K. Kuusela et A. Nyyssönen
K. KUUSELA est membre de l'institut finlandais de recherche forestière et A. NYYSSÖNEN est professeur de sciences forestières à l'université d'Helsinki. Cet article est tiré d'un document FAO rédigé en vue de la Conférence des Nations Unies sur les sources d'énergie nouvelles et renouvelables, Nairobi, août 1981.
Dans les inventaires forestiers actuels, le volume de matériel sur pied répond à une notion différente selon la région considérée. Dans les zones tempérées et boréales, par exemple, on mesure les arbres du niveau du sol au sommet de la tige, et on évalue ensuite soit le volume total de tiges soit le volume des tiges de diamètre supérieur à un certain minimum. Les spécifications varient selon qu'il s'agit de bois de sciage, de bois à pâte ou de résidus de coupe. L'emploi du bois comme combustible est actuellement limité, voire inexistant dans certaines régions.
INVENTAIRE EN COLOMBIE une autre façon de mesurer la forêt
Dans les zones tropicales et subtropicales (y compris celles à climats de mousson), les branches représentent souvent une part importante du volume total de bois. Les inventaires ne prennent en compte que le volume de fût net de branches des essences marchandes. La consommation de bois de feu dans ces zones, en revanche, est très supérieure à celle des bois d'œuvre et d'industrie.
Depuis une dizaine d'années, en particulier dans les zones tempérées, on en est venu de plus en plus à considérer la forêt non pas simplement comme productrice de bois de fût, mais plus globalement comme une importante source de matière organique (Hitchcock et McDonnell, 1979). Etant donné que la tige ne représente qu'environ 55 pour cent du poids vert de l'arbre, le reste se trouvant dans les branches, le feuillage et la souche avec les racines (Young, 1979), il serait utile d'avoir des données plus précises sur la biomasse totale de la forêt vue comme productrice d'énergie. C'est sans doute dans les régions tropicales et subtropicales que s'imposent le plus les inventaires de biomasse car c'est là que la pénurie de bois de feu est le plus aiguë.
Il est nécessaire d'adapter les méthodes d'inventaire forestier pour pouvoir à la fois évaluer la biomasse totale et le potentiel de bois de feu. Le moyen le plus naturel et le plus efficace pour commencer à inventorier la biomasse forestière apte à fournir du bois de feu est de coordonner la collecte des données sur cette dernière avec celle des données d'inventaire forestier classique. A partir de notre expérience en matière d'estimation de volumes, nous pouvons, en nous basant sur les mêmes principes d'échantillonnage ainsi que sur les théories et techniques actuelles d'échantillonnage statistique, établir des modèles satisfaisants d'inventaires de biomasse (Ware, 1979). Il faut aussi prêter attention à l'accroissement et aux pertes de matériel sur pied.
Un certain nombre de termes définis ci-dessous sont couramment utilisés dans les inventaires de biomasse (Clark, 1979):
· La biomasse forestière est le volume total, à un moment donné, d'organismes vivants de toutes espèces, que l'on peut diviser en trois groupes principaux: arbres, arbustes et arbrisseaux (morts-bois), et autres végétaux.· Par arbre entier on entend tous les éléments qui le constituent: racines, souche, tronc. branches et feuillage.
· La souche comprend la souche proprement dite, à une hauteur de découpe fixée par les usages locaux, et toutes les racines. A des fins pratiques, les racines au-dessous d'un diamètre minimal donné sont souvent exclues.
· La partie aérienne comprend tous les organes de l'arbre à l'exception de la souche et des racines (dans les inventaires de biomasse forestière, on mesure souvent la partie aérienne et non l'arbre entier).
· Par tige on entend le tronc de l'arbre de la souche au sommet, à l'exclusion des branches et du feuillage.
· Le bois marchand est constitué par le tronc, ou fût, de l'arbre depuis la découpe de pied jusqu'à un diamètre minimal déterminé.
· Le sommet de la tige est la portion comprise entre un diamètre au fin bout déterminé et la pointe de la cime; c est souvent le principal élément des résidus de coupe.
· Les branches comprennent l'ensemble des rameaux et ramilles à l'exclusion du feuillage.
· Les frondaisons se composent des feuilles ou aiguilles ainsi que des bourgeons, fleurs et fruits.
Les mesures de biomasse font appel aux unités de volume, de poids à l'état vert et de poids à l'état sec. On doit toujours, sauf pour le poids à l'état sec, indiquer la teneur en humidité. Le poids par unité de volume (poids spécifique) s'appelle aussi densité; le poids à l'état sec en kilogrammes par mètre cube est appelé densité basale du bois.
