Durabilité économique et écologique de l’exploitation forestière pour la production de bois d’œuvre et pour le stockage de carbone

Le carbone comme ressource

Avec la création du marché international des droits d’émissions de gaz à effets de serre, lors du sommet qui s’est tenu à Kyoto fin 1997, les pays forestiers auraient la possibilité, tout en négociant les droits d’émission, de financer leurs projets de gestion forestière. Le Protocole de Kyoto détermine que pour la période de 2008-2012 (première période d’engagement) les pays industrialisés doivent diminuer leur niveau d’émission en prenant les émissions de l’année 1990 comme point de référence. Pour acquérir des droits d’émission, les pays industrialisés pourraient financer dans les pays du Sud des opérations qui visent à ‘stocker’ ou à ‘épargner’ du carbone. Ainsi des projets ayant un effet positif sur la balance d’émission de carbone pourraient être valorisés dans le cadre du Protocole de Kyoto comme par exemple : le boisement et le reboisement de terres (IPCC 2000); le semis d’enrichissement en forêts exploitées (Moura-Costa 1996); la fertilisation en forêt (Hoen et Solberg, 1994); l’agroforesterie (Masera et al 2003); des actions de conservation de massifs forestiers (Moura-Costa et Wilson, 2000 ; Osborne et Kiker, 2005); l’exploitation à faible impact (Healey et al., 2000); et enfin les projets d’aménagement (Karsenty, 1999). Cependant, dans cette première période d’engagement (2008-2012), seuls les projets des boisements et reboisements seront admis au bénéfice du Mécanisme de Développement Propre –mécanisme dit de flexibilité issu du Protocole.
La conversion des écosystèmes forestiers amazoniens en zones agricole au rythme de 10 à 25.000 km2 par an libère dans l’atmosphère une quantité de carbone équivalent à 0,1-0,3 PgC par an (Houghton et al., 2000 ; Ometto et al., 2005) soit 52% des émissions de CO2 du Brésil (Cerri et al., 2000).
La préservation des forêts tropicales peut donc contribuer de façon significative aux efforts de réduction de l’émission gaz à effets de serre, par le simple fait de réduire les émissions dues à la déforestation. Certains pays, dont le Brésil, ont donc proposé la création d’un nouveau mécanisme internationale appelé REDD (acronyme en anglais pour « Réduction des émissions provenant de la déforestation et de la dégradation ») (IPCC, 2007). Ce mécanisme, d’ores et déjà controversé (Moutinho et Schwartzman, 2005 ; Alvarado et Wertz-Kanounnikoff, 2007 ; Karsenty, 2008) a placé la déforestation ainsi que l’aménagement forestier dans les agendas politiques internationaux (CGEE 2008; déclaration de Copenhague 2009). Le concept de valorisation de l’aménagement forestier via REDD – Réduction des Émission liées à la Déforestation et à la Dégradation forestière (IPCC, 2000 ; UNFCCC, 2005) – s’appuie sur le maintien de la couverture forestière et conséquemment du stockage du carbone favorisé par cette activité en comparaison à d’autres types d’usage de la terre comme le pâturage ou la culture du soja (IPCC, 2007). L’utilisation des techniques d’exploitation à faible impact ou des changements sur l’intensité d’exploitation contribuerait d’avantage au stockage du carbone que par une exploitation conventionnelle (Putz et al., 2008). En effet, par rapport à une exploitation conventionnelle, l’EFI permet non seulement de préserver jusqu’ à 30% de biomasse en plus mais aussi une accumulation de biomasse plus rapide après exploitation (Pinard et Putz, 1996 ; Pinard et Cropper, 2000). Dans le cadre du REDD on pourrait alors imaginer que les entreprises appliquant l’EFI puissent bénéficier de financements incitatifs.

