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Forêts en 2015 : un stress hydrique important

La sécheresse 2015, observée à partir de la mi-juin sur les forêts du Nord-Est, ne devrait pas avoir de conséquences trop importantes sur la croissance des arbres. Mais il ne faudrait pas non plus qu’ils mobilisent trop longtemps leur stock d’eau, sous peine de dérèglements plus profonds sur le long terme.

Forêt de chênes. © Inra, FROCHOT Henri
Par Nicole Ladet
Mis à jour le 01/09/2015
Publié le 28/08/2015

La sécheresse 2015 touche aussi les forêts où les couverts à feuillage persistant sont soumis plus longtemps au manque d’eau que ceux qui perdent leurs feuilles en hiver. Parce qu’ils portent des aiguilles en permanence, les conifères peuvent transpirer à longueur d’année dès lors que les températures ne sont pas trop basses. Leurs aiguilles présentes durant l’hiver interceptent les précipitations toute l'année. Ces deux raisons conduisent à un dessèchement du sol plus précoce et plus long sous couvert à feuilles persistantes.

2015, une sécheresse typiquement estivale

Pour caractériser la sécheresse 2015, Nathalie Breda, directrice de recherche à l’Inra de Nancy, a utilisé l’outil de modélisation Biljou© sur deux types de peuplements : des conifères (forêt sempervirente, figure 1a) et des feuillus (forêt décidue, figure 1b). En année moyenne (courbe rouge, réserve en eau relative du sol sur la moyenne des 20 dernières années), on n’observe pas de sécheresse pour les feuillus et une légère sécheresse pour les conifères (lorsque la courbe rouge passe sous le seuil de déficit hydrique).

Figures 1 a et b : Évolution du contenu en eau relatif (REW) sur sol à réserve utile de 160 mm et indice foliaire de 6 ; données climatiques de la station Inra Champenoux ; calcul réalisé par Biljou© sur https://appgeodb.nancy.inra.fr ; la ligne horizontale rouge figure le seuil de déficit hydrique où les arbres mettent en place une régulation de leur transpiration. La courbe rouge représente l'évolution moyenne du contenu en eau relatif calculée sur 20 ans.

En 2015 (courbe bleu foncé, calculée jusqu’au 25 août 2015), la sécheresse, estivale, se manifeste à partir du 15 juin. En 2011 (courbe turquoise) et en 2003 (courbe marron), elle démarrait début mai pour les conifères et vers le 15 juin pour les feuillus. Au printemps 2015, le début de la croissance des arbres n’est donc pas affecté. Le niveau de dessèchement du sol observé ensuite en juillet-août est d’une intensité proche de celle de 2003 mais en 2003 il avait démarré plus tôt. À l’été 2011, c’était le retour des pluies en juillet et août qui avait mis fin à la sécheresse. Quelle que soit l'année, le dessèchement du sol débute plus tôt sous les conifères que sous les feuillus, leur transpiration pouvant débuter très tôt dans l'année grâce à leurs aiguilles persistantes.

Les courbes ci-dessus ont été calculées avec des données climatiques de la station Inra de Champenoux en Lorraine sur des sols profonds (les moins affectés par la sécheresse), les déficits hydriques seraient plus intenses sur des sols plus superficiels.

Néanmoins, la situation décrite en Lorraine peut être généralisée au grand Est, au Centre, Massif central, Limousin (cf. carte Météo France montrant en rouge les déficits hydriques les plus importants). En revanche, le Sud et la Bretagne n’ont pas connu de manque d’eau aussi marqué.

Les arbres mobilisent leurs réserves, leur croissance est stoppée

« Je constate par des microdendromètres automatiques que la croissance des chênes est stoppée depuis début juillet, c'est à dire depuis que le seuil de déficit hydrique est atteint. Les troncs se rétractent », note Nathalie Bréda. Dès lors que le contenu relatif en eau du sol franchit la ligne rouge de déficit hydrique, les arbres mettent en place une régulation de leur consommation en eau en fermant leurs stomates. Ce mécanisme de régulation permet à l'arbre de se protéger de dommages irréversibles, en particulier dans les vaisseaux conducteurs de la sève. Mais cette régulation limite l'entrée de carbone par photosynthèse et la croissance.

Micro-dendromètre automatique mesurant la croissance d'un chêne. © Inra, BREDA Nathalie
Micro-dendromètre automatique mesurant la croissance d'un chêne © Inra, BREDA Nathalie
Peu d’effet sur la croissance de l’année

Cette année la croissance des arbres s’est arrêtée début juillet contre mi-juillet pour une année normale. Chaque année au début de l’été, la croissance du cerne s’arrête jusqu’au printemps suivant.
En cas de sécheresse printanière la croissance peut être stoppée beaucoup plus tôt et on a alors un cerne plus petit que pour une année normale. Parfois, ainsi qu’en 2011, on peut observer un « faux cerne » : la croissance a été stoppée par la sécheresse précoce au printemps (premier petit cerne) mais a pu reprendre ensuite un petit peu (d’où un second cerne, le « faux cerne » car il ne distingue pas une nouvelle année mais la même année que le précédent). Ce phénomène est souvent observé sur les résineux.

    

   

Les dérèglements biologiques durent parfois dix ans

La rétraction des troncs observée sur les chênes début août mais plus encore sur les conifères témoigne qu’en l’absence d’eau disponible pour eux dans le sol, les arbres mobilisent leurs propres réserves en eau stockée dans leurs tissus vivants. Ce phénomène est réversible, dès le retour de la pluie, mais la croissance des chênes ne reprendra pas cette année.

