Les observations pour le choix des essences face au changement climatique

Rien ne remplace l'observation sur le terrain

Rien ne remplace l’observation sur le terrain

Nos forêts montrent des signes de fragilité sérieux, alors que l’évolution du climat continuera au moins jusqu’au milieu du siècle à un rythme accéléré. Des mortalités d’arbres massives, pires qu’en 2018-2020, ne sont plus impossibles. Les solutions sylvicoles passées ne suffiront pas pour faire face, à commencer par le choix des essences.

Heureusement la nature possède une merveilleuse capacité d’adaptation, mais il nous reste à trouver comment travailler avec elle dans ces circonstances.

 

 

À cet égard Michel Badré, ancien directeur de l’IDF, note dans la préface de la Flore Forestière Française rééditée en 2018 : “Et pour le praticien, seules les observations de terrain solides, nombreuses, vérifiables et comparables permettent de s’adapter à des situations devenues plus incertaines et plus instables.”

Dans la pratique il n’est pas simple d’accéder aux observations pertinentes quand le contexte ne cesse de changer. Ayant utilisé diverses ressources et échangé avec des spécialistes sur d’autres, je tente ici d’en dresser un panorama. A priori toutes ces sources d’observation méritent d’être prises en compte. FORESTYS donne un accès opérationnel à la plus riche d’entre elle sur les forêts françaises : les données de l’IFN.

 

Pour nourrir la réflexion d’un gestionnaire sur l’adaptation d’une forêt au changement climatique, un jeu d’observations doit idéalement posséder les qualités suivantes :

  • prendre en compte le climat local passé, actuel et futur,
  • prendre en compte le sol de la station,
  • porter sur des essences de production variées,
  • prendre en compte leur sylviculture,
  • réunir des observations statistiquement représentatives, rendues utilisables sous forme d’information spécifique grâce à une méthodologie rigoureuse.

Cette grille de lecture me fait risquer une comparaison des principales sources d’observations, certainement contestable et amenée à évoluer, mais certainement utile pour identifier des complémentarités et des champs de collaboration.

 

Cette comparaison classe les approches en trois groupes : les méthodes d’anticipation à court terme, les méthodes d’anticipation à moyen terme sur les essences communes en France, leurs homologues sur les essences peu communes en France.

 

 

A – Anticiper à court terme le comportement d’un peuplement

 

Lorsqu’une parcelle montre des signes de faiblesse son évolution à 5 – 10 ans dépend de facteurs multiples, parmi ceux-ci la transformation du climat. Les arbitrages à effectuer pour limiter les risques actualisent de fait le choix des essences dans la parcelle.
Ici la comparaison de ce peuplement avec d’autres, en situation similaire, aide à distinguer les tendances lourdes des événements ponctuels.

 

On peut citer 4 approches à cet égard :

  • l’observation de l’état de santé de l’essence dans le même massif, pourquoi pas selon une approche méthodique comme celle préconisée dans le “Guide de gestion des forêts en crise sanitaire” (2010),
  • la vérification de l’adéquation de l’essence à la station selon un guide des stations régional,
  • la comparaison au jeu d’observations élargi synthétisé dans le module “Peuplement en place” de l’outil BioClimSol,
  • l’étude régionale des facteurs de dépérissement d’une essence, telle que celle réalisée en 2020 par AgroParisTech sur le sapin dans le massif vosgien.

Elles ont en commun le fait de fournir un diagnostic à relativement court terme, d’être plutôt simples d’emploi, de s’appuyer sur l’observation de situations assez similaires en particulier du point de vue du climat.

 

Voyons leurs spécificités, qui les rendent assez complémentaires entre elles.

1. Observation directe au sein du massif

Observation en forêt

Observer sa forêt pour bien la connaître

Totalement spécifique du site, cette approche permet d’échanger avec les spécialistes du Département Santé des Forêts. Elle s’inscrit facilement dans le travail courant de gestion. Elle facilite l’identification des facteurs déclenchants du dépérissement observé, quels qu’ils soient.

 

2. Étude des stations forestières d’après le guide régional en vigueur

Moyennant un certain effort ces guides permettent de caractériser la station par le sol et l’alimentation en eau. Dans le cas habituel d’un guide réalisé sans prise en compte du changement climatique, il permet néanmoins d’identifier les incohérences avérées entre l’essence et la station. De manière générale les recommandations pour le choix des essences figurant dans les guides établis avant les années 2000-2010 tiennent peu compte du changement climatique, voire pas du tout.

