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République Démocratique du
Congo
Ministère de l'Enseignement Supérieur et
Universitaire
INSTITUT FACULTAIRE DES SCIENCES AGRONOMIQUES
DE
YANGAMBI
« IFA-YANGAMBI »
B.P. 1232 KISANGANI B.P. 28 YANGAMBI
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Filière : Gestion des Ressources Naturelles
Renouvelables
Laboratoire d'Écologie du Paysage et Foresterie
tropicale (LEPAFORT)
Impact de la densité d'arbres dominants
sur
l'architecture du houppier et la biomasse
aérienne des arbres dans la forêt à
Julbernardia
seretii (De Wild.) Troupin dans la
région de
Ngueno, Tshopo, RD Congo
Par :
Gédéon KULONDWA NAMEGABE
Mémoire
Présenté et défendu en vue de l'obtention
du
Diplôme de Bachelor en Sciences agronomiques et
Environnement
Parcours : Exploitation des
Écosystèmes et
Biodiversité
Directeur : Dr Ir MENIKO Jean Pierre Pitchou
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Professeur
Encadreurs : MSc. Ir AZENGE Jean Pierre
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Chef de Travaux
MSc. Ir NDONGO Esther
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Assistante
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(c)2023
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ANNEE ACADEMIQUE 2023 - 2024
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i
Dédicace
À mon Père NAMEGABE Prosper,
À ma Mère MADAMA Grâce et,
À mon Grand frère IRAGI Frank
Pour l'amour et l'affection qu'ils m'ont donné.
ii
Épigraphe
« Le chemin comblé d'obstacles et d'embûches
est souvent celui qui mène à la grandeur »
Anonyme
En fin, que tous ceux qui nous ont soutenu, retrouvent ici les
mêmes sentiments de reconnaissance.
iii
Remerciements
La parution de ce mémoire est l'occasion pour nous de
remercier les personnes qui nous ont aidé dans son achèvement. Il
ne serait jamais réalisé, s'il n'avait reçu le concours de
plusieurs personnes de bonne volonté. Nous sommes redevables à
tous ceux et à toutes celles qui, d'une manière ou d'une autre,
ont contribué à sa réalisation.
Nous présentons nos remerciements à
l'Éternel notre Dieu, source de notre vie pour tant de merveilles qu'il
nous comble.
Nos remerciements s'adressent au Professeur Jean Pierre
Pitchou MENIKO TO HULU de nous avoir été d'un grand secours dans
la réalisation de ce travail et qui a accepté sans
hésitation, de diriger ce mémoire de fin d'études.
Qu'il nous soit permis d'adresser nos remerciements de
manière sincère au Chef de Travaux Jean Pierre Chalay AZENGE
BOKOY qui, malgré ses multiples occupations, a accepté de nous
encadrer. Nous avons trouvé en lui, dès le début les
qualités d'un bon maitre, lucide et patient, rigoureux dans la lecture
qui débouche des remarques et critiques pertinents et enfin et surtout
un homme très attentif à notre désir de savoir. Qu'il
trouve ici la marque de notre reconnaissance.
Nos remerciements s'adressent à nos parents NAMEGABE
BAHAYA Prosper et MADAMA Grace pour leurs efforts et différents
sacrifices consentis tout au long de nos études et jusqu'à
présent.
A tous mes frères et soeurs : Frank IRAGI ; Ornella
FATUMA ; Patrick KOLESA ; Naomi N'SHOBOLE ; Evelyne AKONKWA ; Prince NAMEGABE ;
Arlène BISHAMAMBA ; Yvette NABINTU ; Gloire CHOMACHOMA ; Esaïe
CINAMULA ; Josué KOKO, Clotilde MUGOLI de nous avoir soutenu tant
financier que moral dans le moment de bonheur et de malheur durant notre
parcours d'étude jusqu'à présent. Qu'ils trouvent ici
l'expression de notre reconnaissance.
Nos remerciements les plus sincères s'adressent
également à nos camarades parmi lesquels : Isaac NDENGU ; John
MANDEY ; Juvénal NZEMOTI ; Enock KAMUNDALA ; Fiston TAMIRWA,
Joséphine NDJADI et autre..., amis et connaissance. Trouvez ici notre
reconnaissance pour toute l'assistance et chaleur fraternelle dont nous avons
été bénéficiaire.
iv
Liste des figures
Figure 1. Présentation du milieu
d'étude 9
Figure 2. Dispositif d'échantillonnage
11
Figure 3. Indices de forme de la couronne
d'après Synnott (1979). 12
Figure 4. Indices de position de la couronne
d'après Synnott (1979). 14
Figure 5. Répartition des effectifs
d'arbres par strates forestières 16
Figure 6. Densité d'arbres dominants par
mètre carré dans la forêt à Julbernardia seretii
dans la
région de Ngueno 17
Figure 7. Relation
entre la densité d'arbres dominants et l'indice de forme de la couronne
des
arbres dans la forêt à Julbernardia seretii dans la
région de Ngueno 18
Figure 8. Relation entre la
densité d'arbres dominants et l'indice de position de la couronne des
arbres dans la forêt à Julbernardia seretii dans la
région de Ngueno 19
Figure 9. Impact de la
densité d'arbres dominants sur la biomasse aérienne (AGB :
Biomasse
Aérienne) 20
v
Résume
L'étude menée dans la forêt mixte à
Julbernardia seretii à Ngueno a porté sur l'impact de la
densité des arbres dominants sur l'architecture du houppier et de la
biomasse aérienne des arbres. Dans cette recherche, l'objectif
était de comprendre les causes et conséquences de la modification
de la forme et de la position des houppiers ainsi que de la biomasse
aérienne, provenant des arbres dominants en densité dans cette
forêt. Pour atteindre cet objectif, nous avons réalisé un
inventaire où nous avons pris en compte les paramètres d'indice
de la position de la couronne ainsi que de la forme du houppier
élaboré par Van Daalen. Après analyse de ces
données, selon les objectifs spécifiques, les résultats
importants trouvés sont les suivants :
? Par rapport au premier objectif, l'indice de forme des
couronnes diminue à mesure que la densité des arbres,
exprimée en N/m2, augmente. Le coefficient de
détermination R2=0,4311 indique que 43,11 % de la variation de l'indice
de forme peut être expliquée par la densité, ce qui
suggère une corrélation modérée.
