[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par le Cemagref ETNA

Titre du projet

Sylviculture des forêts de protection : "stabilité et fonction de protection des forêts de montagne dans les Alpes du Nord : l'exemple de la forêt domaniale de Rioupéroux"

Type d'aléa
Mouvements de terrain - éboulements - chutes de blocs
Année

1991 / 92

Mots-clés
Forêt de montagne - Fonction de protection - Caractérisation des peuplements - Structures sylvicoles - Système d’information géographique - Interventions prioritaires
Champs disciplinaires
Foresterie, géomatique, statistiques


1) Organismes et auteurs


Organisme pilote
Cemagref (PE) / RTM
Organisme(s) associé(s)
(RTM)
Coordonnateur
A : F. BERGER, B : J.P. RENAUD
Participants
A : F. BERGER, J.P. RENAUD (Cemagref PE)
B : J.P. RENAUD, C. RUPE (Cemagref) et D. LECLERC (ONF - STIR Alpes)


2) Contexte du projet


Site(s) d'étude
Forêt domaniale du Rioupéroux (versant Nord - Nord-Est du massif du Taillefer, dominant la rive gauche de la Romanche entre Séchilienne et Rochetaillée)
Contexte de l'étude

La forêt de montagne, dans les trois départements Nord alpins français (Savoie, Haute-Savoie, Isère) couvre à peu près 400 000 ha dont on peut estimer que le quart, environ, joue un rôle effectif de protection vis-à-vis d’aléas naturels potentiels ou déclarés. Or l’évolution générale constatée pour ces forêts indique un vieillissement généralisé, corrélé à une fragilisation croissante des peuplements, mis en évidence par la part relative des volumes prélevés en chablis, en progression constante depuis le début des années 1950. Cette double évolution – vieillissement et fragilisation progressive – est encore accentuée par la perte régulière de rentabilité économique de nombreuses forêts montagnardes insuffisamment desservies et par l’effet d’une érosion quasi constante du prix des bois sur pied. Reprenant ce constat pour la plupart des pays européens, la conférence ministérielle pour la protection des forêts en Europe organisée en décembre 1990 à Strasbourg a préconisé une adaptation de la gestion des forêts de montagne aux nouvelles conditions d’environnement. Parmi les divers projets identifiés, la résolution insistait sur i) une meilleure appréciation et une meilleure prise en compte des problèmes de stabilité ; ii) l’approfondissement des différentes fonctions, en particulier de la fonction de protection contre les risques naturels ; et iii) une cartographie des différentes données du milieu grâce, en particulier, à l’utilisation des systèmes d’information géographique permettant l’élaboration de différentes scénarii d’évolution, en fonction des choix de gestion retenus.

A la suite de cette conférence et grâce à un appui soutenu du Ministère de l’Agriculture et du Développement Rural (Direction de l’Espace Rural et de la Forêt), le Cemagref PE a pu engager un important travail de recherche sur la caractérisation et la stabilité des forêts de protection dans les Alpes du Nord, en collaboration avec les services de l’ONF (gestion RTM) et particulièrement la section technique inter-régionale pour les Alpes (STIR). Cette étude a retenu 12 sites échantillons, représentatifs de la diversité écologique et sylvicole rencontrée dans les Alpes du Nord. Parmi ces sites, la forêt domaniale du Rioupéroux paraît particulièrment exemplaire des multiples contraintes rencontrées dans la gestion des forêts à fonction de protection. C’est pourquoi une étude particulière a été réalisée sur cette forêt et financée en partie par le PGRN, concernant A) la caractérisation et la cartographie des secteurs à fonction de protection et B) l’analyse et le traitement sylvicole des peuplements instables.

Programme plus vaste
Recherche du Cemagref sur la caractérisation et la stabilité des forêts de protection dans les Alpes du Nord / Convention MAP
Initiation du projet
Participation du PGRN
Montant du financement (k€)
20,58 k€ (35 kF en 1991 + 40 kF en 1992)
Part du CG38 - PGRN
? %
(Co)-Financements
 
Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
Ce financement a permis de réaliser l’étude.


