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Effets de lisière sur la productivité du teck (Tectona grandis L.f.) : étude de cas des teckeraies privées du Sud-Bénin

Authors:

Abstract

Edge Effects on the Productivity of Teak (Tectona grandis L.f.): a Case Study of Private Teak Plantations in Southern Benin. The present study aims to improve the production of teak wood (Tectona grandis L.f.) in private plantations in southern Benin through the application of a central concept in landscape ecology: the edge effect. As teak is an heliophilous species, the hypothesis of a higher wood production in edges was tested on the basis of the basal area. Sixty-two private teak plantations were investigated and 10,667 trees were measured. The stratified sampling scheme in three distinct parts for each plantation (the centre, the edge and the summits) permitted to highlight the edge effect on wood production. For each part, a plot was installed and the diameter at breast height (dbh) was measured for all trees. The leaf area between the edge and the centre of plantations was measured. Finally, the influence of the spatial configuration of plantations and the direction of each side of these plantations on the production of wood was tested. Results show that the edge effect on the production of teak wood affects four planting lines, the first presenting a production of 150% relative to the centre. We noticed a significant influence of the edge on the leaf area of about 218% relative to the centre. No influence of the direction of the sides of the plantation was observed. The shape of the plantations presents a significant influence on the wood production. These results permitted to propose a planting model included in an agroforestry system that optimizes the production of wood per area and having a succession of two planting lines interrupted by fields.
TROPICULTURA, 2013, 31, 1, 71-77
Effets de lisière sur la productivité du teck (Tectona
grandis L.f.) : étude de cas des teckeraies privées du
Sud-Bénin
M.S. Toyi
1*
, J.-F. Bastin
2,3
, M. André
3
, C. De Cannière
2
, B. Sinsin
1
& J. Bogaert
3
Mots clés : Effet de lisière- Tectona grandis L.f.- Plantation- Sud-Bénin
Keywords : Edge effect- Tectona grandis L.f.- Plantation- Southern Benin
Résumé
La présente étude vise à améliorer la production du
bois de teck (Tectona grandis L.f.) à l’échelle des
plantations privées du Sud-Bénin à travers
l’application d’un concept central de l’écologie du
paysage: l’effet de lisière. Le teck étant une espèce
héliophile, l’hypothèse d’une plus forte production
de bois en lisière a été testée. Ainsi, 62 teckeraies
privées ont été parcourues et 10667 arbres ont été
mesurés. L’échantillonnage stratifié en trois zones
distinctes pour chaque plantation: le centre, la
lisière et les sommets (coins des plantations), a
permis de mettre en évidence l’effet de lisière sur la
production de bois. Dans chaque zone, une
placette a été installée et le diamètre à 130 cm du
sol (dbh) a été mesuré pour tous les arbres. La
différence de surface foliaire par individu entre la
lisière et le centre des plantations a également été
mesurée. Enfin, l’influence de la configuration
spatiale des plantations et de l’orientation de
chaque coté des plantations sur la production de
bois a été testée. Les résultats montrent que l’effet
de lisière sur la production du bois de teck touche
quatre lignes de plantations, la première présentant
une production de l’ordre de 150% par rapport au
centre. On note également une influence
significative de la lisière sur la surface foliaire,
(production de l’ordre de 218% en lisière par
rapport au centre). Aucune influence de
l’orientation des côtés de la plantation n’a été
observée. La forme des plantations présente une
influence significative sur la production de bois.
Ainsi, les plantations ayant une forme maximisant
leur périmètre par rapport à leur surface,
présentent une production de bois plus importante.
Ces résultats ont permis de proposer un modèle de
plantation inclus dans un système agroforestier qui
optimise la production de bois par unité de surface
et présentant une succession de deux lignes de
plantation entrecoupées de champs.
Summary
Edge Effects on the Productivity of Teak
(Tectona grandis L.f.): a Case Study on Private
Teak Plantations in Southern Benin
The present study aims to improve the production
of teak wood (Tectona grandis L.f.) in private
plantations in
southern Benin through the
application of a central concept in landscape
ecology: the edge effect. As teak is an heliophilous
species, the hypothesis of a higher wood
production in edges was tested on the basis of the
basal area. Sixty-two private teak plantations were
investigated and 10,667 trees were measured. The
stratified sampling scheme in three distinct parts for
each plantation (the centre, the edge and the
summits) permitted to highlight the edge effect on
wood production. For each part, a plot was installed
and the diameter at breast height (dbh) was
measured for all trees. The leaf area between the
edge and the centre of plantations was measured.
