Régénération des forêts de montagne (2e phase)

Le projet "Régénération des forêts de montagne" a pour objectif à long terme de créer, d'ici une vingtaine d'années, une base technique permettant de favoriser de manière efficace le rajeunissement naturel dans des forêts de montagne par la sylviculture. Il devrait notamment être possible de mieux évaluer l'influence de la densité du rajeunissement sur l'effet de protection contre les dangers naturels à long terme. En outre, des conseils pratiques pour l'évaluation du rajeunissement naturel y seront fournis. Dans les années 2020-2023, 10 placettes expérimentales seront établies dans des sapinières-pessières, où des expériences sylvicoles à long terme seront lancées. Des résultats sur le développement du rajeunissement naturel seront obtenus à partir d'inventaires répétés du peuplement et du rajeunissement. En outre, des études d'accompagnement permettront d'approfondir notre compréhension des processus de régénération pertinents.

Le rajeunissement forestier d'aujourd'hui est la clé des services forestiers de demain. Il est extrêmement variable dans le temps et l'espace (le nombre de tiges varie de moins de 500/ha à bien plus de 100 000/ha) et se différencie par la taille et l'espèce des arbres, ce qui la rend difficile à évaluer et à quantifier. Les menaces liées aux conditions météorologiques défavorables (neige humide, sécheresse, etc.), aux agents pathogènes (moisissure des neiges, etc.) et à la faune (notamment les ongulés) sont multiples et durent souvent des décennies. Il est donc difficile d'évaluer de manière fiable le rajeunissement.

Dans des domaines importants de la gestion des forêts de montagne, de grands progrès ont été réalisés au cours des dernières décennies, par exemple dans l'évaluation de l'effet protecteur des structures de peuplement. En revanche, dans le domaine du rajeunissement, les connaissances sont encore très lacunaires. Et ce, bien qu'un rajeunissement suffisant et diversifié des forêts soit très souvent un facteur décisif dans la gestion des forêts de montagne. Il est par exemple difficile de prévoir comment le rajeunissement va se développer, quelle est l'importance de la mortalité et dans quelle mesure on peut s'attendre à ce que des semis supplémentaires s'établissent.

Les objectifs à long terme du projet (horizon temporel 2025-2030) sont les suivants :

●    Créer une base technique pour que le rajeunissement naturel puisse être efficacement encouragé par la sylviculture. À long terme, le rajeunissement doit se développer en peuplements conformes aux objectifs et fournir des prestations forestières importantes (accent sur la forêt de protection).
●    Préciser comment le changement climatique affecte le développement du rajeunissement. Par exemple, lors d'étés secs, les semis et les gaules d'espèces d'arbres sensibles à la sécheresse pourraient être affectés par une mortalité accrue, ou des semis d'espèces d'arbres provenant de plus basses altitudes pourraient s'établir de plus en plus de façon naturelle.
●    Élaborer un "Guide pratique d'évaluation du rajeunissement naturel". Ce guide méthodologique est destiné à fournir des informations sur le rajeunissement naturel au niveau du peuplement qui soient significatives, techniquement solides, compréhensibles et robustes (reproductibles). Une application importante de ces informations est la prise de décision sylvicole dans le cadre de NaiS (« Gestion durable des forêts de protection »).

Le projet se concentre sur les forêts de sapin blanc (Abies alba Mill.) et épicéa (Picea abies (L.) Karst.). Cependant, les résultats du projet sont susceptibles d'être pertinents pour d'autres types de forêts également.

Pour la création des bases professionnelles sont déterminées :
1.    la dynamique démographique (le développement à long terme des populations d'arbres) du rajeunissement naturel dans les forêts de montagne
2.    l'influence des facteurs (site, peuplement, perturbations) qui sont importants pour le rajeunissement naturel (développement démographique, nombre de tiges, distribution des tailles, croissance en hauteur, composition des espèces d'arbres).

En outre, des études d'accompagnement sur les sous-processus sont prévues pour améliorer la compréhension mécanistique des processus de régénération dans les forêts de montagne.