 

3. Étude de dépérissement régionale spécifique

De telles études sont rares mais éclairantes. Pour le cas du sapin dans les Vosges AgroParisTech a analysé la relation statistique entre les facteurs potentiellement explicatifs (pédologie, topographie, climat local et sa vitesse d’évolution, structure de peuplement) avec le phénomène de rougissement en 2018-2019. 730 placettes ont été analysées.
Il en ressort une typologie des situations à risque, avec des facteurs hiérarchisés. Dans le cas cité ce sont les facteurs locaux (topographique, pédologique, peuplement) qui apparaissent les plus déterminants.

 

4. Module “Peuplement en place” de l’outil BioClimSol (indice IBS)

Il s’agit d’une méthode dédiée à l’anticipation des dépérissements élaborée par le CNPF et mise en œuvre par ses agents ou par un spécialiste formé à cet effet. Elle porte sur 11 essences de production françaises.
À partir de l’observation du sol, de la topographie et du peuplement un système expert tenant compte du climat local dans la période 1980-2010 et du réchauffement en cours fournit un indice de vigilance pour l’essence.
Cet outil est disponible pour le PNR du Haut Languedoc et sera déployé sur la Métropole d’ici 2021.
Il comprend aussi un module sur le comportement des essences françaises, cf. le paragraphe 8. Les données de base et l’approche climatique sont identiques dans ces deux modules :
. les observations de référence proviennent d’études régionales, incrémentées au fil de leur disponibilité. Pour le chêne pédonculé, en 2019, elles comptaient 310 placettes réparties majoritairement sur 15 départements.
. l’évaluation est disponible pour une hausse de la température de +1°C ou de +2°C par rapport au climat de la période 1980-2010, à pluviométrie identique. La hausse de +1°C est atteinte vers 2020 dans la plupart des régions d’après les relevés récents, tandis que +2°C est annoncé aux alentours de 2030-2040 d’après les prévisions “CMIP6” parues en 2020.

Changement climatique : évolution des températures en Moselle

Dans l’Est de la Moselle les températures changent de plus en plus vite

 

 

 

B – Anticiper à moyen terme le comportement d’une essence commune en France

Rapidité du changement climatique

Migration des zones climatiques entre 1961-85 et 2009-2019.
Le climat des zones jaunes (T=10,9°C et P=880mm) s’est décalé
jusqu’aux zones bleues en 40 ans seulement. Source : Digitalis V2b.

Au moment de relancer un cycle forestier avec une essence bien connue localement ou d’introduire une nouvelle essence plus xérophile, il faudrait connaître ses aptitudes dans 50 ou 100 ans sur les stations concernées.

Les retours d’expérience en provenance de nos zones climatiques plus chaudes et plus sèches sont alors précieux, bien qu’ils ne répondent pas totalement à la question. En effet les isothermes migrent vite, de 5 à 15 km par an, ce qui contraint les comparaisons possibles. Elles sont de plus limitées aux situations homologues par la pluviométrie et la pédologie. Dans la pratique une approche reposant sur des observations bien réparties sur l’ensemble du territoire peut éclairer des problématiques locales dans les 2/3 Nord de la Métropole à l’horizon des années 2055.

 

J’identifie 5 approches valorisant ces retours d’expérience français pour le choix des essences :

  • le recours aux connaissances et opinions d’un spécialiste expérimenté sur la France entière. Il s’agit par exemple d’un expert forestier ayant eu l’opportunité d’exercer dans des forêts variées sur tout le territoire national, durant une période prolongée.
  • les guides de choix des essences prenant en compte le changement climatique de façon détaillée. Le nouveau guide pour la Normandie (2018) évoqué ci-dessous illustre cette approche. Le nouveau guide pour les Plateaux calcaires de l’Est, construit d’une manière sensiblement différente à partir du projet Calclim, n’est pas encore disponible au moment de la rédaction de cet article.
  • les essais coordonnés portant sur des situations climatiques variées, tels que le projet ESPERENSE piloté par l’ONF,
  • la synthèse d’observations régionales proposée par le module “Boisement” de l’outil BioClimSol pour certaines essences françaises,
  • la synthèse d’observations de l’Inventaire Forestier National formatée par FORESTYS d’après les résultats de recherche d’AgroParisTech Nancy.

Ces méthodes ont en commun une certaine complexité qui impose quasiment l’intervention d’un spécialiste. Elles fournissent des indications à un terme compris entre 20 ans et 50 ans, et s’appliquent chacune dans une zone géographique restreinte. À des degrés divers elles prennent en compte le type de sylviculture pratiqué.