Finally, the influence of the spatial configuration of
plantations and the direction of each side of these
plantations on the production of wood was tested.
Results show that the edge effect on the production
of teak wood affects four planting lines, the first
presenting a production of 150% relative to the
centre. We noticed a significant influence of the
edge on the leaf area of about 218% relative to the
centre. No influence of the direction of the sides of
the plantation was observed. The shape of the
plantations presents a significant influence on the
wood production. These results permitted to
propose a planting model included in an
agroforestry system that optimizes the production
of wood per area and having a succession of two
planting lines interrupted by fields.
1 Université d’Abomey-Calavi, Faculté des Sciences Agronomiques, Laboratoire d’Ecologie Appliquée, Cotonou, Bénin.
2 Université Libre de Bruxelles, Ecole Interfacultaire de Bioingénieurs, Service d’Ecologie du Paysage et Systèmes de Production Végétale, Bruxelles,
Belgique.
3 Université de Liège, Gembloux Agro-Bio Tech, Unité Biodiversité et Paysage, Gembloux, Belgique.
* Auteur correspondant : E-mail: mireille.toyi@gmail.com
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Introduction
La lisière marque la limite entre des habitats
distincts dont elle diffère elle-même par son
équilibre et sa dynamique (6, 13). Première
concernée par les changements d’occupation du
sol, elle constitue un enjeu pour la gestion, la
productivité et la conservation de la biodiversité
(19, 31). La lumière, le vent, la température et
l’humidité relative influencent la végétation de
lisière, ce qui crée un microclimat pouvant
s’étendre de quelques mètres à plusieurs centaines
de mètres dans la forêt (9, 16, 24). En lisière, la
faible compétition intraspécifique favorise une
augmentation du rayonnement solaire intercepté
par la couronne de l’arbre. L’effet de lisière est donc
la résultante de ces processus qui s’opèrent au
niveau de la lisière. Il se traduit par un gradient
continu de la limite forêt-savane vers l’habitat
interne (ou cœur) de la forêt (3, 20).
La politique de reboisement menée par l’Etat
béninois a encouragé les collectivités locales à
investir dans les plantations de teck (Tectona
grandis L.f.), une espèce strictement héliophile. En
sylviculture classique (exploitation industrielle du
bois), les arbres de lisière présentant des nœuds
sont systématiquement déclassés (21). Toutefois,
les concepts de sylviculture classique ne sont pas
transposables aux plantations privées du Sud-
Bénin dont la majorité des propriétaires visent une
rotation à court terme (3-5 ans), et dont l’objectif de
production est le bois de deuxième qualité (bois de
service et bois de chauffage) (4, 30). Les nœuds
n’étant pas un problème pour ce type de
production, une valorisation de l’effet de lisière pour
l’augmentation de la production de bois de
deuxième qualité peut alors être envisagée.
Tout au long de la présente étude, le terme de
lisière est utilisé pour désigner la zone à l’interface
entre les teckeraies (plantations forestières) et les
milieux agricoles. Il s’agit donc de vérifier les
hypothèses selon lesquelles (i) les arbres de
lisières présentent une surface terrière plus
importante que les arbres du centre, (ii) un gradient
de production peut être identifié à travers les
différentes lignes de plantation, (iii) l’orientation des
côtés des plantations influence la production de
bois; (iv) la forme d’une plantation influence le ratio
lisière-intérieur, et joue donc sur la proportion
d’arbres se retrouvant en situation de lisière.
Matériel et méthode
La zone d’étude se situe au nord-est du
Département de l’Atlantique au Bénin (Commune
de Zè), entre les parallèles 6°32’-6°87’N et les
méridiens 2°13’-2°26’E. Les formations
géologiques sont constituées essentiellement de
dépôts sablo-argileux altérés en faciès de sols
ferralitiques (1, 32). L’occupation du sol y est
caractérisée par une mosaïque de forêts, de
savanes, de plantations et de champs typique des
milieux dégradés (2). Dans la région, le teck
constitue l’espèce principale de production
ligneuse, vu sa bonne vitesse de croissance, les
multiples qualités et usages de son bois, sa
contribution à la restauration de la fertilité des sols
(4).