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs

A) Caractérisation et cartographie des peuplements forestiers à fonction de protection par l’utilisation du SIG Arc-Info et la réalisation d’un modèle numérique de terrain

Définir, pour des unités territoriales homogènes, une cotation, en valeur relative, la plus objective possible du degré de protection rempli, afin de permettre une hiérarchisation de ces limites en terme d’urgence d’intervention sylvicole (détermination des zones d’interventions forestières prioritaires ZIFP).


B) Analyse des structures et diagnostic sylvicole dans une forêt à fonction de protection – Modes de gestion et stabilité

Mener une analyse pertinente des conditions de stabilité de peuplements à fonction de protection par une description fine des structures présentes sur le site étudié (typologie des peuplements).

Objectif à terme : apporter à l’aménageur et au gestionnaire forestier un outil de diagnostic et d’aide à la décision et contribuer à une meilleure appréhension de la complexité et de la multifonctionnalité des forêts.

Méthodologie

A) Caractérisation et cartographie des peuplements forestiers à fonction de protection par l’utilisation du SIG Arc-Info et la réalisation d’un modèle numérique de terrain

Utilisation du SIG Arc-Info pour l’analyse et la cartographie des zones à fonction de protection :

- Cotation du risque, défini comme le produit entre aléa (3 niveaux d’activité et/ou fréquence) et vulnérabilité (calculée à partir d’un barème qui fixe l’importance relative des activités socio-économiques menacées dans chaque cas : urbanisation, artisanat-industrie, voies de communication ? longueur, infrastructures publiques, agriculture ? superficie, tourisme, forêt ? superficie et desserte sylvo-pastorale), et attribution d’une « note » à chacun des sites où a lieu un phénomène naturel (méthode développée par le service RTM et le bureau d’études Alp’Géorisques).

- Caractérisation et localisation des zones forestières à fonction de protection par une analyse intégrant, d’une part des données concernant l’état de la forêt et sa capacité de protection, d’autre part des croisements de fichiers thématiques (aléas, enjeux, peuplements forestiers, données topographiques) et des cartes synthétiques sur le secteur étudié (une partie de la forêt couvrant 1100 ha). Un MNT a permis de réaliser des vues 3D.


B) Analyse des structures et diagnostic sylvicole dans une forêt à fonction de protection – Modes de gestion et stabilité

1) Description des caractéristiques stationnelles et sylvicoles du site, et de l’historique des peuplements.

2) Analyse typologique des structures sylvicoles élémentaires :

• Définition de la taille de l’unité structurale élémentaire (25 ares), adaptée pour une description synthétique à l’œil de la juxtaposition des unités structurales homogènes (structure horizontale) et de la stratification des peuplements (structure verticale). L’adoption d’une taille constante permet l’utilisation de méthodes d’échantillonnage systématiques et de description reproductibles sur des sites et des structures variés.

• Méthode d’échantillonnage : compromis entre une approche quantitative (inventaire statistique ou pied par pied) et une approche plus qualitative de nature descriptive, en prélevant les données à 3 niveaux différents, matérialisés par 3 types de placettes :

- placettes de structure A : unités élémentaires de description et de cartographie implantées systématiquement selon un quadrillage à maille carrée de 50x50m sur la totalité de la maille de 25 ares, avec 3 types de critères renseignés : stationnels, qualitatifs (existence ou non de trouées, stratification…) et quantitatifs.

- placettes de structure B, circulaires et de surface constante (5 ares), renseignées i) par un inventaire exhaustif de toutes les tiges présentes par catégorie de diamètre et par strate, et ii) par la mesure des principales caractéristiques d’un échantillon dominant censé constitué la charpente du peuplement vis-à-vis de ses conditions générales de stabilité.

- placettes de structure C, pour une approche plus fine de certaines caractéristiques mesurées sur des arbres constituant un échantillon moyen, à la fois sur le plan spatial grâce à des mesures complémentaires sur les formes du houppier et du tronc notamment, et sur le plan dynamique par des mesures d’âge et d’accroissement.

3) Caractérisation des groupes structuraux par analyse statistique multivariée :

• Analyse en composantes principales (ACP) sur l’ensemble des variables (54 variables estimées, mesurées ou calculées) et sur l’ensemble des individus (57 placettes A et B).

