Soutenance de thèse de BRASSEUR Solène
Titre de thèse
Impact de la gestion forestière et des contraintes hydriques sur la régénération naturelle : application in situ et ex situ à Quercus pubescens
Impact of forest management and water constraints on natural regeneration: in situ and ex situ application to Quercus pubescens
Résumé de la thèse
Les forêts méditerranéennes sont modelées par les contraintes hydriques et les limites en nutriments, ainsi que par des millénaires d'exploitations et de gestions humaines. Elles constituent des systèmes multifonctionnels qui assurent des fonctions de régulation, favorisent la biodiversité et fournissent des services écosystémiques culturels, tout en répondant à une forte demande en produits forestiers ligneux et non-ligneux. Dans le contexte du changement climatique, il est essentiel de garantir leur résilience à long terme. La régénération sexuée (à partir de graines) joue un rôle central à cet égard, car les plantules, génétiquement recombinées, sont soumises à la sélection naturelle et peuvent donner naissance à des individus mieux adaptés à leur environnement. Cependant, depuis le début du XXIe siècle, le processus de régénération sexuée est confronté à d'importants défis : le recrutement est insuffisant, et les jeunes semis qui émergent présentent de faibles taux de survie et une croissance réduite.
Afin de favoriser la régénération naturelle, les gestionnaires forestiers encouragent déjà l'ouverture de la canopée en pratiquant l'éclaircie forestière. Cependant, des questions essentielles subsistent, notamment au sujet de l'intensité d'éclaircie nécessaire pour garantir à la fois l'établissement des semis et leur croissance à long terme. Pour répondre à cette problématique, cette thèse étudie les effets directs et indirects de l'ouverture de la canopée sur la régénération naturelle de Quercus pubescens Willd. Les deux premiers chapitres examinent les effets d'un gradient d'éclaircie (allant de 0 % à 100 % de récolte de la surface terrière), mis en place en mars 2022 dans un vieux taillis méditerranéen de Q. pubescens (70 à 80 ans depuis la dernière récolte), sur les voies de régénération végétative et sexuée pendant 2 à 3 ans. Nous nous concentrons également sur les effets des principaux facteurs influençant l'établissement et la croissance des semis (la lumière, le stress hydrique et la compétition) dans des conditions expérimentales semi-contrôlées.
Nos résultats révèlent un trade-off entre l'établissement des semis et leur croissance le long du gradient d'éclaircie. Nous avons observé des densités plus élevées de semis issus de graines sous canopée fermée (c'est-à-dire conservant son rôle tampon), ce qui suggère que les processus d'établissement des semis sont très sensibles au stress hydrique. À l'inverse, une ouverture plus importante de la canopée a favorisé la croissance des semis établis et stimulé la reproduction végétative (taux de rejet et croissance plus élevés), soulignant le rôle central de la disponibilité de la lumière dans les processus de croissance. Dans des conditions semi-contrôlées, nous avons également mis en évidence un effet négatif de la compétition — en particulier celle des graminées — sur la croissance des semis, effet qui est atténué sous une canopée plus dense. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent qu'une éclaircie modérée (environ 50 % de la surface terrière récoltée) représente un compromis de gestion approprié. Nous soulignons la nécessité d'aller au-delà des approches axées sur la production pour s'orienter vers une gestion forestière multifonctionnelle qui intègre pleinement la diversité des services écosystémiques et assure une régénération sexuée réussie. Le maintien des fonctions forestières essentielles exige des stratégies de gestion plus adaptatives et plus équilibrées.
Thesis resume
Mediterranean forests are shaped by strong water and nutrient limitations, as well as by millennia of human use and management. They constitute multifunctional systems and ensure regulatory functions, support biodiversity, and provide cultural ecosystem services, while also meeting a strong demand for both wood and non-wood forest products. In the context of climate change, ensuring their long-term resilience is critical. Sexual regeneration (by seeds) plays a central role in this regard, as genetically recombined seedlings are subject to natural selection and can give rise to individuals better adapted to their environment. However, since the beginning of the 21st century, the sexual regeneration pathway faces substantial challenges: recruitment is lacking, and the young seedlings that do emerge have low survival rates and exhibit a reduced growth.
To promote natural regeneration, canopy opening through thinning is already encouraged by forest managers. However, key questions remain, particularly regarding the intensity of thinning required to ensure both seedling establishment and their long-term growth and performance. To address this issue, this thesis investigates the direct and indirect effects of canopy opening on the natural regeneration of Quercus pubescens Willd. We examine the effects of a thinning gradient (from 0% to 100% basal area removal), established in March 2022 in an old Mediterranean coppice of Q. pubescens (70–80 years since the last harvest), on both vegetative and sexual regeneration pathways for 2 to 3 years. Then we focus on the influence of key drivers of seedling establishment and growth (light, water stress and competition) under semi-controlled experimental conditions.
Our results reveal a trade-off between seedling establishment and growth along the thinning gradient. We observed higher densities of seed-origin seedlings under closed canopies (i.e., with maintained buffering role) suggesting that seedling establishment processes are highly sensitive to water stress. Conversely, increased canopy opening enhanced the growth of established seedlings and stimulated vegetative reproduction (e.g., higher sprouting rates and increased sprout growth) highlighting the central role of light availability in influencing growth processes. Under semi-controlled conditions, we highlighted a negative effect of competition—particularly from grasses—on seedling growth, an effect that is mitigated under denser canopy cover. Taken together, these results suggest that moderate thinning (around 50% of basal area removal) represents a suitable management compromise. We highlight the need to move beyond production-oriented approaches toward multifunctional forest management that fully integrates the diversity of ecosystem services and ensures successful sexual regeneration. Maintaining essential forest functions calls for more adaptive and balanced management strategies.