3.1 Facteurs importants
3.2 Aménagement d'une zone de production de charbon de bois
3.3 Equipement d'abattage et de transport
Amener le bois de l'arbre en forêt à la charbonnière ou au four de carbonisation est l'opération la plus coûteuse, dans la production commerciale de charbon de bois, et elle demande une bonne organisation pour limiter les coûts. Elle s'apparente à l'exploitation des bois à pâte, mais avec une intensité de capital moins élevée. Lors de la carbonisation, il se produit une réduction de poids de quatre ou six à un. La règle directrice est donc de maintenir une distance de transport du bois de la souche au lieu de carbonisation la plus courte possible, et de réserver le transport à plus longue distance au charbon fini. Cette distance de débardage pourra être plus ou moins courte selon la technique de carbonisation adoptée. Il y aura un compromis entre la distance de transport du bois d'une part, le coût et le rendement de la carbonisation d'autre part. A un bout de l'échelle on a la charbonnière en terre et le four métallique transportable, qui exigent une distance de transport minima, et à l'autre bout les installations fixes à technologie complexe et investissements élevés, qui supposent des distances de transport du bois relativement longues. Les fours en briques, qui ont une durée de vie de quelques années, se situent entre les deux. La distance de transport du bois, pour les fours fixes, dépend du rendement en bois de carbonisation de la forêt et de la durée de vie prévue de l'équipement de carbonisation. Un four cornue, qui pourra durer trente ans ou plus, exige un bloc de forêt suffisamment étendu pour pouvoir être approvisionné en bois avec un minimum de transport pendant toute sa durée de vie utile. Un four en briques, qui durera environ cinq ans, doit pouvoir être approvisionné pendant toute cette période avant que l'allongement des distances de transport oblige à le déplacer vers une nouvelle zone.
On peut analyser l'exploitation et le transport du bois en les décomposant en opérations élémentaires, que l'on traitera comme autant de postes de dépense pour déterminer leur influence sur les coûts totaux. Ces opérations élémentaires sont les suivantes:
- Ouverture de routes et pistes de débardage, et délimitation des coupes ou unités d'exploitation.
- Abattage et tronçonnage, et éventuellement fendage.
- Débusquage jusqu'au dépôt en foret.
- Séchage du bois en forêt.
- Transport jusqu'à l'unité de carbonisation.
- Séchage et stockage du bois au chantier de carbonisation.
Ces opérations peuvent être encore subdivisées, ou regroupées entre elles, et certaines peuvent être omises dans des cas particuliers.
Dans les opérations élémentaires ci-dessus les deux seules qui soient influencées de manière importante par la distance de la coupe au chantier de carbonisation sont le débusquage ou premier débardage et le transport second du bois. Dans le cas de systèmes totalement mobiles, tels que charbonnières en terre ou fours métalliques, le second transport est éliminé, et le premier reste plus ou moins constant. Avec des fours en briques la situation est différente. Le premier débardage peut être maintenu constant, si on le désire, en équipant la forêt d'un réseau serré de pistes d'accès qui permettra de le réduire au strict minimum. Cette solution convient pour les terrains plats, où il est facile d'ouvrir des pistes. En terrain accidenté on peut avoir intérêt à allonger la distance de débusquage pour réduire les coûts d'ouverture de routes. L'expérience, et une évaluation précise des coûts, indiqueront quel est le meilleur compromis. Une modification dans une opération élémentaire a en général une incidence sur une autres En matière de carbonisation il ne faut pas considérer le coût de transport du bois isolément; on peut au contraire avoir intérêt à consentir un coût de transport plus élevé pour profiter des avantages globaux que peut procurer la production du charbon de bois dans un centre organisé à une certaine distance du point de récolte du bois.
Lorsqu'on utilise des fours fixes en briques, à la différence des systèmes mobiles, il faut affecter à l'avance une certaine superficie de forêt pour les alimenter pendant toute leur durée de vie. Inversement, on peut disposer d'une certaine superficie de forêt, et il faut alors calculer comment on peut l'utiliser au mieux pour produire du charbon de bois avec un système de fours fixes (3, 32, 33). Les calculs indiquent les paramètres de base, et l'expérience permettra de juger quels changements on peut apporter pour s'adapter à la situation locale sans compromettre la rentabilité de l'opération (voir Fig. 1).
