Modeling mid-elevation Scots pine growth on a volcanic substrate
Modélisation de la croissance du Pin sylvestre en moyenne montagne sur substrat volcanique
Résumé
The aim of this study was to set up a deterministic and individual-based growth model of natural Scots pine (Pinus sylvestris L.) forests on a volcanic mountain located in the French Massif Central. In order to take the trees' competitive status into account, isolated trees were first distinguished from trees within a stand. Then trees within stands were assigned to one of the three categories of competitive status: trees characterized by a maximum competitive advantage to their neighbors (dominant trees), trees with a maximum competitive disadvantage (suppressed trees), and trees undergoing an intermediate level of competition (co-dominant trees). The modeling was achieved in three steps: (i) Trees from the different categories were first measured and cores collected and analyzed in order to establish growth models of trunk-circumference, height, and crown-width. Radial growth curves for trees within a stand showed a similar pattern for the three competition categories, with a maximum growth value reached at age three. Growth values appeared to be strongly dependent on the tree's competitive status. Circumference curves were computed on the basis of radial increment values. Models predicting circumference and height with time were computed using a Von Bertalanffy/Chapman/Richard's model. Isolated tree-height and crown-width models were established using circumference as predictor. (ii) Competition was measured on four stands ranging from young and dense to old and sparse. Each tree of the stands was mapped by its X, Y coordinates and its dimensions were recorded. Eleven distance-dependent competition indexes based on vertical or horizontal angle sums were computed and their correlation to tree dimensions was analyzed for the four stands. (iii) Two competition indexes were selected and related to growth model parameters to produce a model predicting height and circumference from the age and the competition indexes.
Le but de cette étude est de construire un modèle de croissance déterministe et individu-centré de peuplements spontanés de pin sylvestre (Pinus sylvestris L.) d'une montagne volcanique du Massif Central. Afin de prendre en compte le statut compétitif des arbres, les arbres isolés sont d'abord distingués des arbres en peuplement. Puis les arbres en peuplement sont répartis selon une des trois catégories de statut compétitif : les arbres caractérisés par un avantage compétitif maximum par rapport à leurs voisins (arbres dominants), les arbres caractérisés par un désavantage compétitif maximum (arbres dominés) et les arbres subissant un niveau intermédiaire de compétition (arbres codominants). Le modèle est réalisé en trois étapes : (i) Les arbres des différentes catégories sont d'abord mesurés et des carottes prélevées et analysées afin d'établir des modèles de croissance en circonférence du tronc, de la hauteur et de la largeur du houppier. Les courbes de croissance radiale des arbres en peuplement montrent une structure similaire pour les trois catégories de compétition considérées avec une croissance maximale à trois ans. Les valeurs de croissance s'avèrent fortement dépendantes du statut compétitif de l'arbre. Les courbes de croissance en circonférence sont calculées à partir des valeurs des incréments radiaux. Les modèles de circonférence et de hauteur en fonction du temps sont établis sur la base du modèle de Von Bertalanffy/Chapman/Richard. Les modèles de hauteur et de largeur du houppier des arbres isolés sont déterminés en utilisant la circonférence comme prédicteur. (ii) La compétition est mesurée dans quatre peuplements variant d'un peuplement jeune et dense à un peuplement âgé et clair. Chacun des arbres des peuplements est cartographié en X et Y, ses dimensions sont mesurées. Onze indices de compétition dépendant de la distance fondés sur des sommes angulaires verticales ou horizontales sont calculés et leurs corrélations avec les dimensions des arbres établies pour les quatre peuplements. (iii) Deux indices de compétition sont sélectionnés et reliés aux paramètres du modèle de croissance pour produire un modèle prédisant la hauteur et la circonférence à partir de l'âge et des indices de compétition.