Comment choisir des essences d'arbres adaptées au climat: Aide à la décision pour les propriétaires forestiers en Hesse, Allemagne

Les changements climatiques posent de nombreuses incertitudes aux gestionnaires forestiers. Les projections prévoient que le changement climatique sera généralisé, rapide et s'intensifiera. Par conséquent, les scénarios climatiques doivent toujours être réexaminés pour les recommandations d'espèces d'arbres et les changements incorporés dans la prise de décision forestière.

Les projections régionales du changement climatique ne sont pas aussi claires, surtout en ce qui concerne la répartition saisonnière des précipitations. En outre, non seulement les caractéristiques du sol, mais aussi les conditions de terrain telles que la pente ou l'exposition ont un impact important sur l'approvisionnement en eau d'un site spécifique. Cela rend nécessaire une modélisation spatialement différenciée des effets du changement climatique. Dans la région de Hesse, l'accent est mis sur la modélisation de l'approvisionnement en eau, car le changement climatique augmente le risque de stress de sécheresse pour les espèces d'arbres dans de nombreuses régions, limitant ainsi leur adéquation. Cela est dû non seulement à la modification des régimes de précipitations, mais aussi à l'augmentation de l'évaporation, liée à l'augmentation des températures. Surtout pendant les mois chauds de l'été, cela se traduira par un déficit en eau croissant dans de nombreux endroits à l'avenir. Les projections sont particulièrement sévères si l'on tient compte du scénario d'émissions RCP 8.5 du GIEC (2014).

L'un des défis consiste à trouver un indicateur de stress dû à la sécheresse. Il devrait être calculé pour tous les sites forestiers de Hesse et devrait être adapté à l'évaluation du risque des espèces d'arbres afin que des recommandations puissent être formulées à l'aide de valeurs seuils.

Les dommages causés ces dernières années par les tempêtes, la sécheresse et les infestations de dendroctones de l'écorce illustrent l'urgence d'une gestion adaptée des forêts. En particulier dans les zones de dommages à grande échelle, les décisions concernant le reboisement doivent être prises rapidement. Ces décisions doivent tenir compte des changements climatiques attendus, minimisant ainsi les risques de dommages futurs et conduisant à la préservation à long terme de forêts vitales et stables.

Leplan intégré de protection du climat 2025de l’État de Hesse met en œuvre le plan de protection du climat du gouvernement fédéral allemand au niveau de l’État. Il consiste en un vaste ensemble de mesures d’atténuation du changement climatique et d’adaptation à celui-ci.

Conformément à la loi sur les forêts de Hesse, les propriétaires forestiers sont libres de choisir les espèces d’arbres. Toutefois, ils sont tenus de reboiser les zones dans un délai de six ans (§7 HWaldG).

L'État de Hesse aide les propriétaires forestiers à réparer les dommages causés à la forêt par des conditions météorologiques extrêmes. Les recommandations de la NW-FVA sont intégrées de manière contraignante dans la réglementation nationale établissant un programme de subventions forestières («Richtlinie für forstliche Förderung in Hessen», 30 avril 2018, et «Richtlinie zur Förderung von Maßnahmen zur Bewältigung der durch Extremwetterereignisse verursachten Folgen im Wald in Hessen, Extremwetterrichtlinie-Wald, 1er avril 2021)».

Les recommandations pour des compositions d'espèces d'arbres adaptées au climat en Hesse, élaborées dans le cadre du projet IKSP-Hessen, ont les objectifs suivants:

1.   Fournir des informations spécifiques au site pour les zones forestières non cartographiées dans les forêts municipales et privées de Hesse afin de sélectionner les espèces d’arbres appropriées à l’emplacement, étant donné que seulement 80 % des forêts ont déjà été cartographiées. Dans ce contexte, le projet vise à mieux représenter spatialement l’équilibre hydrique et nutritif, en particulier dans le large éventail de sites cartographiés comme «mésotrophes».

2.   Élaborer des recommandations sylvicoles à l'avenir - en prévision de l'année 2100. Les scénarios climatiques régionaux de l'ensemble central du groupe d'experts ReKliEs-De au niveau de l'État sont utilisés à cette fin.