? Par rapport au deuxième objectif, l'indice de
position de la couronne diminue légèrement avec l'augmentation de
la densité des arbres, exprimée en N/m2. Le
coefficient de détermination R2=0,1373 indique que seulement 13,73 % de
la variabilité de l'indice de position est expliquée par la
densité des arbres, soulignant une corrélation faible.
? Par rapport au troisième objectif, la biomasse
aérienne augmente avec l'accroissement de la densité des arbres
(en N/m2). Le coefficient de détermination R2=0,7296 indique
que 72,96 % de la variabilité de la biomasse aérienne est
expliquée par la densité des arbres, traduisant une forte
corrélation positive
Ces résultats ont une contribution dans la
compréhension du phénomène de la réduction de la
séquestration de carbone par les arbres ainsi que du
phénomène du déclin de la croissance des arbres. Ces
résultats peuvent être utilisés par les institutions de
recherche agronomiques ainsi que par le ministère de l'Environnement et
Développement Durable afin de contribuer à la lutte contre le
changement climatique. Du point de vue socio-économique, ces
résultats peuvent être utilisés aussi par les entreprises
d'exploitation forestière et les communautés locales pour
maximiser la production des bois.
Mots clés : Arbre, dominant, houppier,
biomasse, densité, architecture.
vi
Abstract
The study conducted in the mixed forest of Julbernardia
seretii in Ngueno focused on the impact of the density of dominant trees
on crown architecture and aboveground biomass. This research aimed to
understand the causes and consequences of changes in the shape and position of
tree crowns and the aboveground biomass resulting from variations in tree
density in this forest. To achieve this, we conducted an inventory that
included the parameters of crown position index and crown shape, developed by
Mr. J.C. van Daalen. After analyzing the data, and in line with the specific
objectives, the key findings are as follows:
? Regarding the first objective, the crown shape index
decreases as tree density, expressed in N/m2, increases. The
coefficient of determination (R2 = 0.4311) indicates that 43.11% of
the variation in the crown shape index can be explained by tree density,
suggesting a moderate correlation.
? Concerning the second objective, the crown position index
slightly decreases as tree density increases, expressed in N/m2. The
coefficient of determination (R2 = 0.1373) indicates that only
13.73% of the variability in the crown position index can be explained by tree
density, highlighting a weak correlation.
? Regarding the third objective, aboveground biomass increases
with tree density (in N/m2). The coefficient of determination
(R2 = 0.7296) indicates that 72.96% of the variability in
aboveground biomass is explained by tree density, reflecting a strong positive
correlation.
These findings contribute to understanding trees' reduction in
carbon sequestration and decline in tree growth. Agronomic research
institutions and the Ministry of Environment can utilize them to support
efforts to combat climate change. From a socio-economic perspective, forestry
companies and local communities can also use these results to optimize timber
production.
Keywords: trees, dominant, crown, biomass,
density, architecture
1
0. Introduction
0.1. Problématique
Il y a quelques années, les écosystèmes
forestiers, en particulier les forêts tropicales, couvraient environ 15%
de la surface terrestre et abritaient 50% du stock de carbone mondial.
Cependant, depuis 1990, la planète a perdue 178 millions d'hectares de
forêt, soit une superficie équivalente à celle de la Libye
(Bonaventure et al., 2024).
Dans ces écosystèmes forestiers, on distingue
généralement la canopée et le sous-bois. La
canopée, qui est constituée de l'ensemble des houppiers des
arbres, est considérée comme la couche supérieure de la
végétation. De ce fait, sa structure influence des processus
aussi importants que la régulation du cycle hydrologique ou la
répartition de populations animales (Bérengère, 2019). Le
houppier est donc un élément structurel de la canopée qui
doit tenir une place importante dans les études de modélisation
(Bérengère, 2019). Du fait de son rôle de centre
photosynthétique de l'arbre, le houppier est responsable de
l'assimilation de l'énergie lumineuse, l'absorption du dioxyde de
carbone, la libération d'oxygène produite par la
photosynthèse et la libération de dioxyde de carbone via la
respiration (Sinoquet et al., 2001 ; Wang et Jarvis, 1990).
Les caractéristiques d'un houppier influencent la
quantité de lumière interceptée par l'arbre, et ultimement
sa capacité photosynthétique (Cannell et al., 1987).
Mais ces caractéristiques sont, elles-mêmes, influencées
par des nombreuses contraintes biotiques et abiotiques auxquelles l'arbre est
confronté tout au long de son cycle de vie (Bérengère.,
2019). L'une des contraintes majeures au développement du houppier d'un
arbre est la compétition. Celle-ci influence la quantité de
lumière disponible pour le houppier et l'accès des arbres aux
nutriments (Sorrensen-Cothern et al., 1993).
Dans le contexte actuel où les arbres jouent un
rôle majeur dans la séquestration de carbone envie
d'atténuer les effets de changement climatique, il est important de
comprendre les caractéristiques de la couronne des arbres et leur
influence sur la croissance des arbres et la séquestration de carbone.
C'est à cette fin que cette étude est menée dans le
village de Azunu, situé dans la région de Ngueno.
2
0.2. Questions de recherche
Notre étude se fonde sur la question suivante : quel est
l'impact de la densité d'arbres dominants sur les
caractéristiques de la couronne et la biomasse aérienne dans la
forêt à Julbernardia seretii d'Azunu ?
