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OFFRE DE BOURSE DE THESE LERFoBà partir de l’automne 2010Ecole Doctorale : RP2E NancyIntitulé de la thèse : Analyse et modélisation de la variabilité intra- et interarbre de la densité du bois à l’intérieur d’un peuplement mixte et équienne de chênes sessiles et de chênes pédonculés : généricité, spatialisation, découplage, effets microstationnels et climatiques.Encadrants :Gérard Nepveu , DR2 INRA ( nepveu@nancy.inra.fr )Co-direction : Frédéric Mothe , CR1 INRA (mothe@nancy.inra.fr )UMR1092 Laboratoire d’Etude des Ressources Forêt-Bois (LERFoB)Centre INRA de Nancy, F-54280 ChampenouxDescription du sujet de la thèse : Problématique générale de recherche et état de l'art :Pour la quasi-totalité des essences forestières, la densité du bois est un critère de qualité très important. Dans lecontexte très actuel des estimations de biomasse forestière pour des applications bois-énergie ou stockage decarbone, c’est également la densité du bois qui est le caractère-clé. Que ce soit pour le contrôle, par le fore stier,de la qualité des bois produits ou pour estimer la biomasse forestière en place ou à venir, à l’échelle d’unpeuplement ou d’une ressource, une bonne connaissance du déterminisme (en vue de leur modélisation enfonction des conditions de croissance) des variabilités intra- et interarbre de cette importante propriété du boi sest donc nécessaire.En exploitant un dispositif expérimental parfaitement original et qui a déjà fait l’objet de mesur ...
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OFFRE DE BOURSE DE THESE LERFoB
à partir de l’automne 2010
Ecole Doctorale : RP2E Nancy
Intitulé de la thèse :
Analyse et modélisation de la variabilité intra- et interarbre de la densité du bois à
l’intérieur d’un peuplement mixte et équienne de chênes sessiles et de chênes pédonculés :
généricité, spatialisation, découplage, effets microstationnels et climatiques.
Encadrants :
Gérard Nepveu , DR2 INRA ( nepveu@nancy.inra.fr )
Co-direction : Frédéric Mothe , CR1 INRA (mothe@nancy.inra.fr )
UMR1092 Laboratoire d’Etude des Ressources Forêt-Bois (LERFoB)
Centre INRA de Nancy, F-54280 Champenoux
Description du sujet de la thèse :
Problématique générale de recherche et état de l'art :
Pour la quasi-totalité des essences forestières, la densité du bois est un critère de qualité très important. Dans le
contexte très actuel des estimations de biomasse forestière pour des applications bois-énergie ou stockage de
carbone, c’est également la densité du bois qui est le caractère-clé. Que ce soit pour le contrôle, par le fore stier,
de la qualité des bois produits ou pour estimer la biomasse forestière en place ou à venir, à l’échelle d’un
peuplement ou d’une ressource, une bonne connaissance du déterminisme (en vue de leur modélisation en
fonction des conditions de croissance) des variabilités intra- et interarbre de cette importante propriété du boi s
est donc nécessaire.
En exploitant un dispositif expérimental parfaitement original et qui a déjà fait l’objet de mesur es
dendrométriques et de critères de qualité du bois très intensives mais, à ce jour, sommairement exploitées (P rida
et al ., 2007), le présent projet de thèse se propose de combler les lacunes existant encore dans ce domaine.
Par delà la variabilité de la densité elle-même (envisagée au niveau m «oyenne de cerne »), l’attention sera tout
particulièrement focalisée sur la confirmation ou l’infirmation de la stabilité (avec l’année calendaire, l’espèc e et
les variations locales du milieu) du modèle de densité du bois chez les Chênes sessile et pédonculé. Il va de soi
que, si la « généricité » du modèle de densité du bois se trouvait confirmée dans le cadre du projet proposé ( et,
ultérieurement, pour d’autres essences), des «économies » considérables d’échantillonnage et de mesures
pourraient être faites en matière de prise en compte du caractè r«e densité du bois » dans les études de
modélisation des ressources en place et à venir sur les plans « qualité du bois » et « stockage de carbone ».
Le déterminisme des variabilités intra- et interarbre de la densité du bois de Chêne sessile (et de quelques autre s
essences) a déjà été bien étudié au LERFoB. Si l’étude de ces deux sources de variation de la densité du boi s
n’est pas en soi une nouveauté, le point de vue adopté par notre laboratoire était, quant à lui, original puisque ,
grâce à la mise en œuvre de techniques statistiques appropriées (modèles à effets mixtes), il a autorisé un« découplage » des effets intrinsèques (sic) de l’arbre de ceux de leur dynamique de croissance (Guilley, 2000) .
