Etat sanitaire des hêtres et chênes en forêt de Soignes

Indicateur - Actualisation : février 2021

Des campagnes de surveillance de la vitalité des hêtres et chênes indigènes sont menées en forêt de Soignes bruxelloise depuis 2009. Une proportion élevée de hêtres présente des symptômes de dépérissement tandis que le chêne - et, en particulier, le chêne sessile - semble mieux se porter. Pour les années 2018, 2019 et 2020, entre plus de la moitié et près de deux tiers des hêtres observés présentaient une défoliation supérieure à 25%, pourcentage considéré comme un seuil de vigilance. Jusqu’à présent, les observations basées sur les signes extérieurs de dépérissement ne mettent pas en évidence d’impacts significatifs des sécheresses et chaleurs extrêmes de ces dernières années sur le hêtre sonien.  Un suivi reste néanmoins nécessaire car la situation pourrait évoluer rapidement. 

Une forêt fragile

Couvrant près de 10% du territoire bruxellois, la forêt de Soignes représente un patrimoine naturel,  social et culturel de la plus haute importance pour la Région bruxelloise.  Plusieurs facteurs contribuent néanmoins à rendre celle-ci vulnérable : fréquentation importante, nature du sol (sécheresse relative d’une partie des sols des versants, compaction superficielle, présence fréquente d’un horizon de sol induré à faible profondeur…), prédominance de peuplements de hêtres souvent vieillissants, déséquilibre de la structure des âges des peuplements, pollution atmosphérique, … Les changements climatiques en cours sont également susceptibles d’altérer le fonctionnement des écosystèmes forestiers, par exemple en ce qui concerne la croissance des peuplements ou le développement des populations de ravageurs. Une étude prospective (Daise et al, 2009) a mis en évidence le fait qu’en forêt de Soignes, dans l’hypothèse d’un changement climatique qui correspondrait à un scénario intermédiaire parmi ceux développés par le groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), le hêtre et le chêne pédonculé risquaient d’être fortement touchés par ces modifications (voir Synthèse 2007-2008, focus « Forêt de Soignes et risques associés au changement climatique  »). Plus récemment, une recherche portant sur l’analyse de l’impact de variables climatiques sur la croissance de hêtres localisés notamment en forêt de Soignes (via l’étude des cernes ou dendrochronologie) a également conclu que les changements climatiques attendus au niveau régional pour la fin du 21ème siècle pourraient mettre en péril la survie à long terme des hêtraies (Latte N, Claessens H. 2015, voir focus « Changement climatique et croissance du hêtre en forêt de Soignes  »). 
Plus généralement, depuis une trentaine d’années, des phénomènes de dépérissement des forêts dont les causes sont multiples sont observés de façon plus ou moins marquée un peu partout dans le monde.

Un suivi annuel de l’état sanitaire des hêtres et chênes indigènes 

Un système d’observation permanent de l’état sanitaire des trois principales essences de la forêt de Soignes a été mis en place par la Région bruxelloise. Celui-ci concerne le hêtre (Fagus sylvatica) et les chênes indigènes (chêne sessile Quercus petraea et chêne pédonculé Quercus robur). Ces essences, pures ou en mélange, couvrent environ 70% de la superficie de la forêt de Soignes bruxelloise. La méthode, suivant un protocole scientifique international (ICP Forests), repose sur l’observation visuelle, en été, d’arbres localisés dans des « placettes » de suivi (maille de 400 m x 400 m) dont le nombre et la répartition dans le massif forestier ont été choisis pour assurer une bonne représentativité de l’échantillon. L’observation - qui concerne les arbres suffisamment grands (sur base du diamètre) et hauts (couronne captant la lumière, arbres majoritairement dominants ou co-dominants) - fait appel à divers critères tels que la défoliation, la décoloration, la fructification ou encore, les dommages et symptômes qui permettent d’estimer la vitalité des arbres. Des campagnes d’observation sont menées en Région bruxelloise depuis 2009.