• Analyse factorielle discriminante (AFD) portant successivement sur le type de stratification puis sur l’importance relative des trouées pour discriminer des groupes d’individus homogènes vis-à-vis des critères structurels fondamentaux mis en évidence par l’ACP

• Classification ascendante hiérarchique (CAH) sur les variables quantitatives mesurées ou calculées de chacun des groupes constitués par l’AFD (lorsqu’il comprenait un effectif résiduel suffisant), pour compléter l’analyse typologique par l’intégration des variables dendrométriques les plus significatives.

4) Analyse des fonctions et contraintes, diagnostic sylvicole et propositions d’intervention.

Résultats

A) Caractérisation et cartographie des peuplements forestiers à fonction de protection par l’utilisation du SIG Arc-Info et la réalisation d’un modèle numérique de terrain

Cartes de synthèse :

- Cartographie de l’indice théorique de protection (ITP) déterminé par le croisement des aléas définis par leur nature et leur importance avec le degré de protection potentiel (sans considération d’enjeu protégé) et actuel (sans présager de l’avenir des peuplements).

- Cartographie des ZIFP par croisement de l’ITP avec l’importance des enjeux menacés et la stabilité des peuplements forestiers, permettant de caractériser l’urgence et la nature des interventions (génie civil, génie biologique, travaux d’amélioration, gestion sylvicole) et leur caractère plus ou moins prioritaire.

La carte des ZIP réalisée en 2D et 3D a permis d’identifier, tout en les hiérarchisant, des secteurs homogènes vis-à-vis de leur rôle de protection et des interventions jugées nécessaires. L’analyse générale à l’échelle de la forêt confirme la place éminente du rôle effectif ou potentiel du manteau forestier dans le contrôle des phénomènes naturels et la protection des enjeux menacés.Il apparaît néanmoins que l’état actuel de la forêt, fortement déstabilisée par la conjonction d’événements accidentels ou répétitifs (tempête, ravageurs, pollution, chutes de blocs, etc.) ne lui permet pas actuellement d’assurer à l’échelle du versant un niveau de protection jugé suffisant (ITP < 3 sur X% de la surface étudiée).

Une reconstitution progressive du couvert forestier, passive grâce en particulier à la diminution des facteurs d’instabilité (contrôle des émissions polluantes, stabilisation du substrat géologique dans les secteurs exposés) ou active par des actions de reboisement à l’aide d’espèces résineuses ou feuillues voire arbustives, doit donc constituer une priorité sur le long terme pour les services gestionnaires de la forêt et des risques naturels.


B) Analyse des structures et diagnostic sylvicole dans une forêt à fonction de protection – Modes de gestion et stabilité

Dans la partie précédente de l’étude relative au zonage des fonctions de protection pour l’ensemble de la forêt, le site retenu pour aborder la notion de stabilité de la forêt (trois parcelles de la forêt domaniale du Rioupéroux, canton de la Queue du Chien) s’est vu attribuer un indice théorique de protection (ITP) de 4 (sur une échelle de 0 à 5). Cette note, combinée à l’existence à l’aval d’enjeux menacés importants et au caractère dépérissant d’une partie des peuplements lui confère un classement en zone d’interventions forestières prioritaires (ZIFP), justifiant donc une étude plus fine des structures sylvicoles afin de préciser la nature des interventions jugées nécessaires pour améliorer ou restaurer leur stabilité.

1) Connaissance du contexte biogéographique historique.

2) Production de données sylvicoles qualitatives et quantitatives.

3) Caractérisation des groupes structuraux de la typologie :

L’ACP permet d’identifier 2 premiers axes : le 1er (contribuant pour 22,5% à l’inertie totale) oppose les formations ouvertes à gros bois et les structures denses dominées par les petits bois ; le second (11% de l’inertie) traduit un gradient dans le matériel sur pied.
L’AFD sur le type de stratification (sur l’ensemble des individus répartis en 5 groupes) a permis d’individualiser 3 familles sur le 1er plan factoriel (81,9% de l’inertie totale) : un groupe nettement caractérisé par un fort pourcentage en petits bois et un élancement important des tiges, et les deux autres groupes exprimant une importance des gros bois et l’ouverture du peuplement, séparés par leur position sur l’axe 2, exprimant une forte régénération de la strate 3 pour le premier, un matériel sur pied et une importance relative des bois moyens plus grands pour le second.