De cette question principale découlent les questions
spécifiques suivantes :
· Quelle est l'influence de la densité des arbres
dominants sur la forme de la couronne des arbres dans la forêt à
Julbernardia seretii dans la région de Ngueno ?
· Quelle est l'influence de la densité des arbres
dominants sur la position de la couronne des arbres dans la forêt
à Julbernardia seretii dans la région de Ngueno ?
· Existe-t-il un lien entre la densité d'arbres
dominants et la biomasse aérienne dans la forêt à
Julbernardia seretii de la région de Ngueno ?
0.3. Hypothèses de recherche
L'hypothèse principale de cette étude est : la
densité d'arbres dominants influence les caractéristiques de la
couronne et la biomasse aérienne des arbres dans la forêt sous
étude.
Au regard de cette hypothèse centrale, cette étude
vérifiera trois hypothèses spécifiques :
· À la suite de la concurrence liée à
la lumière, la densité d'arbres dominants influence la forme de
la couronne des arbres dans la forêt à Julbernardia seretii
dans la région de Ngueno ;
· La densité des arbres dominants a un impact
significatif sur la position de la couronne des arbres dans la forêt
à Julbernardia seretii dans la région de Ngueno
· Il existe une relation entre la densité
d'arbres dominants et la biomasse aérienne de la forêt sous
étude.
0.4. Objectifs de recherche
0.4.1. Objectif général
D'une manière générale, cette recherche
vise à déterminer l'impact de la densité d'arbres
dominants sur l'architecture du houppier et la biomasse aérienne des
arbres dans la forêt à Julbernardia seretii à
Azunu, dans la région de Ngueno
0.4.2. Objectifs spécifiques
De manière spécifique, cette étude vise
à :
3
· Évaluer l'influence de la densité
d'arbres dominants sur la forme du houppier des arbres dans la forêt
à Julbernardia seretii dans la région de Ngueno ;
· Déterminer l'influence de la densité des
arbres dominants sur la position du houppier dans la forêt à
Julbernardia seretii dans la région de Ngueno et ;
· Analyser le lien entre la densité des arbres
dominants et la biomasse aérienne des arbres dans la forêt
à Julbernardia seretii dans la région de Ngueno.
0.5. L'intérêt de recherche
Cette étude trouve tout son intérêt dans
le fait qu'elle contribue à la compréhension des
mécanismes qui influencent la croissance des arbres et la
séquestration de carbone dans les forêts tropicales denses
humides.
0.6. Subdivision
Outre l'introduction, ce travail de mémoire est
structuré de la manière suivante :
· Le chapitre un aborde les considérations
générales ;
· Le chapitre deux décrit le milieu,
matériels et méthodes de la recherche ;
· Le chapitre trois se focalise sur la présentation
et la discussion des résultats.
Enfin, une conclusion et quelques suggestions clôturent
cette dissertation.
4
Chapitre 1 : Considérations
générales
1.1. La forêt
1.1.1. Généralités et
définition
Les forêts de la République démocratique
du Congo couvrent une superficie estimée à 155.5 millions d'ha
(dont 99 millions d'ha de forêts denses humides) soit 67% du territoire
national dont la superficie est d'environ 2.329.374 km2. Elles
représentent près de la moitié des forêts tropicales
humides d'Afrique. Toutefois, cette population est très
inégalement répartie sur le territoire national. Les plus fortes
densités (plus de 100 habitants/km2) se rencontrent à
l'Est du pays le long des frontières avec l'Ouganda, le Rwanda et le
Burundi ou au Sud- ouest autour de la ville-province de Kinshasa et dans la
province du Bas-Congo (Richard et al, 2008). Ces régions
à fortes densités de populations humaines sont aussi celles
où les ressources forestières subissent la plus forte pression
résultant en une perte ou une dégradation du couvert forestier.
En revanche, la cuvette centrale est couverte en grande partie par de vastes
étendues de forêts denses et reste caractérisée par
de très faibles densités de populations humaines. Malgré
le fait que Kinshasa, la capitale de la RDC, soit la plus importante
agglomération urbaine d'Afrique centrale la RDC reste le pays de la
sous-région qui présente le plus fort taux de populations rurales
(Richard et al, 2008)
Selon la loi N° 11/2002 du 29 Aout 2002 portant code
forestier en République Démocratique du Congo, les forêts
sont des terrains recouverts d'une formation végétale à
base d'arbres ou d'arbustes aptes à fournir des produits forestiers,
abriter la faune sauvage et exercer un effet direct ou indirect sur le sol, le
climat ou le régime des eaux.
Selon la FAO 2000, les forêts sont des terres occupant
une superficie de plus de 0,5 hectare avec des arbres atteignant une hauteur
supérieure à cinq mètres et un couvert arboré de
plus de 10 %, ou avec des arbres capables d'atteindre ces seuils in situ.
1.1.2. Importance des forêts
Les forêts tropicales constituent des réservoirs
exceptionnels de carbone et de biodiversité. Depuis quelques
décennies elles sont au coeur des enjeux internationaux sur le
changement climatique. Le Bassin du Congo est le second plus grand
écosystème forestier tropical après l'Amazonie,
relativement conservé il joue un rôle important dans la
régulation du système climatique continental et mondial (Baptiste
Marquant et al, 2020)
5
Ces forêts d'Afrique centrale offrent des moyens de
subsistance à 60 millions de personnes qui y vivent ou résident
à proximité. Elles remplissent également des fonctions
sociales et culturelles essentielles aux populations locales et autochtones et
contribuent par ailleurs et plus indirectement à alimenter les 40
millions de personnes qui vivent dans les centres urbains proches de ces
domaines forestiers (Baptiste Marquant et al, 2020). L'importance des
forêts tropicales du Bassin du Congo a progressivement hissé ces
écosystèmes au rang de bien commun de l'humanité et de
nombreux accords multilatéraux tentent aujourd'hui d'encadrer la gestion
et la préservation de ces milieux en partenariat avec les États
(Baptiste Marquant et al, 2020)
1.1.3. Contraintes liées aux
forêts
Selon l'institut de l'énergie et de l'environnement de
la francophonie en 2020, la forêt recule de 13 millions d'hectares par
année, Sous les pressions anthropiques, surtout dans la zone
intertropicale. De ce total, 85% est attribuable à l'agriculture.