Une défoliation moyenne des hêtres relativement constante et assez importante en 2016, 2018, 2019 et 2020

La défoliation - définie comme la perte de feuilles dans la partie supérieure de la couronne par rapport à un arbre sain - est un critère intégrateur qui reflète notamment l’influence des fluctuations climatiques (sécheresses en particulier), de la qualité du sol, des attaques parasitaires ou encore, de l’âge de l’arbre.
En 2020, la défoliation moyenne était de 33% pour le hêtre, de 24% pour le chêne pédonculé et de 25% pour le chêne sessile. 

Evolution de la défoliation moyenne de l’ensemble des hêtres et chênes inclus dans les suivis (2009-2020) 

Source : Earth and Life Institute Environmental Sciences (UCL), 2020

Si l’on excepte l’année 2017, les 5 dernières années sont caractérisées par une défoliation moyenne des hêtres relativement constante et assez importante, de l’ordre de 30% ou un peu plus. Ce constat peut s’expliquer, au moins en partie, par l’abondante fructification des hêtres observée en 2016, 2018 et 2020 et qui se traduit par la mobilisation d’une part importante des réserves de l’arbre pour la production de faînes au détriment du développement du feuillage. La production abondante et récurrente de faînes peut aussi affecter la structure et donc la défoliation à long terme, car les bourgeons floraux sont produits au détriment de bourgeons à l’origine de nouveaux rameaux.  Selon les chercheurs, cette évolution pourrait également être liée au vieillissement des peuplements de hêtres.
La défoliation moyenne pour les chênes pédonculés est de 24%, ce qui constitue une nette baisse par rapport à 2018 et 2019. En ce qui concerne les chênes sessiles, pour lesquels le nombre d’observations est limité, la valeur moyenne est de 25% en 2020, tout comme en 2019. 
Chez les hêtres, les fluctuations interannuelles sont clairement liées aux fluctuations de l’intensité de la fructification qui suit un cycle bisannuel imparfait. Chez les chênes, les fluctuations de la défoliation n’ont pas pu être expliquées.
Il convient de garder à l’esprit que l’évaluation visuelle de la défoliation présente certaines faiblesses (part de subjectivité dans l’évaluation même si des séances de formation et d’inter-calibration entre observateurs sont organisées, visibilité parfois limitée des cimes et évoluant dans le temps notamment suite aux coupes qui peuvent être réalisées au sein des placettes…) ce qui implique de rester prudent dans l’interprétation des résultats. Par ailleurs, si elle donne une idée globale de la perte de vitalité de l’arbre, l’intensité de la défoliation seule ne suffit pas à établir un diagnostic complet de l’état de santé des arbres. La réduction de la biomasse foliaire peut également constituer un mécanisme de régulation temporaire d’un arbre face à un stress auquel il est soumis.  C’est pourquoi, le suivi sanitaire prend également en compte d’autres critères reflétant la vitalité des arbres (voir ci-dessous). 

En 2020, 20% des hêtres présentent une défoliation forte à sévère

Le taux de défoliation est un indicateur communément utilisé, notamment au niveau européen, pour quantifier l’intensité du dépérissement. Une défoliation supérieure à 25% est considérée par le groupe d’experts d’ICP-forest comme un seuil de vigilance, la dégradation étant considérée comme forte à partir de 41% de défoliation et comme sévère à partir de 61%.

Evolution du pourcentage d'arbres inclus dans les suivis présentant une défoliation supérieure à 25% (2014-2020) 

Source : Earth and Life Institute Environmental Sciences (UCL), 2020   

Evolution du pourcentage d'arbres inclus dans les suivis présentant une défoliation supérieure à 40% (2014-2020) 

