Structure forestière, propriétés physico-chimiques du sol et indices pédoanthracologiques de perturbations comparés entre la forêt monodominante à Gilbertiodendron dewevrei (De Wild.) J. Léonard et la forêt mixte adjacente. Cas de la Réserve Forestière de Yoko, R.D. Congo

Lokonda Omatela wa Kipifo Michel. 2018. Structure forestière, propriétés physico-chimiques du sol et indices pédoanthracologiques de perturbations comparés entre la forêt monodominante à Gilbertiodendron dewevrei (De Wild.) J. Léonard et la forêt mixte adjacente. Cas de la Réserve Forestière de Yoko, R.D. Congo. Kisangani : Université de Kisangani, 269 p. Thèse de doctorat : Sciences agronomiques : Université de Kisangani

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Encadrement : Kombele Bishosha Menea, Ferdinand ; Gourlet-Fleury, Sylvie ; Freycon, Vincent

Résumé : C'est à partir de 1989 qu'ont été menées plusieurs études de comparaison des propriétés du sol entre forêt monodominante à Gilbertiodendron dewevrei (De Wild.) J. Léonard (FMGd) et forêt mixte adjacente (FMA) pour expliquer le phénomène de monodominance de cette espèce végétale. Ces études ont donné des résultats controversés les unes des autres. L'objectif de notre étude était de comparer les FMGd et les FMA sur le plan de la structure forestière, des paramètres physico-chimiques du sol et des indices pédo-anthracologiques, en contrôlant la topographie. Cette étude a été menée dans la partie Sud de la Réserve Forestière de Yoko (RFY), pendant la période allant de 2010 à 2014. Nous avons installé 16 parcelles de 0,25ha chacune, réparties entre les deux niveaux topographiques extrêmes (plateau, symbolisé dans la suite du texte par PL, et bas-fonds symbolisé par BF) et les deux types de forêt comme suit : 4 parcelles respectivement pour PL/FMA, PL/Gd, BF/FMA et BF/Gd. Nous avons inventorié et identifié les arbres à diamètre à hauteur de poitrine (dhp) supérieur ou égal à 10 cm ; ce qui nous a permis de déterminer les paramètres structuraux des deux types de forêt. Nous avons creusé des fosses au centre des parcelles et décrit les profils pédologiques, prélevé des échantillons de sol à 0-5cm, 5-10cm, 10-20cm, 20-40cm, 120-150cm, ainsi que les charbons de bois macroscopiques. Deux autres fosses avaient été installées aux coins NE et SO des parcelles pour maximiser les chances de collecte de charbons de bois fossiles. Nous avons ensuite acheminé aux laboratoires les échantillons de sol pour la détermination des seuils de paramètres physico-chimiques et ceux de charbon de bois fossiles pour leur datation. Nous avons traité nos données à l'aide des logiciels Excel et R pour la détermination des moyennes arithmétiques et de leurs écarts-types, l'analyse de la variance, l'analyse en composantes principales et l'analyse factorielle des correspondances. L'étude a montré que la densité des Fabaceae était quasi deux fois plus élevée en FMGd (144 ± 33 pieds/ha sur plateaux, 157 ± 75 en bas-fonds) qu'en FMA (100 ± 34 pieds/ha et 79 ± 44 respectivement). Les espèces pionnières étaient moins nombreuses en FMGd (6 pieds/ha sur plateaux et 21 pieds /ha en bas-fonds) qu'en FMA (37 et 75 respectivement), davantage en bas-fonds que sur les plateaux. Les FMGd ont compté plus d'individus grands en diamètre que les FMA. La litière était en moyenne 2,3 fois plus épaisse sous la FMGd (11,5 ± 4,4 cm sur plateaux et 9,8 ± 2,9 cm en bas-fonds) que sous la FMA (4,8 ± 2,8 et 4,5 ± 1,3), sur les plateaux comme dans les bas-fonds. L'étude a globalement