La conception de l'étude est basée sur le suivi à long terme des populations de rajeunissement sur des gradients de l’environnement (des facteurs de station. À cette fin, des forêts ont été sélectionnées comme études de cas et des expériences sylvicoles sont mises en place (manipulation), ce qui augmente encore les gradients de micro-stations existants. Cette conception permet d'évaluer le développement des populations de rajeunissement avec un nombre statistiquement significatif de plantes dans différentes conditions environnementales. Les traitements sylvicoles augmentent la variabilité environnementale locale et permettent de tester et de quantifier les effets des traitements sur les micro-stations (principalement la végétation) et le développement du rajeunissement. Afin de démontrer les effets des traitements, l'état des peuplements (structure du peuplement, rajeunissement) sera évalué au moyen d'un inventaire avant les interventions sylvicoles. Chaque placette expérimentale est ensuite divisée en trois sou-placettes. Dans l’une des sous-placettes, il n'y a pas d'intervention (contrôle), dans une autre, il y a une intervention faible (prélèvement d'environ 20% du volume sur pied) et dans la dernière, il y a une intervention forte (prélèvement d'environ 30% du volume sur pied). Quatre petites clôtures seront placées dans chaque sous-placette pour démontrer l'influence des ongulés sauvages sur le rajeunissement.

Un total de dix placettes expérimentales a été identifié dans les Alpes suisses (Figure 1 et Tableau 1). Les critères importants pour la sélection des placettes étaient les suivants:

1.    l'homogénéité au sein de chaque placette en ce qui concerne la structure du peuplement, le relief, l'aspect et le type de station;
2.    la composition des essences: bonne représentation de l'épicéa et du sapin blanc dans le rajeunissement, et gradient de la proportion de sapin blanc dans le peuplement adulte;
3.    gradient environnemental/de station: les principaux types de stations dans les sapinière-pessières ont été considérés, avec des différences d'altitude et d'aspect. 

En outre, les critères suivants ont été pris en compte : la simplicité de la conception, la faisabilité des traitements sylvicoles (exclusion des peuplements récemment traités ou très instables), la possibilité de parcourir la placette aisément et l'accessibilité ainsi que la situation d'abroutissement.

Tous les placettes ont une superficie de 1,5 ha, et ont été établies en tant que placettes de recherche en croissance et production forestière (seuil d’inventaire : 4 cm). Elles sont garanties par contrat en tant que placettes de recherche à long terme.
 

Tableau 1: Caractérisation des placettes expérimentales. Types de station selon ARGE Frehner M, Dionea SA et IWA -Wald und Landschaft AG 2020 : NaiS-NFI - Attribution des placettes d'échantillonnage de l'IFN aux types de station. Rapport final. Mandaté par l'Office fédéral de l'environnement OFEV, 68 p.

Les processus de régénération sont suivis dans environ 75 placettes d'échantillonnage (PE) par placette expérimentale, soit 24-25 par placette (Figure 2, gauche). Une PE est constituée de trois anneaux circulaires concentriques (Figure 2, droite) : 10 m2 pour les semis de la classe de taille 1 (1 an à 9,9 cm de hauteur), 20 m2 pour la classe de taille 2 (10 cm à 39,9 cm de hauteur), et 50 m2 pour la classe de taille 3 (40 cm de hauteur à 3,9 cm de dhp). Les germinants ne sont pas enregistrées.

L'inventaire du rajeunissement se compose de trois parties : (1) enregistrement des informations sur la placette d'échantillonnage, des caractéristiques des micro-stations et de la présence de rajeunissement en 12 points par PE ; (2) enregistrement des individus individuels, de leur micro-stations et de leur développement (mortalité, hauteur de la plante), entre autres le 1er quadrant est utilisé à cet effet (Figures 3 et 4) ; (3) comptage du nombre de plantes de rajeunissement sur les anneaux concentriques des placettes d'échantillonnage selon l'espèce d'arbre et la classe de taille.

En outre, l'épaisseur de la couche organique, la forme de l'humus et les conditions de lumière sont déterminées à 4 des 12 points par PE à l'aide d'un solariscope (Behling engineering, Hermannsburg, Allemagne).
 

Le manuel de terrain pour l'inventaire du rajeunissement sera fourni sur demande.

Brang P, Nikolova P, Gordon R, Zürcher S (2017) Auswirkungen grosser Verjüngungslücken im Gebirgswald auf Verjüngung und Holzzuwachs. Schlussbericht des Projektes Eingriffsstärke und Holzzuwachs im Gebirgswald. Birmensdorf, Eidgenössische Forschungsanstalt WSL. 48 p.

Kalt T, Nikolova P, Ginzler C, Bebi P, Edelkraut K, Brang P (2021) Kurzes Zeitfenster für die Fichtennaturverjüngung in Gebirgsnadelwäldern. SZF (in print)

Zaugg A, Lässig A, Nikolova P, Brang P. 2020. Projekt Gebirgswaldverjüngung: Dokumentation der Flächenauswahl. Interner Bericht. Birmensdorf, Eidg. Forschungsanstalt WSL, 9 S. + Anhang.

ZHAW Wädenswil