Les méthodes d'inventaire traditionnelles utilisées pour les forêts tempérées et boréales ne sont destinées qu'à des fins industrielles, pour quantifier les besoins en bois de feu et charbon de bois des pays en développement, les nouveaux inventaires de la biomasse sont plus utiles
Les informations attendues d'un inventaire forestier peuvent se diviser en deux grands groupes: celles concernant la superficie et celles concernant les arbres portés par cette superficie. Les premières se rapportent à la superficie occupée par la forêt et par d'autres formes d'utilisation des terres, ainsi qu'à d'autres paramètres tels que classes de stations, type de forêt, taille des peuplements, structure et état de végétation des peuplements forestiers. Les secondes ont trait à l'évaluation chiffrée du volume sur pied et à sa composition par essences, diamètres, classes de qualité et autres facteurs.
La télédétection et les mesures au sol sont utilisées conjointement pour recueillir ces deux types de statistiques. En raison de l'étendue des surfaces et du grand nombre de pieds d'arbres en jeu, il est indispensable de recourir à des méthodes de sondage Les dispositifs de sondage sont bien définis, mais doivent être constamment perfectionnés. On utilise couramment, pour évaluer le volume du fût, un sondage à plusieurs degrés. En premier lieu. on mesure le diamètre à la base (souvent diamètre à hauteur d'homme, soit 1,30 m) de tous les arbres sur pied dans l'échantillon. En second lieu, on effectue des mesures plus complètes sur un certain nombre d'arbres de l'échantillon, formant un sous - échantillon du premier degré. Outre le diamètre à hauteur d'homme, on relève entre autres la hauteur de la tige ou du fût net de branches et le diamètre à différentes hauteurs. En troisième lieu, certains arbres de l'échantillon peuvent faire l'objet d'observations encore plus détaillées.
Enfin, on peut prélever dans l'échantillon du troisième degré un sous-échantillon d'arbres qui seront abattus (sondage destructif) et feront l'objet de mesures détaillées permettant de calculer leur volume unitaire. Dans certains cas on mesure plusieurs diamètres. les hauteurs correspondant à ces diamètres et d'autres paramètres sur des arbres sur pied. Mais le plus souvent, au lieu de ces méthodes directes, on utilise des volumes unitaires fournis par des équations de volume ou par des tarifs de cubage. Les équations de volume sont établies à partir d'un certain nombre d'arbres échantillons qui doivent représenter sans distorsion les sujets de la surface à inventorier. Les variables indépendantes sont des dimensions telles que diamètre à hauteur d'homme, hauteur. et diamètre mesuré à une hauteur supérieure déterminée. Outre le volume de fût, les équations de volume indiquent souvent le pourcentage d'écorce ainsi que la quantité de différents produits et de bois de cime.
Le principal objectif de ces inventaires est de mesurer l'arbre entier, ou le volume total de la partie aérienne. Les méthodes de mesure sont bien plus complexes que dans les inventaires classiques, ayant surtout pour objet d'estimer le volume du fût. Un inventaire de biomasse peut cependant partir du même point qu'un inventaire forestier classique. Par conséquent, l'obtention de données sur la superficie forestière et sur sa division en classes de qualité a autant d'importance dans les deux cas. En outre, le comptage des arbres sur les placettes d'échantillonnage peut se faire de la même façon, bien qu'il faille un travail supplémentaire pour y inclure les arbres de petit diamètre, les morts-bois et, éventuellement, d'autres éléments de la biomasse.
Dans le nord est des Etats-Unis, où les placettes d'échantillonnage sont habituellement des cercles de rayon variable, et où l'on compte tous les arbres de 11,8 cm de diamètre et au-dessus par essences et par produits, Tryon et Edson (1979) recommandent de recueillir les données sur la biomasse des arbres au-dessous du diamètre marchand sur des placettes de rayon fixe de 0,008 ha, et de compter toutes les tiges de diamètre à hauteur d'homme compris entre 1,59 cm et 11,5 cm inclus.
Les arbres et morts-bois sont inscrits par essences et par classes de diamètre multiples de 2,56 cm. Tous les arbres et morts-bois de 1,28 cm de diamètre et au-dessus sont inscrits par essences et par classes de hauteur jusqu'à une hauteur minimale de 15,38 cm. Enfin, on observe la régénération sur un placeau de 0,0004 ha (1,14 m de rayon). Les tiges de 1,59 cm de diamètre à hauteur d'homme et au-dessous sont comptées par essences et par classes de hauteur multiples de 30,5 cm. Pour d'autres régions, il faudrait évidemment adapter ces chiffres en conséquence.
