Testing French Douglas-fir seed orchards: a newly established network of trials
Evaluation des vergers français de Douglas : un nouveau réseau de plantations comparatives
Résumé
Tree breeding provides a major contribution to stand productivity and timber quality enhancement. Indeed, forest tree varieties simultaneously incorporate improvement for several traits related to site adaptation, growth, form and wood quality. Improved varieties, generally produced by sexual reproduction in seed orchards, are presently available for many forest species.A lot of trials demonstrate genetic selection effectiveness and the superiority of improved varieties over controls. Nevertheless, the genotypes planted in seed orchards have been individually selected for only a part of the characters that determine tree value. Moreover, they have been selected in a limited number of sites and under a climate probably different from the climate that the next generation of trees will experience in their lifetime. Therefore, field testing of improved materials is essential to quantify genetic gains, assess the performances for non-selected characters, study genotype x environment interactions and specify the areas where the varieties can be used safely and advantageously.In France, a programme of seed orchards was supported by the Ministry in charge of forests in the second half of the 20th century. INRA, Cemagref and ONF (French Forest Service) were the main actors. Currently, the productive orchards are operated by a consortium of two seed dealers (Vilmorin Company and ONF). The whole programme concerns 8 species among which Douglas-fir that is the 2nd reforestation species considering the number of traded seedlings. In the 1980's, eight clonal orchards were planted over 85 ha in SW France. Their components were selected within American natural populations (mainly Washington and Oregon but also California for an utilisation in dry regions) and in French selected stands. These orchards are now intensively managed and they currently produce 87% of the seedlings used in France.For years, improved seed of Douglas-fir have been produced by two orchards whose performances were well known. Yet, the prospect of climate change incited the seed dealers to diversify their supply with seeds now available from six new orchards. As little is known about their behaviour, four French organisations of research and development (Cemagref, INRA, ONF, CNPF) gathered together to test the whole set of Douglas-fir orchards in various conditions of soil and climate and in comparison with the seed zone Washington 403. A special attention has been paid to seed lot representativeness i.e. clonal cone collections have been organised in several orchards where cone production was unevenly distributed among clones.29 trials were established between 2009 and 2011. They are distributed in four categories of sites: i) areas where Douglas-fir is widely cultivated and should remain appropriate in the 21st century ii) mountainous areas (1000-1300 m a.s.l.) that climate change should make favourable to Douglas-fir iii) and iv) climatic marginal areas that are expected to be unsuitable for standard varieties (north of the natural Douglas-fir range) around 2050 (type 1) or are already too harsh (type 2).The trials have a single-tree plot (TSP) design (96 seedlings per genetic unit) or a block design (49 seedlings x 4 blocks). The ratio TSP/block depends on the site and whether a response is expected at juvenile or adult stage. Furthermore, demonstration trials have been established in order to facilitate spreading of information among private owner community.Though young, the Douglas-fir seed orchard testing network has already produced useful results. In particular, the 8 varieties have been ranked for lateness of bud flushing and, thus, sensitivity to spring frost. Sums of degree-days required for flushing have been computed. Data have also been collected for seedling health, polycyclism and initial height growth.In the long term, this network will give information on adaptability, growth and form of French improved varieties of Douglas-fir. As the trials are established in a large range of environments, the results should also provide useful information to foreign silviculturists.
