Comprendre la physiologie des arbres pour gérer la forêt face au climat

Les arbres des régions plus sèches ont développé des caractéristiques qui les rendent plus résistants aux défaillances hydrauliques: un bois plus dense avec des vaisseaux conducteurs d’eau plus fins, un système de conduction de l’eau plus résistant et une régulation stomatique plus efficace. Ces caractéristiques peuvent être prises en compte de manière ciblée lors du choix des espèces et des provenances.

Étant donné que les arbres plantés aujourd’hui doivent résister aux conditions climatiques actuelles et futures, la sélection classique des essences fondée sur la station ne suffit plus. Le concept de migration assistée offre trois options graduelles: le déplacement des provenances au sein de l’aire de répartition existante d’une essence, l’extension de la culture légèrement au-delà de l’aire historique et, mesure la plus ambitieuse, l’introduction d’essences provenant de régions nettement plus chaudes ou plus sèches. Avant de recourir à des essences non indigènes, il convient d’étudier les essences indigènes rares qui ont jusqu’à présent été peu prises en compte en sylviculture.

Deux compromis doivent toujours être gardés à l’esprit: les essences résistantes à la sécheresse poussent souvent plus lentement les années favorables et sont désavantagées par rapport à la concurrence. Les essences provenant de régions plus chaudes peuvent en outre être plus sensibles au gel, un risque qui s’accroît avec l’avancement du printemps et la fréquence accrue des gelées tardives. 

Des modèles de répartition des espèces pour aider à la prise de décision

Des outils en ligne tels que tree-app.ch (Suisse) ou klimafitterwald.at (Autriche) facilitent le choix des essences en s’appuyant sur des prévisions climatiques et des modèles d’adéquation de l’habitat. Il est toutefois important d’en connaître les limites: les événements extrêmes, les conditions locales de la station et la capacité d’adaptation des arbres ne sont généralement pas pris en compte. Ces outils fournissent des indications importantes, mais ne peuvent se substituer au jugement des forestiers expérimentés.

La mesure dans laquelle ces avantages se manifestent naturellement, voire s’ils se manifestent, dépend essentiellement de l’historique de sécheresse de la station.  Cependant, une sélection judicieuse des essences peut favoriser ces mécanismes. Là où le feu représente un risque, l’introduction de feuillus résistants au feu dans les peuplements de conifères offre une protection supplémentaire.

L’historique de la sécheresse détermine l’effet de mélange

La diversité des essences réduit le stress hydrique dans les forêts ayant connu des sécheresses régulières par le passé. En revanche, dans les forêts sans stress hydrique régulier, elle peut augmenter la vulnérabilité. Les essences adaptées aux milieux humides présentent plus souvent un avantage concurrentiel au niveau aérien que des systèmes racinaires profonds. Lorsque des peuplements composés de telles essences sont touchés par la sécheresse, le rapport racines/tige défavorable peut accroître le stress. L’introduction d’essences dotées de systèmes racinaires plus profonds améliore de manière ciblée la complémentarité des niches. Là encore, il convient de noter que les essences adaptées à la sécheresse peuvent être moins concurrentielles en période de bonne disponibilité en eau. Dans ce cas, les mesures sylvicoles doivent éventuellement viser à réduire la concurrence.

Au cours de l’évolution, les écosystèmes des régions arides ont développé des mécanismes qui permettent aux arbres de survivre dans des conditions de sécheresse extrême. Certains de ces mécanismes sont également présents dans les forêts tempérées et boréales, et peuvent être favorisés par une gestion ciblée.

La redistribution hydraulique peut être renforcée  en choisissant des essences à racines profondes, comme diverses espèces de chênes. Dans les forêts tempérées et subtropicales connaissant des périodes de sécheresse régulières, on a mesuré que les quantités d’eau redistribuées hydrauliquement représentaient environ un tiers de l’absorption totale d’eau des grands arbres.

