Construction de tables de production
à partir de placettes temporaires : présentation d’une méthode
Article original
R. Palm
1
Faculté des sciences agronomiques, unité de statistique et
informatique,
Gembloux,Belgique
(reçu le 13juin
1989; accepté le 21 novembre 1989)Résumé — Une méthode de construction de tables de production à
partir
de placettestemporaires
et sans analyses de
tiges
est brièvement présentée. Cette méthode a étéappliquée
àl’épicéa
(Picea abies Karst.) et a permis le calcul de tables pour différents niveaux deproductivité,
définispar la hauteur dominante atteinte à 50 ans, et pour différents niveaux d’accroissement annuel moyen en circonférence. Elle a
permis,
en outre, de construire des tables derépartition
des arbresen classes de grosseur, en fonction de la circonférence moyenne des arbres du
peuplement.
épicéa
commun -placettes temporaires -
tables deproduction
Summary — A method for
computing yield
tables from temporaryplots. A
method forcompu-
ting yield tables from temporary plots without stem analysis is described and used for Norway spru-
ce (Picea abies Karst). By using this method yield tables can be computed for several site classes
(top
height
at 50 years) and for several levels of mean annual girth increment. It is alsopossible
tocalculate tables giving the proportion of trees by girth classes in relation to the stand mean girth.
Norway spruce - temporary plots -
yield
tables1. INTRODUCTION
La voie la
plus
directe pour construire des tables deproduction
est évidemment dese baser sur des mesures
faites,
durantune
longue période,
dans desplacettes permanentes,
bienréparties
dans larégion
de croissance àlaquelle
on destineces tables.
Un tel réseau de
placettes
fait cepen- dant souvent défaut et le recours auxinformations fournies par des
placettes temporaires
reste alors la seule solutionpermettant
de construirerapidement
destables de
production.
Une
partie
des informations relatives aupassé
desarbres,
enparticulier
en cequi
concerne leur croissance en
hauteur, peut
être obtenue parl’analyse
detiges.
Larécolte de ces données est
cependant
fortcoûteuse. Elle ne
peut généralement
êtreréalisée que sur un nombre assez réduit d’arbres et se fait nécessairement au
détriment du nombre de
placettes
obser-vées.
L’absence d’un réseau valable de
placettes permanentes
pourl’épicéa
enBelgique
et les inconvénients liés à l’ana-lyse
detiges
nous ont conduits à cons-truire des tables de
production unique-
ment à
partir
de données récoltées dans desplacettes temporaires (Dagnelie
etal., 1988).
L’objectif
de cet article est deprésenter
brièvement la
méthodologie qui
a étéadoptée
dans ce but. Nous donnerons d’abordquelques
informations relativesaux données de
départ (paragraphe 2).
Ensuite, nous décrirons la
procédure
utili- sée pourl’ajustement
du faisceau decourbes de hauteur dominante en fonction de
l’âge (paragraphe 3),
pour l’étude de la distribution des circonférences destiges
du
peuplement principal (paragraphe 4)
etpour l’estimation de l’accroissement en
grosseur des arbres
(paragraphe 5).
Nousenvisagerons
alors l’évolution dupeuple-
ment
principal
et dupeuplement
accessoi-re
(paragraphe 6)
et le calculproprement
dit des tables(paragraphe 7). Enfin,
nousterminerons ce texte par
quelques
brèvesconclusions
(paragraphe 8).
Nousprésen-
terons notamment un schéma
récapitulatif reprenant
la succession des calculs nécessaires à la construction des tables deproduction.
Unexemple
de table y seraégalement présenté.
2. DONNÉES DE DÉPART
Les données utilisées
proviennent
d’envi-ron 2 500
placettes
circulairesréparties
dans les
pessières
pures de l’Ardennebelge.
Danschaque placette,
les données utilisées pour la construction des tables concernent:- les circonférences de tous les
arbres,
au cm
près,
à1,30
m dusol;
- les hauteurs totales des
plus
grosarbres,
à raison d’un arbre par are depla-
cette, soit
l’équivalent
de 100 bois parhectare,
la moyennearithmétique
de ceshauteurs
correspondant
à la hauteur domi- nante;-
l’âge
dupeuplement, depuis
laplanta-
tion, donné par lesplans d’aménagement
ou mesuré à la tarière de
Pressler,
parsondage
sur un arbre de laplacette.
