Equipe : MEA

Doctorante : VAN ROOIJ Mahaut

Encadrants de thèse :  AMEGLIO Thierry ,  CHARRIER Guillaume

Période : Septembre 2020 - Décembre 2023

Description du sujet 

Le Douglas, première essence de reboisement en région Auvergne-Rhône-Alpes et seconde au niveau national, est d’intérêt économique majeur en France avec 13 millions de plants produits par an. Un phénomène de rougissement physiologique affecte les jeunes Douglas (< 15 ans) a été observé en moyenne un hiver sur trois en France, lors des 30 dernières années et peut atteindre jusqu’à 80 % de la plantation. Un arbre rougissant n’a pas d’avenir sylvicole et meurt généralement dans l’année suivant le rougissement. Les objectifs de la thèse ont été de comprendre le phénomène de rougissement hivernal à travers l’identification des paramètres climatiques déclencheurs et du mécanisme physiologique induisant le rougissement des aiguilles.

Afin d’identifier l’aléa climatique critique, une synthèse approfondie basée sur la littérature, ainsi qu’une analyse bioclimatique ont été menées. La synthèse de littérature a permis d’identifier certaines conditions climatiques caractéristiques des années à rougissement à savoir des périodes anticycloniques en sortie d’hiver et/ou la succession de périodes froides et chaudes. La synthèse comme l’analyse bioclimatique en commun, ont identifié un cumul de variables climatiques à savoir des températures chaudes en journée, une forte amplitude thermique journalière, une vitesse de vent anormale et une sécheresse relative de l’air. Les cycles gel-dégel avec des températures nocturnes froides ne ressortaient pas de l’analyse bioclimatique mais étaient mentionnés dans la littérature.

Afin de comprendre comment un Douglas rougit, l’auteur a, dans un premier temps, mis en évidence les lacunes de connaissances sur le rougissement hivernal et proposé des mécanismes potentiels pouvant, seuls ou en interaction, induire ce désordre physiologique à savoir : une sécheresse hivernale induisant des défaillances hydrauliques, un stress photo-oxydatif et une désacclimatation précoce. En conditions contrôlées, nous avons exposé des jeunes Douglas à une sécheresse hivernale à travers un différentiel thermique entre les racines et le houppier de l’arbre (sol froid < 5 C et air chaud ~ 14 C). Une partie des arbres a été exposée à des intensités lumineuses susceptibles d’induire un stress photo-oxydatif (> 1 800 PPFD). Les températures froides du sol ont induit un stress hydrique modéré en limitant l'absorption d'eau racinaire alors que les températures chaudes de l’air ont favorisé les pertes hydriques au niveau des aiguilles. Cependant, le Douglas a pu s’acclimater à ce nouvel environnement jusqu'à leur reprise de croissance. L'exposition à une intensité lumineuse élevée n’a pas généré de dommages irréversibles sur le PSII, ni de stress photo-oxydatif. Aucun rougissement du Douglas n’a été observé suggérant que le mécanisme physiologique induisant le rougissement n'est pas la sécheresse hivernale ou le stress photo-oxydatif. Sur le terrain, nous avons mesuré en continu de décembre 2020 à juin 2023 les variations de diamètre de jeunes douglas ainsi que les températures et hygrométrie de l'air au sein de quatre parcelles dans le Massif Central. Les gels printaniers d’avril 2021 sur des Douglas désacclimatés n’ont pas été suivi de rougissement de l’aiguille ni de dommages cambiaux, ce qui est en contradiction avec l’hypothèse de désacclimatation précoce. Néanmoins, la comparaison d’un hiver sans rougissement (2021) avec un hiver à rougissement (2022) a permis de souligner une forte contrainte hydrique générée depuis l’apex, en lien avec une période anticyclonique en janvier 2022. La défaillance hydraulique serait favorisée par une transpiration quotidienne à laquelle s’ajoutent des cycles gel-dégel qui amplifient la contrainte hydrique et créent des défaillances hydrauliques dans le houppier, pouvant expliquer le dessèchement et le rougissement de l’aiguille. Ainsi, l’hypothèse de sécheresse hivernale est la plus plausible et mériterait d'être testée en conditions contrôlées.

Financements

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Liens

https://theses.fr/279236905

Mahaut van Rooij, Thierry Améglio, Olivier Baubet, Nathalie Bréda, Guillaume Charrier. Potential processes leading to winter reddening of young Douglas-fir Pseudotsuga menziesii in Europe. Annals of Forest Science, 2024, 81 (1), pp.30. ⟨10.1186/s13595-024-01242-x⟩. ⟨hal-04690288⟩