Absorption d’eau par les feuilles et l’écorce: de nombreuses essences peuvent absorber l’eau directement à partir du brouillard, de la rosée et de la pluie fine,comme cela a été démontré pour le hêtre européen, l’érable plane et diverses espèces de pins. L’eau absorbée par les feuilles peut être transportée par l’arbre jusqu’aux racines et agit comme un tampon supplémentaire en période de sécheresse.

Effet convectif de la canopée: les surfaces rugueuses et multicouches de la canopée génèrent des turbulences atmosphériques qui libèrent de la chaleur dans l’atmosphère par flux sensible, sans consommer d’eau. Ce mécanisme devient pertinent lorsque le refroidissement par transpiration est limité par le manque d’eau, et protège les feuilles contre les températures critiques de surchauffe.

Pour la gestion, cela signifie que les essences présentant des caractéristiques favorisant ces mécanismes devraient être délibérément prises en compte lors du choix des espèces et de la constitution des peuplements. Des peuplements structurellement diversifiés et multistratifiés, qui constituent de toute façon un objectif de la gestion forestière proche de la nature, favorisent en outre l’effet convectif.

Les arbres plus gros et plus hauts sont en principe plus vulnérables aux défaillances hydrauliques: l’eau doit être transportée sur de plus longues distances contre la force de gravité et les houppiers sont plus exposés à la chaleur, au vent et à la sécheresse atmosphérique. Un rapport plus faible entre la hauteur de l’arbre et le diamètre du tronc – obtenu grâce à des éclaircies précoces et répétées  – réduit ce risque tout en renforçant la stabilité face aux tempêtes et à la neige.

Des rotations plus courtes réduisent l’exposition aux événements extrêmes et permettent d’adapter plus rapidement le portefeuille d’essences. Les structures inéquiennes amortissent mieux les épisodes de sécheresse au niveau du peuplement et maintiennent l’efficacité de l’utilisation de l’eau sur des périodes plus longues. Les rotations plus courtes ont toutefois un coût: elles réduisent le stockage de carbone et peuvent nuire à la biodiversité, car de nombreuses valeurs forestières sont liées aux vieux arbres et à la continuité des habitats. Il est possible d’y remédier en préservant de manière ciblée les vieilles forêts dans des endroits protégés tels que les versants ombragés ou les dépressions de terrain humides.

Une grande disponibilité des nutriments favorise la croissance aérienne au détriment des racines, ce qui augmente la sensibilité à la sécheresse. La fertilisation renforce cet effet: elle stimule la biomasse aérienne, diminue le rapport racines/tige et réduit la fréquence des associations mycorhiziennes. Les apports élevés d’azote atmosphérique vont également dans ce sens. Une fertilisation systématique dans les peuplements menacés par la sécheresse est donc contre-indiquée. L’alternative la plus durable consiste à combiner des essences présentant des stratégies complémentaires d’absorption des nutriments. Le chaulage peut favoriser la récupération après les sécheresses, mais les mécanismes d’action sont encore insuffisamment étudiés – une utilisation à grande échelle n’est pas recommandée.

Les différents outils tels que le choix des essences, le mélange, les éclaircies et la diversité des structures ne déploient pas leurs effets de manière isolée, mais en interaction. Leur effet dépend en outre toujours de la station: ce qui confère une résistance à la sécheresse dans les régions sèches peut temporairement avoir l’effet inverse dans les régions humides.

Trois principes guident cette approche: 

• Diversifier, c’est-à-dire combiner les espèces, les provenances, les structures et les caractéristiques fonctionnelles de manière à créer de la diversité, de la complémentarité et un effet tampon mutuel.
• Observer, en suivant activement les réactions des arbres après les interventions, en détectant rapidement les anomalies et en y remédiant. 
• Agir en fonction de la station, en ne prenant aucune mesure sans évaluer la disponibilité locale en eau, l’historique des sécheresses et les relations de concurrence.

Les forêts que nous créons aujourd’hui connaîtront le climat de la deuxième moitié de ce siècle. Cela n’exige pas la perfection, mais une orientation claire, fondée sur la physiologie de l’arbre dans leur contexte écologique.

Traduction: zieltext.ch