Diversité structurale des forêts denses humides de la Province Nord de Nouvelle Calédonie

Les sites d’étude : le réseau

 New Caledonian Plant Inventory and Permanent Plot Network (NC-PIPPN) Le réseau NC-PIPPN se compose à ce jour de 201 parcelles de 0,04 ha et de 23 parcelles d’1 ha dans lesquelles des inventaires floristiques et structuraux ont été réalisés pour toutes les plantes dressées (arbres, fougères arborescentes, palmiers, lianes et figuiers épiphytes étrangleurs) à partir de 5 ou 10 cm de DBH (i.e. Diameter at breast height ou Diamètre à 1,3 m). Ces parcelles sont établies dans la forêt tropicale de la  » Grande Terre « , principalement le long de la chaîne centrale ou au sein de massifs orographiques isolés (Figure 2.1). 

Les parcelles de 0,04 hectares 

Les 201 parcelles de 0,04 ha (20 m sur 20 m) mises en place par l’IRD entre 2005 et 2011 se composent de 24401 ligneux, 2603 palmiers et 1158 fougères arborescentes. Les individus dont le DBH est supérieur ou égal à 5 cm ont été étiquetés d’un identifiant unique, mesurés et identifiés en respectant le référentiel Florical (Morat et al. 2012). Ces parcelles se répartissent équitablement sur les deux grands types de substrats : 108 sur substrats ultramafiques (UM) et 93 sur substrats nonultramafiques (principalement volcano-sédimentaires, non-UM). Réparties sur toute la Grande Terre, elles couvrent 85 % du gradient d’altitude (entre 5 et 1292 m) et 53 % du gradient de précipitation (entre 1547 et 3515 mm/an) occupé par les forêts de la Nouvelle-Calédonie (Figure. 2.2). 

Les parcelles d’1 hectare

 Les 23 parcelles d’une superficie d’un hectare (100 m sur 100 m), taille standard internationale (Phillips et al. 2010), ont été mises en place par l’Umr-AMAP et l’IAC à partir de mars 2013. Vingt deux parcelles se situent au sein de chacun des huit sites couverts par une image satellitaire et une à l’extérieure (Tableau 2.2). Elles se composent de 24157 ligneux, 1479 palmiers et 330 fougères arborescentes. Ces parcelles ont été positionnées dans des forêts considérées comme homogènes, sur faible pente (< 5 %) et exclusivement sur un substrat volcano-sédimentaire. Ce jeu de 23 parcelles s’étage sur 42 % du gradient d’altitude (entre 250 et 900 m) et sur 46 % du gradient de pluviométrie (entre 1450  et 3150 mm/an) couverts par la forêt dense humide en Nouvelle-Calédonie (Figure 2.2). Ces parcelles sont distribuées dans les huit sites selon cette répartition : 1) Quinze parcelles ont été mises en place sur le seul site de Forêt Plate dans le but de minimiser la variabilité des conditions environnementales (460-520 m d’altitude et 1700-1900 mm/an) et de maximiser l’étendue du gradient de texture de la canopée. Ces 15 parcelles ont été sélectionnées à partir d’une classification visuelle de la texture de la canopée définie en trois classes (fine, intermédiaire et grossière) réalisée par 5 observateurs indépendants (Blanchard et al. 2015 (voir Publication 1)). Ces parcelles sont numérotées et réparties en trois classes selon la texture de leur canopée (Figure 2.3) : – Texture 1, les parcelles de texture fine : FP02, FP05, FP17, FP18, FP143 – Texture 2, les parcelles de texture intermédiaire : FP06, FP15, FP16, FP26, FP32 – Texture 3, les parcelles de texture grossière : FP09, FP12, FP14, FP36, FP44 2) Sept parcelles ont été installées sur les sept autres sites et une à l’extérieure (Figure 2.1) dans le but de couvrir l’étendue géographique et environnementale de cette étude (Figure 2.2). Ces parcelles, sélectionnées dans des forêts homogènes, matures et sans traces évidentes de perturbations, sont nommées selon la toponymie du site : Aoupinié (Ao.), Arago (Ar.), Atéu (At.), Bouirou (Bo.), Gohapin (Go.), Jiève (Je.), La Guen (Gu.) et Tiwaé (Ti.). Notons que les images satellitaires et les parcelles d’1 ha localisées au sein de ces images portent le même nom, hormis la parcelle de Gohapin qui ne se situe pas dans l’emprise d’une image satellitaire.