Source : Earth and Life Institute Environmental Sciences (UCL), 2020

En 2020, 56% des hêtres présentaient une défoliation supérieure à 25% (modérée, forte ou sévère) mais seuls 20% affichaient une dégradation supérieure à 40% (dégradation forte ou sévère). Ces proportions ne montrent pas d’évolution claire sur l’ensemble de la période d’observation mais des pics sont particulièrement visibles lors des années de forte fructification (2009, 2011, 2016, 2018 et 2020). La proportion de hêtres présentant une dégradation sévère reste très limitée (<3%) tout au long de la période et aucun arbre mort sur pied n’a été observé.
Cette même année, 31% des chênes pédonculés présentaient une défoliation supérieure à 25% (23% avec dégradation modérée et 3% avec dégradation forte).  La classe « sévère » n’était pas représentée.  Tout comme pour le hêtre, ces proportions ne présentent pas d’évolution claire mais certaines années (2014, 2016 et 2017) sont caractérisées par une large dominance d’arbres peu ou faiblement dégradés.
En 2020, les chênes sessiles étaient majoritairement rattachés aux classes de dégradation « nulle » ou « faible » vu que seuls 20% d’entre eux affichaient une dégradation supérieure à 25% et qu’aucun arbre observé ne dépassait le seuil de 40%. Bien que très faible, cette proportion est cependant plus élevée que durant la période 2013-2016 durant laquelle cette proportion était nulle.

Des résultats difficiles à interpréter et à comparer avec ceux de régions voisines

Cette évolution, sur un laps de temps encore relativement limité, s’avère difficile à interpréter compte tenu du nombre de facteurs susceptibles d’influencer le taux de défoliation d’un arbre (qualité du sol, caractéristiques individuelles des arbres, conditions météorologiques, fructification, circonférence du tronc, position par rapport aux arbres environnants, forme des branches à la cime, déprédateurs …). Le protocole de suivi lui-même présente en outre certaines limitations (arbres étudiés variables d’une année à l’autre, taille limitée de l’échantillon pour les chênes sessiles, subjectivité liée à l’observateur, difficulté d’observation des arbres non dominés, etc.).
Il est par ailleurs délicat de comparer ces observations avec celles des régions voisines dans la mesure où les peuplements décrits sont différents (âge et densité des peuplements, conditions de sols, de (micro)climat, de relief, etc.) et que la qualité des observations peut varier d’un réseau à l’autre (effet « observateur »). Si en Wallonie le protocole de suivi est identique à celui de la Région bruxelloise et la calibration effectuée par la même équipe universitaire, la méthode de cotation appliquée en Flandres diffère légèrement de celle qui est appliquée dans les 2 autres régions et dans la plupart des pays partenaires du projet. Pour les hêtres, ceci peut conduire à une cotation moins forte par rapport au protocole standard alors qu’une faible surestimation est possible dans le cas des chênes. Les valeurs de défoliation recueillies dans les pays ou régions voisines permettent néanmoins de fixer des ordres de grandeur.
Les chercheurs en charge du suivi phytosanitaire ont comparé l’évolution de la défoliation moyenne de l’ensemble des arbres étudiés en forêt de Soignes avec l’évolution des arbres suivis en Régions wallonne (en Ardenne essentiellement) et flamande.

Evolution comparée des défoliations moyennes de hêtres et chênes en forêt de Soignes bruxelloise, en Wallonie et en Flandre 

Source : Earth and Life Institute Environmental Sciences (UCL), 2020 (sur base de données Région flamande - Bosvitaliteitsinventaris et de données Région wallonne - Suivi de l’état sanitaire des peuplements , intégré à l’Inventaire Permanent des Ressources Forestières de Wallonie)  