3.   Identifier les «types de développement forestier», consistant en un mélange recommandé d’espèces d’arbres qui se complètent mutuellement dans leurs modes de croissance, afin de minimiser ou de réduire le risque de dommages dus au changement climatique.

L'objectif final est que les résultats soient mis à la disposition de tous les propriétaires forestiers de Hesse, en mettant en œuvre un nouveau système d'information convivial utilisable par les propriétaires forestiers sans connaissances techniques approfondies.

Le projet comprenait trois activités principales: (i) cartographie des caractéristiques spécifiques du site dans les conditions actuelles et futures, (ii) élaboration de recommandations («types de développement forestier recommandés») et (iii) transfert de connaissances pour favoriser l’adoption des recommandations par les propriétaires forestiers (service web pour les espèces d’arbres adaptées au climat), comme détaillé ci-dessous.

1. Cartographie des caractéristiques spécifiques du site

Comprendre les caractéristiques spécifiques du site, telles que l'eau disponible et l'approvisionnement en nutriments, est essentiel pour choisir des espèces d'arbres appropriées pour n'importe quel site forestier. Des cartes des sites du sol étaient disponibles au début du projet pour la majorité des zones forestières de la Hesse. Afin de combler l'écart de 20 % de la superficie forestière non documentée et d'améliorer les résultats de la cartographie, des modèles informatiques ont été développés au NW-FVA pour dériver l'état trophique, l'équilibre climatique de l'eau (différence entre les précipitations et l'évapotranspiration potentielle) et la capacité de champ utilisable (eau disponible pour les plantes après reconstitution pendant les mois d'hiver) pour tous les sites forestiers. Pour calculer l'estimation basée sur la surface de la capacité de champ utilisable, un total de 4,179 profils de sol ont été préparés. En outre, la carte du sol du bureau d’arpentage de l’État de Hesse a été utilisée pour estimer les niveaux trophiques (Heitkampet al., 2020). L'élément central était l'évaluation de l'approvisionnement futur en eau en évaluant le bilan hydrique du site pendant la période de végétation. Ce paramètre se compose de la capacité de champ utilisable et du bilan hydrique climatique. Le bilan hydrique climatique utilisé est basé sur les projections climatiques du scénario d’émissions RCP 8.5 (GIEC 2014), calculées avec le modèle global ECHAM 6 et le modèle statistique régional STARS II comme valeur moyenne pour la période de référence 2041-2070. Afin d'établir la référence locale, une méthode combinée de pondération inverse de la distance et de régression de la hauteur a été utilisée pour passer à une grille de 50 x 50 m.

La nouvelle carte du site NW-FVA contient donc des informations complètes sur les niveaux trophiques et le futur bilan hydrique du site pour l'ensemble de la forêt de Hesse, ce qui permet un plus grand poids des considérations climatiques dans la sélection des espèces d'arbres.

2. Mise au point des types de développement forestier recommandés

Les espèces d'arbres sont classées en fonction de leurs besoins en eau et en éléments nutritifs à l'aide de valeurs seuils de l'indice de stress dû à la sécheresse. Les espèces d'arbres qui se complètent en termes d'exigences écologiques et de comportement de croissance sont appariées pour former des types de peuplements mixtes ou des types de développement forestier.

En fonction du respect de ses exigences écologiques pour le site, le rôle d'une espèce d'arbre dans les forêts mixtes peut être classé comme leader, mixte, accompagnant ou exclu de la culture. En plus du bilan hydrique du site et des critères trophiques, les recommandations contiennent également certains paramètres sylvicoles et économiques (par exemple, l'exclusion du pin et du bouleau sur les sites riches en eau et en éléments nutritifs). Pour les sites hydromorphes, c'est-à-dire les sols influencés par les eaux souterraines et les eaux souterraines, l'allocation des espèces d'arbres à l'aide du bilan hydrique du site n'est pas appropriée, car la capacité de champ utilisable n'est pas significative ici. Au lieu de cela, ils sont classés par le système précédent en fonction du régime d'eau du terrain et du niveau trophique.