Pour la cohérence des analyses et des résultats,
des critères d’éligibilité ont été établis sur la base
d’une étude préliminaire de terrain. Ce qui permet
d’éliminer les teckeraies sujettes aux coupes
anarchiques de bois et dont l’effet de lisière est
dans ce cas impossible à mesurer, ou les rares
teckeraies conduites en régime de futaie pour
l’exploitation du bois d’œuvre. Ainsi, une teckeraie
recevable pour cette étude présente des individus
de diamètre à 130 cm du sol compris entre 5 et 10
cm, d’une hauteur entre 6 et 12 m et une surface
de plantation de 0,2 à 2 hectares. L’écartement
entre les arbres est très irrégulier et varie de 1 m x
1 m ou 1,5 m x 1,5 m à 2 m x 1 m en général.
D’autres facteurs non quantitatifs tels que
l’uniformité à l’intérieur des plantations et leur
entretien ont également été pris en compte.
La corrélation entre la production de bois et la
forme de la plantation a été étudiée sur la base de
la surface terrière G au moyen du diamètre (dbh)
(14, 28). Le dbh a été mesuré pour chaque
plantation dans trois zones différentes: le centre, la
lisière (les cinq premières lignes) et le sommet
(Figure 1). En lisière, pour chaque côté de la
plantation, au moins une placette de 100 a é
échantillonnée. Des placettes de 100 ont
également été installées au centre de la plantation.
Le sommet des plantations a été considéré comme
une zone distincte de mesure car il est deux fois
exposé à la lumière que la lisière.
Seules les placettes de 10 m² ont été installées aux
sommets des plantations car au-delà de cette
superficie, les arbres à mesurer se trouveraient en
situation typique de lisière.
La distribution des dbh ne suivant pas une
distribution normale, des tests de comparaison non-
paramétrique ont été réalisés pour tester
l’hypothèse de l’effet de lisière sur la production de
bois: tests de Mann-Whitney et de Kruskal-Wallis
(17, 23, 33) basés sur des échantillons aléatoires et
appliqués sur les médianes des diamètres. Par
ailleurs, le gradient de production au sein de la
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zone de lisière a été évalué par le test non-
paramétrique de Friedman de k échantillons
appariés (17, 18).
L’exploitation des feuilles de teck pour les besoins
alimentaires étant une activité non négligeable liée
à la productivité des teckeraies dans la zone
d’étude, une analyse synoptique de la surface
foliaire a été effectuée. Deux paires de feuilles (une
en lisière et une au centre de chaque plantation)
ont été récoltées pour deux arbres par plantation.
Chaque paire est constituée de la première et de la
troisième feuille de la première branche de chaque
arbre présentant un dbh de 5 cm, La surface foliaire
a été mesurée à l’aide du LI-3000A Portable Area
Meter qui est un scanner permettant de mesurer au
centième de cm² près, la superficie de toute surface
plane, dans les limites des dimensions de
l’appareil. Le test de Wilcoxon (17) de deux
échantillons appariés a été utilisé pour comparer
les feuilles de lisière et de l’intérieur.
L’étude de la corrélation entre l’orientation (donnée
circulaire) et le dbh (donnée linéaire) a été réalisée
sur la base d’un test de corrélation linéaire-
circulaire (Equation I) inspirée par le coefficient de
corrélation de Pearson décrite par Mardia (25) :
r
2
=
r
xc
2
+ r
xs
2
2r
xc
r
xs
r
cs
1r
cs
2
(I)
avec r, le coefficient de corrélation de Pearson, x le
dbh, c le cosinus et s le sinus de l’angle
d’orientation de chaque côté des plantations. Il est
à noter que cet angle a été divisé sur le terrain en
16 orientations distinctes. En effet, l’orientation d’un
coté n’étant pas parfaitement linéaire, prendre une
orientation au degré près n’est pas considéré
pertinent dans le cadre de cette étude.
