Les principaux objectifs de l'inventaire des ressources de bois de feu sont les suivants :
a) estimer les stocks de bois-énergie sur pied selon les différents types ou classes d'utilisation du sol et
b) faire une estimation de leur productivité comme bois de feu.
Il faut partager les activités en deux étapes : on procède, au cours de la première, à une estimation du matériel sur pied et, au cours de la deuxième, à une estimation de la productivité.
La stratification des couverts du sol ou des utilisations des terrains compatibles avec la production de bois de feu doit être l'activité initiale. On peut y procéder à l'aide d'images de télédétection (grâce, par exemple, aux photographies aériennes, aux scanneurs spectraux sur plateformes orbitales ou aériennes, à la vidéographie, etc.). Elle a pour objectif de discriminer autant de classes de couverts que possible et de réduire ainsi la variabilité interne de chaque classe pour diminuer le travail d'échantillonnage et/ou la marge d'erreur due à l'échantillonnage (voir la partie relative à l'échantillonnage stratifié au chapitre 3). Les strates doivent toujours être reconnaissables par l'observation directe sur le terrain, sans quoi la classification ne sera pas utilisable par des personnes non préparées à l'analyse d'images, c'est-à-dire la très grande majorité des utilisateurs directs et indirects.
L'interprétation des produits de télédétection permet aussi d'élaborer des plans ou cartes de la végétation ou de l'utilisation du sol, sur lesquels on peut calculer les superficies occupées par chacune des strates.
Une fois définies les strates et vérifié qu'on peut les reconnaître sur le terrain, on doit entamer l'échantillonnage pilote, portant sur 15 parcelles par strate au minimum. Dans les strates d'importance secondaire, du fait qu'elles occupent une petite superficie ou qu'elles sont utilisées peu intensivement, il est recommandé de pratiquer l'échantillonnage pilote sur 5 parcelles. Cet échantillonnage pilote sert à estimer la variabilité que présentent dans chaque strate les variables les plus importantes pour estimer les stocks de combustibles ligneux sur pied. La variable la plus en rapport avec le matériel sur pied est habituellement le volume cylindrique (obtenu en multipliant la surface terrière par la hauteur du fût).
La forme et la dimension des parcelles n'influent pas sur les mesures estimatives, mais d'elles dépend l'estimation de la variabilité de la surface terrière et du volume cylindrique, qui est fonction de la configuration spatiale de la distribution des arbres et arbustes. Si la population est hétérogène ou en touffes, les petites parcelles présentent une grande variabilité. D'une manière générale, les parcelles où le travail est le plus efficace du fait de la simplicité des conditions d'installation et de mesure sont celles qui sont rectangulaires, d'une largeur d'au moins 20 mètres et d'une longueur comprise entre 20 et 500 mètres (soit 400 à 10 000 m2), selon l'hétérogénéité spatiale. Il est préférable de les subdiviser en sous-parcelles de 20 mètres de longueur pour analyser l'influence de leurs dimensions sur l'estimation de la variance. En cas de faible densité d'arbres et de bonne visibilité, la parcelle circulaire permet une mesure plus rapide.
Les parcelles doivent se situer aléatoirement dans toute la superficie occupée par chaque strate. Pour ce, on classera leur position sur une carte de couverts du sol et on la réexaminera sur le terrain à l'aide d'instruments de géolocalisation par satellite.
Les mesures à réaliser dans chaque parcelle (grâce à un formulaire de terrain pour chaque parcelle, voir annexe V) portent, au minimum, sur les aspects suivants :
• essence, forme, qualité du fût, état de santé9 ;
• diamètres à 0,5 et 1,3 mètres de hauteur (à partir de 3 cm de diamètre ou 9,5 cm de circonférence, sans décimales) ;
• hauteur totale et hauteur du fût (en mètres, sans décimales).
Les données relevées dans les formulaires sont saisies dans un tableau sous Excel pour enregistrer les mesures et effectuer les calculs nécessaires (voir annexe VII) :
• surface terrière (G) à 0,5 et 1,3 mètres de hauteur (en m2, avec quatre chiffres significatifs) ;
• hauteur dominante (Hd), c'est-à-dire la moyenne des plus grands parmi les arbres mesurés (le décile supérieur de chaque strate de hauteur) ;
• volume cylindrique (en m3, avec quatre chiffres significatifs) ;
• nombre d'individus (ou de tiges) par hectare.
Pour toutes ces variables, on peut effectuer les distributions par classes de diamètres et les sommes par essence et par parcelle.