montré une indépendance des paramètres physico-chimiques du sol vis-àvis de types de forêt, à l'exception du rapport C/N pour la tranche de 20-40 cm, de Na+ et du taux de saturation en bases pour la tranche de 120-150 cm pour lesquels les FMGd avaient des seuils plus élevés. Tous les deux types de forêt avaient des sols à texture argilo-sableuse dans les bas-fonds, et limono-sableuse sur les plateaux. Par contre, les propriétés du sol ont globalement montré une dépendance au facteur topographique, parce que l'ensemble des paramètres ont eu des seuils plus élevés en sols des basfonds comparés à ceux des plateaux, à l'exception du taux de saturation en bases qui a été similaire pour les deux niveaux topographiques. L'étude a également montré que sur les 19 échantillons de charbons de bois fossiles recueillis dans les 16 parcelles, 17 (soit 89,5%) étaient provenus des plateaux, contre 2 (soit 10,5%) des bas-fonds ; 14 (soit 73,7%) de FMGd contre 5 (soit 26,3%) de FMA. Nous avons noté la présence des paquets de charbons de bois au-délà de 1m de profondeur, d'où nous avons extrait un échantillon représentatif. La datation au 14C a indiqué plusieurs âges de feux que nous avons regroupé en 4 intervalles : 2295 ± 30 à 2210 ± 30 BP, 1590 ± 30 BP, 345 ± 30 à 155 ± 25 BP et 111 ± 0,0 à 104 ± 0,0 BP. Quatre échantillons recueillis à 2 endroits et 4 profondeurs différents ont indiqué les dates se trouvant dans la gamme de 2295 ± 30 à 2210 ± 30 BP. A la lumière de nos résultats, nous pouvons affirmer que les forêts monodominantes à G. dewevrei n'ont pas influencé les propriétés du sol et, elles ne sont pas non plus installées sur des sols particuliers. La topographie, par contre, a été un déterminant important aussi bien pour la structure forestière et sa dynamique, que pour les propriétés physico-chimiques du sol. Les forêts de bas-fonds auraient connu des perturbations dues beaucoup plus aux chablis, tandis que celles des plateaux les perturbations dues aux épisodes de feux. Plusieurs indices pédoanthracologiques ont été datés 2295 ± 30 à 2210 ± 30 BP, dates qui coïncident avec la période présumée de l'Importante perturbation de l'Holocène (IPH). Nous ne pouvons pas, a priori, confirmer l'IPH pour ce site, ni l'installation de G. dewevrei à l'issue de celle-ci. Il faudra compléter notre étude par la collecte d'une plus importante anthracomasses audéla de 1 m de profondeur, et entreprendre leurs études anatomiques. Au plan écologique, les FMGd présentent une bonne plasticité par rapport aux sols, elles comptent beaucoup plus d'arbres grands en dhp que les FMA et, de ce fait, constitueraient un potentiel à long terme pour la séquestration du Carbone. Au plan agronomique, les FMGd présentent un avantage comparatif que les FMA, à cause de leur importante couche de litière. D'une part, toute initiative d'installation, sans abattis-brulis, des cultures pérennes tolérantes à l'ombre en dessous du couvert forestier du G. dewevrei aurait l'avantage de rentabiliser les couches de litière comme barrière mécanique pour le contrôle de mauvaises herbes à plus ou moins longue échéance et la stabilité du bilan hydrique du sol. D'autre part, dans l'hypothèse d'une mise en culture, avec abattis- brulis, les couches de litières des FMGd sont susceptibles de brûler mieux et de générer de grandes quantités de cendres, au profit des cultures de tête de rotation. Les FMGd de bas-fonds traduisent mieux cet avantage parce qu'ils ont, de surcroit, des sols relativement plus fertiles.