L'amélioration génétique vise à produire des variétés forestières mieux adaptées aux milieux de reboisement aux besoins quantitatifs et qualitatifs des sylviculteurs. Pour la plupart des espèces, les vergers à graines constituent la voie de diffusion privilégiée du progrès génétique. Les variétés y sont alors produites par voie sexuée.De nombreux essais démontrent l'efficacité de la sélection et la supériorité des variétés améliorées. Néanmoins, l'évaluation en forêt des produits des vergers demeure essentielle pour quantifier les gains par rapport à des témoins connus et renseigner les reboiseurs sur les zones d'utilisation de ces variétés. C'est d'autant plus nécessaire que les géniteurs installés en vergers ont été sélectionnés i) dans le jeune âge, ii) pour une petite partie seulement des caractères conditionnant la valeur de l'arbre, iii) dans un nombre de sites limité, en forêt ou dans des tests génétiques et iv) sous un climat qui risque d'être différent de celui que connaîtront les peuplements issus des vergers.Comme de nombreux pays, la France s'est dotée d'un programme de vergers à graines publics. La conception a été confiée à l'INRA et au Cemagref et la gestion est assurée par l'ONF et un consortium de marchands grainiers. Ce programme concerne 8 espèces et, bien sûr, le Douglas qui est la seconde espèce de reboisement française en termes de commercialisation de plants (5.8 M plants en 2009/10). 8 vergers de Douglas, totalisant 85 ha, ont été installés dans le SW France dans les années 1980's. Ils sont constitués de matériels américains (Etats du Washington et, pour une utilisation en situation méridionale, de Californie) et/ou français. Grâce aux travaux du Cemagref en induction florale, ces vergers sont à présent gérés intensivement et ils alimentent de façon significative le marché des graines et plants forestiers. 87% des plants de Douglas commercialisés en 2009/10 provenaient de vergers (catégories testée ou qualifiée).Pendant de nombreuses années, l'essentiel de la demande était assurée par deux vergers, dont les profils étaient bien connus. L'offre s'est récemment diversifiée en anticipation au changement climatique avec l'exploitation de 6 nouveaux vergers pour lesquels peu d'infos sont disponibles. Quatre organismes de R&D français se sont associés en 2008 pour évaluer l'ensemble des vergers dans des conditions pédo-climatiques variées. Les objectifs sont principalement d'acquérir des infos sur la plasticité des variétés et, particulièrement, leur capacité à résister à la chaleur/sécheresse et sur les performances (vigueur, forme) dans les stations favorables à la culture du Douglas.Au total, les 29 dispositifs du réseau sont constitués de représentants des 8 vergers français et de la seed zone Washington 403 utilisée comme témoin. Ils sont répartis dans quatre catégories de milieux : - 8 dans de grandes zones de culture de Douglas qui correspondent à des stations actuellement optimales et qui conviendront encore pendant les 50-80 ans que dure une révolution de Douglas - 6 dans des régions d'altitude supérieure aux 1000 m habituellement recommandées car des surfaces le réchauffement climatique devrait libérer des surfaces importantes à ces altitudes - 15 dans les "marges climatiques" qui sont de deux types : le premier correspond à des zones géographiques où les variétés "classiques" (matériels du nord de l'aire naturelle) sont encore à leur place mais risquent de ne plus l'être d'ici 2050, le second se réfère à des milieux encore plus sévères ne convenant pas, ou plus, aux variétés classiques mais où la variété californienne pourrait s'y substituer.Les essais sont mono-arbre (96 plants/verger) ou constitués de grandes parcelles unitaires (49 plants x 4 blocs par verger). Le ratio des essais de ces deux catégories varie selon le type de milieu, selon que la réponse est attendue dans le jeune âge ou au stade adulte. En outre, des tests de démonstration ont été installés pour optimiser le transfert des connaissances vers les propriétaires privés.Les dispositifs ont été installés en 2009, 2010 et 2011. Nous avons veillé à ce que les matériels qu'ils renferment soient représentatifs des matériels de base présents dans les vergers. Cela a nécessité l'organisation de récoltes de graines clonales pour plusieurs vergers.Malgré son jeune âge, le réseau a déjà fourni des informations utiles puisqu'il nous a permis de classer les variétés pour la tardiveté de débourrement végétatif et donc la sensibilité aux gelées tardives. Des données ont également été collectées pour le taux de polycyclisme et la croissance initiale.A terme, ces tests d'évaluation renseigneront les reboiseurs français sur les capacités d'adaptation et les performances des variétés améliorées françaises. Etant implantés dans une large gamme de milieux, ils peuvent aussi présenter un intérêt pour les utilisateurs d'autres pays européens.