1.2. Le houppier
1.2.1. Généralités et
définition
Le houppier est caractérisé en fonction du
diamètre à 1,30 mètre et de l'âge de l'arbre
(Sebastian hein et al, 2011). Selon le centre régional de la
propriété forestière de Normandie en 2016, le houppier
regroupe l'ensemble des branches et ramifications hautes de l'arbre, notamment
les feuilles où se réalise la photosynthèse. En d'autres
termes, Les houppiers des arbres de la canopée se réfèrent
à la partie supérieure la plus élevée de la
canopée de la forêt, constituée par les branches et les
feuilles des arbres les plus hauts. Cette zone joue un rôle crucial dans
la capture de la lumière du soleil pour la photosynthèse, ainsi
que dans la régulation de la température et de l'humidité
de la forêt. Les houppiers des arbres de la canopée abritent
également de nombreuses espèces animales et
végétales, contribuant ainsi à la biodiversité de
l'écosystème forestier (Michel Becker et al, 2021)
La compétition entre des arbres détermine leurs
capacités à croitre et à survivre en occupant l'espace et
en accédant à la lumière. Les indices de
compétition utilisant les dimensions du houppier d'un arbre-cible et de
ses compétiteurs sont les mieux corrélées à 1
'accroissement en surface terrière (Biging et Dobbertin, 1992 ; Canham
et coll., 2004 ; Pretzsch, 2009). Ce type d'indice met bien en évidence
l'importance du houppier des arbres dans la compétition et la croissance
du peuplement, mais ne renseigne pas quant à 1 'influence de cette
compétition sur
6
les caractéristiques des houppiers eux-mêmes. II
a été montré au travers de mesures simples ou de 1'
étude de relations allométriques que la forme des houppiers peut
être influencée par les conditions de compétition.
1.2.2. Importance du houppier
Le houppier joue un rôle crucial dans
l'écosystème et la physiologie de l'arbre (Olivier martin, 2017).
Dans la photosynthèse, Les feuilles dans le houppier capturent la
lumière du soleil, permettant à l'arbre de produire de la
nourriture à travers le processus de photosynthèse ; pour la
régulation du climat, Le houppier aide à modérer les
températures et à améliorer la qualité de l'air en
absorbant le dioxyde de carbone et en produisant de l'oxygène
(Stéphane, 2014). Le houppier offre un habitat pour de
nombreuses espèces d'oiseaux, d'insectes et d'autres animaux,
contribuant ainsi à la biodiversité (Olivier martin, 2017). Il
ralentit la pluie qui tombe à la surface du sol, réduisant
l'érosion et permettant une meilleure absorption de l'eau dans le sol
(Yves Nouvellet et al, 2016)
1.2.3. Les contraintes du houppier
Le houppier fait face à divers défis ou
contraintes qui compromettent sa santé et sa fonctionnalité
(Olivier martin, 2017). Dans les forêts denses, les arbres font
face à une concurrence pour la lumière, l'eau et les nutriments,
ce qui affecte la croissance de leur houppier (Yves Nouvellet et al,
2016). Il y a également la coupe excessive des arbres, l'urbanisation et
l'aménagement du territoire réduisent la taille et la
santé des houppiers (Olivier martin, 2017).
Dans beaucoup d'écosystèmes forestiers, la
compétition pour la lumière est souvent avancée comme un
des facteurs limitant la croissance des arbres. La
complémentarité des traits d'exploitation de cette ressource
semble donc être déterminante dans la compréhension de la
relation entre la diversité et la productivité en forêt
(Williams et coll., 2017).
1.3. La canopée
1.3.1. Généralités,
définition et son importance
La canopée a longtemps été une partie de
la forêt délaissée des scientifiques. Non pas parce qu'elle
ne suscitait aucun intérêt, mais du fait de sa complexité
et son inaccessibilité. Les études en forêt étaient
ainsi initialement limitées à ce qui est facilement observable
depuis le sol : le tronc des arbres, les espèces de sous canopée
ou les jeunes arbres (Olivier martin, 2017). La canopée était
alors simplement définie comme la couche supérieure de la
végétation (Richards et Champion, 1954). Aujourd'hui l'importance
de la canopée dans le fonctionnement des
7
écosystèmes forestiers et ses rôles
à différentes échelles sont largement acceptés et
étudiés par la communauté scientifique. Le choix de la
définition est orienté par celle proposée par Purves et
coll. (2007) qui définissent la structure de la canopée comme
l'association de la forme, de la taille et de l'emplacement de chacun des
houppiers des individus qui la composent. Cette définition est choisie,
car elle intègre à la fois la dimension individuelle de 1 'arbre
et l'interaction avec son environnement proche.