Quantification de la biomasse et du carbone dans les forêts tropicales

La participation de chaque compartiment dans les estimations du stock de carbone en forêt varie selon la typologie forestière et le statut de la forêt (primaire, secondaire, exploitée ; Pinard et Putz, 1996 ; Nelson et al., 1999 ; Higuchi et al., 2004 ; Malhi et al., 2004 ; Brandeis et Rojo, 2005 ; Feldpausch et al., 2005 ; Neeff et al., 2005 ; Tab.3).
Plusieurs études montrent qu’une grande partie du stock de carbone dans les sols tropicaux a une dynamique très lente (Trumbore et al., 1995 ; Camargo et al., 1999 ; Bernoux et al., 2002 ; Telles et al., 2003). Cependant sur le court terme, le stockage du carbone dans les écosystèmes tropicaux serait dominé par le processus de dynamique de la biomasse aérienne et de la litière (Phillips et al., 1998 ; Chambers et al., 2001). Le rôle des écosystèmes forestiers amazoniens dans la balance globale de carbone dépend ainsi principalement de la dynamique des arbres des forêts de terra-firme (Schimel, 1995 ; Houghton et al., 2000 ; Ketterings et al., 2001). De plus, les arbres concentrent 74% du total de carbone présent dans cet écosystème (Brown et al., 1995).
Les travaux récents concernant la dynamique du carbone dans la biomasse aérienne de la forêt amazonienne se basent principalement sur les données produites par le projet BIONTE et BDFFP de l’INPA (Brésil) et par le projet Rainfor – un réseau international de centres de recherche pour l’étude de la biomasse et de la dynamique amazonienne.
Baker et al. (2004) présentent brièvement un historique sur l’évolution de cette problématique et mettent en avant les travaux réalisés par Chambers et al. (2001) et Chave et al. (2001) dans la détermination de la biomasse à une échelle locale. Le modèle proposé par Chave et al. (2001), à partir d’une compilation des travaux d’Araujo et al. (1999) et Brown (1997), utilise les données obtenues à partir de 378 arbres abattus et mesurés dans l’Est de l’Amazonie, tandis que Chambers et al. (2001) ont travaillé dans la région centrale de l’Amazonie à partir d’une base de données de 315 arbres.

Méthodes pour l’analyse de la durabilité écologique et économique de l’exploitation forestière

L’évaluation de la durabilité de l’exploitation forestière a été réalisée à partir des comparaisons entre le peuplement avant exploitation et après exploitation. Trois intensités d’exploitation ont été simulées : 3, 6 et 9 tiges par hectare et deux regimes de coupes : une seule coupe et coupes multiples à chaque 30ans (à savoir la longueur du cycle de coupe réglementée au Brésil, voir aussi page 7). Des simulations ont été portées à des horizons de plus de 100 ans.
L’analyse de la durabilité écologique s’est appuyée sur le concept de critères et indicateurs proposé par le CIFOR (2000) et par l’OIBT (2005) en prenant en compte les vérificateurs suivants :
la structure de la forêt est maintenue dans la gamme des variations naturelles; la distribution des classes de diamètre ne présente pas de changements significatifs en comparaison à celle résultant de la variation naturelle;
la distribution de la biomasse aérienne ne présente pas de changements significatifs avec la forêt non perturbée; et la richesse spécifique et le rapport entre la composition en espèces forestières matures et celle en espèces secondaires ne présentent pas de changements significatifs en comparaison avec une forêt non perturbée.
En ce qui concerne l’évaluation économique, l’analyse s’est basée sur le cas de la société CIKEL Brasil Verde Ltda qui produit essentiellement des sciages et du contreplaqué vendus à 50% sur le marché brésilien et 50% sur le marché international. La quantification des coûts et des recettes liés à l’exploitation forestière a été réalisée pour l’exercice 2008. Les coûts ont été séparés en coûts d’implantation, d’exploitation, de transformation des grumes et de transport des bois sciés au port de Belém (capitale de l’état du Pará). Les recettes ont été calculées pour chaque produit et chaque espèce à partir du prix FOB: prix de la marchandise chargée sur le bateau au départ du port de Belém. Les données ont été fournies par la société.
Le taux d’actualisation du capital utilisé est de 10% et correspond au taux de financement des projets forestiers au Brésil, TJLP (Taxa de Juros de Longo Prazo – BACEN, 2009). L’évaluation de la viabilité économique s’est focalisée uniquement sur l’analyse financière du projet d’exploitaion forestière, à savoir l’analyse des flux monétaires réels de sortie (coûts) et d’entrée (recettes) (Rosenfeld, 1963 ; Gregersen et Contreras, 1994).

