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Marie Ange Ngo Bieng 1 , Thomas Perot 2

Réunion Capsis, 22 juin 2010, Montpellier. Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : Utilisation du module oakpine1. Marie Ange Ngo Bieng 1 , Thomas Perot 2. 1 CIRAD, UMR SYSTEM, Montpellier

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Marie Ange Ngo Bieng 1 , Thomas Perot 2

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Presentation Transcript

  1. Réunion Capsis, 22 juin 2010, Montpellier Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : Utilisation du module oakpine1 Marie Ange Ngo Bieng1, Thomas Perot2 1 CIRAD, UMR SYSTEM, Montpellier 2 Cemagref, Unité Ecosystèmes Forestiers, 45290 Nogent-sur-Vernisson Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  2. Introduction Structure spatiale et dynamique du peuplement • Impact sur la régénération (e.g. Courbaud et al., 2001 ; Martens et al., 2000) • en modifiant l'intensité de la lumière au sol. • Impact sur la production (e. g. Pukkala, 1989) • en modifiant l'intensité de la compétition • entre arbres - Peu de travaux sur les forêts mélangées - Peu de quantification à partir de structures spatiales réalistes => Application à un mélange à 2 espèces (Chêne sessile, Pin sylvestre) Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  3. Introduction Résultats sur les peuplements mélangés chêne-pin • Des types de structure spatiale très variés (Ngo Bieng, 2007) "Mélange par bouquets" "Mélange pied à pied" Quercus petraea et Pinus sylvestris • Compétiton intraspécifique > compétition interspécifique (Perot, 2009) Essence Chêne Pin Circonférence moyenne 1er et 3ème quartile => Le mélange "pied à pied" doit être plus favorable pour la productivité Différence entre la productivité des différents types ? Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  4. Introduction Objectifs • Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité • des peuplements mélangés chêne-pin • Productivité = accroissement en surface terrière sur 6 et/ou 12 ans Méthode • Simuler plusieurs types de structure spatiale réalistes • (à partir d'une même liste d'arbre) • Simuler la croissance pour chaque type de structure • Comparer les productivités obtenues pour les différents types Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  5. Introduction Plan de la présentation 1 Simuler des structures spatiales réalistes 2 Simuler la croissance des arbres 3 Plan pour les simulations et résultats attendus 4 Conclusion, Discussion Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  6. 1 Simuler des structures spatiales réalistes Processus Ponctuel sous-jacent réalisations du processus = peuplements virtuels STRUCTURE • Les processus ponctuels : outil mathématique, fonction aléatoire simulant des semis de points peuplement réel = semis de points caractérisation simulation Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  7. 1 Simuler des structures spatiales réalistes Chêne Pin • Rappels sur la typologie • (Ngo Bieng, 2007) • Principe Paris www.ifn.fr 34 dispositifs cartographiés Définition de sous-populations Analyse de la SS par sous-population => 1 typologie pour la canopée : 4 types => 1 typologie pour le sous-étage : 3 types Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  8. Type 3c : - Structure aléatoire ou faiblement agrégée, indépendance ou légère répulsion "Mélange pied à pied" 1 Simuler des structures spatiales réalistes 1 Acquisition des données de croissance • Rappels sur la typologie : des types contrastés pour la canopée LC(r) LP(r) LCP(r) LC(r) LP(r) LCP(r) Type 1c : - Agrégats spécifiques en répulsion "Mélange par bouquet" D12 D49 Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  9. 1 Simuler des structures spatiales réalistes • Les modèles de structure : principe général • => Un modèle de structure = combinaison de processus ponctuels • => Reconstruction des principales caractéristiques spatiales identifiées : • - structure spécifique : agrégation\ aléatoire\ régularité • - structure intertype : attraction\ indépendance\ répulsion • => Un modèle ajusté pour chaque type de la canopée et du sous-étage Poisson Neyman-Scott Hard core Semis aléatoire Semis agrégé Semis régulier Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  10. 1 Simuler des structures spatiales réalistes LC(r) LP(r) LCP(r) L IC réels L IC simulés • => l'ajustement prend en compte la variabilité observée dans les types • Les modèles de structure : Exemple du modèle C4 • Le modèle C4, type 3 de la canopée ("mélange pied à pied") : • Neyman-Scott avec contrainte de régularité (pins simulés en premier) • - Intertype Hard core (chênes) • - Interactions probabilistes à probabilité fixée 5 Paramètres : N1 Pins 1) Nb d’agrégats 2) rb : rayon 3) dreg : distance de régularité N2 Chênes 4) drep: distance de répulsion 5) p : (probabilité quand drep n’est pas respectée) D49 simulé D 49 Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  11. 1 Simuler des structures spatiales réalistes • Exemples de simulations sous Capsis avec le module oakpine1 Surface = 1ha ; Même liste d'arbre (dispositif D49) Canopée Type 1, modèle C7 Ss étage Type 2, modèle SE6 Canopée Type 3, modèle C4 Ss étage Type 2, modèle SE6 Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  12. 2 Simuler la croissance des arbres Massif de Lorris (14 400 ha) Chêne Pin • 9 dispositifs cartographiés • Mesure des largeurs de cerne D108 0.8 ha Arbres échantillonnés => Les dispositifs sélectionnés couvrent les  types de structure Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  13. 2 Simuler la croissance des arbres R = 10m Voisins chênes Voisins pins Compet. intra Compet. inter • => Pour les deux espèces la compétition intra est > à la compétition inter • Le modèle arbre dépendant des distances Dispositif D49 Chênes ri 2000-2005 (mm) Circonférence 1999 (cm) • => Utilisation d'indices de compétition locaux Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  14. 2 Simuler la croissance des arbres • L'effet taille varie suivant les dispositifs : effet dispositif • (Différences d'âge, différence de fertilité …) • => Possibilité de faire varier les paramètres de croissance : • - Bonne croissance pour le chêne et le pin : D42, D108 • - Croissance mauvaise pour le chêne et le pin : D49 • - Bonne croissance pour le chêne, mauvaise pour le pin : D78, D563 • - Bonne croissance pour le pin, mauvaise pour chêne : D02, D20 Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  15. 3 Plan pour les simulations et résultats attendus • Plusieurs plans possibles • Objectif : quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité • Productivité = accroissement en surface terrière sur 6 et/ou 12 ans • A) On ne fait pas varier les paramètres de croissance (effet taille) • - 2 types de structure X 1000 X 1 "niveau de croissance" • = 2000 simulations • B) On fait varier les paramètres de croissance de manière discrète • - 2 types de structure X 1000 X 3 "niveaux de croissance" • = 6000 simulations • C) On intègre une composante aléatoire dans le modèle de croissance • (variabilité résiduelle) • - 2 types de structure X 1000 X 3 "niveaux de croissance" X 1000 • = 6 000 000 simulations Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  16. 3 Plan pour les simulations et résultats attendus • Modifications à faire sur le module oakpine1 • - Mode Script => lancer les modèles de structure et de croissance ; • => Permettre un grand nombre de simulations ; • - Changement du pas de temps qui est pour l'instant de 1 an ; • - Mettre les paramètres de croissance comme paramètres variables. Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  17. 3 Plan pour les simulations et résultats attendus • Résultats pour 2 types de structure, 50 simulations, 1 niveau de croissance Type A Type B +8.8% +10.8% +5.2% Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  18. 4 Conclusion, Discussion • Couplage entre modèles de structure réalistes et modèle de croissance • => Impact de la structure spatiale sur la productivité • Quel plan de simulation retenir ? • => Nombre de types de structure • => Nombre de "niveaux de croissance" • Introduire une partie aléatoire dans le modèle de croissance ? • (variabilité résiduelle) • => Intérêt par rapport aux résultats ? • => Augmentation très importante du nombre de simulations Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  19. - Merci de votre attention - Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

