modèles pin maritime dans capsiscapsis.cirad.fr/capsis/_media/documentation/...m3 / ha 0 2 4 6 8 10...

Réunion Capsis, Montpellier 24 juin 2009

Modèles Pin maritimedans Capsis

•Bilan du contrat Sylvogène•Bois mort et diversité

C. MeredieuT. LabbéINRA – UMR BIOGECO Bordeaux


Le Pin maritime en dehors de Capsis

Dispositif du GIS Coopérative de donnéesPontenx 04 Février 2009


Plan de la présentation

• Bilan du projet Sylvogène– Construction d’un système d’analyse permanent

de la ressource (liaison BDD IFN – Capsis)– Transfert du modèle PP3 aux prescripteurs en

sylviculture (INRA, ONF, CPFA, CRPFA)

• Bois mort et diversité


Construire un système d’analyse permanent de la ressource

ETUDE RESSOURCE

Soustâche 23 : Thierry BELOUARD – IFN

Céline MEREDIEU, Thierry LABBE – INRA

Mohamed NAJAR – FCBA

SYLVOGENE


Tous les 10 ans, l’IFN effectue un inventaire sur environ 7000 points(fictifs sur ce schéma)

■ Densité / ha■ Age■ Hauteur dominante■ Circonférence dominante■ Circonf moyenne

19881978■ Densité / ha■ Age■ Hauteur dominante■ Circonférence dominante■ Circonf moyenne

Présentation D. Bert


On a pu constater que le volume de bois a augmenté en 10 ans mais on ne connaît pas l ’évolution annuelle

0

5

10

15

20

25

30

35

010 1020 2029 3039 4049 5059 6069 7079 80 et +

IFN 1978

IFN 1988

Age du peuplement

Volume de bois sur pied (millions de m3)


INVENTAIRES : tous les 10 ans

� Modèle de croissance

Calibration

Validation

TÉLÉDÉTECTION : tous les ans � Coupes

rases et âge par année

� Validation des scénarios

SIMULATION année par année

futur� volume sur pied� accroissement annuel� volume récoltable

IFN

Détermine

Validation

Présentation D. Bert


Modèles de croissance INRA Lemoine & PP3

Et autres ….

Préparation des données d’entrée :

Création de domaines d’étude

Base d’exploitation de l’IFN

Application IFN « Oscar »

Droits d’accès via

Internet

Fichiers peuplement/arbre

Système d’analyse – Schéma général

Module Sylvogène


Application OscarCréation de l’étude et des domaines d’étude

1. Création de l’étude

2. Critères de l’étude

3. Domaines d’étude


Critères de sélection du modèle de croissance pour chaque placette IFN

• Spécifications du projet– Essence principale : Pin maritime– Type de structure : Futaie régulière – Localisation : Massif Landais (Plateau landais, Dunes littorales,

Marensin et Bazadais)

• Spécificité des données IFN et des modèles– Âge du peuplement : > 14 ans (∅ à 1,30 m > 7,5 cm)– Densité du peuplement : > 100/ha et G mini

• Disponibilité des modèles de croissance– Localisation : Choix Paramètres pour la Dune / Landes– Données initiales / Précision demandée : Modèle peuplement vs.

modèle arbre


Fonctionnement du module Sylvogène

Sélection des fichiers d’entrée

Vérification des enregistrements valides

Sélectionner et hiérarchiser les modèles de croissance disponibles pour réaliser les simulations

Traitement par lots des placettes IFN


Fonctionnement du module Sylvogène

Traitement par lots des placettes IFN

Durée et méthodes de simulation


Méthodes de simulation

• Méthode 1: permet de simuler la croissance de chaque placette prise une par une avec un scénario dédié.

• Méthode 2 : permet de prendre en compte les caractéristiques générales du massif pour effectuer les coupes rases et les éclaircies.


