Données

L'expérience VDProught vise à dissocier les processus influencés par la sécheresse de l'air – en particulier par le déficit de pression de vapeur (VDP) – et la sécheresse du sol. Les nombreux paramètres mesurés fournissent des informations détaillées sur le bilan de carbone et d'eau des arbres dans les traitement suivants: contrôle, irrigué, sec, irrigué+VPD et sec+VPD. Les données sur les facteurs environnementaux d'une part et les réponses des arbres et de l'écosystème d'autre part permettent d'analyser les relations de cause à effet en temps réel et de faire des prévisions immédiates sur l'état de la forêt (nowcasting).

Les exemples ci-dessous illustrent les principaux paramètres mesurés durant certaines journées pendant lesquels les effets des différents traitements étaient clairement visibles. Des informations complémentaires et des séries de données historiques et actuelles à haute résolution pour d'autres paramètres sont disponibles sous Données en temps réel.

Gestion des données

Les données sont gérées dans la base de données du programme de Recherche à long terme sur les écosystèmes forestiers (LWF). Celle-ci comprend des informations clés telles que le propriétaire des données, le début et la fin de la collecte, la résolution, le stockage des données et le numéro d'identification de l'objet (DOI) si les données ont été publiées. Ce système complet gère les campagnes de mesure ainsi que les capteurs et les échantillonneurs utilisés sur la plateforme de recherche Pfynwald. Nous appliquons les principes FAIR Data, qui garantissent que les données sont trouvables, accessibles, interopérables et réutilisables. En outre, nous nous conformons à la politique d'ouverture des données de recherche (ORD) du Fonds national suisse de la recherche scientifique(FNS).

Humidité relative, température de l'air et VPD

Les trois figures montrent les valeurs de la température de l'air (T), de l'humidité relative (HR) et du déficit de pression de vapeur (VPD) au cours de trois journées ensoleillées consécutives.

Les courbes présentent un profil typique: pendant la journée, les températures augmentent et l'humidité relative (HR) diminue. La nuit, les températures chutent à nouveau tandis que l'humidité relative augmente. Suivant ce cycle, les valeurs de VPD les plus élevées sont mesurées dans l'après-midi et les plus basses tôt le matin. Les deux traitements VPD (irrigation+VDP et sécheresse+VDP) se traduisent par des valeurs de VPD inférieures de 20 à 30% par rapport aux arbres non soumis à un VPD réduit (contrôle, sécheresse, irrigation) pendant la période où le VPD était manipulé.

Potentiel matriciel du sol

La figure montre les valeurs du potentiel matriciel du sol pendant trois jours ensoleillés consécutifs, mesurées à 10 cm de profondeur. Un potentiel matriciel du sol faible (valeurs très négatives) signifie que l'eau est fortement liée aux particules du sol et qu'il est plus difficile pour les plantes d'absorber cette eau. Un potentiel matriciel élevé (valeurs moins négatives) signifie que l'eau est moins fortement liée et qu'elle est plus facilement disponible pour les racines des plantes. Contrairement à la teneur en eau du sol (qui dépend fortement de la texture du sol), le potentiel matriciel du sol est directement lié au stress de la plante dû à la sécheresse.

Les valeurs les plus élevées ont été mesurées dans les traitements «irrigation+VPD», suivis par «irrigation», c'est-à-dire avec une faible liaison de l'eau du sol en raison d'une plus grande disponibilité de l'eau. Avec l'augmentation de la sécheresse dans les traitements «contrôle», «sécheresse+VPD» et «sécheresse», le potentiel matriciel du sol diminue; plus ses valeurs sont négatives, plus l'eau est liée au sol. Par exemple, dans le traitement «sécheresse», les racines des arbres doivent surmonter une pression négative de 80 kPa pour absorber l'eau du sol.

 

Déficit hydrique des arbres et flux de sève

Le déficit hydrique des arbres (en anglais tree water deficit, TWD) se produit lorsqu'un arbre absorbe moins d'eau qu'il n'en perd par transpiration. Cela peut affecter la photosynthèse à court terme et la croissance à long terme. Les déficits hydriques graves peuvent entraîner une défaillance hydraulique. Celle-ci bloque le transport de l'eau et, à long terme, peut endommager l'arbre, voire provoquer sa mort.

La figure montre les fluctuations quotidiennes du déficit hydrique des arbres au cours de trois journées ensoleillées consécutives. Ces fluctuations s'expliquent en grande partie par celles du VPD. En conditions sèches et avec un VPD élevé, les pins sylvestres étudiés perdent plus d'eau par transpiration qu'ils ne peuvent en absorber par leurs racines. Les pins sylvestres les plus affectés sont ceux qui sont exposés à seulement 50 % de précipitations (voir traitement "sécheresse"), suivis par les arbres témoins avec un déficit hydrique moyen et les arbres irrigués (déficit hydrique le plus faible). En plus de l'irrigation, la réduction du VPD (sécheresse+VPD  et irrigation+VPD) dans la canopée permet également d'atténuer davantage le déficit hydrique des arbres.

Ensemble, les mesures du dendromètre à pointe et du flux de sève fournissent un aperçu complet et à haute résolution des mécanismes par lesquels les arbres réagissent à la sécheresse croissante du sol et de l'atmosphère et de la manière dont l'écosystème forestier s'adapte à l'évolution des conditions environnementales au fil du temps.

 

 

La figure montre le flux de sève de 45 pins sylvestres au cours de trois journées ensoleillées consécutives. Les valeurs présentent un profil typique, avec des valeurs de flux de sève maximales en début d'après-midi et des valeurs minimales pendant la nuit. Les données relatives au flux de sève fournissent des informations sur la circulation de l'eau dans le tronc, qui est contrôlée par la transpiration dans la couronne et l'absorption d'eau par les racines. L'évolution du flux de sève dans les pins sylvestres soumis à différents traitements montre comment les arbres ferment leurs stomates dans des conditions sèches pour limiter la perte d'eau par transpiration.

Les pins sylvestres chez lesquels 50% des précipitations ont été détournées présentent les valeurs de flux de sève les plus faibles, suivis par les arbres témoins (100% des précipitations) et les arbres irrigués (200% des précipitations). Les pins sylvestres dont les couronnes ont été exposées à un VPD réduit présentent des valeurs de flux de sève plus élevées que les arbres sans réduction de VPD. 

Des informations complémentaires et des séries de données historiques et actuelles à haute résolution pour d'autres paramètres sont disponibles sous Données en temps réel.