L’exploitation forestière : cycle, intensité

L’intensité pratiquée dans le nord-est amazonien étant de 6 tiges/ha en moyenne (Sist et Ferreira, 2007), les intensités d’exploitation de 3, 6 et 9 tiges/ha ont été testées sur les parcelles témoins en combinant un seul ou plusieurs cycles de coupe espacés de 30 ans. Le diamètre minimum d’exploitabilité est de 55cm. Les arbres à exploiter ont été choisis parmi la liste des 61 EGE commerciaux du site de Paracou (Annexe 8). A chaque nouveau cycle de coupe, et en utilisant les données d’exploitation obtenues de la société Cikel, 33% des individus à exploiter ont été exclus car marqués comme «arbres déclassés» en raison de troncs creux . Les dégâts associés aux différentes intensités testées ont été simulés .
Dans l’analyse financière de l’exploitation sur plusieurs coupes (cycle de 30 ans) on suppose que les prix et les coûts seront constants pendant la période de simulation. Les prix, sur les marchés mondiaux, des sciages et contreplaqués des pays de l’Amérique du sud se sont maintenus relativement stables durant ces 18 dernières années (1990-2008), avec des fluctuations liées à la consommation des pays industrialisés et une tendance à la hausse pour les contreplaqués, +15%, et les sciages +59% (ITTO, 2008). Sur le marché interne brésilien le prix du bois amazonien a augmenté de 258% sur la période 1994-2007 (IBGE, 2007). Par rapport aux coûts, sur le long terme, l’adoption des nouvelles techniques d’exploitation et de transformation du bois (e.g. Barreto et al., 1998), l’amélioration du réseau routier amazonien (Merry et al., 2009) et la professionnalisation des exploitants forestiers (Bauch et al., 2007) peuvent avoir un impact positif sur la productivité de l’activité en réduisant les coûts. En supposant constant les prix et les coûts notre analyse est conservatrice.
Les 3 intensités d’exploitation ont été répétées 12 fois dans chacune des 3 parcelles témoins – P1, P6 et P11. On compte ainsi 36 répétitions par intensité d’exploitation. Un test t de Student apparié a permis de comparer l’effectif, la biomasse et la densité du bois moyenne des parcelles avant et après l’application de trois intensités d’exploitation. Un test du Chi2 a été employé pour comparer les distributions diamétriques des parcelles avant et après exploitation. Finalement une ANOVA suivie d’un test de Tukey ont été réalisés pour comparer la surface terrière, l’effectifs, la biomasse des parcelles soumises aux différentes intensités d’exploitation. On compte ainsi 3 modalités (les intensités) et 36 réplications.

Exploitation forestière et le paiement pour le stockage du carbone

L’inclusion de mesures incitatives pour réduire les émissions dues à la déforestation et à la dégradation des forêts (REDD) sont actuellement débattues sur la scène internationale pour aboutir à un nouvel accord qui remplacera l’actuel Protocole de Kyoto (Gullison et al., 2007).
Dans ces discussions, l’exploitation forestière est encore perçue comme un des moteurs de la dégradation forestière (Blaser et Robledo, 2007). Or nos simulations extrêmement conservatrices suggèrent que selon les intensités appliquées l’exploitation présente d’une part, une récupération du carbone émis entre 84 et 111 ans, et d’autre part, maintient en grande partie la structure et la composition floristique du peuplement.
En amazonie brésilienne, la déforestation autorisée approvisionne 62% du marché du bois (Lentini et al., 2005) et fait partie des stratégies d’investissement du capital dans la région comme une source importante de provision de bois d’œuvre des sociétés exportatrices (Observatório Social, 2009). De plus, en générant un bénéfice de 2 à 10 fois supérieur, la déforestation autorisée est une activité directement concurrentielle de l’exploitation sélective durable. Enfin, elle présente un bilan carbone nettement négatif avec un déficit moyen de 156 MgC/ha par rapport à une exploitation à faible impact entre 84 et 111 ans.
Dans le contexte d’une stratégie REDD, la compensation pour qu’une société qui déboise légalement change son « système de production » par des systèmes d’exploitation durable de bois d’œuvre varie entre environ 1600 et 2800 US$/ha, soit l’équivalent d’environ US$ 10 à 18 US$/tC. Il convient de souligner que la prise en compte des recettes liées à la commercialisation des tiges en dessous du DME engendrerait un bénéfice encore plus important pour la déforestation (Rainforest Alliance, 2004 ; Lentini et al., 2005 ; SDS, 2008) et par conséquent une valeur de compensation aussi plus élevée.
Le simulateur sous-estime considérablement la croissance des arbres après exploitation et donc la durée nécessaire pour atteindre une récupération du carbone émis. Les données du site de la CIKEL  montrent que sous une intensité de 3 tiges/ha, la biomasse aérienne est récupérée au bout de seulement 17 ans. Par contre pour une intensité de 9 tiges, cette durée atteint 84 ans soit une valeur proche de celle estimée par le modèle. En Guyane, pour une intensité de 10 tiges/ha, Blanc et al. (2009) estime que la récupération du carbone émis par l’exploitation et les traitements sylvicoles est atteinte au bout de 45 ans. Dans une stratégie de paiement pour le stockage de carbone, les cycles de rotation devront prendre donc en compte la dynamique de l’accumulation de biomasse en plus de la capacité du peuplement à reconstituer le stock de bois d’œuvre. Pour ce faire il est essentiel que la législation prenne en compte toutes les composantes de la gestion forestière et en particulier les intensités et les dme pour définir des cycles de rotation les plus appropriés.