En revanche, si le manque d’eau estival se prolonge en fin d’été ou à l’automne, les arbres auront plus de mal à reconstituer leurs réserves pour l’année suivante. Les chercheurs de Nancy peuvent évaluer ces effets en dosant en fin d’année l’amidon (sucre complexe) disponible. Cette mesure leur permet d’estimer le manque à gagner résultant d’un aléa : sécheresse, défoliation par les insectes, etc. S'il s'agit d'un évènement isolé, les conséquences sont limitées et le stock se reconstituera lors des années suivantes. Les conséquences sont plus sévères lorsqu'il y a récurrence ou conjonction de ces aléas (plusieurs années sèches, ou sécheresse puis défoliation par exemple). On peut alors observer des retards du cycle de développement, un ralentissement de la croissance l'année suivante, voire un dépérissement...

En effet, les arbres gardent en mémoire des dysfonctionnements induits par la sécheresse, à la fois dans leurs fonctionnements hydrique, carboné et minéral qui pourront  se manifester des années plus tard, à l'occasion d'un nouvel aléa … Nathalie Breda expertise aujourd’hui des dépérissements qui se manifestent sur des arbres qui n'ont pas récupéré leur croissance normale depuis la sécheresse 2003 (la plus marquée de ces dernières années comme le montre le "hit parade" des années les plus sèches en figure 2).

Hit parade des années les plus sèches sous résineux au cours de la période 1994-2014. Le trait rouge vertical représente la valeur moyenne. L'année 2015 se positionne déjà en 4e position alors que le calcul est arrêté au 25 août. Sol à réserve utile de 160 mm et indice foliaire de 6 ; données climatiques de la station Inra Champenoux ; calcul réalisé par Biljou© sur https://appgeodb.nancy.inra.fr. © Inra
Hit parade des années les plus sèches sous résineux au cours de la période 1994-2014. Le trait rouge vertical représente la valeur moyenne. L'année 2015 se positionne déjà en 4e position alors que le calcul est arrêté au 25 août. Sol à réserve utile de 160 mm et indice foliaire de 6 ; données climatiques de la station Inra Champenoux ; calcul réalisé par Biljou© sur https://appgeodb.nancy.inra.fr © Inra

Contact(s)
Organisateur(s) :
Nathalie Breda
Contact(s) scientifique(s) :

  • Nathalie Breda, unité Écologie et écophysiologie Forestières, Centre Inra Nancy-Lorraine
Département(s) associé(s) :
Environnement et agronomie

Est-ce à cause du changement climatique ?

Peut-on faire un lien avec la succession de sécheresses récentes et le changement climatique ? « Je m’en garderai bien ! » souligne Nathalie Breda. « On constate des sécheresses exceptionnelles mais comme nous en avons toujours eu ! 1921 pour l’Est de la France, 1976, 2003… »
En 2003, 1976 : on était sur des sécheresses d’intensité comparable. 2011 était atypique en ce qu’elle était vraiment précoce (mars) et donc beaucoup moins estivale. 2015 ne présente pas ce caractère atypique.
La récurrence de sécheresses précoces est à surveiller. C’est ce fait plutôt que l’intensité de la sécheresse elle-même qui pourrait être mis en relation avec le changement du climat.

La probabilité d’années exceptionnellement chaudes augmente nettement avec le changement climatique. Les projections pour la fin de ce siècle indiquent une fréquence accrue non seulement des vagues de chaleurs mais aussi des sécheresses.

Pour aller plus loin :

Le modèle Biljou©, pour mieux gérer la forêt

Biljou© est un modèle de bilan hydrique forestier qui calcule les flux d'eau d'un peuplement, le contenu en eau du sol et des indicateurs de sécheresse. Biljou© est mis à disposition des gestionnaires forestiers, des enseignants, étudiants et chercheurs sur une application web accompagnée de fiches pédagogiques. Il permet de :

  • Comprendre le passé

Grâce à Biljou©, les gestionnaires de forêts (ONF, privés) peuvent caractériser rétrospectivement les sécheresses subies par leurs forêts d'intérêt avec les données du climat passé (Météo France) et les caractéristiques de leur couvert forestier et de leur sol. Et parfois constater qu’un dépérissement actuel n’est pas simplement dû à une attaque de hannetons ou de chenilles en cours mais au fait que la sécheresse 2003 a augmenté la vulnérabilité de leur peuplement. Le dépérissement résulte alors de l'aléa (attaque d’insectes) sur des arbres devenus plus fragiles. Ces mécanismes en chaîne sont très souvent retrouvés dans l'analyse fine des dépérissements forestiers.

  • Prendre des décisions pour le court terme

Dans le cadre du RMT Aforce, Nathalie Bréda anime des formations qui permettent aux gestionnaires forestiers de réfléchir à leurs itinéraires sylvicoles. Par exemple, particulièrement sur des sols superficiels, Biljou© leur permet de simuler l’impact d’une sécheresse avec une densité moins importante d’arbres. Les gestionnaires peuvent mesurer ainsi l’intérêt d’éclaircir leurs peuplements pour atténuer l’effet d’une sécheresse.

  • Orienter les choix à long terme

Sur un territoire dédié à la forêt, en fonction des scénarios de climat futur (modèles disponibles sur le portail DRIAS), des caractéristiques des sols (profonds ou superficiels, limoneux ou argileux), quelles essences privilégier et à quelle densité de peuplement ? Les simulations réalisées avec le modèle Biljou© permettent d'évaluer les contraintes auxquelles les arbres régénérés aujourd'hui auront à faire face demain.
Vers le site dédié Biljou©