Abstract :
[fr] Cinq essences, souvent en peuplement monospécifique, composent près de 80 % du volume de bois sur pied des forêts d’Europe occidentale. Celles-ci souffrent de plus en plus du changement climatique et de bioagresseurs, confirmant la nécessité de les diversifier. Dans ce contexte, un nombre croissant de forestiers s’interroge sur l’intérêt du bouleau, qui colonise les trouées forestières, notamment après les coupes rases et chablis. L’objectif de la thèse est d’analyser quelles pourraient être les voies de valorisation des bouleaux verruqueux (Betula pendula Roth) et pubescent (B. pubescens Ehrh.) dans la gestion forestière et sur le marché du bois et, en regard des résultats, de proposer des recommandations sylvicoles.
Premièrement, la ressource en bouleau (Chapitre 2) a été décrite au niveau : a) de sa distribution et de son abondance par l’intermédiaire des inventaires forestiers disponibles ; b) de sa façon d’occuper les peuplements, à travers l’exemple de la Wallonie, avec les données de l’Inventaire Permanent des Ressources Forestières de Wallonie (IPRFW) ; c) de son évolution sur base de la littérature et des données de l’IPRFW. L’aire de distribution du bouleau est très étendue à l’échelle de l’Eurasie, principalement à base de bouleau pubescent dans le nord, où le bouleau est le principal feuillu, et de bouleau verruqueux dans les climats plus tempérés. En Europe occidentale, le bouleau représente de 0,5 à 6 % du volume forestier total selon le pays. En Wallonie, la boulaie pure concerne 30 % du volume de bouleau, et le restant se répartit dans des peuplements d’autres essences, surtout à base de chênes indigènes, dans les régénérations naturelles, les taillis et taillis sous futaie. Les bouleaux sans défaut apparent (nœud et branche) et de plus de 38 cm de diamètre sont rares (moins de 0,3 % du volume de bouleau). D’autre part, la ressource en bouleau s’accroit rapidement en volume et en surface occupée.
Deuxièmement, le potentiel du bouleau pour la gestion forestière et l’industrie du bois est analysé sur base de la littérature, et les résultats sont organisés selon ses atouts, faiblesses, opportunités et menaces (AFOM)(Chapitre 3). Parmi ses atouts, de nombreuses conditions climatiques lui conviennent ; il est performant sur une large gamme de sols ; il a une capacité d'adaptation physique aux modifications de son environnement et une grande diversité génétique ; à ce jour, il n'est pas sérieusement affecté par des ravageurs ou maladies ; il favorise la biodiversité ; il optimise le fonctionnement du sol ; il peut intégrer une diversité de peuplements mélangés et, en essence d’abri, il facilite le développement d’autres essences ; ses propriétés permettent des utilisations polyvalentes, également en bois d’œuvre, comme illustré par le marché très développé dans le Nord de l’Europe, les Pays baltes et la Russie. Ses faiblesses, telles que la grande sensibilité de sa cime à la compétition et de son bois à la pourriture, et son abondance dans les mélanges avec d’autres essences, doivent être maîtrisées par une sylviculture adaptée. Le contexte socio-économique et climatique lui offre des opportunités de colonisation dans les trouées forestières non replantées, ou dans lesquelles il est l’une des seules essences à résister au gibier. Il bénéficie également des politiques promouvant la diversification des forêts, et d'une perception favorable du public pour ses rôles écologiques. Les principaux obstacles au développement du bouleau en Europe occidentale sont le manque d'information sur ses atouts et sur les utilisations de son bois, et l’absence de consignes de sylviculture adaptées à ses faiblesses, ainsi que des normes pour son utilisation en construction. Sur base de la ressource et de l’organisation de l’industrie, le forestier devrait viser la production rapide de grumes de haute qualité (de grande dimension et sans défaut). La sylviculture d’arbres-objectif (AO) permet d’optimiser la croissance diamétrique des AO désignés par le détourage et de contrôler leur qualité par l’élagage.
Troisièmement, nous avons analysé le développement de 704 AO détourés dans 38 régénérations naturelles denses de bouleau dans le sud de la Belgique et le nord-est de la France (Chapitre 4). Il en résulte que le bouleau peut atteindre un diamètre de 50 cm en moins de 60 ans. La modélisation de l’évolution du diamètre de cime indique que les AO de 40, 50 et 60 cm de diamètre forment respectivement des cimes d’environ 8, 10 et 12 m de large. Dans 3 sites, l’accroissement diamétrique des AO en réponse à différentes précocités de détourage est comparé à celui de bouleaux témoins. Sans intervention, l’accroissement diamétrique décline à cause de la compétition dès que le peuplement atteint l’âge de 4 à 5 ans. Avec le détourage dès cet âge, il est doublé, et pourrait rester supérieur à celui de bouleaux détourés plus tardivement pendant au moins 20 ans. Les bouleaux détourés après 9-12 ans semblent amoindrir durablement leur accroissement diamétrique, et pourraient ne jamais atteindre les dimensions nécessaires pour une utilisation en bois d’œuvre.