Inventaires floristiques 

L’inventaire floristique exhaustif a été réalisé sur 12 des 23 parcelles dans le but de couvrir les huit sites et les trois classes de texture (Tableau 2.2). Les plantes étiquetées d’une numérotation unique ont été identifiées majoritairement au niveau de l’espèce sur le terrain. Néanmoins lorsqu’il subsistait un doute sur l’identification, des échantillons ont été prélevés et identifiés par comparaison avec la collection de spécimens hébergés dans l’herbier de Nouméa (NOU) et/ou en utilisant la flore des plantes locales (Aubréville et al. 1967-présent). Le nom des plantes est défini en suivant la nomenclature établie dans le référentiel Florical (Morat et al. 2012). Sur l’ensemble des parcelles, le taux d’identification au rang spécifique est supérieur à 90 %. Un inventaire floristique allégé a été appliqué sur les 11 autres parcelles en utilisant une classification établie selon la forme de croissance : arbre, palmier, fougère, liane ou hémi-épiphyte (figuier étrangleur ou banian). Notons que les individus appartenant au genre Pandanus, un genre de monocotylédones avec des feuilles ressemblant à celles des palmiers, ont été rangés dans la classe des palmiers.

 Inventaires structuraux 

L’inventaire des paramètres structuraux a été réalisé d’une manière distincte sur les 23 parcelles (Tableau 2.2). Les variables prises en compte dans cette étude sont : 1) Le statut (vivant ou mort), de chaque individu sur pied à la date de l’inventaire dont le tronc mesure au minimum 1,30 m de hauteur. Les individus morts sont, par défaut, non-identifiés. 2) Le diamètre à hauteur de poitrine (DBH, en cm) calculé à partir de la circonférence mesurée à 1,30 m du sol a été mesuré pour la totalité des 25966 individus des 23 parcelles. 3) La position verticale (Strate) de tous les individus a été observée visuellement en fonction de l’exposition de la couronne à lumière selon quatre strates rapportées à celles de Dawkins (1963) : – Strate 1, les arbres du sous-bois lorsque le houppier ne reçoit jamais d’ensoleillement direct (= classe N°1 de Dawkins), – Strate 2, les arbres de sous-canopée lorsque le houppier est partiellement exposé (= classe N°2 et 3 de Dawkins), – Strate 3, les arbres de canopée lorsque le sommet du houppier est entièrement exposé (= classe N°4 de Dawkins), – Strate 4, les arbres émergents, lorsque le houppier domine la canopée et bénéficie d’un ensoleillement total (= classe N°5 de Dawkins). Notons que dans la parcelle Gu (La Guen), seulement trois strates sont enregistrées ; les arbres appartenant à la strate 2 ( » sous-canopée « ) sont fusionnés dans la strate 3 ( » canopée « ). 4) La position horizontale (X, Y en m par rapport à l’origine de la parcelle) de tous les individus a été relevée par trigonométrie, selon un référentiel orthonormé XY, carré et métrique, dont l’origine se situe en (0 m, 0 m) et le max en (100 m, 100 m), sur huit parcelles (Ar, At, Bo, Je, Gu, Ti, FP12, FP09, Tableau 2.2) en utilisant un LaserTech TruPulse 360R (Figure 2.4). 