Outre qu’elle a permis ultérieurement de prévoir de manière correcte et « générique » les assortiments de qualité
des produits obtenus à partir d’un scénario sylvicole simulé (Le Moguédec et Nepveu, 2004), un résultat très
important a été mis à jour : sur fond d’un énorme effet « arbre » à l’intérieur de la parcelle (qui a été interprété en
terme d’anatomie du bois (Guilley et Nepveu, 2003)), la stabilité du modèle de densité du bois de Chêne sessil e
en fonction de l’âge cambial et de la largeur de cerne quels que soient l’année calendaire (pas de changem ent à
long terme du modèle de densité), la sylviculture, le type stationnel, la région et la parcelle à l’intérieur des
combinaisons sylviculture x type stationnel x région explorées (Guilley (2000) et Guilley et al. (2004)).
Dans ces travaux, l’échantillonnage portait sur un nombre généralement élevé de placettes (souvent regroupée s
en type stationnel) représentées chacune par un très faible nombre d’arbres. A notre connaissance (et mises à part
les trois laboratoires de l’INRA qui ont échantillonné –avec notre coopération- sur le même dispositif d’étude
que nous envisageons mais avec des « points de vue » et pour des propriétés du bois différentes (Pridaet al.
(2007)), aucun laboratoire n’a jusqu’à présent étudié sur un grand nombre d’arbres les déterminants écologiques,
interspécifiques (différences Chêne sessile-Chêne pédonculé) et individuels intraspécifiques de ces variabilité s
de la densité du bois et, surtout, du modèle de densité du bois, à l’intérieur d’une parcelle forestière (et ce ci, en
interaction possible avec les conditions climatiques de l’année).
La question de recherche spécifiquement posée au candidat :
LA question de recherche qui va être posée au candidat est celle de l’analyse détaillée pour les Chênes sessil e et
pédonculé, de la variabilité du modèle donnant la densité du bois en fonction de la largeur de cerne et de l’ âge
cambial. Sans augurer d’idées supplémentaires qui pourraient surgir dans le cadre de cet objectif général, le
dispositif unique dont nous disposons et la coopération que nous allons mettre en œuvre avec les collègue s
généticiens forestiers va nous permettre de traiter les neuf questions qui suivent et que, par souci de clarté, nou s
avons regroupées en cinq thèmes :
THEME 1 : généricité du modèle de densité du bois chez le Chêne sessile :
Q uestion 1 : le modèle mixte de densité du bois qui sera établi dans la parcelle d’étude (cf § Matér iel
disponible) à partir d’un grand nombre de chênes sessiles diffère-t-il de celui établi par Guilley (2000, 2004) sur
un grand nombre de placettes dispersées sur l’ensemble du territoire et représentées chacune par un très fa ible
nombre d’arbres ?
THEME 2 : effet « espèce » sur le modèle de densité du bois :
Q uestion 2 : au niveau de l’ensemble de la parcelle, existe-t-il un effe te s«pèce » (Chêne sessile versus
Chêne pédonculé) sur le modèle de densité du bois ?
Q uestion 3 : l’importance de l’effe ets «pèce » attendu sur le modèle de densité du bois est-elle modulée pa r
les variations écologiques locales à l’intérieur du site (en particulier, haut et bas de pente) ?
Question 4 : l’importance de l’effe ets «pèce » attendu sur le modèle de densité du bois est-elle modulée pa r
les effets « année calendaire » ?
THEME 3 : mise en évidence et interprétation d’un éventuel effet a n«née calendaire » sur les
paramètres du modèle de densité du bois :
Q uestion 5 : le modèle de densité du bois est-il affecté par l’année calendaire de formation du cerne (à
envisager séparément pour chacune des deux espèces) ?
Q uestion 6 : l’éventuel effet a«nnée calendaire » sur le modèle de densité du bois peut-il s’interpréter en
fonction des conditions climatiques des années considérées ?
Nota bene : du fait du caractère équienne du peuplement et du fait de l’ âgeeffe tc am« bial » bien connu sur la densité du bois de Chê ne,
force est malheureusement de renoncer, dans le cadre de cette thèse, à identifier un possible effet « tendance à long terme » sur le modèle de
densité du bois.