Fig. 1 Schéma de parcellaire de coupes de bois de feu (unité de 900 ha)
Les données suivantes seront nécessaires:
- Une carte de la forêt.- Des données sur les types de forêt et leur répartition dans la zone et, pour chaque type, volume estimé ou mesuré de bois de feu à l'hectare. Ces données doivent être vérifiées par survol aérien et au sol pour s'assurer du degré de confiance qu'on peut leur accorder. Les informations sur les rendements en bois de feu données par les propriétaires forestiers - qu'il s'agisse de l'Etat ou de particuliers - sont souvent très optimistes, et peuvent ne pas tenir compte des prélèvements occultes effectués au fil des ans par la population locale.
- Données sur les fours en briques à utiliser: durée de vie utile; capacité réelle en mètres cubes de bois; rendement normal en charbon par fournée; durée d'un cycle complet de carbonisation depuis le chargement jusqu'au déchargement du four.
- Nombre de fours pouvant être servis par une équipe (en général deux ou trois hommes).
- Nombre de semaines dans l'année pendant lesquelles on peut produire du charbon de bois, compte tenu des congés, de la saison des pluies, de la période d'abattage, etc. Le nombre de fours dans un chantier de carbonisation doit toujours correspondre à l'optimum permettant d'occuper le plus efficacement une équipe normale, ou à un multiple de ce nombre, soit par exemple 10, 20, 30, etc.
Supposons pour donner un exemple de calcul que l'on ait les données suivantes:
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Module de carbonisation |
= 10 fours |
équipe de 2 hommes |
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Durée du cycle |
= 9 jours |
semaine de travail de 6 jours, à l'exception de la surveillance des fours le 7ème jour. |
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Capacité d'un four |
= 16 m3 produisant 4 tonnes de charbon par fournée | |
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Durée de vie d'un four |
= 5 ans |
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Année de travail |
= 40 semaines |
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Superficie de forêt disponible |
= 580 ha au total, dont type 1:310 ha, type 2:270 ha | |
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Rendement en bois de feu à l'ha = type 1: 40 m3/ha, type 2:31 m3/ha | ||
Calcul:
Nombre de jours de travail par an: 40 x 6 = 240 jours.
La durée d'un cycle de carbonisation est effectivement de 10 jours, y compris 1 jour de repos.
Production de 10 fours: 24 cycles pour le premier, et 23 cycles pour les neuf autres, étant donné qu'ils ne sont pas rechargés à la fin de l'année.
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Production totale: |
4 x 24 + 4 x 23 x 9 = 924 tonnes de charbon par an. |
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Volume de bois nécessaire: |
16 x 24 + 16 x 23 x 9 = 3696 m3 par an. |
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Pour 5 années de vie des fours: |
3696 x 5 = 18480 m3 |
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Superficie de forêt disponible: |
310 ha de type 1 à 40 m3/ha; 270 ha de type 2 à 31m3/ha |
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La forêt de type 1 peut produire |
310 x 40 = 12400 m3 |
La forêt de type 2 devrait donc produire 18480 - 12400 = 6080 m3. Or elle peut produire 270 x 31 = 8370 m3, ce qui laisse un excédent de 2290 m3 suffisant pour travailler 27 semaines de plus la 6ème année.
Par conséquent un module ou batterie de fours, moyennant quelques réparations, convertira ce bloc de forêt en charbon de bois en 5 ans et 27 semaines de débardage.
L'emplacement des fours sera souvent déterminé par des facteurs locaux tels que drainage, approvisionnement en eau, tracé des routes d'accès, habitation, etc. Si ces facteurs le permettent, on cherchera à placer les fours au "centre de gravité" de la forêt, que l'on peut théoriquement calculer à partir des données d'inventaire, mais en pratique, la répartition des bois par type de forêt étant par trop imprécise, cela n'en vaut guère la peine. Le mieux que l'on puisse faire est de considérer les emplacements possibles compte tenu de leur commodité pratique, et de choisir ensuite celui qui parait à l'oeil le plus proche du centre de gravité de la zone. Cet emplacement sera toujours situé vers la partie la plus densément boisée.
Une fois décidé de l'emplacement des fours, on pourra évaluer la distance moyenne de transport, en utilisant le réseau de pistes existant ou après avoir déterminé le tracé de nouvelles pistes. Le réseau de jonction avec le premier débardage consiste généralement en simples pistes parallèles séparées par un intervalle choisi de façon à avoir l'équilibre optimum entre coût d'ouverture des pistes et coût du débardage de la souche à la piste. On adopte souvent un intervalle de 500 mètres, donnant une distance moyenne de débardage de 100 à 150 mètres.
La figure 1 montre le schéma de réseau de pistes généralement adopté en terrain plat ou peu accidenté.
Dans l'exemple que nous avons pris, la superficie de forêt était de 580 ha, avec une densité de boisement convenable. Pourvu qu'elle ait une forme à peu près carrée, la distance moyenne de débardage sera en gros de 1,8 à 2 km pendant toute la durée de l'opération, ce qui se situe dans les normes habituelles avec des fours en briques.