La forme des plantations a été étudiée afin de
mettre en évidence l’impact du ratio lisière-intérieur
sur la production globale de bois. Ainsi, pour
chaque plantation, un indice de forme I
f
représentant le rapport entre le carré de son
périmètre et sa superficie totale a été calculé :
I
f
=
P
i
2
A
i
(II)
avec A
i
l’aire de la plantation i et P
i
son périmètre.
Plus la plantation présente une forme allongée ou
irrégulière, plus la valeur de I
f
est élevée; cette
valeur décroît à mesure que les formes deviennent
isodiamétriques ou compactes (5). La relation entre
la forme des plantations et la surface terrière a été
obtenue sur la base d’une régression linéaire entre
le logarithme de la surface terrière et l’indice de
forme. La superficie et le périmètre sont obtenus
sur la base des coordonnéesographiques des
sommets de chaque plantation intégrées dans le
logiciel Arcview 3.2 (www.esri.com
).
73
Figure 1:Echantillonnage pour les plantations privées de teck dans la commune de Zè au Sud-Bénin. Afin de mettre en évidence
l’effet de lisière sur le dbh, la surface terrière et donc la production de bois, chaque plantation est divisée en trois zones
distinctes : les sommets (noir), la lisière (gris) et l’intérieur (blanc). Les placettes d’échantillonnage sont représentées sous
forme de carrés en pointillés. Les placettes installées de chaque côté de la plantation permettent de tester l’impact de
l’orientation de la lisière sur la production de bois.
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Résultats
Le test de Kruskal-Wallis a permis de mettre en
évidence une différence significative du diamètre
moyen arithmétique entre la zone de lisière et
l’intérieur d’une plantation (H=94,22; p<0,001). Le
test de Friedman (Q=1089,3; p<0,001) montre une
différence significative du diamètre moyen entre
chacune des quatre premières lignes de plantation,
la ligne cinq présente une différence non-
significative avec le centre (Tableau 1).
L’analyse a été réalisée pour 62 plantations privées
de teck étudiées dans la Commune de au Sud-
Bénin. Les chiffres présentés reprennent le résultat
du test non-paramétrique de Friedman. La valeur
critique de référence est de 176,6. Toute valeur
inférieure démontre une différence non-
significative. Les 4 premières lignes sont
significativement différentes les unes des autres.
Une différence très importante est notée entre la
ligne 1 (9,3 cm) et la ligne de 2 (6,3 cm) (Figure 2).
Le diamètre moyen de la 5ème ligne n’étant pas
significativement différent de celui de la zone du
centre, l’effet de lisière touche donc 4 lignes de
plantation.
Le test de Wilcoxon montre un diamètre plus
important pour les sommets de plantations (9,7 cm)
que pour la ligne 1 (T=0; p<0,01). Pour la
comparaison de la surface foliaire, le test de
Wilcoxon montre que les feuilles de lisière
présentent une surface foliaire significativement
plus grande (805 cm²) que celles de l’intérieur (369
cm²) des plantations (T=0; p<0,001).
La corrélation linéaire-circulaire de Mardia entre la
surface terrière et l’orientation de la placette de
lisière n’est pas significative (R
2
=0,11; p>0,05). La
régression linéaire entre la surface terrière et
l’indice de forme montre une corrélation positive
significative (R=0,59; p<0,001), (Figure 3).
Plus le périmètre d’une plantation est important par
rapport à sa surface, plus celle-ci présente une
surface terrière relativement élevée, donc une
production de bois plus importante.
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Tableau 1
Statistiques de Friedman issues de la comparaison des diamètres moyens des cinq premières lignes de plantation, mesurés
en lisière des parcelles privées de Tectona grandis de la commune de Zè, Bénin.
ligne 1 ligne 2 ligne 3 ligne 4 ligne 5
ligne 1 -----
ligne 2 1966,5 ----
ligne 3 2218,5 252 - - -
ligne 4 2405,5 439 187 - -
ligne 5 2544,5 578 326 189 -
Figure 2:Evolution du dbh (diamètre à 130 cm du sol) en
fonction de la ligne d’arbres considérée au sein de la
plantation. Les barres verticales représentent l’écart-
type. La ligne 1 représente la première ligne de
plantation à la limite entre plantation et zone agricole.