En outre, dans 1 200
placettes
environ,on a
également
mesurél’épaisseur
des 5derniers cernes sur des carottes de son-
dage prélevées,
à1,30
m dusol,
sur les 4 arbres lesplus proches
du centre de laplacette.
Des informations
complémentaires
rela-tives à la collecte des données sont
pré-
sentées par
D;agnelie
et al.(1988).
3. FAISCEAU IDE COURBES DE HAUTEUR DOMINANTE
Dans une étude
méthodologique prélimi- naire,
diversesprocédures
de construction de faisceaux de courbes ont été compa- rées(Palm
&Chentouf, 1986).
Laprocé-
dure
qui
s’est avérée laplus adéquate
auterme de cette étude est la suivante.
On détermine
d’abord,
pour l’ensemble desplacettes disponibles,
l’évolution moyenne de la hauteur dominante(HDOM,
enm)
en fonction del’âge (AGE)
par le modèle de Gauss modifié :
1 l!r%à A,
i 1 _.._ ! IAGE-!z!2!Î
....Les écarts
types
des résidus parrapport
à cette courbe ont ensuite été calculés pour des classesd’âge
de 5 ans.L’âge
moyen des
placettes
dechaque
classed’âge
aégalement
étédéterminé,
de même que la hauteur dominante moyenne estimée par la courbe etcorrespondant
àcet
âge
moyen. Les écartstypes
des rési-dus ont été divisés par cette hauteur moyenne, de manière à obtenir des coeffi- i- cients de variation
qui
ont alors été mis enrelation avec
l’âge
moyen, parrégression.
A
partir
de la relation ainsi obtenue et del’âge
desplacettes,
onestime,
pourchaque placette,
une valeur du coefficient de variationrésiduelle, puis
de l’écarttype résiduel,
et on divise les résidus par cet écarttype
résiduelestimé,
de manière àdisposer
de résidus réduitsqui
traduisentla fertilité relative des
placettes.
Les
placettes
sont alors classées selon l’ordre croissant de ces résidus réduits etréparties
en dix groupes d’effectifs constants, en fonction de leurs rangs, les dixpremiers
pour cent deplacettes
consti-tuant le
premier
groupe, les dix pour cent suivants constituant le deuxième groupe, etc.Chaque
groupe deplacettes
faitl’objet
d’un
ajustement indépendant
du modèlede Gauss
modifié,
la valeur duparamètre b
1
étant maintenue constante etégale
à lavaleur obtenue lors du calcul de la courbe moyenne. L’étude
préliminaire
a en effetmontré que ce
paramètre
varie peu d’un groupe à l’autre et que le fait de le consi- dérer comme constant etégal
à la valeur obtenue pour la courbe moyenne ne modi- fiepratiquement
pas laqualité
del’ajuste-
ment
(Palm
&Chentouf, 1986).
Pour chacune de ces courbes, on déter- mine l’indice de
productivité 1 o ,
c’est-à-dire la hauteur donnée par la courbe pour unâge égal
à 50 ans. Les dix valeurs duparamètre b o , qui représente l’asymptote
de la
courbe,
sont alors mises en relationavec cet indice de
productivité :
!__cli_1 1 11,
Enfin,
connaissant les valeurs deb o
etde
b 1 ,
pour un indice deproductivité quel-
conque, on
peut
déterminer la valeur duparamètre b 2 ,
enimposant
à la courbe de passer par lepoint
d’abscisse 50 et d’ordonnée1 0 :
. -- . . -1 . 1.. !. 1 .-.