4) Analyse des fonctions et contrainte :

Confirmation du rôle protecteur de la forêt vis-à-vis des phénomènes naturels diffus (traces de chocs, jeunes arbres fortement crossés dans les parties ouvertes, taux de recouvrement des strates de 5,7/10…). Mise en évidence de la menace qui pèse sur la stabilité dans le temps de ces peuplements (durée de survie des strates dominantes évaluée à moins de 50 ans sur près de 57% de la surface inventoriée). Identification des contraintes (conditions de vidange du bois, desserte…).

• Diagnostic de la dynamique des peuplements :

Le site est constitué pour l’essentiel de jeunes peuplements issus du renversement de 1928 (tempête catastrophique). Mise en évidence d’une forte proportion de petits bois (69%), d’un déficit important en bois moyens (18%) et d’un effectif résiduel satisfaisant en gros bois. Les structures sont globalement régulières et l’on peut parler schématiquement d’une futaie irrégulière par bouquets, déficitaire en bois moyens. Au plan mécanique, les peuplements peuvent être considérés comme encore peu fragiles. La productivité est forte (4,9 m3/ha/an). On peut craindre un retour rapide vers des peuplements régularisés et instables (jeune futaie peu stratifiée et dense) en l’absence d’une intervention sylvicole rigoureuse.

• Propositions d’interventions sylvicoles à l’échelle du site :

Préserver une hétérogénéité structurale des peuplements, récolter les vieux bois, améliorer la stabilité des jeunes sujets, favoriser un mélange des essences…



4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels
Gestionnaires de la forêt et des risques naturels (ONF - RTM…)
Production scientifique
- Méthodologie innovante
- Production de connaissances locales / régionales
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles
Produits délivrables
(Production de données sylvicoles qualitatives et quantitatives)
Partenariats
- Préexistant
- Qui se poursuit
Retombées du projet

Poursuite du projet :
- 1993 : "Stabilité et fonction de protection des forêts de montagne dans les Alpes du Nord"
- 1994 : "Appréciation des potentialités d'avalanche et du risque de chutes de blocs sous couvert forestier"

Perspectives : recensement des ZIP à l’échelle d’un département (étude sur la Savoie commencée en 1991) ; intégration sous SIG de la plurifonctionnalité de la forêt : données économiques (quantification des possibilités de desserte, des contraintes d’exploitation, des améliorations nécessaires aux infrastructures existantes, cartes d’exploitabilité économique…), paysagères (visualisation sur MNT) et environnementales (cartes des ZNIEFF, des réserves naturelles, sites inscrits ou classés, etc. dans la perspective d’une gestion patrimoniale) ; analyse par échelles emboîtées et simulation des mécanismes et paramètres intervenant dans la définition de la fonction de protection (perspective de réalisation d’un système expert dédié à l’aide à la décision dans le cadre de la gestion des forêts et des risques naturels en montagne).



5) Valorisation du projet

Publications et communications

Article de revue scientifique à comité de lecture :

BERGER, F., RENAUD, J.P. - 1994. Stabilité et fonction de protection des forêts de montagne dans les Alpes du Nord. L'exemple de la forêt domaniale de Rioupéroux (Isère) : caractérisation et cartographie des peuplements forestiers à fonction de protection par l'utilisation du système d'information géographique ARC-INFO et la réalisation d'un modèle numérique de terrain. Revue forestière française, n° 4, p. 359 - 374 [ 94/0070 (PUB). ]

Communication à un congrès :

BERGER, F., RENAUD, J.P. - 1992. Utilisation du SIG Arc-info dans l'étude de la forêt à fonction de protection de Rioupéroux. Réalisation et utilisation d'un MNT. Journée MNT, Montpellier, 9 décembre 1992. 17 p. [ 92/0480 (PUB). ]
Pages Web
 

 

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