 Données environnementales 

L’influence de l’environnement et de la topographie sur la structure des forêts denses humides néo-calédoniennes a été explorée à l’échelle du paysage. Neuf variables environnementales et topographiques, comprenant huit variables continues et une variable discrète, ont été choisies pour expliquer la variabilité structurale : l’altitude, l’inclinaison de la pente, un indice topographique d’humidité, les précipitations, l’insolation potentielle, la température, le type de substrat, l’exposition aux alizées et la distance aux routes. Les cinq premières variables citées précédemment sont également utilisées pour expliquer la variabilité structurale des forêts denses humides au sein des 8 sites (Figure 2.6). Les variables continues sont corrélées avec un R2 < 0,80 (Test de Pearson). En raison de l’autocorrélation entre l’altitude et la température moyenne annuelle (R2 = -0,91), nous avons retenu uniquement l’altitude car d’une part la température moyenne annuelle extraite du modèle WORLDCLIM est considérée comme une donnée peu fiable sur les îles ayant peu de stations météorologiques (Hijmans et al. 2005) et d’autre part car le gradient d’altitude intègre déjà les variations de température (la température diminue d’environ 0,6°C tous les 100m d’altitude, Terborgh 1971 ; Bush et al. 2004). En outre, plus généralement, l’altitude est corrélée à tous les paramètres physiquement liés au nombre de mètres au-dessus de la mer, tels que la pression atmosphérique et la nébulosité, ou ceux qui ne sont généralement pas spécifiques de la latitude, tel que l’humidité, l’ensoleillement, le vent et même l’activité anthropique (Körner 2007). Finalement huit variables discrètes et continues sont retenues pour évaluer l’impact des paramètres environnementaux (Tableau 2.4) : 1) L’altitude (en m) est extraite d’un Modèle Numérique de Terrain de résolution 50 m (MNT50m). Le MNT50m est issu d’un sous échantillonnage du MNT de résolution 10 mètres, réalisé par la Direction des Technologies et des Services de l’Information du Gouvernement de la Nouvelle-Calédonie, à partir des données topographiques de la base de données au 1/10000ème (BDTOPO) éditée par la La Direction des Infrastructures, de la Topographie et des Transports Terrestres (DITTT) et couvrant l’intégralité du territoire. CHAPITRE 2 44 2) L’inclinaison de la pente (en °) est calculée à partir du MNT50m. Il représente un indicateur de la vitesse d’écoulement et du drainage de l’eau (Wilson et Gallant, 2000). 3) L’insolation potentielle (en kWk/m2 ) ou moyenne du rayonnement solaire entrant annuel équivaut à la quantité d’énergie radiative reçue sur le sol (Fu et Rich 2002). Elle est dérivée du MNT50m. Elle a été calculée à l’aide de l’extension Spatial Analyst du logiciel Arcgis, à partir du MNT50m et des données nécessaires pour calculer la course réelle du soleil, c’est-à-dire, la latitude moyenne du site et la période calendaire sur laquelle le calcul a pu être lancé (l’année 2015). Ainsi les calculs de rayonnement solaire prennent en compte les effets atmosphériques, la latitude, l’altitude, la pente et son exposition par rapport aux points cardinaux, ainsi que les décalages de jour et de saison de l’angle du soleil et les effets des ombres créés par la topographie environnante. 4) L’indice topographique d’humidité (noté CTI, pour  » compound topographic index  » et sans dimensions) est dérivé du MNT50m et calculé à l’aide de l’extension Spatial Analyst du logiciel ArcGis. Il dépend de la pente et de la surface drainée en amont et de la pente : ൌ ܫܶܥ ݐ݊݋݉ܽ݊݁݁éܽ݅݊ݎ݂݀݁ܿܽݎݑݏ ሻ݁ݐ݊݁݌ሺܽ݊ݐ C’est un indicateur des propriétés du sol (par exemple la profondeur et la teneur en eau du sol) (Gessler et al. 1995), du drainage des fluides (incluant les masses d’eau et l’air) et de la forme du terrain (avec de faibles valeurs dans les terrains convexes comme des crêtes et des valeurs élevées dans les terrains concaves comme les thalwegs) (Moore et al., 1991 ;. Pouteau et al, 2011b). 5) Les précipitations annuelles moyennes (mm/an) sont extraites d’un modèle d’interpolation sur une grille de 1 km de résolution en utilisant les précipitations moyennes annuelles enregistrées entre 1990 et 2010 (modèle AURHELIE, Météo-France 2007). 6) L’exposition aux Alizés (distance à la côte est, en km) est dérivée du MNT50m. Elle exprime le gradient de précipitations asymétrique (Météo-France 2007), entre la côte est exposée aux vents dominants (Les Alizés) et la côte ouest sous le vent, engendré par l’effet de Foehn (Brinkmann, 1971). CHAPITRE 2 45 7) La distance à la route la plus proche (km) est utilisée comme un  » proxy  » du degré de perturbation anthropique (intégrant urbanisation, feux, défrichements,…). L’emprise spatiale des routes est issue de la base de données OpenStreetMap (http://www.openstreetmap.org). 8) Le substrat géologique est une variable discrète en 12 classes : formations d’altération, formations fluviatiles et littorales, nappe des péridotites, unité de la Boghen, unité de Poya, unité sédimentaire crétacé supérieur, unité sédimentaire crétacé paléocène, unités métamorphiques haute-pression basse-température, unités mésozoïques de la chaine centrale, unités ophiolitiques de type Koh, unités sédimentaires miocène de Népoui, unités sédimentaires paléogènes. Elle est extraite de la carte géologique de la Nouvelle-Calédonie au 1/50 000ème, établie par le BRGM pour l’Atlas de la Nouvelle-Calédonie (DIMENC/SGNCBRGM, 2013).