Liens diversité – accroissement dans des mélanges résineux de moyenne montagne CAQSIS 2016 Montpellier AdrianDănescu AxelAlbrecht AdrianDănescu.

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1 Liens diversité – accroissement dans des mélanges résineux de moyenne montagne CAQSIS 2016 Montpellier AdrianDănescu AxelAlbrecht AdrianDănescu

2 Contexte mélanges résineux en moyenne montagne (épicéa, sapin, [hêtre]) Tendances sylvicoles de transformation des structures régulières à irrégulières Quels effets est-ce que la diversité structurelle démontre? L‘accroissement en surface terrière: variable indicatrice pour la productivité

3 Hypothèses La diversité structurelle augmente l’accroissement en surface terrière L’impact de la diversité structurelle est plus important que celui de la diversité des essences L’impact de la diversité des essences sur la productivité est indirect via des structures alterées

4 Données > 53,000 mesures repetées 16 sites, 52 parcelles –dont: 3 séries sylvicoles Forêt jardinée Transformation régulier → irrégulier (50-80 ans) Rajeunissement pendant une durée variée (20-50 ans) gradient important de la diversité structurelle

5 Les indices de diversité ([in]egalité, homogénéité) Tree variableIndexAcronym and index equationMeanRange (Min-Max) DBHCoefficient of variation45.3113.44–99.07 Gini coefficient0.420.15–0.75 Closeness to a J-shaped distributionLikeJ, see Hanewinkel et al. (2014)Hanewinkel et al. (20144.180–10 Shannon index3.322.08–4.11 Shannon evenness92.6684.16–98.1 Skewness0.45−1.84–2.79

6 Les indices de diversité ([in]egalité, homogénéité) Tree variableIndexAcronym and index equationMeanRange (Min-Max) DBHCoefficient of variation45.3113.44–99.07 Gini coefficient0.420.15–0.75 Closeness to a J-shaped distributionLikeJ, see Hanewinkel et al. (2014)Hanewinkel et al. (20144.180–10 Shannon index3.322.08–4.11 Shannon evenness92.6684.16–98.1 Skewness0.45−1.84–2.79 HeightCoefficient of variation32.42.51–90.35 Gini coefficient0.40.08–0.75 Shannon index2.451.07–3.38 Shannon evenness82.9965.33–97.42 SpeciesShannon index0.710–1.25 Shannon evenness66.180–99.95

7 Données: correlations entre les indices de diversité

8 Approche et méthodes Plusièures régressions BAI [rel] ~ f(…, diversité, …)  Niveau arbre: par essence  Niveau peuplement: toutes essences confondues Technique: –transformation Box-Cox de la réponse (homoscédasticité) –fonction de la variance: puissance et exponentielle –effets aléatoires (linear mixed models, LMM avec NLME sous R) –évaluation des modèles (splitting, biais [relatif]) Objectifs: –tester plusieurs indices de diversité (en diamètre, en hauteur, en essences, couplés…) –Quantifier leur impact sur l’accroissement –Séparer les effets directs et indirects via structural equation modeling (SEM, lavaan et lavaan.survey sous R) –Quantifier l’impact des variables climatiques sur l’accroissement

9 Résultats: tableau

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11 Réponse Indice de diversité Autres effets fixes R 2 (marginal) BAI tree (sapin)Skew BA, DBH, DBH 2, GSP, MAT, relBAL0.68-13.3 BAI tree (épicéa)VarD BA, DBH, DBH 2, GSP, relBAL0.614.4 BAI tree (hêtre)Hh BA, DBH, DBH 2, d/D, MAT0.5116.3 relBAI stand LikeJ BA, MAT0.6-6.3 HsBA, MAT0.58-3.3

12 Stand (pooled species) Closeness to a J-shaped DBH distribution rel_ Ann_Incr stand Beech An n_Incr tree Fir An n_Incr tree Spruce An n_Incr tree Résultats graphiques: effets de la diversité structurelle épicéasapin hêtrePeuplement entier BAI tree [cm 2 ∙ year -1 ] relBA stand [% ∙ year -1 ]

13 Résultats graphiques, niveau arbre: effets de la diversité structurelle épicéa sapin hêtre

14 Résultats graphiques: niveau peuplement

15 Ann_Incr tree Beech Closeness to a J-shaped DBH distribution rel_Ann_Incr stand Stand Ann_Incr tree Fir Ann_Incr tree Spruce Résultats graphiques: effets climatiques [GSP: précipitation période végétale; MAT: température moyenne annuelle] épicéasapin hêtre Peuplement entier

16 Résultats: SEM “Standardized pathway coefficients”

17 Résultats: SEM

18 La diversité augmente l’accroissement en général Diversité structurelle démontre une forte correlation au niveau arbre Le choix d’indices de diversité est délicat (faut en tester plusieurs) Aucune correlation diversité des essences ↔ l’accroissement au niveau arbre Niveau peuplement –les deux diversités sont significatives –Mais: diversité structurelle plus importante –diversité des essences joue de façon directe, indépendante Hypothèses écologiques: lumière, plasticité des houppiers, stratification Limites (l’approche empirique, essences de l’ombre de demi-ombre) vérifier ces corrélations pour d’autres types de forêts En résumé

19 Merci! Dănescu A, Albrecht A T and Bauhus J (2016): Structural diversity promotes productivity of mixed, uneven-aged forests in southwestern Germany, Oecologia (accepted)

20 Model evaluation Diversity indexRMSE Skewness DBH3.3915.8417.92 Coef_var DBH−2.97−16.4015.24 Shannon height−2.79−23.229.20 Closeness to J-shape DBH−0.099−3.254.00

21 Fixed effects structures of best models ~ ~ f( DBH^2, DBH, relBAL, BA, MAT, GSP, Skewness DBH ) ~ f( DBH^2, DBH, relBAL, BA, GSP, Coef_var DBH ) ~ f( BA, MAT, GSP, Closeness to J-shape DBH )

22 Methods

23 Residual plots

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