Principaux résultats

Scénarios sylvicoles Coupes rases

Détermination selon deux méthodes : scénario par classe d’âge vs. scénario par classe de circonférence Détermination selon deux sources : cartographie des coupes rases et comparaison d’inventaires

Éclaircie : définition d’un scénario à partir de l’observation des souches

Système d’analyse Développement d’un extracteur des données des inventaires départementaux depuis l'application Oscar de l’IFN Utilisation de la plateforme CAPSIS pour des études de ressource et de disponibilités forestières

Mise au point d’un module de simulation par lots utilisant différents modèles dans la même session Définition des règles de ventilation par type de modèle Mise au point de deux méthodes de simulation (capacité potentielle à traiter les données de l’inventaire systématique) Intégration de scénarios d’éclaircies et de coupes rases


SYLVOGENE

Améliorer l’outil CAPSIS en vue de son utilisation par les gestionnaires

Développer des outils d’analyse et de gestion des ressources forestières

Soustâches 241 : Céline MEREDIEU – INRA

Thierry LABBE INRA

Sébastien DROUINEAU – CRPF

Dominique MERZEAU – IDF

Didier CANTELOUP ONF


Des modèles pour le Pin maritime dans les Landes de Gascogne

Types de modèles Modèle Lemoine (peuplement,

plantation):- Age- Nombre d’arbres- Circonférence (dominante, moyenne) (cm)- Surface terrière (m2)- Hauteur (dominante, moyenne) (m)- Volume (moyen) (m3)Modèle PP3 (distribution, plantation):Une collection d’arbres- Age- Diamètre, Hauteur, Volume arbre- Nombre d’arbres dans chaque catégorie- Houppier (Hauteur, diamètre)- Autres informations (biomasse, carbone, etc.)

Exemples

Matériel et méthodes


Objectif général

Transfert des connaissances apportées par la modélisation de la croissance auprès des gestionnaires

… et mise à disposition d’un outil d’aide à la décision (CAPSIS/PP3)


CAPSIS/PP3

CAPSI S / PP3 : de quoi s ’agit-il ?

Un ensemble d ’équations (=Lemoine / Meredieu)

définissant les lois de croissance des arbres et/ ou des

peuplements

Un logiciel « plate forme »(=CAPSIS) permettant à la fois :

– de faciliter la saisie des données d’entrée

– de présenter correctement les résultats

– d’accélérer les calculs

OUTI L CAPSI S /

PP3

OUTI L CAPSI S /

PP3

Travail sur les équations

Travail sur l’«ergonomie»

de l’outil


Etape 11 :Identification des prescripteurs

Etape 21 :Préparation de la réunion de présentation et de prise en main de l’outil CAPSIS / PP3

Etape 22 :Présentation et initiation à l’outil CAPSIS / PP3Remise d’une « version 2007 » de CAPSIS / PP3 + patch 2008

Etape 23 :Test par les prescripteurs et identification des points à améliorer

Etape 31 :Fabrication d’une « passerelle » entre la base de données Coopérative et CAPSIS

Etape 32 :Test du modèle en fonction des situations et des données de sortie par comparaison des prédictions et de l’évolution constatée des parcelles de la Coopérative de données

Etape 33 :Amélioration de l’outil CAPSIS / PP3 :

Etape 24 :Remise d’une version « Sylvogène » de l’outil CAPSIS / PP3

OBJECTIF 1

OBJECTIF 2 OBJECTIF 3


Des propositions d’utilisation de l’outil CAPSIS/PP3 présentées lors de la réunion de diffusion de l’outil

Outil de comparaison de différents scénarios sylvicoles sur des parcelles réelles

Classement relatif des scénarios testés

Sur des critères variés

Aide à l’élaboration de prédictions économiques

Aide à la construction des tables de sylviculture

Aide à l ’aménagement


Retour des utilisateurs après la formation

• L'enquête montre qu'il s'agit plutôt d'un outil "expert" destiné à faire de la R&D

• Les propriétaires sont plutôt intéressés par des outils intégrés de gestion de propriété.

• Les utilisateurs sont peu nombreux et peuvent se satisfaire de l'interface existante.

Nouvelles fonctionnalités : le multiplacettes, les scénarios préchargés ?