Les défoliations moyennes des hêtres en forêt de Soignes bruxelloise sont environ 10% inférieures à celles observées en Wallonie et 10% supérieures à celles observées en Flandre. D’après les chercheurs l’écart entre les placettes de la forêt de Soignes bruxelloise et celles de haute Ardenne peut être mis en relation avec une dégradation antérieure au début du suivi (2010) qui pourrait être liée à des épisodes d’engorgement des sols. L’écart avec la Région flamande peut s’expliquer par des différences méthodologiques. Les tendances suivent néanmoins des évolutions assez semblables dans les 3 régions. 
En ce qui concerne les chênes, les valeurs de défoliation observées ces dernières années apparaissent relativement similaires en Wallonie, Flandre et Région bruxelloise. Le pic constaté en 2012 en Wallonie est lié à une forte attaque de chenilles parasitaires qui a touché l’Ardenne alors que les régions de plaine ont été épargnées.
En 2019, en Région flamande, selon les données de l’INBO (2020), 21,1% des hêtres et 26,4% des chênes pédonculés présentaient plus de 25% de défoliation soit sensiblement moins qu’en Région bruxelloise.  Depuis 1996, la Région flamande effectue également un monitoring de la croissance et de la vitalité du hêtre en forêt de Soignes. Selon les placettes échantillonnées et les années, le taux de défoliation oscille entre 10 et 30% environ.  Pour deux des trois sites d’échantillonnage les chercheurs ne relèvent pas de tendance significative.  Au niveau du troisième site une légère tendance à l’augmentation de la perte foliaire s’observe depuis 2013 (Roskams P., Sioen G. 2017).
Au niveau européen (30 pays), en 2009, les défoliations moyennes étaient d’environ 19% pour les hêtres et 24% pour les chênes. En 2017, à l’échelle européenne, 25% des arbres ont plus de 25% de défoliation (INBO 2019). 

D’autres critères participent à l’évaluation de l’état sanitaire des arbres

Une dégradation de la structure de la couronne de certains chênes constatée entre 2017 et 2020
La couronne d’un arbre, également appelé houppier, correspond à l’ensemble des ramifications et du feuillage allant de la première branche verte à la pousse terminale de l'arbre. Sa structure varie en fonction du stade de développement atteint par l’arbre et des stress subis au cours du temps. Afin d’évaluer la vitalité des couronnes des arbres, le protocole de suivi se réfère à 4 classes distinctes (correspondant à des formes de houppiers plus ou moins denses) pour les chênes et à 8 classes pour les hêtres (4 avant 2013).

Distribution des chênes pédonculés et des chênes sessiles selon la structure de la couronne (2012-2020) 

Source : Earth and Life Institute Environmental Sciences (UCL), 2020

Selon les chercheurs en charge du monitoring, une dégradation de la structure de la couronne des chênes a été constatée ces dernières années, avec pour la première fois depuis le début du suivi, certains chênes pédonculés présentant une mortalité très importante des branches de la cime et certains chênes sessiles présentant une simplification importante (moindre développement de rameaux).. Les formes les plus dégradées restent largement minoritaires et ne présentent pas d’augmentation régulière. La structure des chênes sessiles s’est brusquement dégradée en 2018 et est restée stable ensuite. La ramification dense reste toutefois majoritaire.

Distribution des hêtres selon la structure de la couronne (2013-2020) 

Source : Earth and Life Institute Environmental Sciences (UCL), 2020

Suite à l’instauration de nouvelles classes pour le hêtre en 2013, les résultats antérieurs ne sont pas présentés. Les observations de 2020 sont comparées aux années 2014, 2016 et 2018 en raison de l’alternance bisannuelle des placettes visitées pour le hêtre. Par rapport à 2014, on observe une nette diminution des classes les moins dégradées (1 et 2, ramification optimale ou sub-optimale) et une augmentation de la fréquence de la classe intermédiaire 4 (apparition de « griffes »). La fréquence cumulée des classes les plus dégradées (5 à 7) ne présente pas d’évolution régulière et s’élève à 18% en 2020, tout comme en 2015.
Pour essayer de mieux comprendre les évolutions de la défoliation et de la structure de la couronne dont les causes sont encore mal identifiées (chute de branches mortes, différence d’appréciation entre observateurs, …), un suivi photographique de la couronne des arbres (structure et défoliation) a été intégré au système d’observation depuis la campagne 2014. Il a notamment permis de confirmer le lien entre fructification et défoliation.
Une décoloration des feuilles absente ou rare chez les chênes sessiles
Les causes les plus fréquentes de décoloration des feuilles sont les carences minérales, la pollution atmosphérique, les attaques parasitaires ou les épisodes de sécheresse en été ou printemps. 
En 2020, près de 30% des hêtres présentaient une décoloration supérieure à 10%, tout comme en 2017 et  2019.  En 2019 et 2020, cette décoloration pourrait s’expliquer par des pics de chaleur.  En 2017, la décoloration de près de 40% des hêtres s’expliquait probablement par une carence induite par la forte fructification de 2016.
Les chênes - et en particulier les chênes sessiles - sont généralement faiblement décolorés. En 2020 quelques individus de chênes pédonculés étaient caractérisés par des niveaux de décoloration modérée à sévère. Chez les chênes, la décoloration est souvent associée au développement de l’oïdium (maladie causée par certains champignons) sur les pousses épicormiques.
Contrairement aux années précédentes, aucune attaque d’insectes défoliateurs n’a été observée de 2016 à 2020 et ce, tant pour les hêtres que pour les chênes.

