T.H. BoothTrevor H. Booth travaille à la Division des forêts et des produits forestiers de l'Organisation de la recherche scientifique et industrielle du Commonwealth à Canberra, Australie.
Le succès d'un projet peut dépendre du choix d'essences appropriées pour les premiers essais. Mais ce choix peut être une tâche difficile. L'auteur décrit brièvement certaines méthodes utilisées dans le passé et présente de nouvelles techniques basées sur les derniers progrès des méthodes d'interpolation, qui permettent d'obtenir des estimations fiables des paramètres climatiques de stations parfois assez éloignées de celles où ont été faites les observations. Ces informations peuvent servir à déterminer les exigences des différentes essences et provenances, à établir des cartes des régions présentant les conditions voulues et à évaluer dans quelle mesure telle ou telle station peut convenir à une plantation.
On peut planter des arbres pour toutes sortes de raisons: production de bois de feu ou de bois d'œuvre, de fruits et d'autres aliments, de latex et de résines, ou services tels qu'ombrage ou fixation des sols. Il faut toujours évaluer les essences déjà présentes dans la zone concernée, qui peuvent souvent convenir. Toutefois, en foresterie comme en agriculture, des essences introduites sont dans bien des cas plus productives.
Si l'on envisage d'introduire des essences et provenances exotiques, le choix est vaste. On évalue actuellement les possibilités d'utilisations multiples de beaucoup d'essences peu connues (Turnbull, 1986; Boland, 1989) ainsi que de provenances d'essences bien connues (Eldridge et al., 1990). Le Centre australien de semences forestières de l'Organisation de la recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO) peut à lui seul fournir plus de 10000 échantillons génétiquement différents de semences de plus de 500 essences. Depuis cinq ans, le Centre australien de recherche agronomique internationale appuie un programme visant à mettre au point des méthodes pour faciliter le choix.
La FAO a publié il y a plus de 30 ans, en 1958, une étude des méthodes utilisées pour faire un choix parmi les essences forestières du monde entier. Cette étude faisait ressortir que le succès de la plantation dans telle ou telle station dépend beaucoup du climat, du sol et de la topographie, et que la végétation naturelle est un indicateur très utile des paramètres écologiques. Elle soulignait en outre la nécessité de tenir compte des objectifs de la plantation ainsi que des risques de ravageurs et maladies. Mais l'essentiel de l'étude était consacré aux diverses méthodes de classification des climats et des formations végétales de la planète.
Les auteurs concluaient que «c'est l'action combinée de la pluviosité spécialement de sa distribution et de la longueur des saisons sèches - et du régime des températures qui détermine les espèces croissant ou pouvant croître dans une zone, compte tenu également de l'influence des variations du sol et en particulier de sa capacité de retenir l'humidité».
Golfari (1963), dans un article sur les exigences climatiques des conifères tropicaux et subtropicaux (principalement en Amérique latine), a aussi souligné l'importance du climat et des sols, et montré que la distribution naturelle d'une essence donne une première indication de ses exigences écologiques. Il a établi des tableaux des valeurs limites des paramètres de température et de pluviosité pour 31 essences observées dans leur habitat naturel. Toutefois, il indique que beaucoup d'essences peuvent être cultivées avec succès dans des environnements un peu différents de ceux de leur aire naturelle. Selon lui, il serait utile «de préciser pour chaque espèce, et le cas échéant ses écotypes, les conditions climatiques optimales et aussi les limites entre lesquelles les espèces peuvent être employées pour le reboisement». Golfari présente l'éventail des valeurs de cinq paramètres climatiques (régime pluvial, pluviométrie annuelle, température moyenne du mois le plus chaud, température moyenne du mois le plus froid et température minimale absolue), qui définissent les conditions optimales de croissance de trois essences de pins sur la base de leur aire naturelle et des résultats d'essais.
