Les risques associés au stress hydrique pour les forêts de

Les risques associés au stress hydrique pour les forêts de l'arc méditerranéen

Hendrik DaviNicolas Martin

Guillaume Simioni

PLAN

1. Introduction2. Stress hydrique3. Croissance 4. Mortalité5. Séquestration de carbone6. Feux7. Conclusion

Les risques associés au stress hydrique pour les forêts de l'arc méditerranéen H. Davi

↗ 0.88°C depuis 1860↘ 23 mm depuis 1902↗ fortes sécheresses depuis 500 ans

CP CVH

PS

PASAME


Introduction: Des écosystèmes variées


Le stress hydrique: les processus

Demande évaporative Apport en Eau

Transpiration

Evaporation du couvert

Evaporation du sol

Réserve utile

interception

Eau du sol à Hesse 1997-2001

00,20,40,60,81

1,21,4

0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800

REW

simulé mesuré

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

1-Jan 10-Feb 21-Mar 30-Apr 9-Jun 19-Jul 28-Aug 7-Oct 16-Nov 26-DecDays

TR

mm

d-1

mes

sim

Le stress hydrique: Mesures et modélisation


Transpiration mesurée et simulé (Hesse 1997)

Davi et al., 2005

Arrêt croissance

Arrêt photosynthèse

TransportH2O

CLIMAT

Stress Hydrique

SOL

↘ Conductance

↘ Surface foliaire

↘ Conductivité

Embolie du xylème

↘ Absorption

Mortalité racinaire

Photosynthèse

Respiration

Cavitation

Evapotranspiration

Acquisition H2O

↘ Racines ?

↘ Bois ↘ Réserves ?


↘ Croissance

Le stress hydrique: Les effets sur le fonctionnement de la plante

Le stress hydrique: Différentes stratégies


8

Guillemot 2015Model CASTANEA

Charru 2012

Impact du stress hydrique sur la croissance


Phénologie de la croissance du Chêne vertT0= début de croissance =f(Température printemps)T1= fin de croissance = f(sécheresse estivale)

Lempereur et al., 2015

Lempereur et al., 2015





CFA: Intermédiaire, LFL: basse altitude, HFL Haute altitude



1900 1920 1940 1960 1980 2000

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

comparison ECOGER (all elevation) - N1

years

rw in

mm

1900 1920 1940 1960 1980 2000

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

comparison ECOGER (all elevation) - N4

years

rw in

mm

Stress hydrique

Ventoux basse alt Ventoux haute alt

Allen et al., 2008

Impact du stress hydrique sur la mortalité




Carnicer et al., 2011

Evolution des taux de mortalité chez les arbres selon (A) les régions, (B) l’altitude, (C) le diamètre, (D) le genre, (E) le temps depuis le dernier incendie (van Mantgem et al. 2009).

1960 1970 1980 1990 2000 2010

1200

1400

1600

1800

GPP

(gC

/m2)

a)

1960 1970 1980 1990 2000 2010

400

500

600

700

800

900

Rve

g (g

C/m

2)

b)

1960 1970 1980 1990 2000 2010

1.0

1.5

2.0

rw (m

m)

c)

1960 1970 1980 1990 2000 2010

300

400

500

600

700

Cdi

sp (g

C/m

2)

d)

1960 1970 1980 1990 2000 2010

200

220

240

260

280

300

ETR

(mm

)

e)

1960 1970 1980 1990 2000 2010

-210

-190

-170

WSI

(Mpa

)

f)

1960 1970 1980 1990 2000 2010

-0.0

50.

000.

050.

100.

15N

SC (g

C/m

2)

995 1020 1147 1247 1340

g)

1960 1970 1980 1990 2000 2010

-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

PLea

fmin

(Mpa

)

995 1020 1147 1247 1340

h)

Davi & Cailleret, en révision

Rés

erve

C (

g.m

- ²)

Vu

lnér

abili

té à

la c

avit

atio

n

Altitudes

Simulations CASTANEA


-5 -4 -3 -2 -1 0

-7-6

-5-4

-3-2

-1

Potentiel de base

Pote

ntie

l min

imum

-7-6

-5-4

-3-2

-1

0 20 40 60 80 100

% perte de conductivité

Pote

ntie

l hyd

rique

Mesures de P50

Inventory 2008

Health survey 2008

DVX1 0.23 0.09DVX2 0.13 0.23DVX3 0.02 0.03CLT 0.25 0.30DVX4 0.04 0.1DVX5 0.005 0

Mesures de mortalité



Morts

Sains

• Sapins morts ont une meilleure

croissance que les sains dans les

stades juvéniles

• Sensibilité au climat plus forte quand

sol « plus favorable »

• Deux hypothèses: (1) plasticité

racinaire, (2) croissance rapide =>

plus grande vulnérabilité

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

years before mortality

Gro

wth

ratio

-200 -150 -100 -50 0

RW - allRW - DBH measuredBAI - DBH measured

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Δt (years)

final

ratio

GymnospermsAngiosperms

0 20 40 60 80 >100

Cailleret et al., soumis



17

Croissance passée de pin d’Alep attaqués ou non par des scolytes

Croissance passée de sapins attaqués ou non par des scolytes

Gillmann 2014

Impact du stress hydrique sur la mortalité: effet des scloytes


Davi 2004 PPB ou GPP= Production Primaire Brute=∑ photosynthèse

Respiration= Rvegetation +Rsol

NEP= Stockage de carbone=PPB-Respiration

TR= Transpiration= perte en eau

Impact du stress hydrique sur la séquestration de carbone


Allard et al., 2008

Allard et al., 2008

Séquestration de carbone à Puéchabon Chêne vert



2003: réduction de 12 à 20% de la PPN



Combustible: Biomasse, teneur en eau, % tissu morts


Impact du stress hydrique sur le risque feu

H2O

Ψsoil

Ψatm

Ψplant

Paramétré à partir de traits :§ P12, Ψtlp,G,Kplant,LAPrédiction potentielle:§ Mortalité par « hydraulic failure »§ Teneur en H2O des tissus vivants

Stomatalconductance

Plant hydraulicconductance

Soil hydraulicconductance

Transpiration

A partir du modèle « Sur Eau » H. Cochard

Collaboration :URFM – PIAF -- Biogeco

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0-15.5 -10.5 -5.5 -0.5

Martin-StPaul, Delzon, Cochard en preparation

Impact du stress hydrique sur le risque feu


Sol

Hétérogénéité des sols forestiers

Ressources hydriques du sous sol

Azote, phosphore

Erosion des sols

Barbeta et al., 2015

Nourtier et al., 2014

Conclusion & perspectives: les ressources hydriques du sous-sol


Conclusion & perspectives: l’hétérogénéité du couvert

Modèle NoTGMarie et al., 2014, Simioni et al. 2016


Guillemot et al. 2014

Conclusion & perspectives: Une gestion sylvicole économe en eau


26

Thèse A. Latreille ANR MECC, GICC GRAAL

Conclusion & perspectives: quelles ressources génétiques?






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Documents

Les risques associés au stress hydrique pour les forêts de