Les principaux arguments en faveur des forêts mixtes sont leur plus grande stabilité et leur résilience généralement plus élevée pour compenser les perturbations.  Les types de développement forestier sont utilisés dans la planification sylvicole. Ils sont décrits par des modèles de la structure forestière souhaitée qui, par exemple, catégorisent leur position de succession et spécifient les objectifs de développement en ce qui concerne leur fonction protectrice et récréative. Les objectifs de production de bois sont inclus sous la forme de diamètres cibles et de périodes de production. Les pourcentages d'espèces d'arbres sont définis pour les objectifs de développement et de régénération. Des informations de planification spécifiques au site peuvent être obtenues pour chaque espèce d'arbre recommandée dans un type de développement forestier.

Le catalogue des types de développement forestier pour les forêts municipales et privées comprend 34 types de développement forestier.  Ils sont déjà utilisés par de nombreux propriétaires forestiers. Le nombre de visites sur le portail web en août 2024 est supérieur à 296 000 (nombre de clics) et il augmente. En raison du risque d'interprétation erronée par des utilisateurs non experts, le NW-FVA conseille généralement de consulter du personnel forestier spécialisé.

3. Web-Service pour les espèces d'arbres adaptées au climat

Le système d’aide à la décision pour la sélection d’espèces d’arbres adaptées au climat a été intégré dans le SIG opérationnel de HessenForstet mis à la disposition des propriétaires forestierssous la forme d’un portail web librement accessible (https://www.nw-fva.de/baem/). De plus, le REST-Web-Service sur lequel repose l'ensemble du service et le WMS (web map service) peuvent être facilement intégrés dans d'autres produits logiciels. Le site Web de la NW-FVA contient également un guide rapide sur l'utilisation du service. Le catalogue des types de mise en valeur des forêts, d'autres informations générales et les tableaux de classification peuvent être téléchargés.

Dans l'application Web, un clic sur la carte ouvre un tableau contenant des informations sur la position, les caractéristiques du site forestier et les types de développement forestier recommandés à chaque emplacement forestier dans toute la Hesse.

Pour compléter le portail Web, une application a été développée pour les systèmes d'exploitation Android et iOS (Apple) pour les appareils mobiles. L'avantage de l'application est qu'elle détermine la position d'une forêt via GPS. Il permet de récupérer immédiatement les informations, de sorte qu'une évaluation de la situation sylvicole existante puisse être directement reliée au site forestier. S'il n'y a pas d'accès Internet disponible, l'emplacement sélectionné est enregistré et peut être ouvert plus tard pour récupérer les informations associées. Le positionnement est particulièrement utile s'il n'y a pas de division forestière ou de base cartographique ou s'il est difficile de tracer des limites, par exemple dans les petites forêts privées.

Enfin, le catalogue des types de développement forestier sert de base aux subventions des organes administratifs. L'État de Hesse finance le reboisement d'espaces ouverts qui ont été touchés par l'extrême sécheresse entre 2018 et aujourd'hui. La sélection d'un type de développement forestier recommandé à un endroit spécifique est obligatoire pour les propriétaires forestiers et une condition préalable pour recevoir des subventions pour la plantation et l'entretien.

Les partenaires du projet étaient les propriétaires forestiers et les conseillers: HessenForst, responsable de la forêt domaniale et des parties des forêts municipales et privées, et l’association des propriétaires forestiers de Hesse, responsable de toutes les autres parties des forêts municipales et privées. Tous deux ont fourni des conseils et des données tout au long du projet et ont participé aux processus de transfert des connaissances.

Une enquête auprès des propriétaires forestiers et des conseillers forestiers a été menée pour élaborer des stratégies visant à promouvoir la sensibilisation et l'utilisation des outils d'aide à la décision pour les forêts municipales et privées. Depuis les premières étapes du projet, la participation des parties prenantes a favorisé l'acceptation et l'adoption des recommandations des propriétaires forestiers. Pour cette raison, des informations plus détaillées sur l’engagement des parties prenantes sont fournies dans la section «Réussite et facteurs limitatifs».