Pour tout indice de
productivité,
onpeut
dès lors calculer la courbe de hauteur par le modèle de Gaussmodifié,
en estimantau
préalable
lesparamètres b o
etb 2
et endonnant à
b 1
la valeur obtenue pour la courbe moyenne.Appliquée
auxplacettes
de notre échan-tillon,
la méthode décrite ci-dessus aconduit aux résultats suivants :
L &dquo;,..,....,..-p .... -p&dquo;&dquo;,... 1 /r-Bt) 1&dquo;B 1&dquo;1.1&dquo;B1&dquo;’B&dquo;’&dquo; 1 AB
et
La décision de
répartir
l’ensemble desplacettes
en dix groupes en fonction des résidus réduits est relativement arbitraire et doit être considérée comme un compro- misacceptable garantissant,
d’unepart,
un nombre de
points
suffisant lors desajustements indépendants
du modèle deGauss
modifié,
et, d’autrepart,
un nombrede
points
suffisant lors du calcul de la rela-tion entre
b o
et1 0 .
A propos de cette harmonisation des
paramètres,
il fautsignaler qu’on
auraitégalement
pu déterminer la relation entreb
2
et1 0
et ensuite calculerb o
enimposant
à la courbe de passer par le
point
d’abs-cisse 50 et d’ordonnée
1 0 .
Cette solution n’a pas été retenue car la relation entreb 2
et
1 0
est un peu moins bonne que celle liantb o
et1 0 .
La méthode utilisée pour la construction de faisceau de courbes
présente
une ana-logie
avec laprocédure
décrite par Brickell(1968),
dans la mesure où lesplacettes
sont
réparties
en différents groupes fai- santl’objet d’ajustements séparés.
Demême,
le faitd’imposer
aux courbes dufaisceau de donner, à 50 ans, une valeur estimée de la hauteur dominante
identique
à l’indice de fertilité est une idée
déjà
utili-sée dans un contexte
analogue,
notam-ment par Bartet et Bolliet
(1976)
et par Burkhart et Tennent(1977).
On notera que la construction du fais-
ceau de courbes de hauteur dominante
uniquement
àpartir
de la hauteur domi- nante et del’âge
observés dans lespla-
cettes
temporaires
peut conduire, auxâges avancés,
à une sous-estimation de l’accroissement en hauteur. En effet, lespeuplements âgés
et de fertilité élevée sont engénéral
malreprésentés
dansl’échantillon,
du fait de leurexploitation.
Des
analyses
detiges
auraient pupallier
cet inconvénient. Il ne faut
cependant
pasexagérer
lesconséquences
de cette sous-estimation.
Celle-ci,
eneffet,
concerneavant tout les
peuplements âgés
à indicede fertilité
élevé, qui
sont très peu fré-quents
enpratique.
4. DISTRIBUTION DES CIRCONFÉRENCES
DES TIGES DU PEUPLEMENT PRINCIPAL
A
partir
de l’énumération des circonfé-rences à
1,30
m dusol,
onpeut
détermi-ner, par
placette,
lescaractéristiques
sui-vantes :
N = nombre de
tiges
/ haMC130 = moyenne
arithmétique
descirconférences
(en cm),
ETC130 = écart
type
des circonfé-rences
(en cm),
G1 C130 = coefficient de
dissymétrie
de
Fisher,
B2C130 = coefficient
d’aplatissement
de Pearson.
Pour décrire l’évolution de ces caracté-
ristiques,
en fonction del’âge
et de la pro-ductivité,
onpeut
établir les relations sui- vantes :MC130 =
f (AGE, HDOM, l a ) (5)
L’ordre des
équations, qui correspond
àl’ordre dans
le,quel
elles devront effective- ment être utilisées lors du calcul des tables deproduction, conditionne,
dansune certaine mesure, le choix des variables
explicatives. Ainsi,
l’inversion des deuxpremières
relations auraitpermis d’exprimer
le nombre detiges
en fonctionde
AGE,
HDOM et1 0 uniquement,
alorsque la circoniférence moyenne aurait pu être
exprimée,
dans ce cas, en fonction deAGE,
HDOM etl o ,
mais aussi en fonction de N. Lapremière
solution acependant
été retenue, car elle
permet,
par lasuite, d’envisager
différentstypes
de traitements définis par tes accroissements annuels moyens en circonférence(paragraphe 6).