Avec les valeurs finales (ou sommes) par parcelle de ces variables, on construit un tableau dendrométrique pour chaque strate, où chaque parcelle occupe une ligne. Dans ce tableau, on peut effectuer facilement, grâce au programme de tableur Excel, le calcul des paramètres statistiques grâce à la commande Fonctions. On peut ainsi calculer la moyenne, l'écart type, l'erreur type et l'intervalle de confiance pour chaque variable. Si l'intervalle de confiance trouvé pour le volume cylindrique est supérieur à celui qui a précédemment été établi comme acceptable, il sera nécessaire d'augmenter le nombre d'échantillons, c'est-à-dire de mesurer davantage de parcelles.
Il est habituellement recommandé que l'erreur probable ne dépasse pas 20 pour cent pour le volume cylindrique. On peut calculer le nombre de parcelles à mesurer pour atteindre ce niveau d'erreur à l'aide de la formule suivante (voir chapitre 3 et annexe III) :
no =
(cv2. t2
,v) / e2
Une fois qu'on a terminé l'échantillonnage pilote et l'analyse de ses résultats, on peut passer à l'échantillonnage final, en augmentant le nombre de cas dans l'échantillon pour arriver à celui qui a été calculé grâce à la formule ci-dessus. Si celui-ci était trop grand par rapport aux moyens ou au temps à disposition, il faudrait revoir la marge d'erreur acceptable (sa grandeur aussi bien que le niveau de confiance de l'estimation). Si on accepte une marge d'erreur plus grande, ou un niveau de confiance moindre, le travail d'échantillonnage se trouve sensiblement réduit. D'une manière générale, le nombre de parcelles nécessaire à un niveau d'erreur de 20 % avec un niveau de confiance de 95 % est de l'ordre de 20 à 30. Les données des parcelles supplémentaires viennent s'ajouter au tableau de strate correspondant et on calcule de nouveau les paramètres statistiques pour définir la moyenne et le niveau d'erreur final pour chaque variable.
L'étape suivante consiste à poser des équations de poids et de volume pour les essences les plus importantes dans chaque strate. On peut en déduire les valeurs de facteur de forme qui, multipliées par le volume cylindrique ou la surface terrière, permettent d'obtenir le volume réel d'un arbre ou d'un ensemble d'arbres. Quant aux essences secondaires, il est conseillé de les regrouper et d'utiliser les équations des essences les plus voisines ou analogues morphologiquement.
Pour construire ces équations, il faut mesurer 30 arbres de cinq classes de diamètre qui englobent toute la population étudiée (6 arbres pour chaque classe de diamètre), les abattre et les partager en sections régulières, en respectant les pratiques locales en matière de production de bois de feu (outils, longueur, façon de couper et d'ébrancher). Les fûts sciables ou exploitables pour en faire des poteaux, des pieux, etc., ne seront pas débités pour en faire du bois de feu : on les mesure et on les pèse séparément. On empile le bois de manière ordonnée, selon les habitudes locales, pour former des "cordes", des "piles", des "stères", des "mètres de bois", avant de le mesurer et de le peser.
Les données pour chaque individu sont enregistrées sur une fiche distincte pour chaque essence où figurent :
- le numéro de l'arbre ;
- le diamètre à 0,5 et à 1,3 m ;
- la hauteur totale et la hauteur du fût ;
- le diamètre moyen, la longueur et le poids des billes, poteaux et pieux ;
- les dimensions et le volume apparent du bois empilé ;
- le poids à l'état vert du bois empilé.
On prélève sur chaque arbre, ou du moins sur deux arbres pour chaque classe de diamètre, des échantillons pour en déterminer la densité et l'humidité. Ces échantillons sont obtenus en tronçonnant des tranches ou disques de 2 à 3 centimètres d'épaisseur dans des pièces prises de manière aléatoire dans la pile de bois. On les identifie en les marquant à la craie grasse, au crayon de cire ou au marqueur indélébile et on les enveloppe dans un double sac en polyéthylène bien fermé pour les transporter au laboratoire.
Pour savoir comment déterminer la densité et le taux d'humidité, se reporter au chapitre 2.
Avec les données relatives aux 30 arbres, on dresse pour chaque essence un tableau de produits, poids et volume, qui comprend :
- les diamètres (à 0,5 et 1,3 m) ;
- les hauteurs ;
- les surfaces terrières (à 0,5 et 1,3 m) ;
- le volume cylindrique (avec une surface terrière à 0,5 et à 1,3 m) ;
- le poids de bois vert ;
- le volume de bois empilé ;
- le taux d'humidité ;
- le poids de bois à l'état sec ;
- le volume des fûts (parties sciables et exploitables comme poteaux, pieux, etc.) ;
- le poids des fûts à l'état sec ;
- le volume total ;
- le poids total à l'état sec.