Etape 11 :Identification des prescripteurs

Etape 21 :Préparation de la réunion de présentation et de prise en main de l’outil CAPSIS / PP3

Etape 22 :Présentation et initiation à l’outil CAPSIS / PP3Remise d’une « version 2007 » de CAPSIS / PP3 + patch 2008

Etape 23 :Test par les prescripteurs et identification des points à améliorer

Etape 31 :Fabrication d’une « passerelle » entre la base de données Coopérative et CAPSIS

Etape 32 :Test du modèle en fonction des situations et des données de sortie par comparaison des prédictions et de l’évolution constatée des parcelles de la Coopérative de données

Etape 33 :Amélioration de l’outil CAPSIS / PP3 :

Etape 24 :Remise d’une version « Sylvogène » de l’outil CAPSIS / PP3

OBJECTIF 1

OBJECTIF 2 OBJECTIF 3


Principales avancées

Objectif 3

Facilitation de l’utilisation des fichiers d’entrées décrivant les placettes dans PP3 sous forme de fichiers Excel

liaison fichiers GIS Coop et Capsis/Pp3

Liaison fichiers Excel d’inventaire et Capsis/Pp3

Premières analyses d’utilisation du modèle

le modèle est extrêmement sensible aux paramètres de départ, notamment les hauteurs des arbres qui servent au calcul de la fertilité

Age minimum pour lancer des simulations


Réflexion sur la mise à disposition des modèles sous Capsis ?

• Faisabilité de la mise en place d’un serveur permettant de mettre à disposition les modèles sous Capsis « transférables » à l’ONF et la Forêt Privée.

• Objectifs – faciliter l'utilisation des modèles grâce à des personnes relais

dans chaque organisme qui aident à leur manipulation,– améliorer les retours vers les développeurs, notamment en

séparant les problèmes simplement ergonomiques du logiciel, des problèmes de fond de comportement et limites des modèles.


Managing dead wood to conserve biodiversity

in plantation forests

Jactel, H., Brin, A., Brustel, H., Meredieu, C., Labbé, T., Piou, D.


Deadwood is a key factor of forest biodiversity

~ 25% of forest species depend on deadwood for habitat or resources = saproxylic species (Siitonen 2001, Stokland et al., 2004)

~ 20% of saproxylic species are Coleoptera (Berg et al., 1994) ~ 20% of Coleoptera species are saproxylic (Köhler, 2000)

~ 20-30% of saproxylic beetles are threatened species (Berg et al., 1994; Köhler, 2000)

Positive correlation between saproxylic beetle richness and volume of deadwood


What about deadwood and associated speciesin plantation forests ?

Most of the references on deadwood and associated species are from Boreal and old / mature forests, very few from plantations

FAO, State of the World’s Forests 2007

25% increment 1990-2005contribute 50% wood production

Change in plantation area


Objectives of the study

1.What are the volume and diversity of deadwood in plantation forests ?

3.Is the volume of deadwood a relevant indicator of biodiversity (saproxylic beetles richness) ?

5.What is the impact of stand management on deadwood volume and associated biodiversity ?


Volume and diversity of deadwood

Mean 15 m3/ha (0.3 – 93)(50 – 150 m3/ha in old/mature forests)

0

2

4

6

8

10

12

14

DWD Stumps Snags

m3

/ ha

01234

56789

1 5 cm 5 10 cm 10 15 cm 15 20 cm > 20 cm

diameter class (cm)

m3

/ ha

0

2

4

6

8

10

12

14

Natural Anthropogenic

Origin of deadwoodm

3 / h

a

A distinct profile:- moderately abundant- majority small branches and logs- of anthropogenic origin


Associated saproxylic beetle richness

232 species in boreal forest – spruce (Martikainen et al, 2000)

186 species in boreal forest – Scots pine (Simila et al, 2003)

