Rencontre Thèses des bois - Bordeaux - 30/01/2009 Page 1 Jérôme MOREAU - FCBA Impact de pratiques sylvicoles intensives sur les propriétés technologiques

Rencontre Thèses des bois - Bordeaux - 30/01/2009 Page 1

Jérôme MOREAU - FCBA

Impact de pratiques sylvicoles intensives sur les propriétés technologiques des sciages de pin maritime


Contexte

En Aquitaine, à partir des années 1960, changements importants des techniques sylvicoles

A côté de peuplements anciens issus de régénération naturelle, de nouveaux types de peuplements se sont succédés = la « ligniculture »

Peu de données technologiques sur cette ressource, sachant que les caractéristiques du bois sont profondément affectées par les méthodes de culture de la forêt



0123456789

10

2005 2010 2015 2020

Vol

ume

ré

colté

(M

m3)

Lignicul ture Régénération naturel le

Contexte

35 % 36 %

51%

66 %

Récolte annuelle de bois rond en Aquitaine : évolution prévisionnelle de la proportion de bois issus de ligniculture (contexte avant tempête du 24/01/2009)


Objectifs

Modéliser l’impact de la ligniculture sur les propriétés technologiques du pin maritime

Créer un outil de simulation des caractéristiques du matériau bois produit en ligniculture

Prédire l’impact technico-économique de différentes

modalités de croissance et d’objectifs de production


Définition des itinéraires sylvicoles retenus pour l’étude

Sélection des parcelles, Identification arbres échantillonnés

Exploitation, caractérisation morphologique et prélèvements

Modélisation Croissance- Qualité

Application à la ressource régionale

Déroulement du projet

Mars 07

Avril 07 / Juillet 07

Juin 07 / Août 08

Sept 08 / …

Mars 09


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

10 20 30 40 50 60

Age

Vu

(m3)

F+

F-

Scénarios sylvicoles étudiés

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

10 20 30 40 50 60

Age

Vu

(m3)

F+

F-

Parcellessélectionnées

Sore 1

Sore 10 Machicq

Liposthey 1, 2

Le Rousset

Le Nezer

Les Tucs

Campo

Melet

Captieux

Scénarios sylvicoles étudiés et parcelles sélectionnées pour l’étude


Données dendrométriques des arbres sélectionnés

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

Volume unitaire (m3)

Ac

cro

iss

em

en

t e

n c

irc

on

fére

nc

e (

cm

/an

)

Accroissement en circonférence en fonction du volume unitaire pour les 168 arbres sélectionnés


Sélection des arbres et prélèvements

Sélection de 12 arbres sans défaut majeur par parcelle

Réalisation de mesures dendrométriques

4 arbres par parcelle découpés en disques (56 arbres abattus, 1212 disques prélevés)

8 arbres billonnés par parcelle

(112 arbres abattus, 653 billons façonnés, 1200 disques prélevés)


Mesures réalisées et objectifs

Surface de duramen durabilité

Nature des nœuds classement d’aspect des sciages

Angle du fil déformations au séchage (gauchissement)

Micro densité, module d’élasticité et contrainte à la rupture résistance mécanique


Méthode de mesure de l’angle du fil

Méthode de mesure de la densité intra-cerne

Méthode de sciage des billons

Méthodes de mesure


Élaboration des modèles

Établissement de modèles de la famille des modèles mixtes

• Modèles constitués d’une partie déterministe commune à l’ensemble des arbres (effets fixes) et d’une partie aléatoire qui structure et quantifie les écarts propres aux arbres par rapport à la partie déterministe

• Permet la décomposition de la variation totale du paramètre modélisé :

- variations expliquées par les effets fixes- variations expliquées par les effets parcelles- variations expliquées par les effets arbres dans parcelles


Duramen

Profil de surface de Duramen intra-arbre et modèle réalisé

Effets fixes du modèle

Hauteur dans l’arbre, Age, Hauteur de la première branche verteS_Duramen = a*(b*AGE)*exp(-exp(a*(t0-HREL)))*exp(a*(t0-HREL))

Décomposition de la variation dans le modèle

Variations expliquées par effets fixes : 73 %

Variations dues aux effets arbres : 22 %

Variations résiduelles : 5 %


Htrel

surf

0.00.10.20.30.40.5

0.0 0.20.4 0.60.8 1.0

103_1 103_10

0.00.2 0.40.6 0.81.0

103_2 103_3

103_4 103_5 103_6

0.00.10.20.30.40.5

103_70.00.10.20.30.40.5

103_8 103_9 104_1 104_10

104_2

0.00.2 0.40.6 0.81.0

104_3 104_4

0.0 0.20.4 0.60.8 1.0

0.00.10.20.30.40.5

104_5

fixed N.arbre

Modélisation taux surfacique de duramen : Illustration de l’effet arbre

Hauteur relative

Sur

face

de

Dur

amen

Duramen


Profils de Duramen intra-arbre simulés à la coupe rase pour les 6 scénarios (effets fixes uniquement)

