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Des drones filment le stress hydrique des arbres

Cet article a été publié une première fois en allemand par notre partenaire éditorial Higgs.ch.

Qui observe au printemps un arbre avec des feuilles jaunes plutôt que vertes ne se pose pas de questions: cet arbre ne va pas bien. Une des causes possibles est le manque d’eau, qui provoque du stress hydrique chez les arbres. Une nouvelle méthode utilisant des drones permet maintenant d’évaluer le stress des forêts des forêts, sur de grandes surfaces.

Pourquoi c’est important. Les dommages détectables à l’œil nu sur les arbres sont déjà graves – la plupart du temps, ils sont visibles quand ils sont déjà irréversibles, et que l’arbre menace de mourir. Mieux vaut donc reconnaître le stress hydrique assez tôt. Une équipe de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) a développé et testé une méthode qui permet d’alerter très en avance sur le stress hydrique des arbres. Elle fonctionne grâce à des caméras fixées sur des drones.

Ainsi, le stress hydrique des arbres et leurs réactions à la chaleur peuvent être évalués sur de grandes surfaces, comme le montre leur étude, publiée dans la revue Plant, Cell & Environment.

Comment ça marche. Pour cette étude, les chercheurs ont choisi le Bois de Finges, dans le canton du Valais. Sur une surface d’un peu plus d’un hectare, ils ont partagé la forêt en plusieurs zones, qu’ils ont irrigué de manières différentes. Les premières zones ont été entièrement irriguées entre 2003 et 2019, les deuxièmes, de 2003 à 2013, puis plus du tout, et enfin, les troisièmes n’ont reçu aucun complément d’eau.

Les évaluations ont eu lieu au printemps, en été et à l’automne 2019 et 2020. Les chercheurs ont utilisé d’un côté les méthodes classiques pour estimer l’état de santé d’un arbre. Il s’agit par exemple de mesurer les cernes de croissance des arbres (dendrochronologie). Ces méthodes permettent de mettre en lumière des ralentissements dans la croissance des arbres sur une période, par exemple, en cas de sécheresse.

Mais en complément de ces méthodes bien connues, les chercheurs ont également survolé les zones de forêts avec des drones équipés de caméra multispectrales.

  • Lorsqu’un arbre manque d’eau, il peut absorber moins de CO2 et doit réduire sa photosynthèse.

  • Cependant, c’est justement pendant les périodes de sécheresse que les feuilles reçoivent beaucoup de lumière du soleil.

  • Si l’eau manque, les feuilles ne peuvent pas utiliser toute la lumière pour la photosynthèse, et de l’énergie excédentaire s’accumule.

  • L’arbre doit se débarrasser de ce surplus.

  • Il le fait en modifiant la pigmentation de ses feuilles.

Et c'est précisément ce processus de conversion qui peut désormais être mesuré à l'aide de caméras dites multispectrales. Car les pigments modifiés réfléchissent la lumière avec des longueurs d’ondes elles-aussi modifiées, que la caméra peut repérer. Plus précisément, la caméra s’appuie sur l'indice de réflectance photochimique des arbres (PRI), qui mesure l’efficacité d’utilisation de la lumière photosynthétique, et se calcule à partir des modifications de la pigmentation des feuilles.

Les images de la caméra, qui ressemblent aux prises de vues des caméras thermiques, montrent donc quand un arbre réagit à la sécheresse. Le grand avantage : au contraire des méthodes traditionnelles qui nécessitent d’être appliquées arbre par arbre – et donc, prennent beaucoup de temps–, cette nouvelle technique peut être utilisée sur de larges surfaces. Beaucoup d’arbres peuvent être étudiés grâce une seule prise de vue en survol.

Précision satisfaisante. De plus, la précision de la nouvelle méthode aérienne est équivalente à celle des méthodes traditionnelles. Leurs résultats sont concordants. Les drones pourraient donc, dans un futur proche, être plus souvent en service pour veiller sur la santé de nos forêts. Et au regard des périodes de canicule de ces dernières années et de leur augmentation pour les prochaines décennies, ils pourraient jouer un rôle important pour prendre soin des poumons verts de notre planète.

L’étude à la loupe

L’étude. Drone-based physiological index reveals long-term acclimation and drought stress responses in trees

Le commentaire. L'étude a été menée dans une forêt composée principalement de pins (Pinus sylvestris). Ainsi, la fiabilité de la méthode testée dans d'autres espèces ne peut pas être établie. En outre, la méthode PRI de mesure de l'indice de réflectance photochimique peut être influencée par divers processus dans les feuilles qui ne sont pas tous dus à la sécheresse. Par exemple, l'emplacement et le type de forêt, c'est-à-dire si elle est ensoleillée ou ombragée, s'il y a beaucoup de sous-bois… Cette étude a porté sur une forêt très ensoleillée, composée principalement d'arbres aux troncs hauts et lisses.

La fiabilité. Revue par les pairs ; étude à long terme sur 17 ans, surface étudiée : 1,2 hectares (équivalent à environ 800 arbres), utilisation de la nouvelle méthode PRI testée, c'est-à-dire concordance des résultats de la méthode PRI par rapport aux résultats des méthodes conventionnelles.

Le type d'étude. Étude d'observation.

Le financement. Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS).

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