La discussion (Chapitre 5) commence par une réflexion sur le lien entre la science et les connaissances empiriques pour cette recherche. Deuxièmement, elle articule les acquis des 3 chapitres sous forme d’une suite de questions que peut se poser le gestionnaire forestier quant aux essences à favoriser. Le bouleau semble être une essence forestière d’avenir, d’un point de vue autécologique, pour ses fonctions écologiques et sylvicoles au service des autres essences, et pour la production rapide de bois et de PFNL, dans une gestion globale basée sur le mélange d’essences. L’utilisation industrielle de son bois, également en bois d’œuvre, est réaliste dans le contexte de l’Europe occidentale. Dès lors, nous proposons des consignes de sylviculture pour produire des grumes de haute qualité, et des consignes générales de gestion des peuplements comportant du bouleau. Enfin, des perspectives sont proposées. Du point de vue pratique, il faut sensibiliser et informer les gestionnaires forestiers et l’industrie du bois sur le potentiel du bouleau. Il est nécessaire d’éditer un guide de sylviculture, de proposer des formations techniques, et de développer des normes pour l’utilisation de son bois. Du point de vue de la recherche, il faudrait étudier le lien entre la productivité du bouleau et la station, multiplier les dispositifs expérimentaux de mesure de l’accroissement diamétrique pour pouvoir le modéliser, et créer des groupes de travail incluant les scientifiques, les gestionnaires forestiers et l’industrie du bois.
[en] Five tree species comprise nearly 80% of the forest standing stock volume in Western Europe, often in monoculture. These forests are increasingly suffering from climate change and bio-aggressors, confirming the need for forest diversification. In this context, birch colonising forest gaps, e.g., after clear-cuts or windfalls, may be an interesting tree species. The aim of the thesis is to analyse the potential of silver (Betula pendula Roth) and downy (B. pubescens Ehrh.) birch for forestry and the forest-based industry sector, and to provide silvicultural recommendations.
Firstly, we described birch resource (Chapter 2) in terms of a) distribution and abundance, using available forest inventories; b) stand structure and composition, through the example of Wallonia, using data from the Permanent Inventory of Forest Resources in Wallonia (IPRFW); c) evolution, based on literature and on the IPRFW data. Birch has a very wide distribution across Eurasia, dominated by downy birch in the north, where birch is the main hardwood species, and dominated by silver birch in temperate climates. In Western Europe, birch comprises 0.5-6% of the forest standing stock volume, depending on the country. In Wallonia, only 30% of the birch volume concerns pure birch stands. Most of the birch resource is distributed in all kinds of stand composed by other species, mostly with European oaks, and in natural regenerations and in coppice and coppice-with-standards forests. Birch stems with diameter at breast height (dbh) larger than 38 cm and with no visible defect (e.g., branches and knots) are rare (less than 0.3% of the standing stock volume). On the other hand, birch standing stock volume appears to rapidly increase over time.
Secondly, we analysed the potential of birch for forestry and the forest-based industry sector by compiling and discussing literature, and we organised the results according to its strengths, weaknesses, opportunities and threats (SWOT) (Chapter 3). Among the strengths, birch is suitable for a wide variety of climatic conditions; it performs well on a wide range of soils; it has the capacity to adapt physically to changes in its environment and it has a high genetic diversity; to date, it has not been seriously affected by pests or diseases; it promotes biodiversity; it optimises soil functioning; it can compose a variety of mixed stands, and as a nurse species, it facilitates the development of other tree species; wood properties allow versatile timber uses, as illustrated by the market in Northern Europe, in the Baltic States and in Russia. Foresters should manage its weaknesses, such as high sensitivity to crown competition and to wood decay, and its abundance in tree species mixtures. Socio-economic and climatic context offers opportunities to birch for colonising forest gaps that have not been planted or in which birch is one of the rare species to resist to game overpopulation. It also benefits from policies promoting forest diversification and from favourable public perception for its ecological roles. The main obstacles to birch development in Western Europe are the lack of information on its strengths and uses, the absence of silvicultural guidelines adapted to its weaknesses, and the lack of standards for wood use in construction. Based on birch resource and on industry’s organisation, foresters should aim at the rapid production of high quality (large and free from defect) birch logs. Crop tree silviculture is a means to optimise dbh growth by crown release and quality by pruning.
Thirdly, we analysed dbh growth and crown development of 704 crown released target birches in 38 dense birch natural regenerations in southern Belgium and north-eastern France (Chapter 4). We found that birch can reach a dbh of 50 cm in less than 60 years. Crown diameter evolution model indicates that target birches with a dbh of 40, 50 or 60 cm have a crown of about 8, 10 or 12 m wide, respectively. We also compared dbh growth of target birches in response to different crown release earliness in three subsamples. Without intervention, dbh growth declines due to competition as soon as the stand reaches the age of 4-5 years. With crown release at this age, dbh growth is doubled and could remain higher than that of birches later crown released, at least for 20 years. When crowns are released later than 9-12 years of age, birches appear to have reduced their dbh growth potential, and they may never reach the needed dimension for best timber uses.
The discussion (Chapter 5) begins with a reflection about the link between science and empirical knowledge in this research. Secondly, the chapter articulates findings of the three research through successive questions that the forester may ask when choosing which tree species to favour. Birch seems to be an interesting forest tree species, from an autoecological point of view, for its ecological and silvicultural functions at the service of other species, and to produce valuable wood. Industrial use of birch wood is realistic in the Western European context. We therefore proposed silvicultural guidelines for producing high-quality logs, and general management guidelines for common stands composed with birch. Finally, perspectives are proposed. From a practical point of view, there is a need to inform foresters and timber industry about the potential of birch and to develop guidelines and technical training about birch silviculture, and standards for the use of birch wood. Concerning research, we should study the link between birch productivity and site, add experimental plots for dbh growth measuring, and create working groups including scientists, foresters and timber industry.