Jusqu’à présent, les observations ne mettent pas en évidence d’impacts significatifs  des sécheresses et chaleurs extrêmes de ces dernières années sur le hêtre sonien

L’analyse des évolutions sur l’ensemble de la période 2009-2020 a mis en évidence une augmentation faible (0,23% par an) mais significative de la défoliation pour les hêtres. Celle-ci pourrait être liée à l’accroissement de l’âge des arbres au cours de cette période. Pour les chênes, aucune tendance linéaire significative n’a été détectée.
Globalement, les observations basées sur les signes extérieurs de dépérissement suggèrent que, dans le contexte de la forêt de Soignes, les 3 essences résistent bien aux sécheresses et aux chaleurs extrêmes de ces dernières années. Dans le cas du hêtre, l’état sanitaire est plutôt mauvais depuis le début de la période de suivi et il ne devrait pas s’améliorer avec l’augmentation de l’âge des arbres échantillonnés mais aucun paramètre ne suggère une accélération de cette dégradation au cours de ces dernières années. Cette résistance des hêtres pourrait être liée à leur capacité à utiliser les réserves d’eau dans les couches profondes du sol. Par ailleurs, l’étude dendrochronologique précitée a mis en évidence une réduction de la croissance des hêtres soniens depuis les années ’90. Cette évolution apparaît davantage liée à l’évolution du climat qu’au vieillissement des peuplements. Une poursuite du suivi s’avère nécessaire pour détecter un éventuel effet différé des épisodes climatiques extrêmes de ces dernières années.

Une gestion forestière orientée vers le futur

Le plan régional de gestion de la forêt de Soignes a été adapté afin de tenir compte de nouveaux éléments apparus au cours de cette dernière décennie dont, entre autres, les risques de dépérissement de certaines essences (dont plus particulièrement le hêtre et le chêne pédonculé) induits par la perspective du changement climatique et le vieillissement des peuplements de hêtres. 
Pour les peuplements de hêtres existants, ce plan prévoit notamment de réaliser des éclaircies plus fortes et fréquentes afin de limiter la concurrence entre les arbres et d’accélérer leur croissance ce qui permettra de diminuer l’âge d’exploitation et donc les risques, en particulier de chablis (chute d’arbres). La gestion devra aussi privilégier les hêtres les plus vigoureux car ceux-ci sont susceptibles de posséder des prédispositions génétiques à mieux surmonter le stress et leur descendance pourrait se révéler d’un grand intérêt. L’objectif de maintien du faciès paysager de hêtraie cathédrale, qui concernait 50% de la superficie de la forêt de Soignes bruxelloise dans le plan de gestion adopté en 2003, a été revu à la baisse et concerne actuellement 20% de la forêt.  Compte tenu des qualités paysagères du faciès cathédral, le nouveau plan de gestion prévoit par ailleurs de développer des chênaies équiennes - c’est-à-dire constituées d’arbres du même âge - à objectif cathédrale à partir de jeunes plantations de chênes  sessiles (9% de la forêt).  Pour les superficies restantes, la gestion s’orientera vers une mise en place progressive d’une structure plus étagée et moins dense, issue de mélanges d’essences. Les espèces les plus tolérantes aux conditions climatiques attendues à la fin du siècle (chêne sessile, tilleul à petites feuilles, etc.) seront privilégiées. La diversification est par ailleurs favorable à la biodiversité et permet d’augmenter la capacité des écosystèmes forestiers à résister aux perturbations du milieu, aux maladies ainsi qu’aux vents violents (résilience).