La 5
ème
ligne de plantation est la plus proche de
l’intérieur. Le dbh le plus important se retrouve en
première ligne et sa valeur moyenne décroit fortement
dès la 2ème ligne de plantation pour atteindre sa
valeur minimale au niveau de la 5ème ligne
(plantations privées de teck, commune de Zè, Sud-
Bénin).
Figure 3: Régression linéaire (p<0,05) de la surface terrière G
(m²/ha) des 62 plantations privées de teck étudiées
dans la Commune de Zè au Sud-Bénin en fonction de
sa configuration spatiale exprimée par l’indice de
forme I
f
(périmètre²/aire).
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Discussion
Les résultats des différents tests de comparaison
réalisés dans cette étude nous permettent de
confirmer que les arbres de lisière présentent un
diamètre supérieur aux arbres de l’intérieur des
plantations, de confirmer un gradient de production
de bois de teck sur les quatre premières lignes de
plantation et enfin, de montrer que la proportion de
lisière de ces plantations influence de manière
significative la production de bois. L'hypothèse de
l'influence de l'effet de lisière sur la production de
bois est donc confirmée. Sur base de la densité de
la plantation, la largeur de ce gradient est estimée
entre 4 m et 7 m. Cette largeur, ou DEI (« Distance
of Edge Influence »), est définie comme étant la
distance d’influence de la lisière pour le diamètre
des arbres (7, 8, 12). La cohérence de ce résultat
est confirmée par celui de Delgado (10) qui a
obtenu une DEI de 6 m pour l’influence de la
lumière en lisière sur deux espèces ligneuses.
Cependant, la différence entre la ligne 1 et la ligne
2 est beaucoup plus importante que pour les lignes
suivantes.
Un modèle de plantation qui maximise la production
de bois se ferait alors préférentiellement dans un
système agroforestier présentant 2 lignes de
plantation entrecoupées de champs. Afin d’illustrer
ce résultat, trois propositions de design de
plantation, présentant toutes une superficie totale
(champs + teck) de 1 ha sont présentées en figure
4. On y retrouve (a) un « Design 1+1 » maximisant
la production liée à la première ligne de plantation
en réalisant des bandes de 2 lignes d’arbres sur 2
m de large entrecoupées les unes des autres de
bandes de 4 m de culture, (b) un « Design 4+4 »
utilisant l’ensemble du gradient de lisière sur des
bandes de 8 lignes d’arbres entrecoupées par des
bandes de cultures de 4 m de large et enfin un
design comportant une plantation totalement
recouverte par le teck.
Les données utilisées pour le calcul de la surface
terrière du teck sont celles réellement obtenues
dans le cadre de cette étude. Pour chacun de ces
designs, les résultats obtenus sur base des
données collectées toutes densités confondues,
sont les suivants: (a) 12,23 m²/ha de teck et 0,64
ha de cultures, (b) 8,22 m²/ha de teck et 0,20 ha de
cultures et (c) 6,8 m²/ha de teck et pas d’espace
exclusivement alloué à l’agriculture. Soulignons que
dans le cas (c), il est possible d’installer quelques
cultures annuelles (le maïs notamment)
uniquement pendant la première année
d’installation de la teckeraie ou après une coupe
rase. Nous pouvons en conclure que le premier
design théorique est conseillé dans le cadre de
cette étude car c'est le modèle de plantation qui
maximise la production de bois et assure à la fois la
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Figure 4: Proposition schématique de plans de systèmes agroforestiers appliqués aux plantations privées de teck du Bénin. Les
différents modèles ont été développés sur la base des résultats obtenus dans cette étude et visent à mettre en évidence
l’intérêt de la maximisation de la lisière pour la production de bois. On retrouve en (a) un système de succession de 2 lignes
d’arbres et 4 m de champs, en (b) de 8 lignes d’arbres et 4 m de champs et en (c) une plantation entièrement recouverte
par le teck. La surface terrière (G) et la surface allouée à l’agriculture sont les plus importantes pour le design (a). Les
valeurs de G représentent celles qui pourraient être atteintes suite à la mise en place de ces modèles proposés.
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production vivrière. Cependant, il est à souligner
qu’une perte d’habitat interne induite par la mise en
place de ces modèles peut avoir de graves
conséquences pour les espèces végétales et
animales typiques des centres des plantations (9,
26, 27).