Facteurs de réussite:

Afin de mettre les résultats en pratique aussi rapidement et efficacement que possible, le processus de transfert des connaissances s'est déroulé à plusieurs niveaux, ce qui a représenté un facteur clé de réussite du projet.

Premièrement, la composition des participants au projet, qui impliquait la HessenForst et l’Association des propriétaires forestiers de Hesse, signifiait que des praticiens expérimentés étaient impliqués dans l’élaboration et l’interprétation des résultats dès le début du projet. Cela a garanti la reconnaissance des recommandations fournies et l'intégration active dans la planification forestière dès le début. Par conséquent, la première validation a eu lieu au cours du processus en cours avant la présentation des résultats et leur mise à la disposition du grand public. Cette approche a considérablement accru l'acceptation des recommandations élaborées pour les espèces d'arbres.

Un deuxième niveau de transfert de connaissances réside dans la documentation facile à comprendre et la mise à la disposition du public des résultats sous une forme qui soutient de manière transparente les propriétaires forestiers et les forestiers dans leurs décisions. Un système d'aide à la décision numérique (DSS) de guerre donc conçu comme un outil approprié. Ce site est accessible au public par l’intermédiaire d’un portail web NW-FVA, où les propriétaires forestiers peuvent facilement identifier leurs peuplements et accéder/télécharger les recommandations relatives aux espèces d’arbres élaborées dans le cadre du projet. Une version mobile pour les téléphones mobiles Android et iOS a également été développée. Ces applications sont le moyen le plus simple de localiser des sites en utilisant la fonction GPS de l'appareil mobile.

Dans le cadre de la troisième étape du transfert de connaissances, des cours de formation active ont été organisés en étroite collaboration avec HessenForst dans tous les offices forestiers. Des conférences ont également été données lors d’événements organisés par l’Association des propriétaires forestiers de Hesse. Des cours de formation gratuits sont également offerts aux propriétaires forestiers dans leurs propres forêts. Les cours et le portail Web ont été annoncés par le biais de dépliants et de publicités dans des revues spécialisées. En outre, la création de manuels d'utilisation vidéo a commencé. Ceux-ci sont également disponibles sur le site Web de la NW-FVA.

Étonnamment, plusieurs autres secteurs, tels que les bureaux de planification environnementale, les autorités de protection de la nature et les entités responsables de l'extraction de l'eau potable et des barrages ou de la construction de routes, ont manifesté leur intérêt pour l'utilisation des recommandations relatives aux espèces d'arbres et pour l'intégration du service dans leurs portails SIG. Cela démontre le succès de l'initiative entreprise par NW-FVA.

Une approche similaire, fondée sur le même concept de types de développement forestier, a été mise en œuvre dans l’État de Rhénanie-du-Nord-Westphalie (Allemagne), dans le cadre du projet SUPERB (voir l’étude de cas intitulée Large forest restoration solutions in NRW), suggérant le potentiel de reproduction du projet.

Facteurs limitatifs:

Bien qu'il y ait un grand besoin de conseils et que les recommandations aient été intégrées de manière contraignante dans les subventions de l'État pour les projets de reboisement, les recommandations sur les espèces d'arbres ne sont pas encore établies en tant que nouvelle norme.

L'invitation à fournir un retour d'information et le programme de formation ont été bien accueillis, mais pas dans la mesure espérée. Une connaissance approfondie du domaine complexe de la sélection des espèces d'arbres dans un climat changeant est jugée nécessaire pour éviter les interprétations erronées. En outre, le groupe cible des décideurs dans la forêt est très hétérogène, nécessitant des efforts de communication importants. Pour surmonter ces limites, un programme de formation sera maintenu à long terme. La formation sur place est préférable, mais des vidéos pédagogiques sont également souhaitées. Cela sera envisagé pour améliorer l’adoption des recommandations.

