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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 48, Number 4, 1991
Page(s) 389 - 416
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:19910404
Ann. For. Sci. 48 (1991) 389-416
DOI: 10.1051/forest:19910404

Modélisation de la croissance des peuplements réguliers de hêtre : dynamique des hiérarchies sociales et facteurs de production

JF Dhôte

ENGREF, laboratoire de recherches en sciences forestières, 14 rue Girardet, 54042 Nancy, France

Résumé - Afin de permettre la simulation de la croissance de peuplements réguliers de hêtre soumis à divers traitements sylvicoles, un modèle indépendant des distances a été mis au point, à partir des données recueillies dans des essais comparatifs d'éclaircie observés sur de longues périodes. On a choisi de modéliser simultanément et de façon cohérente l'effet de la densité et des facteurs sociaux sur la croissance, aux deux niveaux de l'arbre et du peuplement. Le modèle repose sur une double représentation de la compétition interindividuelle. 1) Compétition verticale unilatérale entre classes sociales : le peuplement est subdivisé en deux sous-unités, l'étage principal de végétation et le sous-étage; l'étage principal inhibe totalement la croissance du sous-étage, lequel ne concurrence pas l'étage principal. 2) Compétition horizontale dans l'étage principal : la croissance d'un individu dépend de sa position sociale et de la densité partielle de l'étage principal. L'articulation entre les deux étages a lieu au voisinage d'une dimension-seuil, dont la valeur dépend de l'âge et de la densité du peuplement. Le choix d'une formulation mathématique simple permet l'étude explicite du comportement asymptotique des trajectoires individuelles : le modèle prédit une structuration continue des peuplements, des individus initialement dans l'étage dominant étant progressivement recouverts et relégués dans le sous-étage; ces régressions sociales se manifestent par l'apparition de distributions bimodales. Les prédictions sont testées favorablement pour des situations s'écartant fortement de celles qui ont servi à la construction du modèle. Toutefois, certains écarts constatés entre prédictions et observations laissent penser que la compétition pour la lumière ne suffit pas à rendre compte de la dynamique des différentes classes sociales : des différences de fonctionnement entre périodes de bonne alimentation en eau et périodes de stress hydrique suggèrent l'intervention d'une compétition souterraine. Ces résultats contribueront à la généralisation du modèle pour une large gamme de conditions écologiques et, éventuellement, pour d'autres espèces.


Abstract - Modelling the growth of even-aged beech stands: dynamics of hierarchical systems and yield factors. In order to buiid a growth simulator for even-aged stands of common beech (Fagus silvatica L) under various management regimes, a distance-independant individual-tree model was developed, on the basis of repeated measures in long-term thinning trials. The method aimed at representing, in a simultaneous and coherent way, the effect of density and social status on growth, at both tree- and stand-level. The model is based on two assumptions concerning inter-tree competition. 1) One-sided vertical competition between social classes: the stand is organized in two subsystems, the main vegetation storey and the understorey; the overstorey inhibits completely understorey growth, whereas understorey does not influence overstorey. 2) Horizontal competition in the overstorey: the growth of one tree depends on its social position and on the overstorey partial density. The two storeys are separated by a threshold dimension, the value of which depends on age and density of the stand. The rather simple mathematical formulation that was chosen allows an analytical study of the asymptotic behaviour of individual tree trajectories: the model predicts a continuous structuration of stands, as trees initially in the overstorey are progressively overtopped and drop back to the understorey; the consequence of such social regressions is the development of bimodal distributions. The predictions are favourably tested against actual observations, especially in the case of situations differing markedly from those used to build the model. But some discrepancies still subsist between predictions and observations and let us argue that competition for light is not sufficient to account for the differences in the dynamics of various social classes: dissimilar stand functioning between periods of favourable water conditions and periods of water stress indicate that competition also exists between root systems. These results will lead to a more general formulation of the model, for a large range of ecological conditions and, possibly, for other species.


Key words: forest stands dynamics / social hierarchies / yield factors / modelling / organisation levels / Fagus silvatica L

Mots clés : dynamique des peuplements forestiers / hiérarchie sociale / facteur de production / modélisation / niveaux d'organisation / Fagus silvatica L