Tout en reconnaissant qu'il est utile de décrire les exigences de chaque espèce, Golfari a jugé plus pratique d'établir des douzaines de cartes pour indiquer les stations adaptées à chaque espèce. A cet effet, Golfari et al. (1978) ont divisé le Brésil en 26 zones bioclimatiques en fonction de l'altitude, du climat et du type de végétation. En se fondant sur leurs connaissances de l'habitat naturel et sur les résultats des essais, ils ont proposé à titre indicatif des listes d'essences adaptées à chaque zone. Des cartes analogues des zones bioclimatiques, accompagnées de listes d'espèces recommandées, ont été établies pour plusieurs autres pays et régions (voir par exemple Poynton, 1979).
Avant la généralisation des techniques informatiques, des cartes accompagnées de listes d'essences étaient un des meilleurs moyens de stocker l'information sur les essences adaptées à chaque station. Mais le développement rapide des micro-ordinateurs pendant les années 80 a engendré de nouvelles méthodes pour faciliter le choix des essences. Webb et al. (1980) ont établi un répertoire des informations sur les espèces adaptées aux plantations en milieu tropical et subtropical. Dans une deuxième édition révisée (1984), ils ont ajouté des informations sur la taxonomie, la distribution naturelle, les exigences climatiques et édaphiques, la sylviculture, le potentiel de production, le rôle dans l'utilisation des terres, la qualité du bois, les utilisations, les caractéristiques des semences et les principaux ennemis et maladies de 173 espèces. Ils ont aussi mis au point un logiciel appelé INSPIRE, qui permet de consulter cette base de données et d'identifier les essences adaptées à telles ou telles conditions et utilisations. Comme les auteurs précédents, Webb et ses collaborateurs soulignent l'importance du climat: sur les 21 paramètres que peut restituer le logiciel, 7 concernent le climat (l'altitude est comprise parmi les paramètres climatiques car elle peut être utilisée au lieu de la température si celle-ci n'est pas disponible). Le programme INSPIRE est conçu pour aider les forestiers à choisir les essences pour les essais; les auteurs soulignent la nécessité de faire des essais in situ avant d'entreprendre de vastes programmes de plantation.
Le logiciel INSPIRE constitue une percée remarquable. C'est une des premières applications d'un système expert à l'étude des ressources naturelles. Le logiciel a d'abord été établi pour des ordinateurs centraux, mais des versions pour micro-ordinateurs (Apple II et PC IBM) ont été produites par la suite.
Mais la base de données INSPIRE présentait les mêmes inconvénients que toutes les méthodes précédentes de choix des essences: il n'y avait pas de correspondance directe entre les observations faites dans l'aire de répartition naturelle ou dans les stations d'essais et les descriptions sommaires des exigences des essences. Il est rare que les stations météorologiques soient situées à proximité de l'aire naturelle ou des stations d'essais, de sorte qu'il fallait estimer les paramètres climatiques au moyen d'interpolations grossières.
Parcelles expérimentales de conifères
Les nouvelles méthodes d'analyse climatologique présentées dans les pages qui suivent reposent sur les derniers progrès des techniques d'interpolation qui permettent d'établir des estimations fiables des paramètres climatiques moyens de sites situés à une certaine distance des stations météorologiques (Hutchinson et al., 1984). Ainsi, les relevés de température de plus de 1000 stations et les relevés de pluviométrie de plus de 7000 stations ont été analysés pour établir des «surfaces d'interpolation» pour l'Australie. A partir de la latitude, de la longitude et de l'altitude de n'importe quelle station, il est possible d'estimer les valeurs mensuelles moyennes des températures maximales et minimales avec une erreur en général nettement inférieure à 0,5°C. Pour les précipitations, les variations sont plus grandes, mais on obtient pour presque tout le territoire des valeurs mensuelles moyennes avec une erreur de moins de 10 pour cent.
Comme l'ont observé Golfari et d'autres auteurs, l'habitat naturel d'une essence peut donner une première indication des exigences climatiques, mais beaucoup d'essences tolèrent des conditions un peu différentes. Les nouvelles méthodes d'analyse climatologique utilisent les surfaces d'interpolation pour analyser les conditions dans l'aire de répartition naturelle et dans les sites des essais, pour cartographier les régions dont l'environnement convient aux plantations et pour déterminer les paramètres des nouveaux sites d'essais. A chaque étape, ces surfaces d'interpolation permettent des estimations beaucoup plus précises que celles qui étaient possibles autrefois.
