De la modélisation des effets des facteurs et ressources de l’environnement abiotique sur la productivité forestière

Contexte – Les recherches examinées portent sur la dynamique des forêts tempérées, plus particulièrement sur la productivité forestière et sa modélisation, à partir d’observations quantitatives opérées à des échelles spatiotemporelles régionale à nationale et pluri-décennale à centennale, et à des niveaux d’organisation définis par l’espèce ligneuse, la population d’arbres, et l’arbre forestier, et caractérisant une recherche à « grande échelle ». Les questions abordées ont trait aux variations spatio-temporelles de la productivité forestière, analysée au travers de la croissance dimensionnelle et de la densité du bois, ses co-variations avec les facteurs de l’environnement abiotique, et l’effet conjoint des facteurs de gestion. Les principaux résultats exposés comprennent la mise en évidence et la quantification de changements temporels, souvent marqués, de laproductivité et de la densité du bois, leurs variations régionales à locales et la diversité des réponses spécifiques, la comparaison entre indicateurs de productivité, l’analyse des facteurs causaux et le lien avec le climat, l’eutrophisation et le changement climatique dont la signature est plus récente. Au plan méthodologique, ces recherches ont conduit à tester et mettre en place des procédures quantitatives couvrant des aspectsd’échantillonnage, de modélisation de la croissance, et de lien avec les facteurs environnementaux.Démarche – Ces recherches mettent aussi en évidence les limites de l’observation corrélative pour l’interprétation du lien entre les variations de productivité et les facteurs et environnementaux et leurs changements, et pour la mise en œuvre d’une démarche prédictive, dont le besoin est amplifié par le contexte climatique actuel. Elles soulignent la faiblesse conceptuelle de la science forestière sur ce plan, et le défaut de modèles parcimonieux et robustes permettant d’atteindre cet objectif. On propose en conséquence de s’interroger sur les concepts disponibles et les régularités identifiées pour l’analyse, la formalisation et la modélisation du lien entre productivité des écosystèmes forestiers et facteurs environnementaux, à des échelles agrégées qui restent cohérentes avec celles des recherches présentées, en explorant les champs disciplinairesde l’agronomie, l’écologie, les bio-géosciences, et l’éco-physiologie, pour peu que les modèles à base mécaniste de ce domaine soient exploités de façon synthétique.Faits de la recherche – Une revue large de la littérature visant à présenter l’état de l’art sur la prise en compte des facteurs environnementaux dans les modèles agronomiques, écologiques, et éco-physiologiques est menée. Elle présente les principales écoles de pensée contributrices, aborde la notion et la hiérarchisation des ressources et facteurs de l’environnement abiotique, examine et interroge la notion de courbe ou fonction deréponse à ces ressources/facteurs depuis les travaux séminaux de l’agronomie, aborde la question de l’articulation ou d’effet conjoint de ces ressources/facteurs sur la productivité, et les notions de ressources essentielles, de co-limitation et d’interaction. Une synthèse suggère un premier cadre de formalisation, et permet d’examiner les difficultés de son identification, résultant des résolutions d’observation usuelles et de l’intégrationtemporelle, de l’hétérogénéité des populations échantillonnées sur des grands domaines géographiques, et du défi posé par les phénomènes d’acclimatation ou les changements de régime de fonctionnement des organismes ou écosystèmes, et pouvant remettre en cause une démarche de modélisation déterministe.Perspectives de recherche – Des perspectives de recherche sont enfin exposées, visant i) à renouveler l’observation de la productivité et son lien avec les facteurs/ressources environnementaux, au travers des façons d’observer, des échelles d’études, et des outils statistiques mis en œuvre, ii) à exploiter les modèles mécanistes, de façon faible ou synthétique, pour identifier les régularités que suggère la connaissance des processus écophysiologiques sur ces relations, iii) à évaluer enfin la fiabilité des conditions de l’observation pour restituer ces relations, et notamment l’agrégation temporelle et les hétérogénéités entre populations, au moyen d’approches de simulation expérimentale et de modélisation statistique. Ces axes doivent conduire à formuler une nouvelle génération de modèles synthétiques exprimant la relation entre l’environnement abiotique et la productivité forestière.