Man and the forest

Impact of climate change
on production forests :
The example of the Mousty arboretum in Calestienne

by Pierre Lhoir (Volunteer at the Royal Forestry Society of Belgium) aith the participation of David Dancart (Société Royale Forestière de Belgique, coordinator of Silva Belgica)

Summary

The author of this article visited the Mousty arboretum in Calestienne this summer. Successive droughts have caused heavy mortality in many tree species. Few of them, such as Austrian black pine, Oriental spruce, Douglas fir and beech, are in a satisfactory state of health. What can we learn from these observations?

When I went to the Calestienne region this spring, I was struck by the sight of the stands of Norway spruce (Picea abies) drying out on the ground, along with a large proportion of the conifers in the Mousty arboretum in Nismes. Of course, the Calestienne region is made up of chalky, filtering soils that are prone to water shortages, but this is the first time we've seen damage on such a scale.

Genesis of the arboretum

When the Administration des Eaux et Forêts was created at the end of the 19^e In the 19th century, its director Alexandre Dubois and the people in charge of the cantonments set up forest arboretums in the various bioclimatic zones of Belgium, with the aim of acclimatising a large number of mainly softwood species from the temperate regions of Europe, Asia and western North America. It was against this backdrop that Lucien Blondeau, a native of Nismes and the general warden at Couvin from 1895 to 1900, created a tienne¹ overlooking his home town, the Mousty arboretum. When he died, a tribute was paid to him and a bronze commemorative plaque was set into a Frasnian limestone wall.².

It is still visible and could be included in our forestry heritage.

The climax forest (natural forest in equilibrium with the environmental conditions in the absence of human intervention) of the Calestienne is the Carici-Fagetum beech forest on limestone. This was heavily exploited in the nineteenth century to make way for lawns on which flocks of sheep and goats grazed intensively. These grasslands were probably never mown and were burnt each year in the spring. The deepest soils were cultivated. This method of agropastoral cultivation lasted for a very long time, before gradually disappearing at the beginning of the twentieth century. All these limestone hills, which were still just bald mountains at the beginning of the century, have now been almost entirely re-colonised by forest, either naturally (deciduous) or artificially (coniferous), mainly by Austrian black pine.

Description of the arboretum

Location : Walloon Region, Province of Namur, Commune of Viroinval, Place : Mousty

• Bioclimatic region: Fagne, Famenne and Calestienne.
• Altitude: 170-210 m
• - Exhibition: east
• Slope: from 5 % to over 15 %
• Average annual precipitation: 976 mm (2018)
• Soils: Gbbk4 and Gbbk6: stony loam soils with a limestone or limestone-containing load and almost exclusively favourable natural drainage, rather shallow (20 to 40 cm) and kEbb3: clay soil with favourable to imperfect natural drainage on a limestone substrate.

Note

To find out more about the symbols that characterise Belgian soils, see points 7 to 12 of the help section of the Ecological Species File (https://www.fichierecologique.be/).

Inventory of the arboretum

Growing on extremely stony and sloping soil, making the site xeric, some of the species introduced to the arboretum have disappeared over time. The gaps have largely been colonised by beech (Fagus sylvatica). All stages of development are present, from seedlings to old, low-branched specimens.

Other species have been able to grow satisfactorily. There are Douglas firs (Pseudotsuga menziesii) and several very large fir species. During an inventory carried out in 2017, most of the species still present showed no signs of decline. Climate change is leading to increasingly frequent periods of drought. The spring of 2022 was no exception to this trend. On my visit to Nismes in late spring, I was able to see the extent of the damage. Entire cells are
dead and dried out. This affects almost all stands. This is a perfect illustration of the limitations of certain species planted in a xeric environment.³.

Some of the trees in the arboretum are dead on their feet, while others are showing signs of decay. These include the Pectin fir (Abies alba), native to the humid mountainous regions of Europe, the Giant or Vancouver fir (Abies grandis), which grows in the maritime regions of the American West, and the Colorado fir (Abies concolor), which comes from the rocky mountains of Idaho in Wyoming. The same applies to Norway spruce (Picea abies). Patches of western red cedar (Thuya plicata) and Lawson cypress (Chamaecyparis lawsoniana) have been completely eradicated. Douglas firs, on the other hand, seem to be holding up well.

This visit was a good opportunity to take a closer look at the development of the Oriental spruce (Picea orientalis), a species from the Western Caucasus. This species is being tested by the Société Royale Forestière de Belgique (SRFB) as part of its Trees for Future the aim of which is to identify the tree species and origins that will help forests adapt to climate change. In the cell containing the eight specimens in the arboretum, only the central tree has withered, while the others are still very green. It should be noted that the lack of thinning means that the crowns are narrow and underdeveloped, which can have a negative impact on the trees' vigour.

After this (non-exhaustive) inventory of the arboretum, we thought it would be interesting to leave the arboretum and analyse the state of health of the various stands in the surrounding area.

Note

There are still two examples of Serbian spruce (Picea omorika) in the arboretum. This species, which is small and very fragmented, is native to the Balkans. The two specimens in the arboretum have a very narrow crown covering more than a third of the tree's height. The colour of the needles is a bright light green, which contrasts well in this very shady environment. Although this tree has no silvicultural value, it does have great aesthetic and ornamental appeal. It would look great at the entrance to a property or in a small cluster on a lawn.

Stand of Austrian black pine

A large part of the plateau is covered by an old stand of Austrian black pine (Pinus nigra ssp nigricans). The crowns are naturally narrow and some trees have died back.

Overall, the stand is still in place and in a satisfactory state of health. (see photo 2).