La première étape consiste à analyser l'aire de répartition naturelle d'une essence. Prenons par exemple Grevillea robusta. Cette essence a un énorme potentiel pour l'agroforesterie en Afrique (Harwood, 1989). Son aire naturelle, sur la côte est de l'Australie, est très limitée (voir figure 1). Les paramètres climatiques de 25 sites de l'aire de répartition naturelle, dont la latitude, la longitude et l'altitude étaient connues, ont été analysés (Booth et Jovanovic, 1988) au moyen du programme BIOCLIM mis au point par Nix, Busby et Hutchinson (Nix, 1986), qui utilise les surfaces d'interpolation. Les valeurs limites de certains paramètres climatiques importants sont les suivantes:
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Précipitations annuelles moyennes |
720-1720 mm |
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Régime pluvial |
Pluies d'été |
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Température moyenne maximale du mois le plus chaud |
25°-30,5°C |
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Température moyenne minimale du mois le plus froid |
2°-8°C |
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Température moyenne annuelle |
14,5°-20°C |
L'éventail des valeurs déterminées au moyen des surfaces d'interpolation est beaucoup plus ouvert que celui des estimations précédentes. Par exemple, selon les estimations de Boland et al. (1984), les valeurs sont de 1000 à 1500 mm pour les précipitations et de 5°-6 °C pour la température moyenne minimale.
Comme l'ont observé Golfari et d'autres auteurs, l'estimation des paramètres de l'aire de répartition naturelle n'est que la première étape de l'analyse des exigences climatiques d'une essence. On peut ensuite utiliser les résultats des essais pour améliorer la description. Par exemple, G. robusta donne de bons résultats dans la station du Conseil international de recherches agroforestières à Machakos, près de Nairobi, où le climat est un peu plus chaud et sec que dans l'habitat naturel. Compte tenu de cette expérience, on peut ramener la valeur limite des précipitations moyennes annuelles à 664 mm et porter celle de la température moyenne minimale à 11,5 °C. On peut utiliser de la sorte les valeurs relevées dans des centaines de sites d'essais pour améliorer la description des exigences climatiques. Par exemple, Booth et al. (1988) ont analysé les exigences climatiques de 12 espèces importantes d'eucalyptus à partir d'observations dans 1400 sites naturels et dans 400 essais en Afrique. Des surfaces d'interpolation climatique ont été établies pour l'Afrique, ce qui permet d'estimer les paramètres climatiques des nombreux sites d'essais pour lesquels on ne dispose pas de données.
Les données provenant des essais peuvent être utilisées non seulement pour élargir l'éventail des valeurs limites, mais aussi dans certains cas pour le refermer: ainsi, même s'il existe des peuplements naturels d'Eucalyptus grandis dans des zones où la température moyenne minimale du mois le plus froid ne dépasse pas - 1 °C, les plantations réussissent rarement quand elle est inférieure à 3 °C, de sorte qu'il est plus prudent de retenir cette valeur. Pour certaines espèces, on dispose de tellement d'informations provenant des essais qu'il est possible de décrire les exigences climatiques rien qu'à partir des résultats des essais réussis.
A mesure que la description des exigences climatiques progresse à partir de l'analyse de l'aire naturelle et des stations où l'essence été introduite, il est intéressant de cartographier les zones présentant des conditions appropriées. L'établissement d'un grand nombre de cartes, et leur mise à jour fréquente, aurait été à l'époque de Golfari une tâche écrasante; c'est devenu facile avec les micro-ordinateurs modernes. Les exigences climatiques peuvent être décrites pour chaque espèce au lieu d'être rapportées à des classifications approximatives; les valeurs limites correspondent à des observations spécifiques dans les peuplements naturels ou les plantations d'essais. Descriptions et cartes peuvent au besoin être modifiées rapidement et facilement quand de nouvelles informations deviennent disponibles.