7244 individuals

46 families

240 speciesMycetophagidae Mycetophagus 4pustulatus

Buprestidae Phaenops cyanea

Curculionidae Brachytemnus porcatus

CerambycidaeCorymbia rubra

PtinidaePtinus 6punctatus

OedemeridaeChrysantia viridissima

Birds ~ 100 species Carabids ~ 70 speciesButterflies ~ 50 species


Volume deadwood vs. saproxylic beetle richness

0

5

10

15

20

25

30

0507 0810 1113 1416 1719 2022 2325 2628 2931 3234 3537 4143 4446

Stand age (years)

Vo

lum

e o

f dea

dw

oo

d (m

3/h

a)

20

25

30

35

40

45

50

Sap

roxy

lic b

eetle

ric

hn

ess


Modeling deadwood dynamics

Downed Woody Debris produced by thinning (i) at ti: P(DWD)ti

Stumps produced by thinning (i) at ti: P(S)ti

PP3 Model : a distance-independent tree growth model with a whole-stand growth regulation for pure even-aged stands of Maritime pine (Pinus pinaster)

CAPSIS

PP3

Sivilcultural scenario

Stem profile characteristics

Cutting to length

simulation tool

Data on volume of thinning residuals- cut branches- logs from upper part of the stem- stump

1. Production process = leftovers from thinnings


Modeling deadwood dynamics

2. Decay process = loss of deadwood

))(1()()()(

tithinning

tt DWDLDWDPDWDVol −= ∑

)(exp11

)(ittbt a

DWDL −−+=

3. Result = (production – loss)

))(1()()()(

tithinning

tt SLSPSVol −= ∑


Validation with observed data

Downed Woody Debris

Stumps

0

1

2

3

4

1416 1719 2022 2325 2628 2931 3234 3537 3840 4143 4446 4661

Stand age (years)

Vo

lum

e d

ead

wo

od

(m3/

ha)

Observed Predicted

0

5

10

15

20

25

1416 1719 2022 2325 2628 2931 3234 3537 3840 4143 4446 4661

Stand age (years)

Vo

lum

e d

ead

wo

od

(m

3/h

a)

Observed Predicted


Development of a visualization tool to showdeadwood dynamics under stand management scenarios

scenarios

Thinning operations

Time (years)

Volume deadwood (m3/ha)


Deadwood and saproxylic beetle richnessunder 9 stand management scenarios

Combined Objectives Forestry (wood volume, quality, biodiversity)

Rotation time = 50 yrsFinal density = 200t/ha4 – 5 – 6 thinnings

Intensive Evenaged Forestry (wood volume, quality)Rotation time = 40 yrsFinal density = 300t/ha4 – 5 – 6 thinnings

Biomass Forestry (wood volume)

Rotation time = 30 yrsFinal density = 300t/ha1 – 2 – 3 thinnings

0

5

10

15

20

25

30

35

10 20 30 40

Time (years)

Vo

lum

e o

f d

ead

wo

od

(m

3/h

a)

0

5

10

15

20

25

30

35

10 20 30

Time (years)

Vo

lum

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f d

ead

wo

od

(m

3/h

a)

0

5

10

15

20

25

30

35

10 20 30 40 50

Time (years)

Vo

lum

e o

f d

ead

wo

od

(m

3/h

a)


Conclusions: deadwood and saproxylic beetles in plantation forests

1. Deadwood : a distinct profile- Low volume 15m3/ha- Majority of small diameter pieces- Convex shape accumulation curve- Mainly anthropogenic origin = thinnings

1. Saproxylic beetle diversity- High species richness (240 spp)- Several species of conservation value- Positive correlation with deadwood volume = good indicator


Conclusions: deadwood and saproxylic beetles in plantation forests

1. Managing plantation forests to improve maintenance of saproxylic beetles diversity

- Increase the number of thinning operations- Do not export all thinning residuals- Prolong rotation time

… butCost of thinningsAdverse effect of thinning on soil, resistance to wind…

=> Looking for compromiseAt the landscape level, the diversity of stand compositions, rotation lengths, thinning regimes will result in large array of deadwood resources which may benefit saproxylic beetles if correctly connected


Thank you for attention !

modèles pin maritime dans capsiscapsis.cirad.fr/capsis/_media/documentation/...m3 / ha 0 2 4 6 8 10...

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