Remarks

Ce qui est intéressant avec les espèces héliophiles comme le pin noir d’Autriche est que les strates inférieures peuvent être riches et luxuriantes. C’est le cas ici. Beaucoup d’espèces inféodées au calcaire y sont présentes, et ce, aussi bien dans la strate arbustive qu’herbacée. Il serait intéressant d’y faire un inventaire. On a de fortes chances d’y rencontrer des espèces calcicoles comme les orchidées Néottie nid d’oiseau (Neottia nidus-avis) ou l’Orchis mâle, ou encore de nombreuses herbacées comme des brachypodes, des laîches glauques (Carex flacca), l’hellébore fétide (Helleborus foetidus), etc.

Le pin noir d’Autriche est naturellement présent au Sud de Vienne entre 250 m et 750 m d’altitude dans l’étage des chênes à feuilles caduques : chêne chevelu et chêne pubescent (Quercus cerris et Quercus pubescens). Ce dernier était indigène en Calestienne. On le trouvait en mélange dans les chênaies xériques en mélange avec le chêne sessile (Quecus petraea). Celles-ci ont été surexploitées au dix-neuvième et vingtième siècle. Le chêne pubescent a complètement disparu de Calestienne suite à la surexploitation des taillis et c’est dommage qu’il n’ait pas été testé dans cet arboretum. En revanche, cette essence fait partie du panel d’essences testées dans le projet Trees for Future, avec des provenances françaises et italiennes.

Notons qu’en ce qui concerne l’épicéa commun, toutes les parcelles se situant aux abords de l’arboretum sont desséchées sur pied.

Hêtraie sur calcaire

Plus loin sur le plateau en prolongement du peuplement de pins noirs d’Autriche, nous découvrons une belle hêtraie issue d’une plantation, effectuée dans le cadre d’un essai de provenances. Celle-ci ne présente, après une observation rapide, aucun signe de dépérissement.

Conclusion

De nombreuses essences, aussi bien dans l’arboretum qu’à ses alentours sont impactées par les sécheresses successives que nous connaissons, et certaines de façon spectaculaire. Bien entendu, les essences concernées et citées précédemment sont sensibles, voire très sensibles, au déficit hydrique et la Calestienne est une région de Wallonie où le manque d’eau se fait ressentir rapidement. Cependant, ces essences et peuplements avaient jusqu’ici résisté. Ces observations confirment la nécessité, déjà maintes fois évoquée à raison dans Silva Belgica, de replier les essences de production sur leurs stations optimales au sens du Fichier écologique des essences et d’être davantage encore attentif à ce point en ce qui concerne les sensibilités au déficit hydrique, à la canicule et à la sécheresse. Ces mesures de précaution doivent être prises dans toute la Wallonie car, par exemple, les sols bruns acides ardennais situés sur une forte pente à exposition chaude sont susceptibles de poser des problèmes similaires à ceux rencontrés en Calestienne. Outre la prise en compte de ces paramètres, il est important de changer nos modes d’exploitation et de plantation en diversifiant les essences, en les mélangeant et en les intégrant dans les massifs existants. Rappelons que l’hétérogénéité est un facteur de résilience. Les monocultures sont donc davantage exposées au stress climatique et autres.

Par ailleurs, le compte-rendu des observations relatives au hêtre présenté dans les lignes précédentes a probablement étonné certains de nos lecteurs. En effet, le hêtre est très sensible aux canicules, aux sécheresses estivales et au manque d’eau en général. Il s’agit d’une essence à risque dans le contexte des changements climatiques. Cette essence est en exclusion sur sols xériques et en tolérance élargie (uniquement en essence d’accompagnement) sur sols secs (consultez à ce propos la fiche essence dédiée sur https://www.fichierecologique.be/).

Pourtant, le hêtre est bien l’essence dominante du Carici Fagetum (hêtraie calcicole ou hêtraie à laîches). Il y est accompagné ou non d’autres essences comme le chêne sessile, (le chêne pubescent), l’érable sycomore, le frêne, voire le tilleul à grandes feuilles et l’alisier torminal. Le sous-bois est ouvert avec de nombreux arbustes et une strate herbacée bien développée. Cet habitat de forêt sèche se rencontre sur les sols bruns calcaires superficiels et caillouteux, essentiellement en Calestienne et sur les coteaux calcaires des vallées mosanes.

Nous ne nous aventurerons pas ici dans des explications complexes. On peut cependant penser que les hêtres de Calestienne ont, sur ces sols chroniquement xériques, développé aux cours des générations des adaptations particulières aux contraintes hydriques fortes et sont donc moins touchés en cas de sécheresse que des peuplements qui se sont développés dans des conditions moins contraignantes.

Outre l’autécologie⁴ des essences, paramètre incontournable dans la démarche du choix des essences de reboisement, le forestier doit donc aussi prendre en compte les dynamiques naturelles et l’adaptation locale, qui, avec tous leurs cortèges d’espèces, sont garantes d’écosystèmes plus fonctionnels qui présentent une résistance et une résilience accrues aux aléas climatiques et sanitaires.

Comme le signale Evrard de Turckheim dans l’article de la page 8 du Silva Belgica n°5|2022, il ne faut pas condamner trop hâtivement nos espèces indigènes et faire preuve de retenue et d’observation en matière d’introduction de nouvelles essences. Aussi, la migration assistée telle que testée dans Trees for Future et dans les arboretums ne doit pas être vue comme une démarche concurrente à l’adaptation naturelle, mais bien comme un complément à celle-ci là où elle s’avère insuffisante.