Sur ce tableau, on peut, en appliquant des fonctions d'Excel, calculer rapidement les régressions entre la surface terrière ou le volume cylindrique comme variables indépendantes et toute autre variable dépendante d'intérêt, par exemple la densité à l'état sec du bois, le volume des fûts, le volume total, le poids sec total. On peut également faire des graphiques, très utiles pour comprendre les relations entre variables. Il est important de rappeler que ces relations sont des fonctions mathématiques. Elles indiquent le rapport plus ou moins marqué entre deux variables ou plus, mais n'impliquent pas forcément de relations de cause à effet. On admet d'une manière générale que, si le coefficient de détermination (r2) est supérieur à 0,8 (c'est-à-dire si r > 0,9), la fonction donne une bonne approximation et qu'on peut s'y fier. On peut procéder à des analyses plus fines sur la qualité des régressions grâce au programme STATISTICA.
Le produit final sera un tableau de fonctions de poids, volume et produits pour les essences principales et les groupes d'essences secondaires, dans chacune des strates. On peut, en intégrant ces fonctions dans les tableaux dendrométriques correspondants, calculer les variables de sortie souhaitées pour chaque strate. Par exemple, le bois-énergie sur pied exprimé dans les diverses formes et unités, le matériel sur pied exploitable à des fins non énergétiques, le matériel sur pied destiné à la production de produits forestiers non ligneux (PFNL), les distributions par essence et/ou par classe de diamètre, etc. Ces valeurs unitaires sont des moyennes par hectare, et on pourra calculer, pour chacune des ressources dont la superficie est connue, les valeurs totales, ce qui est très important pour formuler les plans ou recommandations d'utilisation les concernant.
En bref, à la fin de la première phase de l'inventaire, on disposera de la base de données et des instruments de calcul nécessaires pour estimer avec une bonne approximation les stocks de bois sur pied destiné à la production d'énergie (et à d'autres usages) dans les domaines d'intérêt prioritaires. Si les informations sur le couvert et l'utilisation du sol sont mises à jour de manière périodique, cette base de données permettra d'analyser la dynamique du matériel sur pied et de réaliser des projections pour l'avenir.
Au cours de la deuxième phase, l'objectif principal est d'estimer correctement la productivité des ressources de bois-énergie (voir le sous-chapitre 2.2.2). Le problème principal est ici d'estimer l'ÂGE des arbres ou des formations forestières. S'il n'existe pas de données historiques fiables (qu'on ne trouve généralement que dans le cas des plantations), on doit trouver une corrélation entre l'âge, le nombre de cernes d'accroissement et le diamètre des arbres pour chaque essence et dans chacune des strates.
Une fois établis ces rapports, on peut utiliser les mêmes données relatives aux parcelles d'échantillons pour estimer l'âge des peuplements respectifs et, en divisant le matériel sur pied par les âges, on obtient les taux de croissance ou les accroissements moyens annuels, confondus ou ventilés par essence, catégorie de diamètre ou n'importe quel autre regroupement qui soit pertinent. Il est même possible de mettre en rapport ces valeurs avec les conditions du site (sol, climat), l'usage au moment de l'enquête et l'usage précédent, les formes d'aménagement des ressources, etc.
Pour faciliter cette tâche, il est recommandé de prélever comme échantillon des disques à 0,5 mètres de hauteur du fût sur au moins 30 arbres des essences principales, opération qu'on peut effectuer en même temps que la coupe et les mesures destinées à poser les équations de poids et de volume. Les échantillons, une fois convenablement identifiés (numéro d'arbre, essence, parcelle, strate), sont expédiés à un laboratoire dendrochronologique, où il est procédé à leur nettoyage et au compte des cernes d'accroissement. Cette opération, très spécialisée, doit être réalisée par une personne spécialement formée et expérimentée.
La valeur de cette information est considérable : la détention de données fiables sur le rapport entre le diamètre et l'âge permet d'économiser un immense volume de temps et d'efforts par rapport à ce qu'il faudrait pour déterminer les taux d'accroissement grâce à des parcelles permanentes.
Pour approfondir les sujets abordés plus haut, il est recommandé de consulter ÉTUDE FAO : FORÊTS, numéros 22/1, 22/1 et 51/1. Pour une description détaillée des modalités de travail sur le terrain, voir "Plano de Manejo Florestal para a Regiao do Seridó".
9 Ces variables servent à discerner les éventuels autres usages possibles du bois.