II.2. Développement et utilisation des
modèles allométriques
II.2.1. L'état des connaissances sur les
modèles allométriques
Les modèles allométriques sont des relations
mathématiques entre des mesures dendrométriques des arbres
(diamètre, hauteur) et leur masse totale. L'estimation de la biomasse
est un exercice obligatoire pour déterminer les stocks de carbone dans
une formation végétale. Cette information est devenue la base de
l'évaluation et des inventaires du stock de carbone et de son
évolution dans la perspective des projets MDP (boisement, reboisement).
Ces derniers sont définis par le Protocole de Kyoto (CCNUCC, 1997) et
les accords de Marrakech (COP 7, 2001) comme un point d'ancrage de la
contribution des pays en développement (pays non Annexe I) dans l'effort
d'atténuation des changements climatiques. L'estimation de la biomasse
est une étape essentielle dans l'évaluation du stock de carbone
et les approches utilisées varient en fonction de plusieurs facteurs :
types de végétation, objectifs initiaux, méthodes
statistiques d'échantillonnage, techniques de mesures, etc.
Cependant, le modèle mathématique le plus
utilisé pour l'évaluation de la biomasse sur pied est de la forme
:
M=aDb : (a et b sont les coefficients
d'ajustement, D le diamètre à 1,3 m et M la biomasse totale),
Zianis et Mencuccini (2004).
Dans la plupart des cas, la variabilité de M est
largement expliquée par la variabilité de D. Les coefficients a
et b varient en fonction des espèces, de l'âge des arbres, des
conditions stationnelles, etc. Les techniques les plus courantes pour
déterminer les coefficients a et b sont des régressions par
moindres carrés sur des données logarithmiques
transformées de D et M issues des données de terrain. La
méthode dite destructive utilisée dans ce genre d'exercice
demande beaucoup de temps et de moyens. Le choix des sites requiert aussi une
attention particulière pour les extrapolations futures
(homogénéité et représentativité des
sites).
II.2.2. Généralités sur les mesures de
la masse ligneuse
La masse de bois est mesurée par simple pesée ou
par multiplication de son volume par sa
Mo ?
masse volumique (masse par unité de volume :
kg/m3). On parle aussi de densité pour désigner la
masse volumique. Il est relativement simple de déterminer la masse brute
de bois, mais l'estimation de la masse sèche (à l'état
anhydride) est plus complexe et requiert un séchage d'une partie de
l'échantillon à l'étuve jusqu'à atteindre une masse
constante. La masse brute est fonction de la densité, du taux
d'humidité et accessoirement de l'épaisseur de l'écorce.
Puisque la densité du bois dépend de la teneur en eau, les types
de volume de bois mesurés sont selon Rondeux (1993) :
1) le volume de bois vert ou à l'état
saturé (Vs) ;
2) le volume de bois sec à l'air ou à 12%
d'humidité (V12) ;
3) le volume de bois à l'état anhydride (Vo).
Les paramètres les plus utilisés sont la
densité à l'état anhydride et l'infra-densité.
Do= Mo/Vo (Masse volumique = Masse à l'état
anhydride/ Volume à l'état anhydride) ; D12= M12/V12 (Masse
volumique normale ou masse à l'état sec à l'air, soit 12%
d'humidité) Ds=Ms/Vs (Masse volumique à l'état vert, i.e.
bois saturé)
I=Mo/Vs (Infra-densité = Masse à l'état
anhydride/volume à l'état sec)
La masse volumique dépend des espèces. Elle est
influencée par l'essence, les variations climatiques annuelles, les
facteurs topographiques et stationnels. Il est important de retirer
l'humidité de la masse totale pour obtenir la biomasse sèche. Le
taux d'humidité est calculé de la façon suivante :
Ces fondements théoriques ont été
utilisés pour structurer une approche d'estimation de la biomasse
sèche totale des arbres.
- Les techniques expérimentales utilisées
pour l'estimation de la biomasse ligneuse
La biomasse ligneuse aérienne est la quantité,
exprimée en masse de la matière vivante des arbres. Elle concerne
les troncs et les ensembles constitués des branches, des feuilles.
Les diverses opérations à suivre pour estimer la
biomasse des arbres sont d'après Rondeux (1993) de :
1. prendre diverses mesures (diamètre à 1,3 m,
hauteur de l'individu, diamètre du houppier) ;
2. abattre l'arbre et procéder à son
débitage par catégories de diamètres ;
3. séparer les diverses composantes (tronc, branches,
ramilles, feuilles, etc.) ;
4. récolter les données relatives aux dimensions
(longueurs, diamètres, etc.)
5. peser les composantes vertes (avant séchage) ;
6. prendre des échantillons (disques sur le bois de tige
et de branche, sur les feuilles)
7. peser les échantillons verts ;
8. sécher ces échantillons à l'étuve
jusqu'à avoir un poids constant.
- Pour les troncs et grosses branches
9. peser la masse à l'état humide sur le terrain
après avoir tronçonné la tige en tenant compte des
critères de grosseur,
10. prélever et peser un échantillon sur place,
11. peser cet échantillon après séchage.
Le rapport entre la masse à l'état anhydride et
la masse l'état humide de l'échantillon est appliqué
à la masse à l'état humide totale afin d'estimer la masse
à l'état anhydride totale. La formule suivante permet de
convertir la masse humide en masse sèche.
Mat = (Ma/Mh)*Mht
Où : Mat = Masse anhydride totale ; Ma = Masse
anhydride de l'échantillon ; Mh = Masse humide de l'échantillon ;
Mht = Masse humide totale. Ma/Mh est un taux de conversion qu'il est plus
judicieux de calculer pour les différentes parties de l'arbre (tronc,
branches et feuillage).
- Pour les branches et les rameaux
Ces mesures concernent le volume ou la masse des
échantillons en faisant attention à la variation de
densité et au taux d'humidité au sein d'une même branche.
En général, la masse des branches et rameaux, concerne les deux
premiers ordres de ramification (ordre 1 et 2), figure 17.
Figure 17. Les parties concernées par la
mesure des branches et des rameaux
- Pour les feuilles
Il faudra peser la masse totale et faire des
prélèvements pour déterminer le taux d'humidité
afin de déduire la biomasse sèche totale. On procède
à la même démarche que pour les troncs et tiges pour
estimer la masse sèche totale.
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