'abord l'excentrement du contour extérieur, c'est- à- dire la distance entre chaque centre de gravité (représenté par les croix) et la moelle :

dans l'exemple dessiné, le cerne i-1 est peu excentré et les cernes suivants i et i+l sont excentrés. Puis il

calcule un excentrement relatif à la formation du cerne par différence, variable qui est plus liée à la croissance du cerne : dans l'exempt~ dessiné, le cerne i-1 est peu excentré, le cerne i est très excentré, le

cerne i+ 1 est peu excentré. Il calcule enfin un indice sans dimension plus indépendant de la taille en divisant la variable précédente par la largeur de cerne.

(28)

Présentation des es1*ces, matériel et méthodes - 25

-/ '

Il est possible de séparer les ·cernés qui contiennent du bois de compression en fonction du numéro de cerne (l'extraction commençant de l'écorce vers la moelle).

Le logiciel permet d'obtenir le % du bois de compression formé au niveau de chaque cerne, sous deux formes: soit le pourcentage total de bois de compr~ssion dans chaque cerne (calcul de l'ensemble des tâches du bois de compression), soit le pourcentage de bois de compression pour chaque tâche détectée dans le cerne.

1-3-2 Mesure d'épaisseur de l'écorce.

Les mesures d'épaisseur de l'écorce ont été effectuées sur deux rayons, le rayon de référence

étant du côté de la pente (figure 7). 0 '\.

"'"

N Bois de compression Côté opposé Rl

s

_E

Figure 7: Mesure d'épaisseur de l'écorce sur une section transversale par deux rayons, l'axe de référence est la direction de la plus grande pente.

1-3-3 Microdensitométrie.

Elle nous permet d'étudier les variations de densité à l'intérieur du cerne, sur des profils microdensitomètriques radiaux. Le principe général consiste en la lecture d'une radiographie qui enregistre l'atténuation d'intensité d'une source de rayons X (figure 9 et tableau 11) qui traverse la barrette (Polge, 1966) ·

(29)

Présentation des espèces, matériel et méthodes 26 -Pousse annuelle (n+l) Pousse anuuelle (n) Barrette diamétrale d'épaisseur 25 mrti

l"""~"

-~,

---'=:!

-

-H

-

ffl

-

e

--

~·]f

-Lecture du microdensitimétre, et mesures des paramètres calorimétriques

@=

___

..,.

Rondelle d'épaisseur 25 mm

1

•

Scie à lames jumelles

Figure 8 : Préparation des barrettes diamètrales d'épaisseur 25 mm, à 12 % d'humidité Tableau 11: Technique utilisé pour obtenir les profils nùcrodensitomét ·

Etapes Paramètres et réglages

Préparation des barrettes Epaisseur :25 ± 0,05 mm à l'aide d'une scie à lames jumelles.

Extraction de la ·résine Durée de l'extraction :48 heures selon le produit utilisé.

Radiographie des barrettes Distance source - filin: 1,60m

Intensité du flux électronique : 10 Ma. Tension accélératrice : 13,5 mev

Temps rexposition :varie entre 13,5 mn et 15 mn.

Développement des radiographies Révélation: entre 10 -15 mn. Bain d'arrêt :5 mn.

Fixation: 15 mn.

Rinçage à l'eau du robinet :5 mn.

Rinçage à l'eau distillée :quelques secondes Trempage dans une solution de mouillant à base d'éthylène glycol :quelques secondes Séchage à l'air libre :quelques heures.

Enregistrement des données Largeur de fenêtre :24 µ m

rnicrodensitomètriques Hauteur de fenêtre :250 µ m

Dans le cas du profil idéal, le problème de la limite des cernes et de la zone de transition entre le bois de faible densité (bois de printemps ou bois initial) et le bois de forte densité (bois d'été ou bois final), est facile à résoudre, en utilisant le logiciel développé à l'INRA d'Orléans

(30)

-(station d'amélioration des Arbres Forestiers). Ceci permet de calculer les paramètres de texture pour chaque cerne.

Dans le cas de profil complexe (présence de bois de compression, doubles pics ou faux cernes), il est nécessaire de corriger la procédure automatique par des procédures manuelles de détection de limite de cerne.

1-3-4 Mesure de retrait total.

Afin de déterminer le retrait total, nous avons utilisé un dispositif expérimental disponible au CIRAD-Forêt, équipé d'un comparateur micrométrique (précision lµm) interfacé; (figure 10).

La détermination du retrait total s'effectue sur la petite éprouvette orientée, dans les trois directions d'anisotropie (longitudinale, tangentielle et radiale), par des mesures de dimensions

. à_ l'état saturé puis à l'état anhydre.-La saturation de l'éprouvette s'effectue par application d'un cycle vide/ pression en autoclave (sous 2-3 bar durant 48 heures).

