UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ÉCOLE SUPERIEURE DES SCIENCES AGRONOMIQUES DEPARTEMENT DES EAUX ET FORETS ---------------0--------------- Mémoire de fin d’études pour l’obtention du Diplôme d’Ingénieur en Sciences Agronomiques et Environnementales au grade Master de Recherche en Foresterie et Environnement Parcours Environnement, Territoire et Développement Promotion : VAHATRA Année : 2011-2016 Étude des potentialités dendrochronologiques de neuf espèces des fourrés xérophiles du sud-ouest de Madagascar : C as de la commune rurale de Soalara sud Présenté par : GASPARD Diary Tenompitia Soutenu publiquement le : 30 Mai 2016 Devant le jury composé de : Président : Dr RABEMANANJARA Zo Hasina Rapporteur : Dr RAMANANANTOANDRO Tahiana Examinateur : Pr RANDRIAMALALA RAMAROLANONANA Josoa Examinateur : Mme RAMANAKOTO Miora UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ÉCOLE SUPERIEURE DES SCIENCES AGRONOMIQUES DEPARTEMENT DES EAUX ET FORETS ---------------0--------------- Mémoire de fin d’études pour l’obtention du Diplôme d’Ingénieur en Sciences Agronomiques et Environnementales au grade Master de Recherche en Foresterie et Environnement Parcours Environnement, Territoire et Développement Promotion : VAHATRA Année : 2011-2016 Présenté par : GASPARD Diary Tenompitia Soutenu publiquement le : 30 Mai 2016 Devant le jury composé de : Président : Dr RABEMANANJARA Zo Hasina Rapporteur : Dr RAMANANANTOANDRO Tahiana Examinateur : Pr RANDRIAMALALA RAMAROLANONANA Josoa Examinateur : Mme RAMANAKOTO Miora REMERCIEMENTS Mes remerciements et mes reconnaissances sont destinés en premier lieu à Dieu tout puissant, plein de la sagesse et de bonté ainsi que source de savoir. Je tiens à également à exprimer mes vifs remerciements à tous ceux qui ont participé de près ou de loin, à l’élaboration de ce travail, et sans qui ce mémoire n’aurait jamais pu être réalisé : Docteur RABEMANANJARA Zo Hasina, chef de département au sein du département des Eaux et Forêts de l’ESSA pour avoir fait l’honneur de présider cette soutenance. Docteur RAMANANANTOANDRO Tahiana, Maître de Conférences, chef de l’Unité de Formation et de Recherche en Sciences des bois au département des Eaux et Forêts à l’ESSA, qui m’a donné l’opportunité de traiter ce thème et qui, malgré ses nombreuses responsabilités, a accepté d’examiner ce travail. Je la remercie pour son encadrement qui m'a permis de rédiger ce mémoire. Grâce à ses recommandations pertinentes et ses commentaires rigoureux, j'ai réussi à faire de ce mémoire ce qu'il est aujourd'hui. Docteur HDR RANDRIAMALALA Josoa Ramarolanonana, Enseignant chercheur au Département des Eaux et Forêts à l’ESSA, pour ses éclairages concernant le projet de recherche à Soalara sud et d’avoir accepté de siéger parmi les membres du jury afin d’examiner ce travail. Madame RAMANAKOTO Miora, Assistante de recherche au sein de l’unité de Formation Science du bois, au Département des Eaux et Forêts à l’ESSA, d’avoir accepté de siéger parmi les membres du jury et d’évaluer mon travail de recherche. Veuillez trouver ici ma plus haute distinction. Monsieur Alejandro Venegas Gonzalez, Professeur Mario Tomazello et Docteur Gilles Chaix de Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ) au Brésil pour leur aide dans le traitement des données. Docteur Maaike de Ridder et Docteur Hans Beeckman pour leurs conseils et aides dans l'étude des cernes et dans les travaux en laboratoire. La Direction Générale de la Météorologie d’Antananarivo pour avoir fourni des données météorologiques nécessaires pour réaliser ce travail. Tous le corps enseignant et personnel de l’ESSA particulièrement à ceux du Département des Eaux et Forêts pour leur formation très précieuse durant ces années d’étude. Ma famille et mes amis pour leur support moral et financier sans lesquels je ne serais pas aujourd'hui en phase finale d'obtention de mon Master. Merci à mes parents d’être toujours là. A toutes et à tous, un grand merci. Page i RESUME La gestion durable des forêts naturelles repose sur la connaissance des informations sur leur âge et leur productivité. La dendrochronologie qui est la science utilisant les cernes de croissance des arbres, datés d’après l’année exacte de leur formation, pour analyser les modèles spatio-temporels de nombreux processus biologiques, physiques ou culturels, permet de répondre à cette nécessité. Les objectifs de cette étude sont de déterminer si les neuf espèces des fourrés xérophiles de Soalara sud dans le sud-ouest de Madagascar forment des cernes distincts et annuels, si oui, d’estimer la relation entre l’âge et le diamètre de ces espèces et d’évaluer l’influence globale et locale du climat sur leur croissance. Les méthodes et les principes de la dendrochronologie ont été appliqués sur neuf espèces issues de sept familles