1.3.2. Contraintes liées à la
canopée
La canopée est fortement influencée par la
quantité de lumière disponible. Les arbres qui forment la
canopée captent la majeure partie de la lumière solaire, ce qui
rend la végétation sous-jacente (comme le sous-bois) souvent
très ombragée. Cela limite la croissance des plantes qui ne sont
pas adaptées à des conditions de faible luminosité
(Chazdon., 2008 ; Niinemets., 2001). La température dans la
canopée peut être plus élevée que dans les couches
inférieures de la forêt en raison de l'absorption de la chaleur
par la canopée. De plus, les conditions climatiques, comme la pluie et
l'humidité, influencent la croissance des plantes et des arbres dans la
canopée. Les conditions climatiques extrêmes peuvent
également affecter la dynamique de la canopée (Kellner et al,
2009)
1.4. Biomasse aérienne
1.4.1. Définition et importance
Issue des forêts et/ou de l'agriculture, selon le
préfet de Seine-et-Marne, 2009) la biomasse représente un
potentiel énergétique important et donc une alternative
réaliste aux énergies fossiles. L'énergie tirée de
la biomasse peut dans la plupart des cas être considérée
comme une énergie renouvelable. La majeure partie du carbone forestier
est contenue dans la biomasse végétale, composée à
50% de carbone (en proportion de matière sèche) (Chave et
al.,2005). A l'échelle d'une parcelle, la biomasse comprend la
matière organique dans cette surface, et est généralement
quantifiée au travers de la biomasse aérienne de arbres de plus
de 10 cm de diamètre à hauteur de poitrine (DBH, en cm). La
majorité de la biomasse est contenue dans les grands arbres du fait de
leurs volumes important (Slik et al., 2013), reparti entre le tronc et
les branches. Les variations de biomasse régionales sont d'ailleurs
étroitement liées à des différences de
densité relative de grands arbres (DeWalt et Chave, 2004 ; Paoli et
al., 2008). Selon l'institut de l'énergie et de l'environnement
de la francophonie 2020, La biomasse aérienne permet certes de rendre
d'office au minimum un certain nombre de services écosystémiques
de régulation (stockage du carbone)
8
1.4.2. Contraintes liés à la biomasse
aérienne
Dans les écosystèmes forestiers ou agricoles,
la quantité de lumière reçue par les plantes influence
directement leur taux de photosynthèse, et donc la production de
biomasse aérienne. Dans les forêts denses, la lumière peut
être un facteur limitant pour les plantes du sous-bois, réduisant
ainsi leur biomasse aérienne ((Chazdon., 2008 ; Gower et al,
2001). La disponibilité des nutriments, notamment de l'azote, du
phosphore et du potassium, est une contrainte importante de la biomasse
aérienne. La fertilité du sol influence directement la croissance
des plantes et la production de biomasse aérienne. Dans des sols pauvres
en nutriments, la biomasse aérienne est souvent limitée (Vitousek
et al, 1975 ; Lambers., 2008)
1.5. Densité des arbres
1.5.1. Définition et importance
La densité des arbres se réfère
généralement à la quantité d'arbres présents
dans une unité de surface donnée, souvent exprimée en
individu par hectare. Elle peut également faire référence
à la masse ou au volume de bois par unité de surface (Baker et
al 2011). Dans les zones humides, la densité des arbres est un
sujet crucial pour la compréhension des écosystèmes
forestiers et leur rôle écologique car ces zones incluent des
marais, des tourbières et des estuaires qui sont souvent
caractérisées par une biodiversité élevée et
une productivité biologique importante (Laurance et al.,
2009).
Une densité appropriée d'arbres favorise la
biodiversité en offrant des habitats variés pour
différentes espèces animales et végétales. Les
forêts denses peuvent absorber davantage de CO2, aidant à
atténuer le changement climatique (Gill et al., 2018)
1.5.2. Contraintes liées à la
densité des arbres
La densité des arbres peut être
influencée par divers facteurs tels que les conditions hydrologiques, le
type de sol et les interrelations biologiques (Richardson et al,
2010). Les sols des zones humides, souvent riches en matière
organique, peuvent favoriser une haute densité d'arbres. Cependant, une
saturation prolongée peut également avoir des effets
négatifs sur la santé des arbres. La densité des arbres
peut influencer la vulnérabilité des forêts aux impacts du
changement climatique, ce qui nécessite une attention
particulière lors de la planification de l'utilisation des terres (Gill
et al, 2018)
9
Chapitre 2 : Milieu, Matériels et
Méthodes
2.1. Milieu d'étude
2.1.1. Situation géographique
La présente étude été conduite
dans la région de Ngueno, village d'Azuru, se trouvant dans le
groupement de Bevenzeke, le secteur de Bekeni-Kondolole dans le territoire de
Bafwasende / Province de la Tshopo, à environ 66 kilomètres de la
ville de Kisangani sur l'axe routier Kisangani - Alibuku, ancienne route
BUTA.
Figure 1. Présentation du
milieu d'étude
La région de Ngueno est délimitée au
nord par la société Industrie Forestière du Congo, IFCO en
sigle, au sud par la ville de Kisangani, à l'Est par la source d'eau de
Bevenzeke et à l'Ouest par les forêts de Ngueno dont les
coordonnées géographiques sont les suivantes :
? Latitude Nord : 00°42'43» ? Longitude Est :
025°15'42» ? Altitude : 404m
10
2.1.2. Le climat
Faisant partie de la province de la Tshopo, à la
proximité de la ville de Kisangani, la région de Ngueno jouit
d'un climat typiquement équatorial chaud et humide de type Af selon la
classification de Köppen. C'est un climat caractéristique des
forêts ombrophiles où il pleut toute l'année. Les moyennes
annuelles des pluies sont de l'ordre de 1700 mm et la température
journalière est de 25°C (Boyemba, 2006).
2.1.3. Le sol et le relief
La région de Ngueno présente les mêmes
caractéristiques reconnues au sol de la cuvette centrale congolaise
d'où le sol est rouge, ocre et ferralitique caractéristique de la
forêt tropicale et la topographie est généralement plate
(Katusi, 2009).
2.1.4. Végétation
Dans le cadre phyto sociologique, La région de Ngueno
appartient au type des forêts mésophiles semi-caducifoliées
à Scorodophloeus zenkeri, à l`ordre des Piptadenio-
Celtidetalia et à la classe des Strombosio-Parinarietea
(Lomba, 2007)
2.1.5. Activités humaines
Les actions anthropiques réalisées par la
population locale de Ngueno sont notamment : l'agriculture itinérante
sur brûlis (cultures vivrières, cultures pérennes ; etc.)
ajouté à cela la chasse, la carbonisation, le ramassage des bois
de chauffe, le prélèvement des PFNL (marantacées,
chenilles, champignons, escargots, etc.)