L'état anhydre de l'éprouvette a été obtenu par un séchage à 103 C0

, dans un étuve, jusqu'à

stabilisation de masse de l'éprouvette.

Le retrait total a été obtenu par l'application de l'équation suivante: R (%) = (Ds -Da)! Ds *100

Où Da et Ds sont les dimensions de l'éprouvette anhydre et saturée, respectivement.

Compte tenu des caractères morphologiques des arbres, la dimension était de 12 x 12 x 40 mm comparateur micrométrique échantillon amplification, réglage du zéro 1

fll!lll:!b

Figure 9 : Dispositif expérimental de mesure du retrait total

1-3-5 Mesure de l'infradensité.

Deux méthodes ont été utilisées :

2-2-5-1 mesure directe par utilisation de la poussée d'Archimède.

La saturation des éprouvettes s 'est effectuée en appliquant le protocole précédent de mesure de retrait total. L'éprouvette a été ensuite pesée deux fois sur une balance d'une précision

(31)

-1/1000. Dans la première pesée, -l'éprouvette est pesée, sur le plateau à l'air libre et dans la deuxième, elle est immergée dans l'eau.

Le volume saturé est calculé selon la formule:

V ( cm 3) = (me -ma) Id eau

V= volume saturé de l'éprouvette en cm

3,

me= ~masse de l'éprouvette dans l'air en g, ma= masse de l'éprouvette dans l'eau en g, d eau= masse volumique de l'eau en g/cm 3.

La masse anhydre de l'éprouvette est mesurée après un séchage à 103,5 C0

dans une étuve, pendant une durée suffisante pour stabiliser la masse.

L'infradensité est calculée en utilisant la formule suivante: _,. ID= M0(masse anhydre)/ Vs (Volume saturé)

2-2-5-2 mesure par la méthode de Keylwerth.

Cette méthode plus simple consiste à déterminer la massé saturée, et la masse anhydre d'une éprouvette. En appliquant l'équation de Keylwerth

1

ID

=

Ms -

0,346

Ma

où Ma et Ms sont les masses anhydres et saturées de l'éprouvette, respectivement. '

Les deux méthodes ont été utilisées pour 180 éprouvettes. la comparaison entre elles, (figure

10) montre que la liaison obtenue est très étroite. La méthode de Keylwerth a donc été utilisée pour toutes les mesures.

(32)

Présentation des espèces, matériel et méthodes -29 -650 M

~600

01) ~ 5550 ,--...

'€

~500

>--

Q) ~450 'Q) .-::: Cil 5400 ~ 0 0 y= 0,9481x + 40,724 R2=0,89*** n=180

\.-:s

350 - - - ~ - - ~ - - ~ - ~ - - ~ - ~ 350 400 450

500

550

600

650

Infradensité (!X)ussée cf Arcbirrede) en Kg /m3

Figure 10: Comparaison entre deux méthodes de mesure de l'infradensité, sur 180 échantillons des deux espèces.

1-3-6 Mesure de la couleur.

,

La mesure de la couleur s'est effectuée en utilisant le système de CIELab qui permet de

quantifier la couleur (Janin, 1984, 1987) selon les cordonnées L*, a*, b*, (Figure 11), avec les

conditions suivantes :

Type d'appareil : Spectrocolorimètre Microflash 100, de marque Datacolor,

Géométrie d'éclairage : diffuse,

Géométrie de lecture :45°,

Intervalle d'intégration :400-710 nrn (pas de 10 nrn),

Courbes du standard : CIE 10°,

Illuminant :A, système de couleur :CIE51976° L* a* b*,

Type de réflexion spéculaire :exclue,

Surface observé :59 rnm2 (petite ouverture de 8.7 mm).

Sur les échantillons parallélépipédiques utilisées pour mesUJer les variations dimensionnelles

(12*12*40 mm), nous avons mesuré la couleur sur les de~ faces (radiale, et tangen~elle),

afin d'estimer la différence entre les deux plans en effectuant trois mesures par face,..et étudier

les effets" arbre"," provenance" ; "espèce" (figure 12).

Sur les barrettes diamétrales d'épaisseur 25 IIll11. nous avons mesuré la couleur sur une face

radiale en prenant régulièrement des mesures tous les 10 mm depuis la moelle jusqu'à

(33)

t

-L

*

=

100 Blanc +b* - a* Vert -b* Bleu Noir L*

=

0

Figure 11: Composition du système de couleur CIELab (d'après Janin, 1984)

•

éprouvettes parallélépipédiques R= 12XT= 12xL=40mm T R

i

_~Il

-if

_{HH1o Hi~}

-,

1 Mesures de la couleur sur les barettes diamétrales

Figure 12: Mesures de la couleur sur les éprouvettes parallélépipédiques

1-3-7 Mesure des longueurs de fibre.