Voyons les spécificités de ces méthodes.

 

5. Recours à un praticien expérimenté sur la France entière

À la différence des autres approches, un spécialiste peut appliquer très simplement sa compétence à une situation locale, tout en intégrant l’ensemble des aspects de la sylviculture dans ses préconisations.
Par contre les limites de validité de son savoir sont floues, d’autant plus qu’il n’a généralement pas accès à des données climatiques précises.

 

6. Application d’un guide de choix des essences tenant compte du changement climatique

Guide de choix des essences en NormandieUn certain nombre sont en cours d’élaboration, je détaille un peu le cas particulier du guide pour la Normandie de 2018.
Il oriente l’utilisateur entre 48 stations types distinguées notamment par leur profil pédologique, à caractériser précisément.
Il donne des préconisations sur 22 essences de production françaises (et 8 mineures) et des indications sur 12 essences allochtones. Ces éléments sont issus d’analyses diverses et de dires d’experts.
À partir d’une typologie climatique cartographiée pour la période 1980-2010, l’utilisateur choisit entre deux niveaux d’évolution climatique (+1°C ou + 2°C) pour lesquels sont établies les préconisations. Ces niveaux de réchauffement semblaient lointains d’après les prévisions climatiques qui étaient disponibles lors de la rédaction du guide (dites “CMIP5”). Depuis lors on a constaté que +1°C a été atteint, tandis que les prévisions “CMIP6” parues en 2020 annoncent +2°C aux alentours de 2040 en Normandie.

 

 

7. Référence aux essais coordonnés portant sur un gradient climatique

Puisque des essais effectués sous un régime climatique donné renseignent sur le comportement des essences soumis au même climat, les résultats sont utiles pour anticiper les phénomènes dans une zone qui sera soumise au même climat à une date ultérieure.
Sur ce principe sont organisés des essais avec un même programme de sylviculture, répliqués en plusieurs sites disposés selon un gradient climatique. On peut citer par exemple le projet RENEssences de l’ONF. La démarche ESPERENSE coordonnée par l’IDF/CNPF met en réseau les initiatives de ce type des grands organismes forestiers pour plus d’efficacité.
Ces essais produiront leurs principaux résultats pour le choix des essences dans les décennies à venir. Ils font habituellement l’objet de communications scientifiques et d’une valorisation opérationnelle par les organismes forestiers.
Pour mémoire on peut citer ici le programme GIONO de l’ONF sur la migration assistée. Sur des sites de la moitié Nord de la France il introduit des semis de provenances méridionales pour des essences déjà présentes, par exemples de hêtres du Var plantés en forêt de Verdun.

 

8. Module “Boisement” de BioClimSol, pour les essences disposant d’un indice IBS

Il s’agit d’un système expert évaluant le potentiel de 11 essences de production françaises en fonction du réchauffement climatique, opéré par des agents du CNPF ou des spécialistes formés à l’outil.
Il est disponible sur le territoire du PNR du Haut Languedoc en 2020 et sera déployé sur la Métropole d’ici 2021.
Cet outil comprend aussi un module pour l’anticipation des dépérissements, cf. le paragraphe 3. Les données de base et l’approche climatique sont identiques dans ces deux modules, soit pour mémoire :
. les observations de référence proviennent d’études régionales, incrémentées au fil de leur disponibilité. Pour le chêne pédonculé, en 2019, elles comptaient 310 placettes réparties majoritairement sur 15 départements.
. l’évaluation est disponible pour une hausse de la température de +1°C ou de +2°C par rapport au climat de la période 1980-2010, à pluviométrie identique.

 

9. Analyse des observations de présence et de mortalité dans l’Inventaire Forestier (IFN)

Observations de l'Inventaire Forestier NationalLogo FORESTYSL’Inventaire Forestier est réalisé à des fins statistiques pour orienter les politiques forestières publiques. Il couvre les forêts de la Métropole par un réseau de placettes observées régulièrement selon un protocole précis.
À partir de ces observations les publications internationales d’AgroParisTech décrivent les relations statistiques entre la présence des différentes essences et les caractéristiques locales du sol et du climat. De même des relations sont établies entre la mortalité de fond des arbres et des facteurs tels que le climat passé et actuel, le sol, la structure du peuplement, la dendrométrie de l’arbre et de ses voisins.
FORESTYS a développé des outils opérationnels pour le choix des essences en appliquant ces relations avec les projections climatiques autour de 2055. Ils sont utilisables hors du domaine méditerranéen et aquitain, pour 29 essences de production françaises et 20 essences mineures.
Les prévisions climatiques utilisées (températures et pluies) sont celles de l’exercice “CMIP6” (publiés en 2020), pour le scénario sans baisse des émissions.