Les relations données ci dessus sont établies par
régression multiple,
en consi-dérant, éventuellement,
des transforma- tions de variables et en excluant deséquations
les variablesexplicatives qui
necontribuent pas à une réduction suffisante de la variance résiduelle.
Pour nos
placettes,
les relations sui- vantes ont été retenues :MC130
= -43,443
+ 4,0095 HDOMOn constate que, pour l’écart
type,
lecoefficient de détermination est relative- ment faible
(R 2
=0,16).
Cette relationaurait,
enfait,
pu êtrelégèrement
amélio-rée,
par l’introduction de la hauteur domi- nante(R 2
=0,20). L’équation qui
ne faitintervenir que la circonférence moyenne a
cependant
étépréférée
pour une raison desimplicité.
En effet, si l’écarttype
estexprimé uniquement
en fonction de la cir- conférence moyenne, la distribution des circonférences en classes de grosseur, pour une circonférence moyennedonnée,
est
indépendante
des autres caractéris-tiques
dupeuplement.
Par latechnique
décrite au
paragraphe
6, on pourra alors établir des tables derépartition
des arbresen classes de grosseur n, en fonction de la circonférence moyenne, et en déduire des distributions du volume par classes de grosseur
(Dagnelie et al., 1988).
On constate aussi que le coefficient de
dissymétrie,
bien que très variable(écart type égal
à0,55),
n’a pu être mis en relation avec les autrescaractéristiques
des
placettes.
La valeur moyenne, trèsproche
dezéro,
traduit le caractère à peuprès symétrique
des distributions des cir- conférences.Quant au coefficient
d’aplatissement, également
très variable(écart type égal
à0,90),
ildépend
de la circonférence moyenne, mais la relation entre ces deuxcaractéristiques
est très lâche(R 2
=0,02).
Le coefficient
d’aplatissement
étant infé- rieur à 3, on conclut que les distributions des circonférences sontplus aplaties
que les distributions normales et quel’aplatis-
sement
s’accentue, légèrement, lorsque
lacirconférence moyenne
augmente.
5. ACCROISSEMENT EN GROSSEUR
L’étude de l’accroissement en grosseur repose sur
l’analyse
des carottespréle-
vées à la tarière de Pressler.
L’épaisseur
des 5 derniers cernes
(E130,
encm) peut
être mise en relation avec la circonférence de l’arbre sondé(C130,
encm)
et avec lesprincipales caractéristiques
dupeuple-
ment :
E130 = f
(C130, AGE, HDOM, 1 o ,
Cette relation est établie par
régression multiple, après
d’éventuelles transforma- tions de variables, et en excluant del’équation
les variablesexplicatives qui
necontribuent pas à une réduction suffisante de la variance résiduelle.
Pour nos
données, l’équation
suivante aété retenue :
loge
E 130 = -1,2235 + 1,6680loge
Le coefficient de détermination
multiple
n’est pas très
élevé,
cequi indique qu’une part importante
de la variabilité des accroissements est due à d’autres fac- teurs queceux pris
en considération(posi-
tion de l’arbre par
rapport
à sesvoisins,
variabilitégénétique, etc.).
6.
ÉVOLUTION
DU PEUPLEMENT PRINCI- PAL ET DU PEUPLEMENT ACCESSOIRELes
équations
relatives auxparamètres
dela distribution des
tiges présentées
auparagraphe
4 ont été établies àpartir
demesures faites indifféremment avant ou
après
éclaircie. Elles ne tiennent donc pascompte
desirrégularités
occasionnées par les éclaircies et onpeut
admettrequ’elles
ne donnent des estimations correctes
qu’à
mi-rotation.
Pour un
âge
à mi-rotation et un indice deproductivité donnés,
onpeut donc,
àl’aide des relations des
paragraphes
3 et 4, estimer la circonférence moyenne, le nombre detiges/ha,
l’écarttype
et lescoefficients de
dissymétrie
etd’aplatisse-
ment de la distribution des circonférences.
A
partir
de cescaractéristiques,
et enreprenant
unetechnique
utilisée antérieu- rement(Palm, 1981 on peut
décrire les distributions des circonférences par des distributions dutype
1 dePearson, qui
per- mettent de tenircompte
de l’évolution du coefficientd’aplatissement
en fonction de la circonférence moyenne. Des informa- tionscomplémentaires
relatives au calculde ces distributions sont données par Elderton & Johnson
(1969).
