Comparing natural disturbance and forest management parameters as a reference for multi-functional silviculture in Europe
Résumé
In Europe, there has long been interest in natural dynamics silviculture (NDS) to provide a full spectrum of seral habitats and structural conditions required by forest biodiversity, including species that are poorly represented in intensively managed forests. NDS aims to emulate natural disturbance dynamics at stand and landscape scales through silvicultural manipulations of forest structure and landscape patterns. However, adoption of NDS has been limited by incomplete understanding of the ranges of variability in disturbance regimes, including frequencies, spatial attributes, and severities. Addressing this constraint in European forest management, we adapted a “comparability index” (CI) that was first developed in the US to compare natural disturbances and forest management effects. We extended the original concept that included spatial and temporal axes by adding disturbance severity (i.e. tree survivorship or retention) as a third dimension. We populated the model by compiling published data on disturbance dynamics for four major forest types (i.e. spruce, beech, oak, and pine-dominated). Data on silvicultural systems by country and forest type were obtained through an expert-based process employing standardized estimation protocol. The data for both natural and harvest disturbances were visualized in three-dimensional plots indicating ranges for frequency, size, and severity. We developed an algorithim to calculate the index values for bivariate comparisons. The results indicated that natural disturbances are highly variable in size, frequency, and residual structure, but European forest management fails to encompass this complexity. The residual structure parameter proved crucial in the comparison of natural disturbances and silvicultural systems. The CI showed the highest congruence between uneven-aged silvicultural systems and key natural disturbance attributes. Even so, uneven-aged practices emulate only a portion of the complexity associated with natural disturbance effects. The remaining silvicultural systems perform poorly in terms of retention, especially, as compared to tree survivorship after natural disturbances. Our results and the CI will help European forest managers to expand their portfolio of silvicultural systems to manage for complexity and habitat diversity at multiple scales, while providing a broad array of ecosystem services. We suggest a holistic approach integrating natural dynamics silviculture with more conventional practices.
En Europe, on s'intéresse depuis longtemps à la sylviculture à dynamique naturelle (SDN) afin de fournir un spectre complet d'habitats et de conditions structurelles nécessaires à la biodiversité forestière, y compris des espèces mal représentées dans les forêts gérées de manière intensive. La sylviculture à dynamique naturelle vise à reproduire la dynamique des perturbations naturelles à l'échelle du peuplement et du paysage par des manipulations sylvicoles de la structure de la forêt et de la configuration du paysage. Toutefois, l'adoption des SDN a été limitée par une compréhension incomplète des plages de variabilité des régimes de perturbation, y compris les fréquences, les attributs spatiaux et les sévérités. Pour répondre à cette contrainte dans la gestion forestière européenne, nous avons adapté un "indice de comparabilité" (IC) qui a d'abord été développé aux États-Unis pour comparer les perturbations naturelles et les effets de la gestion forestière. Nous avons étendu le concept original qui comprenait des axes spatiaux et temporels en ajoutant la sévérité des perturbations (c'est-à-dire la survie ou la rétention des arbres) comme troisième dimension. Nous avons alimenté le modèle en compilant des données publiées sur la dynamique des perturbations pour quatre grands types de forêts (pessière, hêtraie, chênaie et pinède). Les données sur les systèmes sylvicoles par pays et par type de forêt ont été obtenues par un processus d'expertise utilisant un protocole d'estimation standardisé. Les données relatives aux perturbations naturelles et aux perturbations dues à l'exploitation ont été visualisées sous forme de volumes tridimensionnelles indiquant des fourchettes de fréquence, de taille et de gravité. Nous avons développé un algorithme pour calculer les valeurs de l'indice pour les comparaisons bivariées. Les résultats indiquent que les perturbations naturelles sont très variables en termes de taille, de fréquence et de structure résiduelle, mais que la gestion forestière européenne ne tient pas compte de cette complexité. Le paramètre de la structure résiduelle s'est avéré crucial dans la comparaison des perturbations naturelles et des systèmes sylvicoles. L'IC a montré la plus grande concordance entre les systèmes sylvicoles produisant des peuplements irréguliers et les principaux attributs des perturbations naturelles. Malgré cela, les pratiques de sylviculture irrégulière ne reproduisent qu'une partie de la complexité associée aux effets des perturbations naturelles. Les autres systèmes sylvicoles sont peu performants en termes de rétention, en particulier par rapport à la survie des arbres après les perturbations naturelles. Nos résultats et l'IC aideront les gestionnaires forestiers européens à élargir leur portefeuille de systèmes sylvicoles afin de gérer la complexité et la diversité des habitats à plusieurs échelles, tout en fournissant un large éventail de services écosystémiques. Nous suggérons une approche holistique intégrant la sylviculture des dynamiques naturelles avec des pratiques plus conventionnelles.