Impact de pratiques sylvicoles intensives sur les propriétés du bois de pin maritime, Silvicultural effect on wood properties of maritime pine

Jérôme Moreau

Description

Sous la direction de Patrick Castera, Frédéric Rouger
Thèse soutenue le 17 décembre 2010: Bordeaux 1
Les techniques de culture du pin maritime dans les Landes de Gascogne ont connu des changements importants à partir des années 1960. A côté de peuplements de sylviculture traditionnelle basée sur la régénération naturelle assistée, se sont succédés de nouveaux types de peuplements sous le vocable de « ligniculture ». La proportion de ces peuplements menés intensivement, dans la récolte des coupes rases en Aquitaine, va augmenter rapidement dans les dix prochaines années. Les données technologiques faisant actuellement défaut sur cette ressource, il est nécessaire d’anticiper dès aujourd’hui l’impact de ces pratiques sylvicoles sur les propriétés du bois.Des arbres ont été échantillonnés dans 14 parcelles réparties dans les Landes de Gascogne. Sur chaque parcelle, 4 arbres ont été sélectionnés pour les mesures des propriétés physiques. Les variations radiales de densité intra-cerne, de proportion de bois final, de duramen et d’angle du fil ont été mesurées. Parallèlement 8 arbres ont été exploités. Après sciage puis séchage, l’aspect visuel et les propriétés mécaniques des avivés obtenus ont été mesurés. Sur la base des données recueillies et de données d’études précédentes, des modèles déterministes ont été développés pour prédire les variations des caractéristiques étudiées. Ces modèles de la famille des modèles mixtes, sont constitués d’une partie « fixe » commune à l’ensemble des arbres et d’une partie aléatoire qui quantifie les écarts propres à la parcelle et aux arbres (appelés effet « parcelle » et effet « arbre »). Un modèle décrivant les variations avec la hauteur dans l’arbre du taux de duramen, basé sur l’âge des arbres a été développé, il explique plus de 70% de la variation. Les modèles décrivant les variations radiales de l’angle du fil, de la densité, et des propriétés mécaniques du bois ont un niveau de prédiction plus faible, mais un effet significatif de l'âge cambial et de la largeur de cerne sur ses propriétés a été mis en évidence. La vitesse de croissance a un impact négatif sur les propriétés mécaniques du bois de pin maritime.Appliqué à des scénarios sylvicoles ces modèles ont permis d'estimer le classement mécanique des sciages pouvant potentiellement être obtenus à partir de la ressource.Le transfert de ces modèles auprès des gestionnaires forestier pourrait permettre une meilleure estimation de la qualité des bois et donc leur meilleure allocation dans un contexte post tempête où la ressource en pin maritime en Aquitaine se fait rare.
-Pin maritime
-Sylviculture
-Propiétés technologiques
-Modèle
The forest cultivation techniques of maritime pine in the South Western France deeply changed in the 1970’s. In particular the reforestation method shifted from assisted natural regeneration to intensive techniques including soil ploughing, phosphoric fertilization and seeding, then plantation with improved material in the 1980’s. As the proportion of “intensively cultivated” stands in final cut will increase drastically in the next decades, it is now necessary to anticipate the impact of these reforestation methods on the wood properties for the wood industry, from the analysis of the oldest.Trees were sampled from 14 stands in the South Western France covering a wide range of mean volume. On each stand, 4 trees were selected for physical properties measurement. Within ring wood density, latewood content, heartwood diameter and spiral grain angle were measured on wood disks collected at different heights within each tree. At the same time 8 trees were harvested and bucked into 2.2 m long logs. After drying, visual aspect and mechanical properties of the sawn boards were assessed.Based on the data, deterministic models were developed to predict the variables based on selected stand and tree characteristics. The models for heartwood content in cross section explain quite well the variation with height (more than 70% of the variation). The heights of green and dead branches were identified as important variables in the models for nature of knot in trees. The developed models, for spiral grain angle, radial variations of wood density and mechanical properties, have a relatively low level of prediction, but it has highlighted the effect of cambial age and ring width on these properties. The growth rate has so a negative impact on the mechanical properties of wood of maritime pine. Based on the mixed model analysis with repeated measurements structure, the trees and stand effect on the residual variation were estimated. Applied on silvicultural scenarios, these models have been used in a simplified approach to estimate the strength of timber that can potentially be obtained from the resource. The transfer of these models with forest managers could allow a better estimate of the quality of wood, and thus a better allocation in a post-storm context where the resource is scarce.
-Pinus pinaster
-Forestry
-Wood properties
-Model
Source: http://www.theses.fr/2010BOR14200/document