Le bois d'oeuvre est traditionnellement estimé en volume, mais les mesures de poids sont de plus en plus utilisées. Elles sont obligatoires pour les inventaires de biomasse. On peut y recourir en premier lieu pour déterminer le poids de la tige à l'état vert et à l'état sec. A cet effet, il serait commode d'utiliser des équations dans lesquelles la densité basale serait la variable dépendante, les variables indépendantes étant les dimensions de la tige, les paramètres climatiques, l'âge de l'arbre ou la rapidité de croissance.
Les estimations de densité basale peuvent se faire à partir de mesures prises sur des carottes radiales prélevées à la tarière sur des arbres échantillons. Une autre méthode consiste à prendre le poids à l'état sec de toutes les parties de l'arbre entier autres que la tige, et à l'exprimer en fonction du poids à l'état sec de la tige en utilisant des équations dont les variables indépendantes sont des caractéristiques appropriées de l'arbre (Kuusela et Hakkila, 1979). On peut aussi établir des équations qui donnent le poids de l'arbre directement à partir d'un petit nombre de dimensions prises comme variables indépendantes. Selon les informations fournies par Harold Young, de l'université du Maine, ardent défenseur des inventaires de biomasse, on peut établir trois équations donnant le poids d'arbres de différentes dimensions en fonction soit du diamètre seul, soit de la hauteur seule, pris comme variable indépendante.
Quelles que soient les méthodes utilisées pour établir les équations, la procédure générale pour estimer le poids individuel des arbres suppose un sondage destructif comportant, avec des variantes, les opérations suivantes (Hitchcock et McDonnell, 1979):
1. Abattre l'arbre et séparer les différents éléments constituants de l'arbre entier2. Diviser et peser ces éléments par sections
3. Prendre des sous-échantillons de chaque élément
4. Déterminer le volume de ces sous-échantillons par immersion dans l'eau ou par d'autres méthodes de mesure (facultatif)
5. Sécher les sous-échantillons à l'étuve, et les peser
6. Déterminer Je poids total sec à l'étuve de chaque section
7. Appliquer les facteurs de densité à l'état vert et à l'état sec pour chaque élément
8. Noter le poids des éléments à côté du poids de l'arbre entier
Le poids à l'état vert de l'arbre entier et de ses éléments peut être obtenu soit par cette méthode, soit par échantillonnage. La détermination de la teneur en humidité et du poids à l'état sec requiert habituellement un travail de laboratoire. Le poids à l'état sec est, en général, environ la moitié du poids à létal vert. Clark (1979) mentionne cinq méthodes fondamentales de pesée.
Les méthodes d'estimation du poids et du volume des morts-bois et autres végétaux font intervenir les mêmes principes que celles décrites pour les arbres. Il faut souvent à cet effet des études assez spécialisées. Les équations donnant le poids à l'état sec peuvent inclure comme variables indépendantes, par exemple, la hauteur et la densité de la végétation.
La biomasse forestière, mesurée à un moment quelconque de l'inventaire, évolue quantitativement du fait de l'accroissement d'une part, des pertes d'autre part, rapportés tous deux à l'unité de temps. Les pertes du matériel sur pied et de ses éléments peuvent être le fait de prélèvements par récolte de produits utilisables, de résidus (principalement déchets de coupe) et de la mortalité (parties du matériel sur pied disparaissant par mort naturelle).
Une partie des éléments morts, notamment les troncs, souches et racines des essences résineuses dans la zone de végétation boréale, peuvent rester sur place en forêt pendant plusieurs années et constituer une importante source de combustible. C'est pourquoi il faut, dans certaines régions, les inclure dans les estimations de biomasse. La mortalité accroît les ressources de combustible, les prélèvements et la décomposition les réduisent.
Dans les inventaires en zone tempérée utilisant des placettes temporaires d'échantillonnage, les estimations d'accroissement ne concernent généralement que le volume de bois de fût. Si l'on doit estimer l'accroisse ment des autres éléments de la biomasse, on peut se baser sur la proportion de bois de fût dans l'accroissement total pour obtenir un résultat approximatif. Les pertes sont évaluées le plus souvent d'après les statistiques d'extraction, transport et consommation. On peut aussi recourir à cet effet à la mesure des souches.