botaniques : Alluaudia comosa Drake, Cedrelopsis grevei Baillon, Commiphora lasiodisca H. Perrier, Gyrocarpus americanus Kubitzki, Poupartia caffra (Sond.) H. Perrier, Rhizogum madagascariense Drake, Sclerocarya birrea Hochstetter, Christian Ferdinand Friedrich, Stereospermum euphorioides Candolle et Terminalia gracilipes Capuron. Une rondelle de bois a été prélevée sur chacun des 3 à 5 arbres par espèce. Au total 42 arbres ont été étudiés. Les cernes ont été identifiés et marqués à l’aide d’un microscope stéréoscopique et leurs épaisseurs ont été mesurées sur deux à trois rayons de chacune des rondelles grâce à des photos scannées de haute résolution passées sous un logiciel d’analyse d’image. Des données de variabilités climatiques telles que la précipitation et la température des surfaces océaniques ont été collectées. L’interdatation a été réussie chez toutes les espèces et neuf chronologies de référence ont pu être construites. Les résultats ont montré que toutes les espèces étudiées forment des limites de cernes distincts, mais cette distinction varie selon l’espèce. Certaines chronologies ont montré une corrélation significative à l’échelle locale avec la précipitation saisonnière et mensuelle et à l’échelle globale avec la température de la surface océanique. L’analyse croissance-climat indique également une variabilité de la réponse interespèces et une relation avec le climat sur certaine période de l’année. La précipitation joue ainsi un rôle majeur, mais différentiel sur le développement de chaque espèce en fonction des facteurs intrinsèques (phénologie, tempérament et physiologie), mais surtout des facteurs stationnels (humidité du sol, synchronisme du climat). L’annualité des cernes de six espèces sur neuf a été prouvée mais le reste nécessite une confirmation supplémentaire. La potentialité dendrochronologique a été jugée utile chez Rhizogum madagascariense et Terminalia gracilipes ; pauvre chez Gyrocarpus americanus et problèmatique pour les autres essences. Il a été recommandé d’adopter une meilleure stratégie d’échantillonnage et de renforcer les connaissances sur les espèces afin augmenter la qualité de la chronologie et le signal climatique présent au niveau des cernes. La dendrochronologie tiendra une importante fonction dans l’estimation de l’âge et de la productivité des forêts malagasy, conduisant à un développement effectif et durable. Mots-clés : Dendrochronologie, fourrés xérophiles, Soalara sud, cernes de croissance, précipitation, température de la surface océanique. Page ii ABSTRACT Sustainable management of natural forests is based on the knowledge of their age and productivity. Dendrochronology, which is the science that uses tree-rings dated to their exact year of formation to analyze temporal and spatial patterns of biological, physical or cultural processes, can answer to those needs. The aims of this study are to determine whether nine species from Soalara sud’s thicket in the southwestern of Madagascar are forming distinct and annual tree-rings, and if so, to estimate de relationship between age and diameter and to evaluate the local and global influence of climate on their growth. Methods and principles of dendrochronology were applied on the nine species belonging to seven botanical families: Alluaudia comosa Drake, Cedrelopsis grevei Baillon, Commiphora lasiodisca H. Perrier, Gyrocarpus americanus Kubitzki, Poupartia caffra (Sond.) H. Perrier, Rhizogum madagascariense Drake, Sclerocarya birrea Hochstetter, Christian Ferdinand Friedrich, Stereospermum euphorioides Candolle and Terminalia gracilipes Capuron. One stem disc per tree were collected from each 3 to 5 trees per species. A total of 42 trees were studied. Tree-rings were identified and marked through a microscope. Tree-ring widths were measured on 2 to 3 radii on each cross section. Climatic variables such as precipitation and sea surface temperature were collected. Crossdating was successful for all species and nine master chronologies were constructed. Results showed that all studied species exhibit distinct tree-ring, but their distinctiveness vary between species. Some chronologies correlate significantly at a local scale with monthly and seasonal precipitation, and with sea surface temperature at a global scale. The climate/growth analysis also showed between species variation in response to climate occurring during different time of the year. Precipitation plays a major role, but differential on species development according to not only internal factors (physiology and phenology), but also external ones (soil moisture, microclimate). This study highlighted the annual formation of tree-ring for six out of nine species, the others need additional confirmation. Dendrochronological potential were set as useful for Rhizogum madagascariense