Les programmes de cartographie utilisent aussi des données provenant des programmes d'interpolation. Ainsi, un programme a été conçu pour évaluer les paramètres climatiques de plus de 10000 points dans un quadrillage régulier à intervalle d'un demi-degré à partir de l'analyse des relevés de plus de 1100 stations météorologiques (Booth et al., 1989a). On peut introduire des descriptions des exigences climatiques en utilisant chacun des six paramètres utilisés par Webb et al. (1980; 1984) ou n'importe quelle combinaison de ces paramètres. La figure 2 indique les zones d'Afrique répondant aux exigences climatiques de G. robusta déterminées à partir de l'analyse des conditions dans l'aire de répartition naturelle et dans la plantation de Machakos. Les zones indiquées sur la carte correspondent bien aux régions d'Afrique où G. robusta a effectivement une certaine importance (Harwood, 1989). Si l'on travaille spécifiquement sur un pays donné, il vaut mieux disposer d'une carte plus détaillée. Il existe un autre logiciel de micro-ordinateur, élaboré à partir des observations de plus de 480 stations météorologiques, qui permet d'étudier les conditions climatiques moyennes de plus de 5000 sites dans un quadrillage à intervalles de 10 km qui couvre tout le Zimbabwe (Booth et al., 1989b). Les auteurs montrent comment le programme peut être utilisé pour cartographier les zones climatiques pouvant convenir à Eucalyptus grandis et les zones optimales. Un autre programme encore plus détaillé a été élaboré; il permet d'estimer les valeurs mensuelles des températures moyennes maximales, des températures moyennes minimales, des précipitations moyennes et de l'évaporation moyenne dans n'importe quel site du Zimbabwe, et donc de déterminer les paramètres climatiques de toute zone où il est envisagé d'établir une plantation.
Parcelle expérimentale d'eucalyptus au Brésil
Ces programmes de cartographie se sont révélés si utiles qu'un programme analogue a été élaboré pour le monde entier (Booth, 1990). Il contient les paramètres climatiques de plus de 15000 stations. Pour l'Afrique et l'Australie, on a utilisé les données obtenues par interpolation pour les points d'un quadrillage à intervalles d'un demi-degré. Mais pour les autres continents, il a fallu se contenter des données brutes des stations météorologiques car on ne disposait pas des fonctions d'interpolation. La description des exigences climatiques peut être introduite pour n'importe lequel des six paramètres climatiques utilisés par Webb et al. (1980; 1984) ou pour n'importe quelle combinaison de ces paramètres. Le programme affiche un planisphère où des points verts indiquent les sites où les exigences climatiques sont satisfaites et les points rouges ceux où elles ne le sont pas. On peut choisir au moyen d'un curseur n'importe quel point du quadrillage et examiner les données détaillées correspondant à ce point. Cela permet de vérifier et de mettre à jour rapidement les descriptions des exigences climatiques sans passer par les procédures d'analyse détaillée décrites ci-dessus. Par exemple, Webb et al. (1984) décrivent les exigences climatiques des provenances septentrionales d'Eucalyptus camaldulensis (c'est-à-dire Petford et Katherine) comme suit:
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Précipitations annuelles moyennes |
250-1250 mm |
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Régime pluvial |
Pluies d'été |
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Durée de la saison sèche |
4-8 mois |
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Température moyenne maximale du mois le plus chaud |
28°-36 °C |
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Température moyenne minimale du mois le plus froid |
10°-22 °C |
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Température moyenne annuelle |
19°-26 °C |
La carte obtenue à partir de cette description a été montrée à un spécialiste de l'introduction des eucalyptus, M. Lindsay Pryor, qui a vu d'emblée qu'il fallait y inclure davantage de stations d'Inde et d'Asie du Sud-Est. Il a suggéré pour commencer de porter à 40 °C la valeur de la température moyenne maximale du mois le plus chaud et à 28°C celle de la température moyenne annuelle (voir figure 3). De telles cartes permettent d'obtenir rapidement l'opinion des experts et complètent les méthodes d'analyse détaillée. Les conséquences de telle ou telle description apparaissent clairement. Les spécialistes qui connaissent bien certaines régions déterminées peuvent aider à améliorer les descriptions. Et surtout, les informations peuvent être utilisées au profit des habitants de nombreux pays.
