Soutenance de thèse Renaud DECARSIN 

Soutenance de thèse Renaud DECARSIN  :  Mardi 25 mars 14h à l'INRAE PACA - Avignon

Avis de Soutenance de thèse

Renaud DECARSIN

Soutiendra sa thèse (Institut Agro Montpellier et Université de Montpellier) intitulée

Effets du mélange d’espèces d’arbre en interaction avec l’environnement sur le fonctionnement hydrique des arbres

Le mardi 25 mars à 14h

dans l'amphitéatre cœur de centre

INRAe PACA, site St Paul à Avignon

AVIGNON

Et en visioconférence : https://inrae-fr.zoom.us/j/8492122018?omn=95225675454

 Composition du jury

Résumé 

 La diversification des forêts est une stratégie de gestion qui gagne en popularité pour maintenir la fonctionnalité des écosystèmes forestiers dans un contexte de changement globaux. La sécheresse est une perturbation majeure liée au changement climatique, pour laquelle, les effets de la diversification sont encore controversés. Ma thèse a eu pour objectif de quantifier les effets du mélange d’espèces d’arbres sur leur fonctionnement physiologique en condition de sécheresse à différentes échelles (peuplement, arbres). Pour répondre à cet objectif, je me suis appuyé sur (1) le réseau TreeDivNet qui offre des plantations expérimentales ou la diversité en essence est manipulée, (2) différentes métriques du fonctionnement hydraulique des arbres (e.g. le potentiel hydrique, la vulnérabilité du système hydraulique à la cavitation, la dynamique de transpiration), (3) une caractérisation du contexte local dans lesquels les arbres ont grandi (p.ex. indices foliaire, indices de compétition, propriétés du sol). Dans un premier chapitre, je me suis intéressé à quantifier un indicateur de stress hydrique lié au risque de mortalité des arbres par rupture hydraulique lors d’une sécheresse extrême, à l’échelle de 20 espèces d’arbres réparties sur 5 sites européens du TreeDivNet. Ce risque de mortalité hydraulique a été approximé en combinant une mesure de la vulnérabilité du système hydraulique (appelée vulnérabilité à cavitation) et une mesure de d’exposition au stress hydrique (appelée potentiel hydrique) prise au pic de la sécheresse. L'analyse de ces données montre l’identité de l’espèce est le principal déterminant du risque de mortalité. De plus, alors que la richesse spécifique a peu d’effet sur le risque, la composition en espèce permet d’en expliquer une partie significative. Ainsi, certains assemblages d’espèces complémentaires ont le potentiel de fortement réduire le stress hydrique d’au moins une des espèces en mélange. Dans un second chapitre, je me suis focalisé sur un seul site expérimental (BTree, Autriche), pour évaluer l’effet du mélange d’espèce sur la dynamique de réponse de la densité de flux de sève lors d’une sécheresse. Les résultats de ce chapitre apportent des éléments montrant que l'environnement local, hérité des effets du mélange sur la croissance des arbres, explique en partie la réponse physiologique des arbres à la sécheresse. L’observation de réponses convergentes de la densité du flux de sève à la disponibilité de l'eau dans le sol entre les espèces dans les mélanges de deux espèces suggèrent un effet du mélange à travers la structure du voisinage et de la stratégie d'utilisation de l'eau des arbres voisins et parfois les propriétés de rétention en eau du sol. Dans un troisième chapitre nous avons réanalysé les données du 1er chapitre (à l’échelle de 5 sites et 20 espèces) à l’échelle individuelle, afin de quantifier les effets de l’espèce et du voisinage (approché par des indices compétitions). Nos résultats montrent que l’identité fonctionnelle (approché par les traits hydraulique) explique une grande partie du stress hydrique, mais aussi que la taille de l’arbre et l’identité fonctionnelle des voisins module le stress hydrique. En effet, il semblerait qu’un voisinage caractérisé par des stratégies conservatives réduise le stress hydrique. Dans la discussion générale nous abondons les limites de ces résultats et les perspectives de recherches supplémentaires, nécessaire au développement d’outils de transfert vers la gestion.

Summary

The diversification of forests is a management strategy gaining popularity for maintaining the functionality of forest ecosystems in the context of global changes. Drought is a major disturbance linked to climate change, for which the effects of diversification remain controversial. My thesis aimed to quantify the effects of tree species mixtures on their physiological functioning under drought conditions at different scales (stand, individual trees). To address this objective, I relied on (1) the TreeDivNet network, which offers experimental plantations where tree diversity is manipulated, (2) various metrics of tree hydraulic functioning (e.g., water potential, vulnerability of the hydraulic system to cavitation, transpiration dynamics), and (3) a characterization of the local context in which the trees grew (e.g., leaf area indices, competition indices, soil properties). In the first chapter, I focused on quantifying an indicator of hydraulic stress related to the risk of tree mortality due to hydraulic failure during an extreme drought, at the scale of 20 tree species spread across 5 European sites in TreeDivNet. This hydraulic mortality risk was approximated by combining a measure of hydraulic vulnerability (referred to as cavitation vulnerability) and a measure of exposure to hydraulic stress (referred to as water potential) taken at the drought peak. The analysis of these data shows that species identity is the main determinant of mortality risk. Furthermore, while species richness has little effect on risk, species composition explains a significant part of it. Thus, certain complementary species assemblages have the potential to significantly reduce the hydraulic stress of at least one species in the mixture. In the second chapter, I focused on a single experimental site (BTree, Austria) to evaluate the effect of species mixtures on the dynamics of sap flux density responses during a drought. The results of this chapter provide evidence that the local environment, shaped by the effects of mixtures on tree growth, partly explains tree physiological responses to drought. The observation of converging sap flux density responses to soil water availability among species in two-species mixtures suggests an effect of mixing through neighborhood structure, water use strategies of neighboring trees, and sometimes soil water retention properties. In the third chapter, we reanalyzed the data from the first chapter (at the scale of 5 sites and 20 species) at the individual tree level to quantify the effects of species and neighborhood (approached through competition indices). Our results show that functional identity (approached through hydraulic traits) explains a large part of the hydraulic stress, but also that tree size and the functional identity of neighbors modulate hydraulic stress. Specifically, it seems that a neighborhood characterized by conservative strategies reduces hydraulic stress. In the general discussion, we address the limitations of these results and perspectives for further research, necessary for the development of tools to support forest management practices.