Le coût total du projet s’élevait à 5 655 000 EUR et comprenait principalement des frais de personnel.  L'utilisation des outils développés dans le projet est gratuite pour tous les utilisateurs. Les coûts de restauration des forêts varient en fonction des conditions du site et de l'étendue de la zone à restaurer. Un exemple peut être trouvé dans l’étude de cas intitulée «Large-scale forest restoration solutions for resilience to multiple climate stressors in North Rhine-Westphalia, Germany » (Des solutions de restauration forestière à grande échelle pour la résilience à de multiples facteurs de stress climatique en Rhénanie-du-Nord-Westphalie, Allemagne).

La planification sylvicole utilisant des types de développement forestier qui recommandent des forêts mixtes offrira une plus grande stabilité et généralement une plus grande résilience aux perturbations. Cela garantira non seulement des avantages environnementaux et économiques, mais aussi le maintien d'autres services écosystémiques forestiers. Bien qu'il ne soit pas spécifiquement quantifié, il soutiendra également la régulation du climat, la régulation et l'approvisionnement en eau, le contrôle de l'érosion, la fourniture d'habitats et les loisirs.

Le projet a débuté en 2018 et s'étend jusqu'en 2025. Le portail web a été mis à disposition pour la première fois en octobre 2020. Après d’intenses développements, une mise à jour complète a été effectuée en mai 2023.

La sélection et la planification de mesures spécifiques de restauration ou de plantation peuvent prendre jusqu'à un an. La gestion continue des peuplements forestiers est importante afin de maintenir une forêt mixte adaptée qui peut fournir tous les services écosystémiques. Il existe des recommandations de gestion correspondantes pour chaque type de développement forestier, différenciées en fonction du stade de préépaississement, du stade de fourrés, du stade de qualification et du stade de dimensionnement, ainsi que du stade de maturité et de régénération.

L'outil d'aide à la décision est conçu pour être permanent et est mis à jour de façon continue.

Dr. Ralf Nagel
director of the Northwest German Forest Research Institute
Grätzelstraße 2
D-37079 Göttingen
Tel.: +49 (0) 551 – 69401 – 123
E-Mail: ralf.nagel@nw-fva.de

Dr. Heidi Döbbeler
scientific assistant
Northwest German Forest Research Institute
Grätzelstraße 2
D-37079 Göttingen
Tel.: +49 (0) 551 – 69401 – 114
E-Mail: Heidi.Doebbeler@nw-fva.de

Dr. Jan Hansen
head of forest inventory, information technology and biometrics
Northwest German Forest Research Institute
Grätzelstraße 2
D-37079 Göttingen
Tel.: +49 (0) 551 – 69401 – 221
E-Mail: Jan.Hansen@nw-fva.de

fnews@thuenen.de

Döbbeler H., Nagel R.-V., Spellmann H., Hamkens H. (2023): Waldentwicklungsziele (WEZ) für den hessischen Kommunal- und Privatwald. Empfehlungen der NW-FVA à Zusammenarbeit mit dem Hessischen Waldbesitzerverband. Göttingen. 39 S. (https://www.nw-fva.de/unterstuetzen/software/baem/hessen, stand 26.05.2023)

Spellmann H., Döbbeler H., Hamkens H., Hansen J., Sutmöller J., Bialozyt R., Nagel R.-V. (2021): Entscheidungshilfen zur klimaangepassten Baumartenwahl. Deutscher Waldbesitzer (1): 8-10.

Heitkamp F., Ahrends B., Evers J., Steinicke C., Meesenburg H. (2020): Inférence des régimes nutritifs du sol forestier en intégrant la chimie du sol à la logique floue: Application régionale pour les parties prenantes de Hesse, Allemagne. Geoderma Régional 23: e00340. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2020.e00340

Bialozyt, R., Böckmann, T. (2023): Abschlussbericht IKSP Projekt L-12 «Klimarisiko- und Zielbestockungskarten Forst – Verbesserte Beratungsgrundlagen für neue Herausforderungen an hessische Waldbesitzer», 76 S. (https://www.nw-fva.de/unterstuetzen/software/baem/hessen, stand 26.05.2023)