Si la distance moyenne de débardage estimée, en raison de la forme du périmètre, longue et étroite par exemple, est excessive, il pourra être nécessaire d'envisager le déplacement de la batterie de fours vers un nouvel emplacement après quelques années. Dans ce cas on confrontera l'économie réalisée sur le coût du débardage avec le coût de la démolition et de la reconstruction des fours. Il y a de nombreux choix possibles. La rentabilité des opérations demande que l'on prête attention à tous les postes de dépenses, et que l'on tienne étroitement compte de l'expérience d'entreprises réussies.
3.3.1 Abattage et tronçonnage
3.3.2 Séchage du bois
3.3.3 Rôle des autorités dans le maintien de la productivité des forêts
3.3.4 Description d'une opération de récolte de bois de feu
L'abattage et le transport du bois de carbonisation utilisent en général beaucoup de main-d'oeuvre, le plus souvent disponible à bas prix là où l'on fait du charbon de bois. Les animaux de trait ont cédé la place aux machines pour le transport secondaire à grande distance, mais pour le reste ils jouent encore un rôle important.
Les haches et scies à main sont encore utilisées dans une certaine mesure, mais la scie à chaîne les a presque entièrement remplacées, ayant un rendement très supérieur, pour une dépense initiale qui reste tolérable pour une opération commerciale. La hache garde son utilité lorsqu'on utilise des charbonnières en fosse ou des fours en briques, acceptant des bois de plus grande longueur, mais avec les fours métalliques qui exigent des bois courts pour un chargement aisé l'emploi de la scie à chaîne est devenu aujourd'hui quasi indispensable. Les bois courts sèchent plus vite, ce qui est un grand avantage en forêt dense humide, rendu possible avec la scie à chaîne. Les bûcherons doivent être, au moins pour une part, propriétaires de leur scie à chaîne, sinon les frais d'entretien risquent de devenir prohibitifs
Le fendage des bois de gros diamètre (quartier), lorsque c'est nécessaire pour les fours métalliques, se fait de préférence avec des masses et des coins, en amorçant une fente à la scie à chaîne sur les plus gros morceaux pour y introduire le coin. On utilise aussi des fendeuses hydrauliques, qui donnent de bons résultats, mais leur coût d'achat et d'entretien restent prohibitifs pour l'entrepreneur.
La scie à chaîne, par comparaison avec la hache, procure un gain sensible de rendement en bois à l'hectare, parce qu'elle ne gaspille pas comme elle autant de bois sous forme de copeaux inutilisables, et qu'elle permet de débiter plus facilement des grumes de mauvaise forme et de gros diamètre, par exemple, que les bâcherons utilisant la hache tendent à laisser de côté. Dans certains cas il est possible de combiner avec succès hache et scie à chaîne sur une même coupe.
Le tronçonnage des grumes se fait soit sur place, soit après débardage sur bord de piste. La meilleure méthode dépend du type de forêt et du relief. Dans un peuplement de savane boisée en terrain plat, avec de grands arbres de forme irrégulière et très branchus, il vaut mieux les débiter à la souche, tandis que des eucalyptus de plantation ou des arbres rectilignes sur une grande longueur, ayant poussé dans un sous-bois dense, seront de préférence tronçonnés sur bord de piste. Il n'est pas courant de transporter des grumes entières jusqu'au chantier de carbonisation, parce que cela exige un équipement lourd de chargement et de transport et ne présente pas d'avantages par rapport au tronçonnage en forêt, sauf lorsqu'on peut utiliser des machines automatiques capables de tronçonner et fendre de grosses grumes, par exemple dans une grande installation fixe avec four cornue. Le séchage des bois et leur cubage peuvent être facilités sur bord de piste. La circulation de l'air et par suite la rapidité du séchage y sont meilleures qu'en forêt. Pour le débardage des bois de faible longueur, on peut utiliser des charrettes tirées par des mulets, des ânes ou des boeufs. Les tracteurs agricoles conviennent pour le débardage des grumes par traînage; pour ramasser les bois tronçonnés sur place on peut utiliser un tracteur avec une remorque lorsque le terrain le permet. Quel que soit le système utilisé, l'objectif reste le même, à savoir amener auprès du four des bois secs prêts pour la carbonisation, au moindre coût. Seule une étude attentive permet de déterminer la meilleure méthode dans chaque cas.
Le cubage des bois se fait à la souche ou sur bord de piste. La pratique habituelle consiste à empiler le bois dans un gabarit qui contient un stère. Après cubage, les piles sont généralement marquées à la peinture, et transportées au chantier de carbonisation. On doit tenir compte de la perte de volume lors du séchage.