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Table des matières

PARTIE 1 : INTRODUCTION, CONTEXTE, SITES ET METHODES 
INTRODUCTION
PROBLEMATIQUE GENERALE
QUESTIONS DE RECHERCHE ET APPROCHE
LA GESTION ET L’EXPLOITATION FORESTIERES EN AMAZONIE BRESILIENNE 
UTILISATION DE LA FORET EN AMAZONIE BRESILIENNE
L’AMENAGEMENT FORESTIER EN AMAZONIE BRESILIENNE
L’EXPLOITATION FORESTIERE
L’ECONOMIE DE L’EXPLOITATION FORESTIERE
LE CARBONE COMME RESSOURCE
QUANTIFICATION DE LA BIOMASSE ET DU CARBONE DANS LES FORETS TROPICALES
SITES D’ETUDES ET DONNEES 
BRESIL 
L’organisation de l’exploitation
Dispositif expérimental de la Cikel
GUYANE FRANÇAISE 
Le site de Paracou en Guyane Française
Le dispositif de Paracou et l’exploitation
Analyse des données de la mortalité et du recrutement sur le site de Paracou
MATERIEL – LE SIMULATEUR SELVA 
METHODES POUR L’ANALYSE DE LA DURABILITE ECOLOGIQUE ET ECONOMIQUE DE L’EXPLOITATION FORESTIERE 
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES – PARTIE I 
PARTIE 2: CHAPITRES 1, 2, 3 ET 4 
DYNAMIQUE DE LA BIOMASSE AERIENNE APRES EXPLOITATION A FAIBLE IMPACT DANS L’EST AMAZONIEN 
ABSTRACT 
INTRODUCTION 
METHODOLOGY 
Study site
Calculation of forest stand dynamics variables (mortality and growth)
RESULTS 
Stand structure and AGB loss due to logging
Post logging biomass dynamics
Correlations between logging intensity, residual basal area, and AGB fluxes
Biomass dynamics simulation
DISCUSSION 
ACKNOWLEDGEMENTS 
LITERATURE CITED 
MODELISATION DE LA MORTALITE EN FORET TROPICALE HUMIDE: CREATION DE GROUPES DE MORTALITE PAR UNE APPROCHE BAYESIENNE 
INTRODUCTION 
MATERIELS ET METHODES 
Analyses
RESULTATS 
Sélection du modèle de mortalité
Mortalité sur pied
Mortalité par chablis
Constitution des groupes d’espèces
Groupes de mortalité sur pied
Caractéristiques des groupes de mortalité sur pied
Groupes de mortalité par chablis
Caractéristiques des groupes de mortalité par chablis
Validation des modèles
Mortalité sur pied
Mortalité par chablis
DISCUSSION ET CONCLUSIONS 
Une Nouvelle approche dans la modélisation de la mortalité
Le poids des variables explicatives dans les modèles de mortalité sur pied et de mortalité par chablis
Les modèles et l’écologie des espèces
Mort sur pied
Chablis
La classification bayésienne et les groupes
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 
MODELISATION DU RECRUTEMENT D’ARBRES EN FORET TROPICALE HUMIDE 
INTRODUCTION 
MATERIEL ET METHODES 
Classification
Construction des modèles
Analyses
RESULTATS 
Classification
Les modèles de recrutement
Validation des modèles
DISCUSSION ET CONCLUSIONS 
Améliorations apportées au simulateur Selva
Signification biologique des groupes de recrutement
Perspectives
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 
DURABILITE ECONOMIQUE ET ECOLOGIQUE DE L’EXPLOITATION FORESTIERE POUR LA PRODUCTION DE BOIS D’ŒUVRE ET POUR LE STOCKAGE DE CARBONE
INTRODUCTION 
MATERIELS ET METHODES 
SELVA – La forêt virtuelle
L’exploitation forestière : cycle, intensité
Bilan carbone et analyse de la déforestation
RESULTATS 
I. Le comportement du simulateur
Stabilisation : la forêt virtuelle
Richesse et dynamique de la forêt virtuelle
Comportement du simulateur après exploitation
Comparaison de Selva avant et après l’inclusion des groupes de recrutement et mortalité
II – Durabilité de l’exploitation forestière
Durabilité Ecologique
Une seule coupe
Plusieurs coupes – cycles de 30 ans
Durabilité Economique : L’analyse financière
Un seule coupe
Recettes
Coûts
Rentabilité
Plusieurs coupes – cycles de 30 ans
Recettes
Coûts
Rentabilité
III – Exploitation forestière versus Déforestation
Bilan carbone
Recettes et coûts
Rentabilité
Coût d’abattement de la tonne de carbone
DISCUSSION ET CONCLUSIONS 
Le simulateur
Durabilité écologique
Durabilité économique
Exploitation forestière et le paiement pour le stockage du carbone
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
CONCLUSION GENERALE 
LES MODELES ET LA SIMULATION : LIMITES ET POINTS FORTS 
DURABILITE DE L’EXPLOITATION 
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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