On notera queces distributions sont étroitement liées aux
distributions
Bêta, proposées
notammentpar Zôhrer
(1972),
pour décrire les distri- butions de grosseur d’arbres(Bailey
&Dell, 1973).
Par discrétisation de ces distributions
continues,
on obtient l’énumération des circonférences à mi-rotation. Onpeut
ensuite déterminer la grosseur dechaque
arbre en début et en fin de
rotation, après
estimation de l’accroissement en grosseur
par la
relation(10’).
L’énumération des circonférences per- met le calcul de la surface terrière et du volume sur
pied
dupeuplement,
pour autantqu’on dispose
d’un tarif decubage
à une entrée
(volume exprimé
en fonctionde la
circonférence)
ou, mieux encore,d’un tarif à une entrée
gradué
en fonctionde la hauteur dominante du
peuplement (Dagnelie
et a.l.,1985).
Si on effectue les calculs pour deux rotations
successives,
la différence entre la situation à la fin d’une rotation et la situation au début de la rotation suivantepermet
d’estimer lescaractéristiques
del’éclaircie.
L’accroissement
périodique
au coursd’une rotation est
égal
à la différenceentre le matériel total sur
pied
à la fin de la rotation et le matériel total surpied
audébut de la rotation. L’accroissement annuel courant s’obtient alors en divisant l’accroissement
périodique
par la durée de la rotation.Enfin,
laproduction
totale à unâge
donné est obtenue en
ajoutant
au matérielsur
pied après
éclaircie l’ensemble du matériel enlevé au cours de toutes les éclairciesdéjà
effectuées. L’accroisse- ment annuel moyen estégal
à laproduc-
tion totale divisée par
l’âge auquel
cetteproduction
totale est atteinte.7. CALCUL PROPREMENT DIT DES TABLES
La relation
(5’) exprimant
la circonférence moyenne en fonction del’âge
et de la hau-teur dominante ne tient pas
compte
des différentstypes
desylvicultures qui
peu- vent êtrepratiqués.
Pour un indice de pro- ductivitéfixé,
elle donne donc l’évolution de la circonférence moyenne en fonction del’âge,
pour la«sylviculture
moyenne», observée par lepassé.
On
peut
vouloir s’écarter de cettesylvi-
culture moyenne en
supposant
que la circonférence moyenneaugmente plus
rapidement
ou, aucontraire,
moinsrapide-
ment, avec
l’âge,
que ne leprévoit l’équa- tion (5’) :
MC130 =f
(AGE, HDOM)
A condition de rester dans les limites raisonnables d’accroissement annuels moyens en
circonférence,
onpeut
consi- dérercependant
que les relationspermet-
tant d’estimer
N, ETC130,
G1C130 etB2C130,
restent valables et onpeut
alors établir la table deproduction
relative à uneévolution donnée de la circonférence moyenne.
En se basant sur ce
principe,
nousavons
établi,
pourchaque
niveau de pro-ductivité,
et àpartir
depeuplements
théo-riques
considérés commeidentiques
avant la
première éclaircie,
des tables deproduction
caractérisées par divers niveaux d’accroissements annuels moyens en circonférence(Dagnelie
etal., 1988).
Dans cebut,
la circonférence moyenne à mi-rotation n’a été estimée par la relation(5’)
que pour lapremière
rota-tion. Pour les rotations
ultérieures,
ces cir- conférences ont été déterminées sur la base d’accroissements annuels moyens de la circonférence moyenne à mi-rotation considérés comme constants et fixés àpriori.
8. CONCLUSIONS
La méthode de construction des tables de
production qui
estproposée permet
l’éla-boration de tables
complètes,
àpartir
desseuls
renseignements
récoltés dans desplacettes temporaires.