Sujets

• Pin maritime
• Sylviculture
• Modèle

Informations

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• Nombre de lectures: 167
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

N° d’ordre : 4200






THÈSE

PRÉSENTÉE A

L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 1

ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES PHYSIQUES ET DE L’INGENIEUR

Par Jérôme MOREAU

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR
SPÉCIALITÉ : Sciences du bois

IMPACT DE PRATIQUES SYLVICOLES INTENSIVES SUR
LES PROPRIETES DU BOIS DE PIN MARITIME

Directeur de recherche : Patrick CASTERA
Co-Directeur de recherche : Frédéric ROUGER


Soutenue le : 17 décembre 2010

Devant la commission d’examen formée de :

M. GRELIER Stéphane Professeur, Université Bordeaux 1 Président
M. LEBAN, Jean-Michel Directeur de recherche, INRA Nancy Rapporteur
M. MARCHAL, Rémy Professeur, ENSAM Cluny Rapporteur
M. GARDINER Barry Professeur, Forestry Commission Examinateur
M. CASTERA Patrick Chargé de recherche, INRA Directeur de Thèse
M. ROUGER Frédéric Directeur de recherche, FCBA Co-Directeur de Thèse
M. GRIL Joseph Directeur de recherche, CNRS Invité
M. PUIGGALI Jean-Rodolphe Professeur, Université Bordeaux 1 Invité

Résumé
RESUME

Les techniques de culture du pin maritime dans les Landes de Gascogne ont connu des changements
importants à partir des années 1960. A côté de peuplements de sylviculture traditionnelle basée sur la
régénération naturelle assistée, se sont succédés de nouveaux types de peuplements sous le vocable de
« ligniculture ». La proportion de ces peuplements menés intensivement, dans la récolte des coupes
rases en Aquitaine, va augmenter rapidement dans les dix prochaines années. Les données
technologiques faisant actuellement défaut sur cette ressource, il est nécessaire d’anticiper dès
aujourd’hui l’impact de ces pratiques sylvicoles sur les propriétés du bois.
Des arbres ont été échantillonnés dans 14 parcelles réparties dans les Landes de Gascogne. Sur chaque
parcelle, 4 arbres ont été sélectionnés pour les mesures des propriétés physiques. Les variations
radiales de densité intra-cerne, de proportion de bois final, de duramen et d’angle du fil ont été
mesurées. Parallèlement 8 arbres ont été exploités. Après sciage puis séchage, l’aspect visuel et les
propriétés mécaniques des avivés obtenus ont été mesurés.
Sur la base des données recueillies et de données d’études précédentes, des modèles ont été
développés pour prédire les variations des caractéristiques étudiées. Ces modèles de la famille des
modèles mixtes, sont constitués d’une partie « fixe » commune à l’ensemble des arbres et d’une partie
aléatoire qui quantifie les écarts propres à la parcelle et aux arbres (appelés effet « parcelle » et effet
« arbre »). Un modèle décrivant les variations avec la hauteur dans l’arbre du taux de duramen, basé
sur l’âge des arbres a été développé, il explique plus de 70% de la variation. Les modèles décrivant les
variations radiales de l’angle du fil, de la densité, et des propriétés mécaniques du bois ont un niveau
de prédiction plus faible, mais un effet significatif de l'âge cambial et de la largeur de cerne sur ces
propriétés a été mis en évidence. La vitesse de croissance a un impact négatif sur les propriétés
mécaniques du bois de pin maritime.
Appliqué à des scénarios sylvicoles, ces modèles ont permis d'estimer le classement mécanique des
sciages pouvant potentiellement être obtenus à partir de la ressource.
Le transfert de ces modèles auprès des gestionnaires forestiers pourrait permettre une meilleure
estimation de la qualité des bois et donc leur meilleure allocation dans un contexte post tempête où la
ressource en pin maritime en Aquitaine se fait rare.