  20. Références citées Courbaud, B., F. Goreaud, P. Dreyfus et F. R. Bonnet (2001). Evaluating thinning strategies using a tree distance dependent growth model: some examples based on the CAPSIS software "uneven- aged spruce forests" module. For. Ecol. Manag. 145(1-2): 15-28. Martens, S. N., Breshears, D. D. &Meyer, C. W. (2000). Spatial distributions of understory light along the grassland/forest continuum: effects of cover, height, and spatial pattern of tree canopies. Ecological Modelling 126(1): 79-93. Ngo Bieng, M. A. (2007). Construction de modèles de structure spatiale permettant de simuler des peuplements virtuels réalistes. Application aux peuplements mélangés Chêne sessile - Pin sylvestre de la région Centre. Thèse en sciences forestières. ENGREF-Cemagref, Nogent-sur- Vernisson. 183 p. Pérot, T. (2009). Quel est le niveau de détail pertinent pour modéliser la croissance d'une forêt mélangée ? Comparaison d'une famille de modèles et application aux peuplements mélangés chêne sessile - pin sylvestre. Sciences forestières. AgroParisTech, Cemagref, Paris. 202 p. Pukkala, T. (1989). Methods to describe the competition process in a tree stand. Scandinavian Journal of Forest Research 4: 187-202. Quantifier l'impact du type de structure spatiale sur la productivité du mélange chêne-pin : utilisation du module oakpine1

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