2.2. Matériels et méthodes 2.2.1. Collecte
des données
Pour collecter les données de cette étude, un
dispositif de 1 ha a été installé dans une forêt
secondaire adulte à Azunu. La parcelle a été
subdivisée en 16 placettes de 125m2 (25 m x 25 m), qui ont
ensuite été numérotée de 1 à 16 (figure 2).
Les coordonnées géographiques de la parcelle ont
été prises par le GPS aux quatre coins et au centre de la
parcelle. Dans ces 16 placettes, tous les arbres à DHP supérieur
ou égal à 10 cm ont été identifiés
botaniquement. Sur chaque arbre, le diamètre a été mesure
à 1,3 m du sol conformément aux protocoles d'inventaire
forestiers.
11
Figure 2. Dispositif
d'échantillonnage
Les indices de forme et position de la couronne de chaque
arbre ont été estimés visuellement sur terrain,
conformément au protocole de Synnott (1979). Les figures 3 et 4
présentent, respectivement, les échelle de cotation de la forme
et de la position des couronnes des arbres.
12
Figure 3. Indices de forme de la
couronne d'après Synnott (1979). D'après ce protocole, les
différents indices de forme sont :
? Parfait (5) : illustre la taille
idéale et le développement global, caractérisé par
une forme large et circulaire et une symétrie parfaite.
? Bon (4) : Presque idéal et
sylvicolement satisfaisant, bien qu'il puisse présenter d'imperfections
de symétrie mineures ou quelques extrémités de branches
mortes.
? Tolérable (3) : acceptable d'un
point de vue sylvicole, mais nettement asymétrique ou mince. Il
présente un potentiel d'amélioration si on lui accorde un espace
supplémentaire.
13
· Médiocre (2) : Insatisfaisant,
présentant un dépérissement important, une
asymétrie significative et un nombre limité de branches.
Néanmoins, il est probablement capable de survivre.
· Très mauvais (1) : arbre en forte
dégénérescence, supprimé ou gravement
endommagé. Il est peu probable que cet arbre augmente son taux de
croissance ou réagisse efficacement à la libération.
· Mort (0) : L'arbre n'est plus vivant.
Selon sa taille, un arbre peut avoir les indices de position
ci-après (figure 4) :
· Émergent (5) : Plan de la
couronne entièrement exposé verticalement et exempt de
concurrence latérale, au moins dans les 900 cônes inversés
sous-tendus par la base de la couronne.
· Lumière zénithale complète
(4) : Plan de couronne entièrement exposé verticalement
mais adjacent à d'autres couronnes de hauteur égale ou
supérieure dans les 900 cônes.
· Un peu de lumière zénithale (3) :
Le plan de la couronne est en partie exposé verticalement mais
en partie ombragé verticalement par d'autres couronnes.
· Un peu de lumière latérale (2) :
Plan de la couronne entièrement ombragé verticalement
mais exposé à une certaine lumière latérale directe
en raison d'un espace ou d'un bord de la canopée aérienne
· Pas de lumière directe (1) : Plan
de la couronne entièrement ombragé verticalement et
latéralement.
14
Figure 4. Indices de position de la
couronne d'après Synnott (1979).
2.2.2. Traitement des données
a. Calcul de la surface terrière (ST)
Pour calculer la densité ou la surface terrière,
la formule suivante a été utilisée : g =
ðD2/4 ( m2/ha) d'où g = Surface terrière
et D = diamètre à hauteur de poitrine
b. Calcul du diamètre des arbres
Pour calculer le diamètre, la formule suivante a
été utilisée :
15
D = Circ/ð (m) d'où Circ =
Circonférence
Notons ici que la circonférence est fixée au niveau
de Dhp (1,30 mètre) a. Calcul de la biomasse
aérienne.
Pour calculer la biomasse aérienne, l'équation
allométrique de Fayolle et al. (2013) ci-après a
été utilisée :
AGB = pxe-1,183+1,940xln
(D)+0,239(ln(D))2-0,0285(ln(D))3
Où :
AGB : biomasse aérienne d'un arbre en kg ;
ñ : densité du bois en g/cm3 et D :
diamètre à hauteur de poitrine en cm.
Les densités du bois utilisées proviennent du
Global Wood densities database (Zanne et al.,
2009).
2.2.3. Traitements statistiques
Les données ont été saisies sur le
Microsoft Excel et ce dernier, nous a permis premièrement de calculer le
diamètre à hauteur de poitrine, la surface terrière ainsi
que l'établissement des graphiques de l'effectif des arbres par rapport
aux strates forestières et celui de la densité des arbres
dominants par placette. Le logiciel R nous a permis d'établir certaines
figures en utilisant les tests statistiques d'ANOVA pour comparer la
densité des arbres dominants par rapport à la forme de la
couronne, à la position de la couronne ainsi qu'à la biomasse
aérienne.
16
Chapitre 3 : Résultats et discussions
3.1. Répartition des individus par strates
forestières
La Figure 5 présente la répartition des
effectifs d'arbres selon les strates forestières.
336
35
400
300
Effectif
250
200
150
100
350
50
0
Co-Dominant Dominant Dominé
Strates
Figure 5. Répartition des
effectifs d'arbres par strates forestières
Il en ressort donc que la strate des Co-dominant de la
forêt étudiée affiche un effectif relativement faible avec
35 arbres représentant donc 8,18%. De même, la strate dominante
comprend un nombre limité d'arbres, avec un effectif de 57 arbres
représentant 13,32%. En revanche, la strate dominée regroupe la
majorité des arbres, avec un effectif nettement plus
élevé, avoisinant 336 arbres représentant 78,5%.