THEME 4 : découplage des effets génétiques et des effets microstationnels sur les paramètres du modèle
de densité du bois :
Q uestion 7 : la prise en compte des liens de parenté entre individus (d’ores et déjà identifiés partiellem ent
par l’UMR BIOGECO avec laquelle nous collaborerons pour cette thèse) et de leur géoréférenceme nt
(également disponible) permet-elle de découpler les (éventuels) effets microstationnels et génétiques individue ls
sur le modèle de densité du bois ? THEME 5 : recherche de corrélations entre les paramètres du modèle de densité du bois propre s à
chaque arbre et les descripteurs de leur phénotype disponibles :
Q uestion 8 :da ns l’hypothèse de la recherche, pour le forestier-marteleur, d’un moyen de sélectionner des
arbres « à bon modèle de densité du bois », est-il possible d’identifier des descripteurs réalistes de cette
aptitude ?
Q uestion 9 : plus généralement, quelles sont les conséquences des résultats de la thèse pour une éventue lle
maîtrise, par le forestier, du critère « densité du bois ».
Hypothèses de travail :
Nous partirons du modèle de densité du bois établi , dans notre LERFoB, par Guilley (2000) sur le Chêne sessile
et sur l’analyse qu’elle a réalisée de sa variabilité aux niveaux sylvicole, environnemental (différents nivea ux
étudiés sur ce dernier point), individuel (effet intrinsèque « arbre ») et intraindividuel.
Nous commencerons par tester si la stabilité de ce modèle observée par Guilley à une large échelle géographique
(de nombreuses placettes dispersées très largement sur le territoire mais très peu d’arbres par placette) se trouve
vérifiée dans une seule placette représentée par près de 300 individus.
Les caractéristiques du dispositif d’étude et les coopérations envisagées autour du travail de thèse (généticiens
forestiers de Bordeaux-Pierroton) permettront d’aborder d’autres sources de variations possibles du modèle de
densité du bois (génétiques et écologiques intrasationnelles).
Originalité du sujet présenté :
L’originalité du sujet proposé concerne principalement plusieurs points :
- étude intensive (très nombreux arbres) de la variabilité d’un critère de qualité du bois au nive au
intraparcelle ;
- découplage des effets génétiques individuels et intrastationnels ;
- comparaison de la densité du bois de nos deux Chênes d’intérêt économique en interaction avec l es
variations interannuelles du climat et les conditions écologiques locales ;
- première mise en valeur « qualité du bois » d’une banque d’échantillons et de données multilaboratoire ;
- identification de moyens réalistes permettant au gestionnaire forestier de sélectionner e«n douceur » sur la
densité du bois au moment des coupes de régénération ;
- vérification de la généricité du modèle de densité du bois établi par ailleurs dans des conditions t rès
différentes.
Insertion dans la thématique du laboratoire :
La thématique générale du LERFoB est la modélisation quantitative et qualitative de la ressource forestière en
place et à venir, en particulier dans l’hypothèse du changement global.
Pour ce faire, elle s’appuie sur quatre ensembles de compétences qui doivent avancer à un rythme harmonieux si
l’on souhaite ne pas compromettre l’avancée de la thématique d’ensemble : l’écologie forestière, la modélisation
de la croissance des arbres et des peuplements, la modélisation intra- et interarbre des propriétés du bois e t la
création de logiciels de simulation.
Le sujet proposé s’inscrit très résolument dans le troisième ensemble de compétences susmentionné.
Publications significatives de l’unité d’accueil sur le sujet (nombre volontairement limité) :
Bergès L., Nepveu G., Franc A., 2008 : Effects of ecological factors on radial growth and wood density
components of Sessile oak Q(uercus petraea Liebl.) in Northern France . Forest Ecology and Management 255
(3-4): 567-579.
Bouriaud O., Breda N., Le Moguédec G., Nepveu G., 2004 : Modelling variability of wood density in beech a s
affected by ring age, radial growth and climate. Trees-Structure and Function 18(3): 264-276.Constant T., Nepveu G., Huber F., 2002 : Intra- and intertree variability of moisture content in sessile oa k
(Quercus petraea Liebl.). Holzforschung 56(2): 117-124.
Degron R., Nepveu G., 1996 : Predicting intra- and intertree variability of wood density in sessile oak ( Quercus
petraea Liebl.) through modelling earlywood and latewood width and density from cambial age, ring width a nd
height in the tree. Annales des Sciences Forestières 53(5): 1019-1030.
Guilley E., Hervé.C .,J Huber F., Nepveu G., 1999: Modelling variability of within-ring density components
in Quercus petraea Liebl. with mixed-effect models and simulating the influence of contrasting silvicultures on
wood density . Annals of Forest Science 56(6): 449-458.