Les résultats obtenus pour la surface foliaire nous
permettent de confirmer qu’il existe une différence
morphologique entre les arbres de lisière et ceux
du centre des plantations (15). L’exploitation des
feuilles de teck dans la commercialisation des
aliments étant une pratique très courante dans la
zone d’étude, lessultats obtenus montrent un
autre avantage de l’effet de lisière.
Enfin, aucun résultat significatif n’ayant été obtenu
pour l’orientation des côtés des plantations, celle-ci
ne devrait pas être retenue dans l’élaboration de
nouveaux plans de gestion de teckeraies privées.
Ce résultat, contraire à de nombreuses études
similaires, pourrait être mis sur le compte de la
proximité de la zone d’étude avec l’équateur,
l’orientation importe moins que dans les régions
tempérées (3, 11, 22, 29).
Conclusion
Les résultats obtenus permettent de proposer un
modèle de plantation constitué de successions de
deux lignes d’arbres entrecoupées par des bandes
de culture. Ce design est précis et simple à mettre
en place par les populations locales dans un
système agroforestier. L’expérimentation de ce
modèle et la quantification des impacts sur
l’amélioration de la production feront l’objet
d’investigations futures. Cette étude a donc permis
de montrer le potentiel d’utilisation et
d’application de l’analyse spatiale aux recherches
appliquées en écologie du paysage.
Remerciements
Les auteurs remercient le Professeur R.
Ceulemans du Département de Biologie de
l’Universi d’Anvers. M. Toyi a été financée par la
CUD-PIC “Contribution au développement d’une
filière du teck au départ des forêts privées du Sud
Bénin (Département de l’Atlantique)”. J.-F. Bastin
est financé par le FRIA/FNRS et l'Ecole Régionale
post-universitaire d'Aménagement et de gestion
Intégrée des Forêts et Territoires tropicaux
(ERAIFT, UNESCO, Kinshasa, R.D. Congo).
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... This loss affecting the overall Beninese forest cover could threaten teak wood production in general, affecting the economy of production particularly. Therefore, reforestation policies are conducted by the Beninese Government to encourage local authorities to invest in teak plantations (Tectona grandis Lf) [42]. Thus, in order to fill this deficit and meet the high demand for wood in the domestic market, it appears imperative to improve teak production. ...
Article
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In Benin Republic, teak sector is the most active among the wood markets with a strong national demand. It is therefore necessary to improve its efficiency. This study aimed at modelling the perception and economic performance of teak plant production in some rural nurseries. To this end, a survey was conducted among 140 teak nurseries in northern, central and southern regions of Benin using the "snowball" sampling method. In terviews organized with plant nurserymen served to gather data on their demographic and socioeconomic characteristics, plant production techniques, production costs and output, and teak production perception. The perception of producers and the performance of teak plant production were modeled respectively from a logistic regression model and then from a linear regression model. The analysis of the results showed that the age of the nurseryman, unlike variables such as gender and seniority in production, negatively influences the economic performance of teak plant production. Household size also influences the economic performance of teak plant production and the perception of the nurseryman, but with a negative effect on the last variable. Nevertheless, the number of years of schooling and the nurseryman's assessment of the distance between the plant nursery and his home has a positive influence on his perception. Policies development aimed at improving the production of teak plants in Benin would therefore require particular attention to these different determinants.
... Firstly, patch shape can be compared to a reference shape, generally an isodiametric one such as a disk or square (Patton 1975;Bogaert et al. 2000c;Bogaert 2001). This analysis is useful when estimating edge effects, which are proportionally larger for elongated or complex shapes than for isodiametric ones of equal area (Forman and Godron 1986;Toyi et al. 2013b). The difference between both shapes can then be expressed by means of a perimeterto-area ratio, obligatory dimensionless to avoid size effects (Fig. 8.4). ...