Cette répartition révèle une forte
prédominance des arbres dans la strate dominée, suggérant
une structure forestière où les individus de petite taille ou
moins compétitifs sont majoritaires. À l'inverse, les
Co-dominants et dominants présentent des effectifs beaucoup plus
faibles, indiquant une proportion réduite d'arbres de grande taille ou
occupant des positions de dominance dans la canopée. Cette dynamique
reflète probablement des conditions de forte compétition pour la
lumière et les ressources au sein de cette forêt. Mais traduit
également une situation typique des forêts tropicales denses
humides où il existe généralement une forte
prédominance des arbres du sous-bois.
17
3.2. Densité d'arbres dominants par
placette
La figure 6 ci-dessous illustre la densité des arbres
dominants dans les 8 placettes de comptage dans la forêt à J.
seretii dans la région de Ngueno.
0,45
0,4
0,35
Densité (N/m2)
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0 Plot_1
Total 0,24
Plot_2
0,32
Plot_3
0,32
Plot_4
0,28
Plot_5
0,16
Plot_6
0,4
Plot_7
0,28
Plot_8
0,28
Placette de comptage
Figure 6. Densité d'arbres
dominants par mètre carré dans la forêt à
Julbernardia seretii dans la
région de Ngueno
Dans l'ensemble des placettes inventoriées, la
densité moyenne d'arbres dominants est de 0,3 arbres par m2.
Même si la densité d'arbres varie d'une placette à une
autre, elle reste stationnée autour de cette valeur moyenne, à
l'exception des placettes 5 et 6 qui s'éloignent suffisamment de la
valeur centrale. En fait, la densité la plus faible est observée
au niveau de la placette 5 (0,16) et la plus élevée au niveau de
la placette 6 (0,4).
3.3. Impact de la densité d'arbres dominants
sur les caractéristiques de la couronne
3.3.1. Forme de la couronne
La figure 7 présente l'influence de la densité
d'arbres dominants sur la forme de la couronne des arbres dans la forêt
à J. seretii dans la région de Ngueno.
18
y = -0,7366x + 2,987 R2 = 0,4311
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
Densité (N/m2)
2,95
2,9
2,7
2,65
Indice de forme
2,85
2,8
2,75
Figure 7. Relation entre la
densité d'arbres dominants et l'indice de forme de la couronne des
arbres dans la forêt à Julbernardia seretii dans la région
de Ngueno
Il ressort de la figure 7 ci-dessus que la densité
d'arbres dominants a une influence considérable sur la forme de la
couronne des arbres dans la forêt étudiée. L'indice de
forme de la couronne diminue lorsque la densité d'arbres dominants
augmente. Ainsi, on peut dire dans une placette où la densité
d'arbres dominants est plus élevée, les arbres ont des couronnes
malformées et de petites dimensions. En effet, comme le montre le
coefficient de détermination obtenu, la densité d'arbres
dominants influence la forme de la couronne des arbres à 43 %. Au regard
des multiples interactions biotiques et abiotiques influençant la
croissance des arbres en région tropicale, ces résultats sont
d'une importance capitale car ils permettent d'identifier l'importance de la
compétition sur les performances individuelles des arbres dans cette
forêt. Plusieurs études en forêt tropicales ont
déjà indiqué que la compétition avait un effet
significatif sur le comportement des arbres en forêt tropicale
(Linkevièius et al., 2014 ; Rozendaal et al., 2020).
Ainsi, comme le montrent Rozendaal et al. (2020), en limitant l'espace
disponible pour les arbres la compétition entraine un
rétrécissement des couronnes des arbres dans la forêt.
3.3.2. Position de la couronne
La figure 8 qui suit présente l'influence de la
densité d'arbres dominants sur l'indice de position de la couronne des
arbres dans la forêt à J. seretii dans la région
de Ngueno
19
y = -0,3972x + 2,3513 R2 = 0,1373
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45
Densité (N/m2)
2,40
2,35
Indice de position
2,30
2,25
2,20
2,15
2,10
Figure 8. Relation entre la
densité d'arbres dominants et l'indice de position de la couronne
des
arbres dans la forêt à Julbernardia seretii dans la
région de Ngueno
Comme pour l'indice de forme de la couronne, l'indice de
position de la couronne également diminue avec l'augmentation de la
densité d'arbres dominants. Cependant, le coefficient de
détermination montre que la densité d'arbres dominants
n'influence la position de la couronne des arbres que de 13 %. Mais il
semblerait que, lorsque la densité d'arbres dominants augmente, la
majorité d'arbres occupent une position basse, réduisant leur
exposition à la lumière. Cela est conforme, quoi que faiblement,
au constant réalisé par Fichtner et al. (2013) sur les
relations entre les dimensions de la couronne, l'exposition de celle-ci
à la lumière et la croissance des arbres en forêt
tempérée.
3.3. Impact de la densité d'arbres dominants sur
la biomasse aérienne
La figure 9 présente l'influence de la densité
d'arbres dominants sur la biomasse aérienne des arbres.
20
|
1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0
0,0
|
|
|
y = 2391,3x + 11,956 R2 = 0,7296
|
|
|
|
|
AGB (t/ha)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
Densité (N/m2)
|
Figure 9. Impact de la
densité d'arbres dominants sur la biomasse aérienne (AGB :
Biomasse
Aérienne)
La figure 9 ci-dessus indique que la densité d'arbres
dominants influence positivement la biomasse aérienne de cette
forêt. Lorsque la densité d'arbres dominants augmente, la biomasse
aérienne augmente également. Et comme le montre le coefficient de
détermination obtenu, la densité d'arbres dominants influence
à plus de 70 % la biomasse aérienne des arbres. Cela revient
à dire que, dans les placettes où on trouve un grand nombre
d'arbres de la canopée, la biomasse aérienne est également
plus élevée. En effet, ce résultat se justifie bien au
regard des résultats obtenus dans plusieurs études sur le stock
de carbone en forêt tropicale (Meyer et al., 2018 ; Wu et al., 2020 ;
Harris et al., 2021).