Duramen

Scénario croissance forte (F+)

Scénario croissance faible (F-)

0,6 m3 0,9 m3 1.2 m3

0,6 m3 0,8 m3 1.1 m3


Nature des noeuds Ligniculture sans élagage

Profil de nature des nœuds intra-arbre et modèle réalisé


Hauteur dans l’arbre, Age, circonférence à 1,30 m , rapport hauteur / diamètre

Décomposition de la variation totale pour la surface de nœuds adhérents

Variations expliquées par effets fixes : 82 %

Partie mixte du modèle en cours de construction

Zone nœuds

adhérents

Zone nœuds sautants


Profils simulés pour les scénarios identifiés (effets fixes uniquement)

Nature des nœuds : Ligniculture sans élagage

0,6 m3 0,9 m3 1.2 m3

0,6 m3 0,8 m3 1 m3




Profils simulés pour des parcelles de régénération naturelle (données d’un projet précèdent, effets fixes uniquement)

Influence de la Hauteur de Couronne Morte pour une Circonférence à 1,30 m de 120 cm

HCM : 20% 40% 60%

Nature des nœuds : Régénération naturelle


Angle du fil

(D’après Säll, 2002)

Variations radiales de l’angle du fil et modèle réalisé


N° de cerne, Hauteur dans l’arbre

Décomposition de la variation totale Variations expliquées par effets fixes : 42 %

Partie mixte du modèle en cours de constructionH

aute

ur d

ans

l’arb

re (

m)

40 60 80 100 120

46

81

01

21

4

Angle fil (°)

Distance de la moelle (mm)

Ha

ute

ur

da

ns

l'arb

re (

m)

-10

-8

-6

-4

-2

0


Exemple d’application du modèle pour les scénarios identifiésAngle du fil à une hauteur de 1,30 m (effets fixes uniquement)

Angle du fil

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Distance de la moelle (cm)

An

gle

du

fil

(°)

Scénario croissance forte

Scénario croissance faible


Relation Angle du fil / Gauchissement des sciages

Gauchissement moyen mesuré après séchage pour les avivés sciés dans des billons prélevés entre 0 et 2,40 m (423 avivés), en fonction de la position radiale

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 30 70 110 150 190


Gau

chis

sem

ent

(mm

)


Module d’élasticité

Module d’élasticité moyen en fonction de la position radiale et de la hauteur dans l’arbre (moyenne 1050 avivés testés, provenant de 112 arbres)

0 50 100 150 200

05

10

15

MOE

Distance de la moelle

Ha

ute

ur

da

ns

l'arb

re

5

6

7

8

9

10

11

12

(MPa)


(m)


Distance de la moelle, Hauteur dans l’arbre, vitesse de croissance arbre, hauteur branche morte



Ha

ute

ur

da

ns

l’arb

re

(m)

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05

10

15


Ha

ute

ur

da

ns

l'arb

re (

m)

4

6

8

10

12

0 50 100 150 2000

51

01

5


Ha

ute

ur

da

ns

l'arb

re (

m)

4

6

8

10

12

MOE simulés pour les scénarios identifiés

0,6 m3 0,8 m3 1 m3



Module d’élasticité

0 50 100 150 200

05

10

15


Ha

ute

ur

da

ns l'

arb

re (

m)

4

6

8

10

12

0 50 100 150 200

05

10

15


Ha

ute

ur

da

ns

l'arb

re (

m)

4

6

8

10

12

0,6 m3 0,9 m3 1.2 m3

0 50 100 150 200

05

10

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Ha

ute

ur

da

ns

l'arb

re (

m)

4

6

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12

0 50 100 150 200

05

10

15


Ha

ute

ur

da

ns

l'arb

re (

m)

4

6

8

10

12


0 50 100 150 200

05

10

15

MV12

Distance de la moelle

Ha

ute

ur

da

ns

l'arb

re

400

450

500

Masse volumique à 12% d’humidité

Mv12 en fonction de la position radiale et de la hauteur dans l’arbre (moyenne 1050 avivés testés, provenant de 112 arbres)

(m)



Distance de la moelle, Hauteur dans l’arbre, vitesse de croissance arbre, hauteur branche verte



Hau

teur

dan

s l’a

rbre

(m

)


Biens livrables, retour attendu pour la profession

• Modèles de variation des propriétés de base du matériau, données qualitatives et technologiques de la ressource

• Sylviculteurs

Évaluation de l’influence des pratiques sylvicoles sur les propriétés du matériau bois

• Exploitants / Exploitants-scieurs

Grilles d’estimation de la qualité des peuplements

Nature des nœuds

Performance technologique (stabilité dimensionnelle, résistance mécanique,…)

Documents

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