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

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

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

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

Les indices de diversité ([in]egalité, homogénéité) Tree variableIndexAcronym and index equationMeanRange (Min-Max) DBHCoefficient of variation –99.07 Gini coefficient –0.75 Closeness to a J-shaped distributionLikeJ, see Hanewinkel et al. (2014)Hanewinkel et al. ( –10 Shannon index –4.11 Shannon evenness –98.1 Skewness0.45−1.84–2.79

Les indices de diversité ([in]egalité, homogénéité) Tree variableIndexAcronym and index equationMeanRange (Min-Max) DBHCoefficient of variation –99.07 Gini coefficient –0.75 Closeness to a J-shaped distributionLikeJ, see Hanewinkel et al. (2014)Hanewinkel et al. ( –10 Shannon index –4.11 Shannon evenness –98.1 Skewness0.45−1.84–2.79 HeightCoefficient of variation –90.35 Gini coefficient –0.75 Shannon index –3.38 Shannon evenness –97.42 SpeciesShannon index0.710–1.25 Shannon evenness66.180–99.95

Données: correlations entre les indices de diversité

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

Résultats: tableau

Réponse Indice de diversité Autres effets fixes R 2 (marginal) BAI tree (sapin)Skew BA, DBH, DBH 2, GSP, MAT, relBAL BAI tree (épicéa)VarD BA, DBH, DBH 2, GSP, relBAL BAI tree (hêtre)Hh BA, DBH, DBH 2, d/D, MAT relBAI stand LikeJ BA, MAT HsBA, MAT

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 ]

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

Résultats graphiques: niveau peuplement

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

Résultats: SEM “Standardized pathway coefficients”

Résultats: SEM

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

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

Model evaluation Diversity indexRMSE Skewness DBH Coef_var DBH−2.97− Shannon height−2.79− Closeness to J-shape DBH−0.099−

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 )

Methods

Residual plots