Puisqu'il a été montré que seul un petit
nombre d'arbres de la canopée (arbres dominants) détiennent la
plus grande part de la biomasse en forêt tropicale (Sist et al.,
2014 ; Lutz et al., 2018 ; Yuan et al., 2021), il est donc
normal que l'augmentation de leur densité dans une forêt
s'accompagne d'une augmentation de la biomasse aérienne de la
forêt.
21
Conclusion et suggestions
L'objectif poursuivi par la présente étude
était de comprendre l'influence de la densité d'arbres dominants
sur les caractéristiques de la couronne et la biomasse aérienne
des arbres dans la forêt à Julbernardia seretii à
Azunu, localité située à 66 km de la ville de Kisangani
dans la région de Ngueno. Pour y parvenir, un dispositif
d'échantillonnage de 1 ha a été installé une
forêt non perturbée. Ce dispositif a ensuite été
subdivisé en 8 placettes de 25 m x 25 m (125 m2). Dans
chacune de ses 8 placettes, tous les arbres à DHP supérieur ou
égal à 10 cm ont été identifiés et
mesurés. Les indices de forme et position de la couronne ont
été estimés conformément au protocole de Synnott
(1979). Le nombre d'arbres dominants inventoriés dans chaque placette a
été divisé par la superficie d'une placette (125
m2) pour obtenir la densité d'arbres par m2.
L'équation allométrique de Fayolle et al. (2013) a
été utilisée pour estimer la biomasse aérienne des
arbres.
À l'issu des analyses, les résultats obtenus
révèlent ce qui suit :
? Environ 78 % d'arbres inventoriés sont des arbres
dominés et seul environ 20 % d'arbres dans cette forêt occupent la
position d'arbres dominants ou co-dominants ;
? La densité moyenne d'arbres dominants est de 0,3 et ;
elle varie entre 0,16 et 0,4 arbres par m2 ;
? La forme de la couronne baisse lorsque la densité
d'arbres dominants augmente. Avec un coefficient de détermination de
0,43 ; la densité d'arbres dominants influence la forme de la couronne
d'environ 43 % ;
? De même que la forme de la couronne, la position de la
couronne également est influencée par la densité d'arbres
dominants, quoi que seulement à 13 % ;
? En revanche, la densité d'arbres dominants influence
positivement la biomasse aérienne de la forêt qui, augmente
lorsque la densité d'arbres dominants augmente également. Et le
coefficient de détermination obtenu indique que la densité
d'arbres dominants influence la biomasse aérienne à plus de 72
%.
Les résultats obtenus dans cette étude mettent
en avant l'influence de la densité d'arbres dominants, donc de la
compétition, sur la croissance des arbres à travers les
caractéristiques de la couronne et l'accumulation de la biomasse. Ainsi,
comme avancé dans des études antérieures dans d'autres
sites, cette recherche confirme l'importance des gros arbres sur le
fonctionnement des forêts et le stockage de carbone dans les
écosystèmes forestiers.
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1.3. La
canopée....................................................................................................6
1.3.1. Généralités, définition et son
importance....................................................................................................6
29
Table des matières
Dédicace....................................................................................................i
Épigraphe....................................................................................................ii
Remerciements....................................................................................................iii
Liste des
figures....................................................................................................iv
Résume....................................................................................................v
Abstract....................................................................................................vi
0.
Introduction....................................................................................................1
0.1.
Problématique....................................................................................................1
0.2.
Questions de
recherche....................................................................................................2
0.3. Hypothèses de
recherche....................................................................................................2
0.4. Objectifs de
recherche....................................................................................................2
0.4.1. Objectif
général....................................................................................................2
0.4.2. Objectifs
spécifiques....................................................................................................2
0.5. L'intérêt de
recherche....................................................................................................3
0.6.
Subdivision....................................................................................................3
Chapitre 1
....................................................................................................:
Considérations
générales....................................................................................................4
1.1. La
forêt....................................................................................................4
|
1.1.1.
|
Généralités et
définition....................................................................................................4
|
|
1.1.2.
|
Importance des
forêts....................................................................................................4
|
|
1.1.3.
|
Contraintes liées aux
forêts....................................................................................................5
|
1.2. Le
houppier....................................................................................................5
|
1.2.1.
|
Généralités et
définition....................................................................................................5
|
|
1.2.2.
|
Importance du
houppier....................................................................................................6
|
|
1.2.3.
|
Les contraintes du
houppier....................................................................................................6
|
Table des matières 29
30
1.3.2. Contraintes liées à la canopée 7
1.4. Biomasse aérienne 7
1.4.1. Définition et importance 7
1.4.2. Contraintes liés à la biomasse
aérienne 8
1.5. Densité des arbres 8
1.5.1. Définition et importance 8
1.5.2. Contraintes liées à la densité des
arbres 8
Chapitre 2 : Milieu, Matériels et Méthodes 9
2.1. Milieu d'étude 9
2.1.1. Situation géographique 9
2.1.2. Le climat 10
2.1.3. Le sol et le relief 10
2.1.4. Végétation 10
2.1.5. Activités humaines 10
2.2. Matériels et méthodes 10
2.2.1. Collecte des données 10
2.2.1. Traitement des données 14
Chapitre 3 : Résultats et discussions 16
3.1. Répartition des individus par strates
forestières 16
3.2. Densité d'arbres dominants par placette 17
3.3. Impact de la densité d'arbres dominants sur les
caractéristiques de la couronne 17
3.3.1. Forme de la couronne 17
3.3.2. Position de la couronne 18
3.3. Impact de la densité d'arbres dominants sur la
biomasse aérienne 19
Conclusion et suggestions 21
Références bibliographiques 22
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