Influence of the effects of tree species mix (richness and composition) in interaction with the environment (water stress) on tree water functioning.

La diversification des forêts est une stratégie de gestion qui gagne en popularité pour maintenir la fonctionnalité des écosystèmes forestiers dans un contexte de changement globaux. La sécheresse est une perturbation majeure liée au changement climatique, pour laquelle, les effets de la diversification sont encore controversés. Ma thèse a eu pour objectif de quantifier les effets du mélange d’espèces d’arbres sur leur fonctionnement physiologique en condition de sécheresse à différentes échelles (peuplement, arbres). Pour répondre à cet objectif, je me suis appuyé sur (1) le réseau TreeDivNet qui offre des plantations expérimentales ou la diversité en essence est manipulée, (2) différentes métriques du fonctionnement hydraulique des arbres (e.g. le potentiel hydrique, la vulnérabilité du système hydraulique à la cavitation, la dynamique de transpiration), (3) une caractérisation du contexte local dans lesquels les arbres ont grandi (p.ex. indices foliaire, indices de compétition, propriétés du sol). Dans un premier chapitre, je me suis intéressé à quantifier un indicateur de stress hydrique lié au risque de mortalité des arbres par rupture hydraulique lors d’une sécheresse extrême, à l’échelle de 20 espèces d’arbres réparties sur 5 sites européens du TreeDivNet. Ce risque de mortalité hydraulique a été approximé en combinant une mesure de la vulnérabilité du système hydraulique (appelée vulnérabilité à cavitation) et une mesure de d’exposition au stress hydrique (appelée potentiel hydrique) prise au pic de la sécheresse. L'analyse de ces données montre l’identité de l’espèce est le principal déterminant du risque de mortalité. De plus, alors que la richesse spécifique a peu d’effet sur le risque, la composition en espèce permet d’en expliquer une partie significative. Ainsi, certains assemblages d’espèces complémentaires ont le potentiel de fortement réduire le stress hydrique d’au moins une des espèces en mélange. Dans un second chapitre, je me suis focalisé sur un seul site expérimental (BTree, Autriche), pour évaluer l’effet du mélange d’espèce sur la dynamique de réponse de la densité de flux de sève lors d’une sécheresse. Les résultats de ce chapitre apportent des éléments montrant que l'environnement local, hérité des effets du mélange sur la croissance des arbres, explique en partie la réponse physiologique des arbres à la sécheresse. L’observation de réponses convergentes de la densité du flux de sève à la disponibilité de l'eau dans le sol entre les espèces dans les mélanges de deux espèces suggèrent un effet du mélange à travers la structure du voisinage et de la stratégie d'utilisation de l'eau des arbres voisins et parfois les propriétés de rétention en eau du sol. Dans un troisième chapitre nous avons réanalysé les données du 1er chapitre (à l’échelle de 5 sites et 20 espèces) à l’échelle individuelle, afin de quantifier les effets de l’espèce et du voisinage (approché par des indices compétitions). Nos résultats montrent que l’identité fonctionnelle (approché par les traits hydraulique) explique une grande partie du stress hydrique, mais aussi que la taille de l’arbre et l’identité fonctionnelle des voisins module le stress hydrique. En effet, il semblerait qu’un voisinage caractérisé par des stratégies conservatives réduise le stress hydrique. Dans la discussion générale nous abondons les limites de ces résultats et les perspectives de recherches supplémentaires, nécessaire au développement d’outils de transfert vers la gestion.