Évolution des précipitations

Stables depuis 40 ans à l’Est de la Moselle, les précipitations devraient maintenant y baisser, sauf en automne. Source : Digitalis V2b.

Les observations forestières utilisées par FORESTYS portent sur 42 095 placettes (présence des essences) et 39 266 placettes comprenant 489 386 arbres dont 12 595 morts (mortalité). À titre d’exemple la mortalité du chêne pédonculé est décrite à partir de 10 868 placettes comprenant 44 552 arbres dont 908 morts.
Les résultats informent sur le comportement attendu à l’horizon 2055 de l’essence : son degré d’aptitude à demeurer présente sur la station, le taux de mortalité local des arbres, l’influence de la structure du peuplement. Pour le choix des essences ils se lisent à deux niveaux : d’une part les résultats quantitatifs, d’autre part un résumé qualitatif des tendances. Retour d’expérience d’un utilisateur.

 

C – Anticiper à moyen terme le comportement d’une essence rare ou étrangère

 

Pour introduire à bon escient une essence rare en France  il faut disposer des références adéquates. La situation diffère un peu du cas d’une essence bien représentée en France :

  • il est plus favorable, dans la mesure où on peut rechercher sous tous les climats et pour de nombreuses essences les retours d’expérience compatibles avec les conditions attendues sur la zone à boiser,
  • mais il est plus complexe, car ces données sont plus difficiles d’accès et car la différence avec l’écosystème local est plus grande.

Ainsi le cas du Douglas illustre une bonne surprise : alors que sa niche climatique américaine n’existe nulle part à l’identique en France il y a prospéré durant tout le XXe siècle. Inversement son compagnon le sapin de Vancouver (Abies grandis) s’est avérée décevant.

 

Je distingue 4 ressources pour anticiper le comportement des essences peu courantes en France :

  • les essais, réalisés à proximité ou réalisés sur des sites connaissant une diversité de climats,
  • la bibliographie sur l’autécologie des essences,
  • l’analyse conjointe des cartes du climat et de distribution des essences à l’échelle continentale,
  • les indications du module “Boisement” de l’outil BioClimSol pour les essences allochtones et certaines essences françaises.

Bien qu’un peu moins complexes à utiliser que les ressources sur les essences domestiques, l’intervention d’un spécialiste reste nécessaire pour appliquer ces méthodes de choix des essences.

L’incertitude sur le climat futur et l’imprécision des données disponibles, notamment sur les sols des aires d’origine, limitent la qualité des résultats obtenus. Par ailleurs ceux-ci renseignent peu, au moins à court terme, sur l’effet des choix sylvicoles.

 

Comme dans les grandes catégories précédentes, ces ressources se complètent entre elles.

 

10. Résultats d’essais

Projet REINFFORCE pour le choix des essencesLes essais réalisés à proximité de la zone à boiser fournissent des indications sur le comportement des essences dans leur jeune âge, dans la mesure où les stations sont comparables. Ainsi les “Îlots d’avenir” installés par l’ONF dans le Grand Est (avant un déploiement sur la France entière) testent une série d’essences sur des situations locales. Lorsque ces plants seront adultes, le climat aura déjà beaucoup changé en Grand Est, d’où la complémentarité avec les essais réunissant des sites au climat varié.
Le projet REINFFORCE piloté par EFI Atlantic est exemplaire des essais menés sous des climats variés.
Il regroupe 38 arboreta identiques situés le long de la zone atlantique des Açores à l’Ecosse. Chacun a reçu 2000 plants, représentant 33 essences dont 17 allochtones. Le gradient climatique couvre de 10 à 19 °C pour la moyenne annuelle et de 500 à 1500 mm pour les précipitations.
Les plantations de REINFFORCE datant de 2012, sa portée pratique ne diffère pas encore vraiment d’essais régionaux. Les résultats prendront une grande valeur opérationnelle pour le choix des essences dans les années 2040-2060.
L’intervention d’un spécialiste est a priori nécessaire pour extraire les informations utilisables à partir des résultats scientifiques.