Guilley E ; 2000 : La densité du bois de Chêne sessile (Quercus petraea Liebl.) : élaboration d’un modèle pour
l’analyse des variabilités intra- et interarbr ;e origine et évaluation non-destructive de l’effet « arbre » ;
interprétation anatomique du modèle proposé.T hèse de Doctorat de l’ENGREF soutenue le 14 avril 2000,
Document LERFoB, 206 p.
Guilley E., Nepveu G., 2003 : Anatomical interpretation of the components of a wood density mixed model i n
sessile oak (Quercus petraea Liebl.): ring number from the pith, ring width, tree, interannual variation,
heartwood formation. Annals of Forest Science, 60 (4), 331-346 .
Guilley E., Charpentier J.P., Ayadi N., Snakkers G.,N epveu G., Charrier B., 2004 : Decay resistance agains t
Coriolus versicolor in Sessile oak (Quercus petraea Liebl.): analysis of the between-tree variability and
correlations with extractives, tree growth and other basic wood properties. Wood Science and Technology 38(7):
539-554.
Guilley E., Hervé J.C., Nepveu G., 2004 : The influence of site quality, silviculture and region on wood density
mixed model in Quercus petraea Liebl. Forest Ecology and Management, 189, 111-121.
Le Moguédec G., Dhôte J.F., Nepveu G., 2002 : Choosing simplified mixed models for simulation when data
have a complex hierarchical organization. An example with some basic properties in Sessile oak wood (Quercus
petraea Liebl ). Annals of Forest Science 59(8): 847-855.
Le Moguédec G., Nepveu G., 2004 : Using a chain of models to simulate the distribution between quali ty
clusters of a set of boards coming from a sessile oakQ (uercus petraea Liebl.) resource. Validation of the
simulations. Wood Science and Technology, 38 (6), 451-463.
Mothe F., Sciama D., Leban J.M., Nepveu G., 1998 :Loca lization of the earlywood-latewood transition in oak
rings using microdensitometric analysis. Annales des Sciences Forestières 55(4): 437-449.
Nepveu G., 1984 H:ereditary control of density and retractibility of wood from 3 Oak species Q(uercus
petraea, Quercus robur and Quercus rubra). Silvae Genetica 33(4-5): 110-115.
Prida A., Boulet J.C., Ducousso A., Nepveu G., Puech J.L., 2006 : Effect of species and ecological conditions on
ellagitannin content in oak wood from an even-aged and mixed stand ofQ uercus robur L. and Quercus petraea
Liebl. Annals of Forest Science 63 (4), 415-424.
Prida A., Ducousso A. , Petit R., Nepveu .,G Puech J.L.,2007 : Variation in wood volatile compounds in a
mixed oak stand: strong species and spatial differentiation in whisky-lactone content . Annals of Forest Scienc e,
64, 313-320.
Snakkers G., Nepveu G., Guilley E ., Cantagrel R., 2000: Geographic, silvicultural and individual variabilities of
extractive content for French sessile oaks Q(uercus petraea Liebl.): polyphenols, octalactones and volatil e
phenols. Annals of Forest Science 57(3): 251-260.
Conditions pour postuler :
En principe, les candidats doivent avoir moins de 24 ans mais des dérogations peuvent être
accordées. Il n’y a plus obligation de ne pas s’être arrêté entre le master et la thèse. Une seul econdition, difficilement négociable : avoir une mention AB en M2 (plus de 12 de moyenne).
Les ingénieurs sans master « recherche » sont acceptés sous réserve de pouvoir justifier d’un
stage de recherche.
Pièce à fournir :
Un curriculum vitae détaillé donnant en particulier, pour le M1 et pour le M2, les élémen ts
suivants :
- sa dénomination ;
- son université d’appartenance ;
- le nom et l’adresse électronique de son responsable ;
- l’intitulé du sujet du stage de recherche ;
- le nom du laboratoire dans lequel le stage de recherche a été effectué ainsi que le nom et
l’adresse électronique du chercheur ou de l’enseignant-chercheur qui a encadré le stage ;
- l’effectif de la promotion, la note moyenne obtenue sur l’année et le rang de classement
du candidat (si possible, donner ces éléments en distinguant la note obtenue pour l es
enseignements théoriques de celle obtenue pour le stage de recherche).
Date-limite de réponse :
Mercredi 30 juin 2010
Contact :
Gérard Nepveu (nepveu@nancy.inra.fr)

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