Olivier Martin

Doctorat
Étude de la structure et de la dynamique des couronnes d’arbres à partir de donnée de LiDAR terrestre

UQAR

Directeur: Robert Schneider
Codirecteur: Richard Fournier

Formation

- 2009-2011 : Master (équivalent Maitrise) «Fonctionnement des écosystèmes naturels et cultivés» Université Montpellier 2, France

- 2005-2008 : Licence (équivalent Baccalauréat) « biologie des organismes » Université Montpellier 2, France

Description de mon projet de recherche

La structure de la canopée joue plusieurs rôles importants dans le fonctionnement des écosystèmes forestier (e.g échange gazeux avec l’atmosphère, interception et disponibilité de la lumière, habitat pour la faune). Elle est définie par l’emplacement, la taille et la forme des arbres qui la compose. Elle peut donc être étudiée à l’échelle du peuplement entier, ou à celle des arbres individuels. Toutefois, les dimensions, la complexité et la longévité des arbres rendent l’étude de leurs structures difficile. Depuis une dizaine d’années, des technologies comme le LiDAR (Light Detection And Ranging) ont fait leur apparition dans le monde de l’écologie et de l’aménagement des forêts. Ce type d’outil fourni une représentation tridimensionnelle très précise de la structure de la canopée. L’objectif de ma thèse est d’étudier la dynamique des couronnes d’arbres individuels à l’aide du LiDAR terrestre (TLS).

Une première étape était d’étudier l’effet de la diversité spécifique du peuplement sur la structure de la couronne d’érables à sucre et sur la pression de compétition qu’ils subissent (Martin-Ducup et al 2016.a). De nouvelles métriques de structure de couronne et des indices de compétition ont été développées à partir de données de TLS. Les résultats montrent que la pression de compétition est moins forte en peuplement mixte et que les érables occupent l’espace de façon plus efficace. Ces résultats illustrent la capacité du TLS à décrire la structure des couronnes et de la canopée. Par ailleurs, ils soutiennent l’importance d’un aménagement des forêts plus complexe où la diversité spécifique entraine une complémentarité des traits de couronne et une meilleure exploitation de l’espace.

Une deuxième étape de mon doctorat était de mettre au point une méthode permettant d’établir des profils de changement des couronnes à partir de données TLS (Martin-Ducup et al 2016.b en prep.). Cette méthode a été appliquée à titre d’exemple pour quantifier la réponse d’érable à sucre et de sapin baumier à l’ouverture du couvert. Les résultats montrent que les deux espèces ont tendance à ouvrir leur couronne en réponse à l’ouverture du milieu bien que les érables aient une réponse beaucoup plus forte que les sapins. Les potentialités d’applications de la méthode à d’autres espèces et à la dynamique des trouées sont discutées.

Finalement, une troisième étape consistera à quantifier les relations entre structure de couronne, quantité de lumière interceptée et croissance. Les données TLS acquises au cours de ma thèse seront alors utilisées pour alimenter un modèle d’interception de lumière. Dans ce type de modèle, dit spatialement explicite, la couronne des arbres est souvent résumée à des formes simples avec une distribution de la végétation homogène. La prise en compte de structures de couronnes complexes qui est maintenant accessible à partir de mes données de TLS permettrait de quantifier plus précisément la lumière interceptée et donc, à terme la croissance et la productivité. Il s’agira d’initialiser un modèle d’interception de la lumière avec mes données de TLS, et d’évaluer si il peut ainsi rendre compte plus précisément des mesures de croissance que j’ai réalisées sur les individus de sapin et d’érable (i.e. séries de cernes). Finalement, le modèle développé sera intégré dans un modèle d’écophysiologie plus large pour l’aide à la prise de décision en aménagement forestier.

PUBLICATIONS

  • Articles publiés dans une revue avec comité de lecture

- Martin-Ducup, O., Schneider, R., Fournier, R. (2017) A method to quantify canopy changes using multi-temporal terrestrial lidar data: tree response to surrounding gaps. Agricultural and Forest Meteorology. DOI: 10.1016/j.agrformet.2017.02.016

-Martin-Ducup, O., Schneider, R., Fournier, R. (2016) Response of sugar maple (Acer saccharum, Marsh.) tree crown structure to competition in pure versus mixed stands. Forest Ecology and Management. DOI: 10.1016/j.foreco.2016.04.047

-Franceschini, T., Martin-Ducup, O., Schneider, R. (2016). Allometric exponents as a tool to study the influence of climate on the trade-off between primary and secondary growth. Annals of Botany. DOI: 10.1093/aob/mcw003

-Laurans, M., Martin, O., Nicolini, E. & Vincent, G. (2012). Functional traits and their plasticity predict tropical trees regeneration niche even among species with intermediate light requirements. Journal of Ecology. DOI: 10.1111/j.1365-2745.2012.02007.x

  • Chapitre de livre

-Schneider, R., Franceschini, T., Fortin, M., Martin-Ducup, O., Gauthray-Guyénet, V., Larocque, G.R., Marshall, P. & Bérubé-Deschênes, A. (2015). Growth and yield models for predicting tree and stand productivity. Ecological forest management handbook. Guy R. Larocque.

COMMUNICATIONS ORALES (RENCONTRES INTERNATIONALES SEULEMENT)

-Martin-Ducup O, Schneider R, Fournier R, Changes in canopy and crown structure with stand composition. (14th SilviLaser- ISPRS Geospatial Week. 2015. La Grande Motte, France)

-Martin-Ducup O, Schneider R, Fournier R, Quantify the effect of competition on tree crown using three dimensional data.(7th ECANUSA conference 2014, Rimouski, Canada)

-Martin-Ducup O, Schneider R, Fournier R, Quantifier l’effet de la compétition sur la couronne des arbres à partir de données T-LiDAR. (5éme édition de L’atelier T-LiDAR francophone. 2014. Québec, Canada/Nancy, France)

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