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Dernière mise à jour : Mai 2018

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UMR EEF - Ecologie et Ecophysiologie Forestières

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DiPTiCC (2017-2020)

DiPTiCC (2017-2020)
Diversity and Productivity of Trees in the context of Climate Change Diversité et Productivité des forêTs impactées par le Changement Climatique ANR - Appel à projets générique du plan d'action 2016 - Projet de Recherche Collaborative (PRC) Défi sociétal 1 « Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique » Axe 2 : Dynamique des écosystèmes en vue de leur gestion durable

Forests are major terrestrial ecosystems providing a wealth of ecosystem services, including a major contribution to climate change mitigation through carbon sequestration and fossil fuel substitution. However forests are increasingly affected by climate-driven disturbances like droughts and pest outbreaks. To meet with the increasing demand for wood products, there is therefore an urgent need to design new forests that are both more productive and less vulnerable, i.e. combining mitigation and adaptation objectives. Whereas positive relationships between tree diversity and productivity in forests have been found, little is known about the capacity of mixed forests to sustain biomass production under climate change.

The main objective of the project is therefore to quantify the effect of tree species diversity on the temporal stability of forest productivity, tackling the resistance and resilience of mixed forests to extreme climate events. Another major goal is to provide a better understanding of ecological mechanisms at work, addressing linkages between tree growth and above and below ground ecosystem processes, such as light interception, water use, litter decomposition, nutrient uptake and resistance to herbivory.

To achieve those targets the project will rely on two existing experimental platforms where tree species diversity and microclimate conditions are both controlled, using irrigation for drought and elevational gradients for temperature. In the ORPHEE experiment (Aquitaine) 25,600 trees belonging to five native species have been planted to provide eight replicates the 31 possible combinations of 1 to 5 species. Four out of the eight blocks are nightly sprayed with water throughout summer. The BIOPROFOR experiment consists of six elevational gradients in the Alps where two tree species, both in pure and mixed stands, are present at three elevation steps.

Four teams of expert scientists (INRA-EEF, INRA-Biogeco, INRA-ISPA, CNRS CEFE, INRA-UEFP) in forest ecology, ecophysiology, biogeochemistry and entomology will work together in both experimental platforms, using the same methodological approaches and using a common sampling scheme. Empirical data obtained in field studies will be used as inputs to structural equation models. They will be developed to disentangle the causal relationships between tree diversity and the stability of mixed forest productivity through the ecosystem processes that are both affected by climate constraints and involved in tree growth. The outcomes of these statistical analyses will be used to improve a process-based model of forest dynamics which can deal with mixed forests and take climate variables into account. Long term simulations will be run to better quantify resistance (departure from baseline) and resilience (time of recovery) of productivity in pure vs. mixed forests under contrasting climate change scenarios. This will allow testing for more combinations of tree species assemblages and will thus ensure that the project outputs are sufficiently generic. They will be eventually challenged against forest stakeholders expectations so that the project can ultimately help forest managers to develop innovations in mixed plantation forestry along the lines of sustainable forest management and ecological intensification.

Dipticc

Fig.1 Diagram showing the concept of the project: we will test the interactive effects of tree diversity (both species richness and composition) and climate change (increased temperature and reduced precipitation) on key above- and below-ground ecosystem processes driving tree growth and thus explaining the stability of productivity in mixed forests.