Chapter
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Bio-cultural landscapes are characterized by anthropogenic pattern features, of which the measurement constitutes a key step in landscape analysis. Metrics and strategies for this measurement of anthropogenic patterns and their dynamics are discussed, considering the pattern/process paradigm, the patch-corridor-matrix model and the complementarity of landscape composition and configuration as conceptual benchmarks. Historically, noticeable anthropogenic effects are accepted to have appeared in landscapes after the invention of agriculture and further trends of landscape change could be linked to the development of agriculture. Through time, a sequence of landscape dynamics with three stages is expected, in which a natural landscape matrix is initially substituted by an agricultural one; urban patch types will later on dominate the matrix as a consequence of ongoing urbanization. The importance of the development of agriculture and its productivity for the evolution of settlements, villages and cities is emphasized. Anthropogenic change of landscapes confirms the status of geographical space as a limited resource.
Book
Since its early developments in the 1980s, landscape ecology has consistently considered anthropogenic elements in landscapes, as well as their significance for the ecosystems composing them. This human impact was often seen as a negative factor, and associated with terms such as habitat loss, biodiversity decline or degradation. Nevertheless, the key role of Man in landscape status and development has systematically been recognized by landscape ecologists, a point of view sometimes referred to when singularizing landscape ecology from other disciplines in ecology, which are often (but not always) oriented towards particular species or functional groups, or aiming to unravel fundamental ecological concepts, hereby commonly excluding the impact of anthropogenic factors on the ecological mechanisms at study. Since the last decennium of the 20th century and even more clearly after entering the new millennium, landscape ecology is directing to systems shaped by a symbiosis of cultural influences and natural values, presenting a variety of anthropogenic effects, a combination not to be considered as negative. This cross-fertilization between human society (cultural values) and its environment (nature) is not surprising, since society development was only possible through resource use, such as space or biodiversity; for example, agricultural development was only possible through domestication of wild plant species. Unique correspondences have been observed of natural and cultural values, suggesting that processes and underlying patterns should be linked, a hypothesis which merits further investigation, to which this book is contributing. The current book is the outcome of a symposium on “Biodiversity in cultural landscapes”, organized in the framework of the 8th IALE World Congress, held in Beijing, from August 18 till August 23, 2011. As stated rightfully in the conference program by the congress chairpersons, Bruce Jones and Bojie Fu, the location of the congress was very well chosen, since China, an ancient country with a rich cultural legacy, beautiful natural areas and an impressive cultural landscape diversity, formed the ideal background to study the relationships between humanity and nature, and natural and cultural landscapes. A statement which implicitly confirms that these links between cultural and biological diversity are to be considered more often by landscape ecologists.
Article
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Forest edges are known to consist of microenvironments that may provide habitat for a different suite of species than forest interiors. Several abiotic attributes of the microenvironment may contribute to this change across the edge to center gradient (e.g., light, air temperature, soil moisture, humidity). Biotic components, such as seed dispersal, may also give rise to changes in species composition from forest edge to interior. We predicted that abiotic and biotic measures would correlate with distance from forest edge and would differ among aspects. To test these predictions, we measured abiotic and biotic variables on twelve 175 m transects in each of two 24 ha forest fragments in east-central Illinois that have remained in continuous isolation for upwards of 100 years. Both univariate and multivariate techniques were used to best describe the complex relationships among abiotic factors and between abiotic and biotic factors. Results indicate that microclimatic variables differ in the degree to and distance over which they show an edge effect. Relative humidity shows the widest edge, while light and soil moisture have the steepest gradients. Aspect influences are evidenced by the existence of more pronounced edge effects on south and west edges, except when these edges are protected by adjacent habitat. Edges bordered by agricultural fields have more extreme changes in microclimate than those bordered by trees. According to PCA results, species richness correlates well with microclimatic variation, especially light and soil moisture; however, in many cases species richness had a different depth of edge influence than either of these variables. The herbaceous plant community is heavily dominated by three species. Distributions of individual species as well as changes in plant community composition, estimated with a similarity index, indicate that competition may be influencing the response of the vegetation to the edge to interior gradient. This study indicates that edge effects must be considered when the size and potential buffering habitat of forest preserves are planned.