Le méthode de Frankin (Grzeskowiak, 1996), pennet de dissocier les fibres de bois. Le principe consiste à placer des petites bûchettes de bois dans une solution dissociante (mélange à volumes égaux d'acide acétique pur et d'eau oxygénée) pendant 48 heures dans un étuve à

(34)

Présentation des esf)èces, matériel et méthodes 31

-/, ;

température constante (60°)." Ensuite, cette solution est remplacée par de l'eau. Les fibres dispersées et dissociées sont colorées à la safran.ine afin de les mieux faire apparaître lors de la mesure. Une goutte de cette solution est disposée de manière homogène entre lame et lamelle. La mesure de longueur des fibres s'effectue en . utilisant une loupe binoculaire d'agrandissement constant.

Nous avons utilisé les barrettes diamétrales d'épaisseur 25 mm, en prélevant des petites bûchettes par fendage au niveau de chaque cerne. Les cernes sont prélevés en prenant un cerne sur 4 de l'écorce vers la moelle (en moyenne 5 cernes par rayon, et 30 mesures de longueur de fibres par cerne). Ce prélèvement a été réalisé à deux niveaux de hauteur dans l'arbre (base et sommet); (figure 13).

l:L

Barrette diamétrale d'épaisseur 25 mm

,fücc~t-4 C=e 1

~:::;:~r,-·-··~ Cerne 4

01

E::=~7

(

₀

(

₀

Bûchettes prélevées dans chaque cerne

(35)

..

32

2 Croissance et morphologie des arbres

-Répartition du bois de compression

(36)

Croissance et morphologie -33

-2-1

Croissance

primaire,

branchaison

et épaisseur

d'écorce

2-1-1 Courbes de croissance en hauteur

Les observations des courbes de croissance pour les deux Pins (P. brutia, P. halepensis),

nous permettent de confirmer le premier résultat obtenu par l'INRA d'Avignon (Bariteau,

1992), 13 ans après la plantation : les pins brutia dominent les pins d' Alep à Ceyreste au

niveau q_e la hauteur (croissance primaire).

En effet, le Pin d' Alep est mat adapté aux conditions du sol à Ceyreste (plus calcaire, et

beaucoup moins riche en Grès du Baguier de nature marneux), alors que les provenances de

Pin brutia ont bien poussé sur ce sol.

On note ici que plusieurs auteurs - Nahal (1962 et 1984); Barbero et al, (1992) - ont tous

souligné que le Pin d' Alep pousse bien sur les substrats marneux et calcaro - marneux

( calcaires en plaquettes) et sur des sols profonds, conditions de sol qui ne se rétrouvent pas à

Ceyreste.

Nous rappelons que les courbes de croissance en hauteur ont été reconstituées à partir de la

longueur cumulée dés pousses annuelles marquées directement sur les billons, et vérifiées, plus tard, par un comptage des nombres des cernes, sur l' ensembles des rondelles prélevées.

La courbe de croissance de l'arbre moyen pour les dëux Pins, montre que le Pin brutia _a .

toujours une croissance supérieure au Pin d'Alep (en moyenne 600 cm pour le Pin brutia et

450 cm pour le Pin d' Alep à 21 ans; (figure 1 ).

Jusqu'en 1985 (8 premières années), la croissance des deux espèces est très similaire et très faible. La divergence du profil du Pin Brutia s'accentue progressivement dans les 10 années suivantes, mais le Pin d' Alep semble commencer à rattraper son retard dans les deux dernières années. Cela est confirmé par l'évolution de la longueur de pousse annuelle avec le

temps. Les deux espèces présentent assez nettement deux phases : une première étape de

croissance très lente (10 à 20 cm par an) pendant la première moitié de la période observée et

une deuxième étape de croissance plus vigoureuse (20 à 60 cm par an) jusqu'à l'abattage

(figure 2).

(37)

ê -3.

1

:il 800 700 600 500 400 300 200 100 0 800 700 600 :[ 500 3 400 ~ ;J 300 :X: 200 0 00 :::: Croissance et morphologie 34 -., ,

, _ _ AI5 - 6 -AI6 ----AI9 - - -ArlO - e -Aill ...._AI12 j

Pin d'Alep ... N ~ """ .,., \D r- 00 0\ 0 ... N ~ """

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Années

Ar3 ---Ar4 - -Ar1 ---Arsj

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200 100 Années

-

1 -

Pin brutia - -Pn d'Alep

1

arbre Moyen Ü -'F-~~~~~~~~~~~~~~-~,.-~~~ o-N~~~~~oo~o-N~~~~~oo 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Années

Figure 1: Courbes de croissance établies en fonction de la longueur de l'année de formation des pousses annuelles (A= arbres de Pin d' Alep; B = arbres de Pin brutia ; C = arbre moyen par espèce).