Le programme WORLD (Booth, 1990a) a montré qu'il fallait ajouter un paramètre climatique supplémentaire aux six qu'avaient retenus Webb et al. (1980; 1984). En effet, il arrive que des régions ayant des températures moyennes minimales du mois le plus froid très voisines aient des minimums absolus très différents. Ces fortes gelées occasionnelles peuvent être fatales pour certaines essences. Ainsi, dans le sud-est des Etats-Unis, dans les républiques méridionales d'Union soviétique (Géorgie, Azerbaïdjan) et dans plusieurs zones d'Italie centrale, des plantations d'eucalyptus ont beaucoup souffert du gel. Il est essentiel de définir la valeur limite des minimums absolus pour identifier les stations appropriées à des plantations de ces espèces.
Si utiles que soient les méthodes décrites ci-dessus, elles ont leurs limites et doivent être utilisées avec prudence. Il faut prendre en considération la combinaison des sept paramètres climatiques et non pas chacun d'eux isolément. Par exemple, on peut trouver un taxon dans une station où les précipitations annuelles sont de 500 mm et la température moyenne annuelle de 10°C et dans une autre où les précipitations sont de 1500 mm et la température moyenne de 20°C. On aurait ainsi théoriquement un éventail de 10° à 20°C et de 500 à 1500 mm de précipitations; mais, en pratique, la plante ne supporte pas une température moyenne de 20°C avec seulement 500 mm de précipitations annuelles.
En dehors des conditions climatiques, il est essentiel de prendre en compte d'autres facteurs tels que les sols, les ravageurs et les maladies, et les exigences socio-économiques (FAO, 1984). Dans le passé, l'analyse détaillée était souvent difficile faute de données, mais plusieurs organisations mettent actuellement en place des bases de données informatisées sur les résultats des essais (voir par exemple Brown et al., 1989). Ces méthodes ont été mises au point pour des essences australiennes, mais elles peuvent être appliquées à n'importe quelle essence. Lorsqu'on dispose de suffisamment de données provenant d'essais, on peut aussi décrire les exigences climatiques de provenances ou de clones déterminés. L'application de la méthode n'est pas limitée aux essences exotiques. L'analyse du climat dans l'aire de répartition naturelle peut aider à identifier les essences indigènes à envisager pour des essais.
La plus grave limitation des méthodes actuelles est peut-être qu'elles permettent seulement d'identifier les zones où il vaut la peine d'essayer telle ou telle espèce ou, dans le meilleur des cas, celles qui bénéficient du climat optimal. Elles ne permettent pas de prédire si l'essence considérée se développera bien dans une station donnée. C'est là un problème plus difficile. La FAO a lancé en 1976 un projet d'étude des zones agro-écologiques qui a permis de mettre au point des méthodes d'évaluation des exigences édaphiques et climatiques de 12 importantes plantes cultivées. Ces méthodes ont été utilisées pour établir une carte des zones très aptes, aptes, marginalement aptes et inaptes dans cinq grandes régions comprenant 117 pays en développement (FAO, 1978-1981). Un logiciel de micro-informatique intégrant le système d'évaluation des sols de la FAO et un modèle conçu par Hackett (1988) vient d'être mis au point pour évaluer le comportement d'espèces végétales moins connues (Booth, 1990b). Il permet de déterminer les contraintes édaphiques, climatiques et autres de plus de 10000 sites en Afrique. Pour n'importe quel point, on peut examiner des simulations détaillées.
Il reste beaucoup à faire pour élaborer et tester des descriptions appropriées pour les principales essences et provenances d'arbres. Mais les modèles de ce genre sont utiles pour prédire non seulement si tel ou tel arbre peut pousser dans telle ou telle zone, mais aussi s'il peut s'y développer de façon satisfaisante.