 

11. Analyse de la bibliographie

Une riche bibliographie décrit les besoins écologiques des essences : Flore Forestière Française (CNPF), fiches “Graines et plants forestiers” du Ministère de l’Agriculture, sites du JRC, de l’USDA, …
Si par ailleurs les caractéristiques futures du site à planter sont connues, ces documents permettent un premier tri des essences candidates, avant consultation des praticiens spécialistes des essences présélectionnées. Toutefois des difficultés pratiques complexifient ce qui peut sembler simple :
. les phénomènes de compensation entre les facteurs stationnels favorables et défavorables ne peuvent être pris en compte pour hiérarchiser les essences,
. la qualité des données de référence varie beaucoup d’une essence à l’autre. Elle est meilleure pour les grandes essences de production.
. les caractéristiques du climat futur sur le site à planter sont difficiles à consulter.
Pour réduire ces deux dernières difficultés l’ONF met en place avec le réseau AFORCE le système ClimEssences cf. ci-dessous.

 

12. Analyse conjointe des aires de distribution et du climat

Logo ClimessencesCette approche a été développée par l’ONF à partir du modèle IKS. Il décrit les aptitudes climatiques d’une essence (degrés-jours, bilan hydrique annuel, froid hivernal) d’après l’enveloppe de son aire de répartition, principalement en Europe, sur le pourtour méditerranéen et en Amérique du Nord. Les limites climatiques sur cette aire caractérisent l’essence.
L’outil ClimEssences destiné aux gestionnaires de forêts intègre à la fois cette approche et les fiches CARAVANE qui décrivent les essences selon 37 caractéristiques. Pour un scénario climatique et un territoire choisis par l’utilisateur, l’outil identifie les territoires homologues au climat futur et analyse la compatibilité des essences qui s’y trouvent.
Fin octobre 2020 le site affiche déjà de nombreuses informations, en attendant une disponibilité complète en 2021. Il devrait intégrer 140 essences. Le système s’appliquera à tout le territoire de la Métropole, pour des prévisions climatiques jusqu’en 2100.

Les résultats donnent des orientations à l’échelle d’un territoire homogène pour le climat. Pour obtenir des résultats à l’échelle d’une station il est nécessaire d’indiquer à l’outil les caractéristiques du sol, à mesurer sur place.

Logo FORESTYS

 

FORESTYS applique une démarche comparable de choix des essences basée sur des limites d’aptitudes. Les caractéristiques pédoclimatiques des stations déterminées avec l’approche de niche écologique (n° 9 ci-dessus) alimentent directement la grille d’évaluation. 130 essences sont concernées dont plus de 80 peu communes en France, et une seule projection climatique est utilisée.

 

13. Module “Boisement” de l’outil BioClimSol, pour les essences sans indice IBS

Ce troisième module concerne 27 essences : 13 allochtones, 6 essences de production françaises, 8 essences secondaires.
L’évaluation de leur aptitude potentielle sur une station combine :
. une approche de niche climatique définie par des valeurs seuil de paramètres climatiques,
. la comparaison de l’autécologie avec les caractéristiques du sol local et les apports d’eau latéraux.
Il en résulte une liste hiérarchisée d’essences. Les essences proposées ont un faible risque de dépérissement pour des hausses de température de +1°C par rapport au climat qui prévalait dans la période 1980-2010 (un niveau atteint vers 2020 dans la plupart des régions).
L’étude est réalisée par un spécialiste du CNPF ou par un gestionnaire formé par le CNPF. L’outil est disponible sur le territoire du PNR du Haut Languedoc en 2020 et sera déployé sur la Métropole d’ici 2021.

 

Perspectives

Le changement du climat est devenu continuel. Entre les lignes qui précèdent on peut lire les limites de l’observation forestière pour faire face à ce défi. Elle n’en est que plus utile.

On peut penser que les itinéraires sylvicoles prédéfinis appartiennent au passé et qu’il faut désormais inscrire le choix des essences dans une démarche permanente d’observation-adaptation.

Dans cette perspective il me semble que les sujets suivants deviennent incontournables :

  • Toujours plus partager l’information de terrain et les analyses entre professionnels, y compris de pays voisins : avec l’Espagne en vue d’adapter les forêts françaises, avec l’Allemagne pour adapter les forêts allemandes, etc.,
  • faciliter, organiser et réguler autant que possible l’importation des graines nécessaires à l’adaptation, en veillant à la protection contre les organismes nuisibles,
  • intégrer ce contexte changeant et moins favorable dans les modèles économiques de gestion forestière,
  • initier nos concitoyens aux fondamentaux du changement climatique dans les écosystèmes forestiers.

Notre patrimoine le mérite.

 

Georges POTTECHER

Novembre 2020