Le séchage du bois avant carbonisation a une grande influence sur le rendement en charbon. Plus le bois est sec et moins il faut en user dans la charbonnière ou le four pour évaporer l'humidité. L'eau libre contenue dans le bois s'élimine assez rapidement à l'air une fois qu'il est coupé en morceaux courts. La teneur en humidité à l'abattage peut être, mettons, de 60%; après trois mois en stères elle peut s'abaisser à 30-35%. La poursuite du séchage est lente; des rondins de bois feuillu dense de gros diamètre peuvent mettre plus d'un an pour atteindre 20%.
Lors du séchage il y a une perte de poids qui rend le transport plus facile et moins coûteux. Une tonne de bois à 60% d'humidité, après séchage à 30% d'humidité, ne pèsera plus que 812 kg, soit près de 20% de moins. Certaines essences, par ailleurs, perdent leur écorce au séchage, ce qui est un avantage car l'écorce ne donne qu'un charbon friable, à teneur en cendres élevée, de faible valeur commerciale. Au cours du séchage, le bois peut pourrir et être attaqué par les insectes, ce qui se produit rapidement en forêt tropicale humide. C'est pourquoi le temps de séchage doit être contrôlé de façon à assurer un maximum de séchage avant que le bois ne se détériore.
Une bonne méthode en forêt tropicale humide consiste à couper le bois en morceaux courts, à les empiler avec soin et si possible isolés du sol par des déchets de bois, dans un endroit bien ensoleillé et ventilé. Un temps de séchage d'un ou deux mois est souvent le maximum permis dans ce cas avant qu'il ne se produise d'altération sérieuse du bois: cela dépend des conditions locales, de l'essence, et de la saison. Il faut toujours avoir un certain stock de bois sec pour équilibrer les opérations de carbonisation et de coupe. Ce stock, qui correspond en général à environ deux mois d'approvisionnement, doit être constitué à son niveau maximum pendant la saison sèche dans des clairières en forêt et auprès des fours, et utilisé pendant la saison des pluies. On donnera si possible la préférence aux essences les moins altérables, et à des emplacements où l'on a constaté que le séchage se faisait rapidement.
Dans les forêts de type sec, le séchage peut dans certains cas se prolonger jusqu'à une année avec des essences durables, mais il faut peser l'avantage d'un séchage plus poussé par rapport à l'immobilisation de capital dans le stock de bois. Les arbres morts sains doivent être également coupés pour la carbonisation lorsque c'est possible; ils donnent un bon rendement en charbon de bois, et coûtent moins cher à transporter par unité de charbon produit. Il y a un avantage très net à transporter et carboniser un bois sec à l'air plutôt que du bois vert. Le gain est double: d'une part on évite de transporter inutilement de l'eau, et d'autre part le rendement à la carbonisation du bois sec est, comme nous l'avons vu plus haut' plus élevé. Pour prendre un exemple, 1000 kg de bois vert pourront, après quelques semaines de séchage, avoir une teneur en humidité de 50%; ils pourront produire environ 180 kg de charbon à 80% de carbone. En revanche, si on utilise du bois sec à 15% d'humidité seulement, il ne faudra en transporter que 520 kg pour obtenir la même quantité de charbon, soit 180 kg; il y a économie de matière ligneuse en même temps qu'économie sur le coût de transport inutile. Le bois vert sèche lentement, surtout lorsqu'il est simplement tronçonné mais non revendu. La teneur en humidité du bois est l'un des facteurs limitants les plus sérieux dans l'économie de la carbonisation.
Un essai de séchage de bois de carbonisation effectué en Australie avec de l'eucalyptus provenant de vieille futaie, tronçonnés en morceaux de 25 cm, a donné les résultats suivants:
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Temps de séchage en pile |
1 semaine |
6 mois |
12 mois |
18 mois |
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Teneur en humidité % |
54,4% |
31,6% |
21,6% |
15,9% |
Ces résultats montrent l'intérêt d'un séchage de plusieurs mois. Lorsque le séchage se fait dans un milieu humide, toutefois, le bois se détériore par suite des attaques d'insectes et de champignons. Le problème du séchage économique du bois de carbonisation dans les forêts tropicales humides auxquelles on fait de plus en plus appel pour fournir du charbon de bois n'a pas encore repu de solution. Il représente un sérieux gaspillage de ressources ligneuses, et un coût plus élevé de la matière première.
Les problèmes de séchage concernent aussi le bois produit en plantations. Heureusement, la plupart des reboisements en eucalyptus se situent dans des zones moins humides que la forêt dense tropicale.