Résumé (autre langue) : Since 1989, several studies have been conducted comparing soil properties between monodominant forest at Gilbertiodendron dewevrei (De Wild.) J. Leonard (FMGd) and adjacent mixedwood forest (FMA) to explain the monodominance phenomenon. of this plant species. These studies have yielded controversial results from each other. The objective of our study was to compare FMGd and FMA in terms of forest structure, physicochemical soil parameters and pedo-anthracological indices, by controlling the topography. This study was conducted in the southern part of the Yoko Forest Reserve (FRY), during the period from 2010 to 2014. We installed 16 plots of 0.25 ha each, divided between the two extreme topographic levels (plateau, symbolized in the following text by PL, and lowlands symbolized by BF) and the two forest types as follows: 4 plots respectively for PL / FMA, PL / Gd, BF / FMA and BF / Gd. We inventoried and identified trees with a breast height (dbh) diameter greater than or equal to 10 cm; which allowed us to determine the structural parameters of the two types of forest. We dug pits at the center of the plots and described soil profiles, collected soil samples at 0-5cm, 5- 10cm, 10-20cm, 20-40cm, 120-150cm, as well as macroscopic coals. Two other pits were installed at the NE and SW corners of the plots to maximize the chances of collecting fossil charcoal. We then sent the soil samples to the laboratories for the determination of physicochemical parameter thresholds and fossil charcoal thresholds for their dating. We processed our data using Excel and R software to determine arithmetic means and their standard deviations, variance analysis, principal component analysis, and factorial correspondence analysis. The study showed that the density of Fabaceae was almost twice as high in FMGd (144 ± 33 ft / ha on trays, 157 ± 75 in lowlands) as in FMA (100 ± 34 ft / ha and 79 ± 44 respectively). Pioneer species were less numerous in FMGd (6 ft / ha on plateaus and 21 ft / ha in lowlands) than in FMA (37 and 75 respectively), more in lowlands than on plateaus. FMGd counted more large individuals in diameter than FMA. The litter averaged 2.3 times thicker under the FMGd (11.5 ± 4.4 cm on trays and 9.8 ± 2.9 cm in shallows) than under the FMA (4.8 ± 2, 8 and 4.5 ± 1.3), on both trays and in the shallows. Overall, the study showed an independence of soil physico-chemical parameters with respect to forest types, with the exception of the C / N ratio for the 20-40 cm slice, Na + and the saturation rate. in bases for the 120-150 cm range for which FMGd had higher thresholds. Both types of forest had sandy-clay soils in the shallows, and sandy-loam on the plateaus. On the other hand, the properties of the soil globally showed a dependence on the topographic factor, because all the parameters had higher thresholds in lowland soils compared to those of the plateaux, with the exception of the saturation bases that was similar for both topographic levels. The study also showed that of the 19 samples of fossil charcoal collected in the 16 plots, 17 (89.5%) came from the plateaux, compared with 2 (10.5%) of the lowlands; 14 (73.7%) of FMGd against 5 (or 26.3%) of FMA. We noted the presence of charcoal bundles beyond 1m depth, from which we extracted a representative sample. The 14C dating indicated several fire ages that we grouped into 4 intervals: 2295 ± 30 to 2210 ± 30 BP, 1590 ± 30 BP, 345 ± 30 to 155 ± 25 BP, and 111 ± 0.0 to 104 ± 0 , 0 BP. Four samples collected at 2 locations and 4 different depths indicated dates in the range of 2295 ± 30 to 2210 ± 30 BP. In the light of our results, we can say that the monodominant forests of G. dewevrei did not influence the properties of the soil and they are not installed on particular soils either. Topography, on the other hand, has been an important determinant both for the forest structure and its dynamics, and for the physicochemical properties Lowland forests are reported to have experienced much greater disturbance to windthrow, while those in plateaus have been disturbed by fire events. Several pedoanthracological indices have been dated 2295 ± 30 to 2210 ± 30 BP, which coincide with the presumed period of significant Holocene disruption (HPI). We can not, a priori, confirm the IPH for this site, nor the installation of G. dewevrei at the end of this one. It will be necessary to complete our study by collecting a larger anthracomass beyond 1 m deep, and to undertake their anatomical studies. At the ecological level, FMGd have a good plasticity compared to soils, they have many more large trees in dbh than the FMA and, therefore, would constitute a long-term potential for carbon sequestration. At the agronomic level, FMGd have a comparative advantage over FMA because of their important litter layer. On the one hand, any initiative to install shade-tolerant perennial crops below the forest cover of G. dewevrei without slash-and-burn operations would have the advantage of making the litter layers profitable as a mechanical barrier for the control of more or less long-term weeds and the stability of the soil water balance. On the other hand, in the hypothesis of a cultivation, with slash-and-burn, the layers of litters of the FMGd are likely to burn better and to generate large quantities of ashes, in favor of the cultures of head of rotation. Lowland FMGs are a better reflection of this advantage because they also have relatively more fertile soils.

Mots-clés Agrovoc : forêt, propriété physicochimique du sol, litière forestière, composition botanique

Mots-clés géographiques Agrovoc : République démocratique du Congo

Mots-clés complémentaires : Gilbertiodendron dewevrei

Mots-clés libres : Limbali, Afrique centrale

Classification Agris : K01 - Foresterie - Considérations générales
P33 - Chimie et physique du sol

Champ stratégique Cirad : Axe 6 (2014-2018) - Sociétés, natures et territoires

Auteurs et affiliations