Article
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Despite the importance of forest edges in ecology, only one study has previously been carried out in New Zealand on the modification of climate across forest edges. We measured light exposure, wind speed, air and soil temperature, and vapour pressure deficit (VPD) perpendicular to a north-south aligned, mature, edge of native broadleaf rainforest adjoining grazed pasture. At a point 80 m into the forest from the edge, light was only c. 0.7% and wind speed c. 20% of that in the open, and there was much less diurnal fluctuation in soil temperature, air temperature and VPD. The gradient of microclimate near the edge, as measured with a third (mobile) weather station, was abrupt for soil temperature and similar to the pattern of light exposure, with almost complete change over about 10 m. The gradient was less steep for wind speed, air temperature and VPD, with at least 40 m being required to stabilise these variables when wind was directed into the forest. These findings suggest that forest buffers of at least 40 m may be needed to protect forest reserves and streams from climatic exposure.
Article
Les lisières, bords de piste ou de massif, sont des zones de transition, favorables à une partie de la biodiversité. À partir d'un diagnostic d'ensemble, quelques conseils d'aménagement simples permettent d'entretenir et renouveler un écosystème nécessaire à de nombreuses espèces animales et végétales.
Article
Measurement of fragmentation is crucial for determining its consequences and to develop policy for nature conservation. We propose a fragmentation measure |φ| which combines, using a multidimensional Euclidean distance, 4 main characteristics of fragmented landscapes: total habitat area, total habitat perimeter, number of patches, and patch isolation. Its properties can be summarized as: 1) |φ| reflects the overall fragmentation status; 2) every component of |φ| is accepted as a measure of fragmentation; 3) every component of |φ| is a normalized variable; 4) every component of |φ| is easy to compute; 5) average patch size, interior habitat, and habitat connectedness are included indirectly in |φ|; 6) |φ| is independent of the land-use type; and 7) |φ| can be calculated for raster and vector data. We show that the normalized values composing |φ| prevent misinterpretation of features as fragment number or boundary length. A sensitivity analysis, based upon artificial patterns, showed that increasing fragmentation is correlated with smaller values of |φ|. Wildlife managers are encouraged to use |φ| for objective evaluation of fragmented landscapes.
Article
Describes responses of stocking density, growth, mortality, and regeneration for three conifer species from the clear-cut edge into the interior of old-growth forest patches adjacent to 10-15 yr old clearcuts in S Washington and C Oregon. Near the edge (forest-clearcut boundary line), the old-growth forest has 1) reduced stocking density, as measured by canopy cover, number of stems per hectare, and basal area; 2) increased growth rates of dominant Douglas-fir Pseudotsuga menziesii and western hemlock Tsuga heterophylla, as calculated by an index of relative growth rate; 3) elevated rates of tree mortality, as measured by standing dead and down trees (snags and logs); and 4) greater numbers of Douglas-fir and western hemlock seedlings (≤100 cm tall) and saplings (101-200 cm) but fewer of Pacific silver fir Abies amabilis. The depth-of-edge influence, when calculated as the point along the clearcut-forest gradient at which a given variable has returned to a condition representing 2/3 of the interior forest environment, ranged from 16-137 m for variables related to distance from the edge. The amount of a square forest patch affected by edge decreased as patch size increased and varied greatly with the depth-of-edge influence. -from Authors
Article
Six edge effect models are presented. Modelling results for the edge effect on the DBH, total height, crown height, and basal area in even-aged stands of Monterey pine (Pinus radiata D. Don) are provided. Free edges and edges under external competition pressure were analysed. Model fitting was carried out in two phases. In the first phase, independent fittings for each border type by sampled cardinal point in each stand were carried out to detect differences in edge effect intensity and depth according to edge aspect. In the second fitting phase, the best models selected by edge aspect in the first phase were restricted to estimate the same value for each variable in the stand interior, independently of the border where it was analysed.The edge effect intensity and depth varied depending on the analysed variable and edge type. Modelling of the edge effect on DBH and total height on free edges of old stands requires a model with independent parameters for each border aspect; the models can be restricted to estimate the average value of each variable in stand interior. A model with independent parameters for each border aspect should be also used for modelling the effect on total height, crown height and basal area for the edges of young stands under external competition pressure. The modelling of basal area and crown height on free edges of old stands, DBH on edges of young stands under external competition pressure, and all variables mentioned on free edges of young stands can be carried out through an average fitting. DBH and basal area are directly affected by stand density; thus, modelling of edge effect on these and others variables which are affected by stand density can improve with the inclusion of a competition index or a point density index.