Utilisation de modèles de trouées forestières et de données expérimentales pour explorer les effets à long terme de la diversité des arbres sur la productivité des forêts mixtes plantées.

Résumé Message clé : Dans cette étude exploratoire, nous montrons comment la combinaison de la force de l'expérience sur la diversité des arbres avec la perspective à long terme offerte par les modèles de trouées forestières permet de tester le comportement de rendement du mélange sur une période de rotation complète. Nos résultats sur un exemple du sud-ouest de la France illustrent comment le mélange de pin maritime et de bouleau peut produire un surrendement (c'est-à-dire un effet net positif sur la biodiversité). Contexte : Comprendre le lien entre la diversité des arbres et la productivité des peuplements est une question essentielle à l'heure où de nouvelles méthodes de gestion forestière sont étudiées pour améliorer la séquestration du carbone et l'atténuation du changement climatique. Des expériences bien contrôlées sur la diversité des arbres ont été mises en place au cours des dernières décennies, mais elles sont encore trop jeunes pour donner des résultats pertinents dans une perspective à long terme. Par ailleurs, les modèles de trouées forestières semblent être des outils appropriés pour étudier le lien entre diversité et productivité, car ils peuvent simuler la croissance de forêts mixtes sur un cycle forestier complet. Objectifs : Nous avons cherché à vérifier si un modèle d'écart forestier pouvait d'abord reproduire les résultats d'une expérience sur la diversité des arbres, en utilisant sa conception de plantation comme entrée, et ensuite prédire l'effet du mélange d'espèces sur la productivité et la biomasse à long terme. Méthodes : Ici, nous avons utilisé des données provenant de différents réseaux expérimentaux forestiers pour calibrer le modèle d'écart ForCEEPS pour de jeunes peuplements de pins (Pinus pinaster) et de bouleaux (Betula pendula). Ensuite, nous avons utilisé le modèle affiné pour comparer la productivité de peuplements purs et mixtes de pins et de bouleaux sur un cycle de 50 ans. L'effet de mélange a été testé pour deux conceptions de plantation, c'est-à-dire la substitution d'espèces et l'ajout d'espèces, et à deux densités d'arbres. Résultats : En ce qui concerne la comparaison avec l'expérience ORPHEE (donc sur le court terme), le modèle a bien reproduit les interactions entre espèces observées dans les peuplements mixtes. Les simulations ont montré un surrendement (i.e. un effet net positif sur la biodiversité) dans les mélanges pin-bouleau dans tous les cas et pendant toute la période de rotation. Un surrendement transgressif a été détecté dans les mélanges résultant de l'ajout de bouleaux à des peuplements de pins à faible densité. Ces résultats étaient principalement dus à un effet positif du mélange sur la croissance du pin, plus important que l'effet négatif sur la croissance du bouleau. Conclusion : Bien que cette étude reste exploratoire, la calibration des modèles d'écart avec les données des peuplements monospécifiques et la validation avec les données de l'expérience manipulative de la diversité des arbres (ORPHEE) offre un outil puissant pour une étude plus approfondie de la productivité des mélanges forestiers. L'amélioration de notre compréhension de la façon dont les facteurs abiotiques et biotiques, y compris la diversité, influencent le fonctionnement des écosystèmes forestiers devrait aider à reconsidérer de nouvelles gestions forestières optimisant les services écosystémiques.