Le fondement de l'industrie du charbon de bois est le bois produit dans les forêts nationales. La plupart des forêts, de nos jours, sont soumises à une forme ou à une autre de contrôle de l'Etat dans presque tous les pays. L'Etat peut jouer un rôle capital en assurant la continuité de la production forestière grâce à une politique d'aménagement judicieuse. Les autorités responsables doivent s'intéresser activement aux coupes de bois de feu pour s'assurer que la régénération de la forêt s'accomplit normalement, protéger les forêts contre le feu et contre les coupes illicites, encourager les plantations de bois de feu, fournir des crédits pour l'achat d'équipement d'exploitation et la construction de routes afin d'assurer un rendement maximum de la forêt en bois de feu sans compromettre sa régénération. L'exploitation forestière en vue de la fabrication de charbon de bois n'est généralement pas considérée comme une profession de grand prestige, mais c'est aujourd'hui l'une des activités les plus importantes dans les forêts du tiers monde, et aucun gouvernement ne peut se permettre de l'ignorer ou de la traiter avec mépris.
Pour aider à la compréhension des détails pratiques de l'exploitation de bois de feu, nous décrirons brièvement ci-dessous une entreprise pouvant récolter le bois nécessaire pour produire annuellement 10000 tonnes de charbon de bois en forêt tropicale humide (32).
Données de base
Besoins de bois 40000 tonnes/an pendant 5 ans
Coût nominal de la main d'oeuvre: 10 $US/jour.
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Superficie disponible: |
3600 ha divisés en quatre blocs de 900 ha, avec dans chaque bloc une batterie de 14 fours hémisphériques. |
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Relief: |
plat à ondulé; peuplement uniforme d'essences mélangées à bois de feu. |
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Diamètre moyen des arbres 45 cm au pied. |
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Possibilité estimée: 60 m3/ha. |
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Voies d'accès: |
Pistes de débardage non stabilisées, de 3 m de large, ouvertes manuellement à la hache et à la machette. |
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18000 m par bloc de 900 ha, soit au total 72000 m. |
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Ouverture de pistes: |
30 m par homme et par jour à 10 $ = 24000 $. Le bois récupéré est carbonisé. L'ouverture des pistes suit la progression de l'exploitation. |
Opérations pour 4 batteries de fours
a) Abattage à la scie à chaîne; pas de tronçonnage sur place.Scies à chaîne: 4
Main d'oeuvre: 8b) Débardage des grumes avec des tracteurs agricoles jusqu'en bord de piste:
Distance moyenne de débardage: 375 m
Rendement moyen par tracteur: 2,5 t par voyage, soit 60t/jour.
Tracteurs: 2
Main d'oeuvre: 4c) Tronçonnage à la scie à chaîne sur bord de piste:
Scies à chaîne: 8
Main d'oeuvre: 12d) Transport du bois jusqu'au chantier de carbonisation, par tracteur agricole et remorque:
Distance moyenne de transport: 1500 m
Equipement: 1 tracteur et 2 remorques de 10 t de capacité chacune.
Production journalière par unité: 40-50 t/j, selon la distance.
Pour 40000 t/an de bois il faut: 3 tracteurs + 6 remorques (3 unités)
Main d'oeuvre: 3 conducteurs + 9 chargeurs = 12 -
Coûts pour 40000 t de bois par an:
Coût de la main d'oeuvre, frais généraux compris: 10,00 $US/jour.
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Opération Nb. d'ouvriers |
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Coût annuel |
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Main d'oeuvre |
Machines |
Total | |
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a |
8 |
24000 |
4000 |
28000 |
|
b |
4 |
12000 |
30000 |
42000 |
|
c |
12 |
36000 |
7000 |
43000 |
|
d |
12 |
36000 |
46000 |
82000 |
|
Total: |
36 |
108000 |
87000 |
195000 |
|
Ouverture de pistes: 24000 $ pour 5 ans' soit par an: |
4800 | |||
|
|
199800 | |||
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Coût d'une tonne de bois livrée au four |
= 4,99 $ |
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Les coûts de surveillance et de direction n'ont pas été calculés, mais peuvent être évalués à 10% du coût du bois, soit par tonne: |
= 0,49 $ |
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Coût total de la tonne de bois livrée au four |
= 5,50 $ |
On n'a pas tenu compte des coûts d'infrastructure, ni de la valeur des bois sur pied.
Les chiffres ci-dessus doivent être considérés comme indicatifs des coûts relatifs et du rendement de la main d'oeuvre dans les différentes opérations de récolte des bois.