Une estimation plus précise de l'accroissement et des pertes des différents éléments de la biomasse forestière exige une série de mesures d'unités de sondage. Il existe des méthodes bien établies pour évaluer les modifications du volume de tiges d'un peuplement en fonction du temps, grâce à des mesures répétées sur les placettes permanentes d'échantillonnage. L'estimation des flux dans la biomasse forestière totale par des mesures successives est techniquement possible, mais est évidemment assez compliquée et coûteuse. Une autre possibilité consiste à mener des recherches spéciales sur l'accroissement et les pertes, pour poser des équations de régression qui permettent de déduire les changements probables en fonction de variables observables lors des inventaires forestiers.
On ne dispose sur les coûts des inventaires de biomasse forestière que d'informations dispersées. Il a été prouvé qu'à l'occasion de certains inventaires effectués dans le nord-est des Etats-Unis le relevé des données et les estimations de la biomasse ne majorent pas de plus de 10 pour cent le coût de toute l'opération (Tryon et Edson, 1979). Il serait donc justifié d'inclure la mesure des variables nécessaires à l'évaluation de la biomasse dans les inventaires forestiers, même sous les tropiques.
Cependant, le coût dépend pour une large part du nombre d'arbres choisis pour le a sondage destructif a, c'est-à-dire abattus et pesés pour déterminer la biomasse totale de l'arbre et celle de ses éléments constituants. Le coût d'un tel sondage aux Etats-Unis varie de 100 à 300 $ par arbre, selon les dimensions de celui-ci, soit plus de 80 pour cent du coût total d'un inventaire de biomasse (Hitchcock, 1979). Young a affirmé, au cours d'un entretien, qu'une trentaine d'arbres par essence, choisis selon un sondage par choix raisonné, suffisent pour définir une équation de régression et que deux hommes peuvent mesurer les variables nécessaires en six semaines.
La biomasse totale de l'arbre ayant, semble-t-il, une variabilité plutôt supérieure à celle du volume marchand de bois de fût. les équations de biomasse fondées sur un nombre relativement restreint d'arbres échantillons ne peuvent donner que des résultats approchés (Cunia, 1979). C'est ainsi que l'on a constaté que le poids de la cime était extrêmement variable, et qu'il fallait environ 10 arbres par classe de diamètre de 5,13 en 5,13 cm pour évaluer le poids moyen de cimes d'arbres à fût droit à 12 pour cent près, et 17 arbres pour évaluer le poids moyen de cimes plus ou moins ramifiées à ± 15 pour cent près (Clark. 1979).
On sait que dans les inventaires forestiers classiques le plan de sondage est plus difficile à établir dans les forêts tropicales mélangées que dans les forêts tempérées. C'est manifestement le cas aussi pour les inventaires de biomasse forestière. En outre, dans les forêts tropicales mélangées, le fût net de branches des essences marchandes ne représente qu'un faible pourcentage de l'arbre entier, et un pourcentage encore plus faible de la biomasse forestière. C'est pourquoi le volume de bois de fût n'a pas une valeur aussi déterminante que dans les forêts tempérées. Il faut aussi se souvenir que les forêts et autres zones boisées sous les tropiques présentent une grande diversité. Les inventaires de biomasse s'imposent souvent de façon plus impérieuse sur les terres boisées marginales des tropiques que dans les forêts de meilleure qualité. Enfin il faut aussi tenir compte du fait que, dans ces régions, le personnel compétent et l'équipement spécialisé sont limités.
Il convient d'élargir la portée des inventaires de biomasse forestière pour déterminer les ressources potentielles de combustible. Il est également urgent de trouver des méthodes pratiques pour l'évaluation des éléments constituants du matériel ligneux autres que le bois marchand. Bien qu'il y ait déjà une littérature abondante sur ce sujet (Hitchcock et McDonnell, 1979). il faut encore beaucoup de recherches pour répondre aux nouvelles exigences des inventaires forestiers.
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CLARK III, A. 1979 |
Suggested procedures for measuring tree biomass and reporting tree prediction equations. Proc. For. Inventory Workshop, SAF-IUFRO, Ft. Collins, Colorado: 615-628. |
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CUNIA, T. 1979 |
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Converting traditional CFI data into biomass values: a case study. Proc. For. Inventory Workshop, SAF-IUFRO, Ft. Collins, Colorado: 596-614. |
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Steps towards biomass estimates in the Finnish National Inventory (Premiers éléments pour une estimation de la biomasse dans l'inventaire forestier national en Finlande). Comité du bois. Commission européenne des forêts, Groupe de travail mixte de l'économie et statistiques des forêts, Réunion ad hoc sur l'évaluation des ressources forestières. TIM/EFC/WP.2/AC.2/R.7. 9 pages. |
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