Boland, D.J. 1989. Trees for the tropics: growing Australian multipurpose trees and shrubs in developing countries. Canberra, Australie, ACIAR.
Boland, D.J. et al. 1984. Forest trees of Australia. 4e éd. Melbourne, Australie, Nelson & CSIRO.
Booth, T.H. 1990a. Mapping regions climatically suitable for particular species at the global scale. For. Ecol. Manage. (Sous presse)
Booth, T.H. 1990b. A climatic/edaphic database and plant growth modelling system for Africa. (Présenté à Ecol. Modelling)
Booth, T.H. & Jovanovic, T. 1988. Assaying natural climatic variability in some Australian species with fuelwood and agroforestry potential. Commonw. For. Rev., 67: 27-34.
Booth, T.H. et al. 1988. Niche analysis and tree species introduction. For. Ecol. Manage., 23: 47-59.
Booth, T.H. et al. 1989a. Mapping regions climatically suitable for particular species: an example using Africa. For. Ecol. Manage., 28: 19-31.
Booth, T.H. et al. 1989b. Identifying areas within a country climatically suitable for particular tree species: an example using Zimbabwe. Intern. Tree Crops J., 6: 1-16.
Brown, A.G. et al. 1989. TREDAT: a tree crop data base. Aust. For., 52: 23-29.
Eldridge, K.G. et al. 1990. Eucalypt breeding. Londres, Oxford University Press. (Sous presse)
FAO. 1958. Le choix des essences forestières. Collection FAO: Mise en valeur des forêts, n° 13. Rome.
FAO. 1978-1981. Rapports sur le projet relatif aux zones agro-écologiques. World Soil Resources Report No. 48: vol. I Méthodologie et résultats pour l'Afrique; vol. 2 - Asie du Sud-Ouest; vol. 3 Amérique du Sud et Amérique centrale; vol. 4 - Asie du Sud-Est. Rome.
FAO. 1984. Evaluation des terres en foresterie. Etude FAO: Forêts n° 48. Rome.
Golfari, L. 1963. Exigences climatiques des conifères tropicaux et subtropicaux. Unasylva, (17)68: 33-42.
Golfari, L., Caser, R.L. & Moura, V.P.G. 1978. Zoneamento ecologico esquematico para reflorestamento no Brasil. PNUD/FAO/IBDF/BRA-45, Serie Tecnica No. 11. Belo Horizonte, Brésil, Centro de Pesquisa Florestal da Regiao do Cerrado, FAO.
Hackett, C. 1988. Matching plants and land. Natural Resources series, No. 11. Canberra, Australie, CSIRO Division of Water and Land Resources.
Harwood, C.E. 1989. Grevillea robusta: an annotated bibliography. International Council for Research in Agroforestry. Nairobi, Kenya.
Hutchinson, M.F. et al. 1984. Estimating monthly mean values of daily total solar radiation for Australia. Solar Energy, 32: 277-290.
Nix, H.A. 1986. A biogeographic analysis of Australian elapid snakes. In R. Longmore, ed. Atlas of Australian elapid snakes, p. 415. Canberra, ACT, Australian Bureau of Flora and Fauna.
Poynton, R.J. 1979. Tree planting in southern Africa, vol. 2. The eucalypts. Johannesburg, Afrique du Sud, Dept. of Forestry.
Turnbull, J.W., éd. 1986. Multipurpose Australian trees and shrubs: lesser-known species for fuelwood and agroforestry. Canberra, Australie, ACIAR.
Webb, D.B., Wood, PJ. & Smith, J. 1980. A guide to species selection for tropical and subtropical plantations. Trop. For. Paper 15. Oxford, Commonwealth Forestry Institute.
Webb, D.B., Wood, P.J. & Smith, J. 1984. A guide to species selection for tropical and subtropical plantations. Trop. For. Paper 15 (2e édition), Oxford, Commonwealth Forestry Institute.
