Colonization by Scots pine (Pinus sylvestris L.) after field abandonment at mountain level on volcanic soils

Colonization of former pastoral lands by Scots pine is a frequent occurrence in the Chaîne des Puys, (volcanic mountains in the French Massif Central) because of the decline of the grazing pressure during the four past decades. Our study objectives were: i) mapping the extension of Scots pine, ii) establishing a typology, iii) producing model of Scots pine growth and extension. Three maps were constructed from aerial photographs taken during the years 1954, 1974 and 1991 and were digitized using a GIS. Eleven different land use categories were distinguished. The decrease of heathlands and lawns traditionally farmed for extensive sheep production is one of the major factors affecting landscape change. Classification of Scots pine stands was achieved on the basis of a multivariate analysis of 106 plots on which an exhaustive dendrometric and floristic inventory had previously been conducted. Four main categories were distinguished in which floristic composition was related either to the initial stages of the colonization process (heathlands of the Calluno-Ulicetea or lawns of the Mesobromion), or to the terminal stages (beech forests of the Fagion sylvaticae or mixted oak/beech forests of the Quercion). A Scots pine growth model, taking into account the trees competitive status, was established on the basis of the measurements of 276 trees. Circumference and height models were computed using Von Bertalanffy's model, and competition among trees was taken into account using spatial competition indices. This deterministic, individual-based growth model, which incorporates competition among trees, is combined with recruitment data to produce a discrete-event simulation model of Scots pine growth and extension. / La colonisation, par le pin sylvestre, des terrains abandonnés est un phénomène fréquent dans la Chaîne des Puys lié à la baisse de la pression de pâturage au cours des quatre dernières décennies. Les objectifs de cette étude sont 1) cartographier l'extension des pins, 2) établir une typologie des peuplements spontanés de pin, 3) proposer un modèle de croissance et de colonisation du pin. Trois cartes, établies à partir de clichés aériens de 1954, 1974 et 1991, ont été digitalisées en utilisant un SIG. Onze catégories d'utilisation du sol ont été différenciées. Le déclin des landes et des pâtures, traditionnellement exploitées par le pâturage ovin extensif, constitue un changement majeur dans le paysage. La typologie des peuplements de pin a été réalisée sur la base de l'analyse multivariée de 106 placettes dans lesquelles un inventaire floristique et dendrométrique complet a été réalisé. Quatre types ont été distingués, dans lesquels la composition floristique a été reliée aux stades initiaux du processus de colonisation (landes du Calluno-Ulicetea ou pelouses du Mesobromion), ou aux stades terminaux (hêtraies du Fagion sylvaticae, chênaie/hêtraie du Quercion). Un modèle du croissance du pin, tenant compte de la compétition, a été construit à partir de la mesure de 276 arbres. Les modèles de circonférence du tronc et de hauteur ont été calculés en utilisant un modèle de Von Bertalanffy, la compétition entre arbres a été quantifiée à l'aide d'indices de compétition spatialisés. Ce modèle déterministe et individu - centré, intégrant la compétition, a été combiné avec des données sur la régénération, pour produire un modèle de croissance et d'extension du pin sylvestre en utilisant la simulation par événements discrets.