MOTS-CLES

Pin maritime, sylviculture, propriétés technologiques, modèle

- 2 - Abstract

ABSTRACT
“Silvicultural effect on wood properties of maritime pine”

The forest cultivation techniques of maritime pine in the South Western France deeply changed in the
1960’s. In particular the reforestation method shifted from assisted natural regeneration to intensive
techniques including soil ploughing, phosphoric fertilization and seeding, then plantation with
improved material in the 1980’s. As the proportion of “intensively cultivated” stands in final cut will
increase drastically in the next decades, it is now necessary to anticipate the impact of these
reforestation methods on the wood properties for the wood industry, from the analysis of the oldest.
Trees were sampled from 14 stands in the South Western France covering a wide range of mean
volume. On each stand, 4 trees were selected for physical properties measurement. Within ring wood
density, latewood content, heartwood diameter and spiral grain angle were measured on wood disks
collected at different heights within each tree. At the same time 8 trees were harvested and bucked into
2.2 m long logs. After drying, visual aspect and mechanical properties of the sawn boards were
assessed.
Based on the data, deterministic models were developed to predict the variables based on selected
stand and tree characteristics. The models for heartwood content in cross section explain quite well the
variation with height (more than 70% of the variation). The heights of green and dead branches were
identified as important variables in the models for nature of knot in trees. The developed models, for
spiral grain angle, radial variations of wood density and mechanical properties, have a relatively low
level of prediction, but it has highlighted the effect of cambial age and ring width on these properties.
The growth rate has so a negative impact on the mechanical properties of wood of maritime pine.
Based on the mixed model analysis with repeated measurements structure, the trees and stand effect on
the residual variation were estimated. Applied on silvicultural scenarios, these models have been used
in a simplified approach to estimate the strength of timber that can potentially be obtained from the
resource. The transfer of these models with forest managers could allow a better estimate of the
quality of wood, and thus a better allocation in a post-storm context where the resource is scarce.

KEYWORDS
Pinus pinaster, Forestry, wood properties, model

- 3 - Remerciements
REMERCIEMENTS

Ce travail de thèse a été réalisé conjointement au sein de l’Unité des Sciences du Bois et des
Biopolymères (US2B) et de l’institut technologique de la Forêt, de la Cellulose, du Bois construction
et de l’Ameublement (FCBA) dans le cadre d’une convention CIFRE.

Je tiens dans un premier temps à remercier Patrick Castéra, chargé de recherche à l’INRA et directeur
de l’US2B pour avoir accepté de diriger cette thèse. La reprise des études, presque 10 ans après
l’obtention de mon DEA, ne fut pas évidente alors merci pour ta confiance et ta patience. Je remercie
également très chaleureusement Frédéric Rouger, directeur de recherche au FCBA pour la co-direction
de cette thèse. Ton soutien, tes encouragements et ta lutte pour me libérer le temps nécessaire à
l’aboutissement de ce travail ont été décisifs.

J’adresse également mes remerciements à Stéphane Grelier, professeur à l’université de Bordeaux qui
m’a fait l’honneur de présider mon jury.

Je remercie également Jean-Michel Leban, directeur de recherche à l’INRA Nancy et Rémy Marchal
professeur à l’ENSAM Cluny d’avoir accepté d’être les rapporteurs de ce travail malgré leurs
nombreuses responsabilités. Je souhaite également remercier Barry Gardiner de la Forestry
Commission pour avoir participé au jury en tant qu’examinateur et Joseph Gril Directeur de recherche
CNRS et Jean-Rodolphe Puiggali professeur à l’université de Bordeaux 1 d’avoir participé au jury. Je
suis reconnaissant envers tous les membres du jury pour leurs nombreuses remarques, dont je me suis
efforcé de tenir compte dans la version définitive de ce manuscrit.

Je voudrais aussi remercier toutes les personnes qui ont contribué à la réussite de ce projet :

Merci à Guillaume Chantre de m’avoir permis de commencer la réalisation de cette thèse et à
Alain Bailly de m’avoir laissé le temps de la terminer.
Merci à Céline Meredieu pour sa participation aux premiers comités de pilotage et pour son
aide à la construction des protocoles et à Frédéric Laganne pour la réalisation des r