La
figure
1 schématise la succession des calculs conduisant aux caractéris-tiques
dupeuplement
surpied
au début età la fin de
chaque
rotation. Les données dedépart
nécessaires à ces calculs sontl’âge
à mi-rotation(AGE),
l’indice de pro- ductivitéI o ,
la durée de la rotation etl’accroissement en circonférence moyen-
ne du
peuplement
surpied
entre deuxrotations successives. A
partir
del’âge
etde l’indice de
productivité,
on calcule lahauteur dominante du
peuplement (HDOM),
par l’intermédiaire du faisceau de courbes de hauteurs dominantes établiprécédemment.
Defaçon générale,
la cir-conférence moyenne à mi-rotation
(MC130)
estégale
à la circonférence moyenne à mi-rotation lors de la rotationprécédente, augmentée
de l’accroisse- ment en circonférence fixé audépart (paragraphe 7). Toutefois,
pour lapremiè-
re
rotation,
cette circonférence est déter-minée en fonction de
l’âge
et de la hauteur dominante(5’).
L’effectif(N),
l’écarttype (ETC130),
le coefficient dedissymétrie
deFisher
(G1C130)
et le coefficientd’aplatis-
sement de Pearson
(B2C130)
de la distri- bution des circonférences sont alors cal- culés par les relations 6’, 7’, 8’, 9’.La distribution
théorique
des circonfé-rences à mi-rotation est ensuite détermi- née en utilisant les distributions de
type
1de Pearson
(paragraphe 6). Enfin,
connaissant la relation
qui permet
d’esti-mer les accroissements en circonférence
(E130)
dechaque
arbre dupeuplement théorique
à mi-rotation(paragraphe 5),
etpour une durée de rotation
fixée,
onpeut
déterminer la distributionthéorique
descirconférences au début de la rotation et à la fin de la rotation
(paragraphe 6).
Pour estimer les
caractéristiques
rela-tives à une éclaircie
donnée,
il suffit de déterminer la différence entre la situation à la fin d’une rotation et la situation audébut de la rotation suivante
(paragraphe 6).
On notera que la démarche utilisée pour le calcul des tables repose
implicitement
sur
l’hypothèse
que les relations statis-tiques,
établies sur un ensemble depla-
cettes
correspondant
à desâges
et à dessituations
variables, peuvent également
décrire l’évolution dans le
temps
d’un peu-plement
donné.Indépendamment
desconséquences
de cettehypothèse,
lesestimations effectuées à
partir
des rela-tions devraient être
satisfaisantes, malgré
la forte variabilité résiduelle associée à
plusieurs
de cesrelations, compte
tenu du nombre élevé deplacettes
observées(environ
2 500placettes).
La méthode de construction des tables de
production proposée
a été utilisée dans le cas del’épicéa
commun(Dagnelie
etaL, 1988).
Des tables ont été calculées pour 6 classes deproductivité
et 4, 5 ou 6niveaux d’accroissement annuel moyen en
circonférence,
selon la classe deproducti-
vité. Comme le montre le tableau
I repre-
nant une table à titre d’illustration, elles donnent,
chaque
fois, lescaractéristiques
dupeuplement principal
et des éclaircies ainsi que les accroissements annuels cou-rants et moyens en surface terrière
(ACG
et
AMG)
et en volume(ACV
etAMV)
et laproduction
totale en volume(PTV).
Laméthode a
permis,
en outre, d’établir des tables derépartition
des arbres en classes de grosseur, en fonction de la circonféren-ce moyenne des arbres du
peuplement.
Les
principes qui
ont étédéveloppés peuvent
évidemment êtreappliqués
lorsde la construction de tables de
production
pour d’autres
espèces
quel’épicéa,
pour autant bien sûrqu’on dispose
desmesures nécessaires. La méthode néces- site en effet un
grand
nombre deplacettes temporaires
relatives à des situations très variées en cequi
concernel’âge,
la pro- ductivité et lasylviculture.
Elle nécessiteaussi de nombreux
sondages
à la tarièreafin de
permettre
une estimation correcte de la croissance en circonférence des arbres individuels. Mais àpartir
de cesdonnées,
la méthodepermet
l’élaboration d’un ensemble de tablescorrespondant
aux différentes classes de
productivité
et àdifférents
objectifs
deproduction.
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