Paulownia tomentosa Steud. - Paulownia impérial

Présentation

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Thierry Lamant © ONF

Aire naturelle de distribution

Climat général dans l'aire naturelle de distribution

Espèce thermophile et originaire du centre et de l'ouest de la Chine subtropicale (au sud de l'isotherme 0°C), elle reçoit entre 500 et 3000 mm de précipitations moyennes annuelles. Les pluies sont régulières durant toute la période de végétation.

1 Facteurs limitants climatiques

1.1 Résistance juvénile aux fortes sécheresses

L'espèce développe très rapidement un système racinaire puissant mais ne supporte pas le manque d'eau durant ses premières années (surtout avec un cumul de chaleur et de vent). En effet, la taille importante de ses feuilles contribue à une forte évapotranspiration qui doit être compensée par une bonne alimentation en eau durant sa phase d'installation.

1.2 Résistance adultes aux fortes sécheresses

Une fois bien implanté (vers 12-15 ans), pour autant que ses exigences pédologiques soient respectées, le paulownia peut résister à des sécheresses prolongées, mais sa croissance s'en retrouve alors amoindrie. Sans contrainte majeure, le système racinaire de l'arbre adulte peut atteindre 2 m de profondeur.

1.3 Adaptation aux climats déficitiaires en eau

Dans son aire de répartition, les pluies sont régulières tout au long de la saison de végétation. Néanmoins, en Chine, au nord de la rivière Wei, les précipitations annuelles moyennes sont inférieures à 500 mm mais tombent également durant la période de végétation (les hivers sont froids et secs). L'espèce est peu sensible à l'humidité atmosphérique puisqu'on peut l'implanter dans des endroits très arides sous irrigation.

1.4 Résistance aux fortes chaleurs (canicules)

L'arbre est résistant aux fortes chaleurs (47 °C). Son optimum de développement se situe à 27°C. Le feuillage peut parfois souffrir partiellement en cas de canicule prolongé, sans conséquence sur le potentiel de croissance de l'arbre.

1.5 Résistance aux grands froids

L'espèce adulte supporte les grands froids jusqu'à -25°C (elle est planté jusqu'à Montréal au Canada). Dans le nord de son aire de distribution, en Chine, la température n'est jamais inférieure à -20°C. Mais le paulownia demeure une espèce thermophile et nécessite une somme de degrés-jours importante pour maximiser sa croissance. Les jeunes plants peuvent cependant souffrir du froid s'ils ne sont pas suffisamment aoûtés.

1.6 Résistance aux gels précoces

L'espèce a tendance à continuer sa croissance assez tardivement en saison. Seules les températures plus fraiches permettent de l'arrêter. Elle est donc sensible aux gels précoces d'une certaine intensité. Généralement les derniers 15-20 cm de pousse sont susceptibles de sécher durant l'hiver. La pousse de printemps redémarre à partir d'un bourgeon axillaire sans pour autant induire de déformation de l'axe.

1.7 Résistance aux gels tardifs

En France, l'espèce débourre bien plus tardivement que nos feuillus indigènes et n'est pas connue pour être sensible aux gelées tardives, mis à part sur les boutons floraux au moment de leur éclosion.

2 Facteurs limitants édaphiques

2.1 Tolérance à l'engorgement

Le paulownia ne supporte pas les sols hydromorphes asphyxiants. L'espèce pousse naturellement cependant sur les parties hautes des milieux alluviaux qui peuvent subir des inondations ponctuelles et de courte durée. Son optimum de croissance est sur des sols limono-sableux, acidiclines à neutrophiles, profonds, frais et bien drainés.

2.2 Tolérance au calcaire

Tolère les sols d'origine calcaire mais profonds et sur placage de limons. Il craint les sols calcaires superficiels où il végète, plus par manque d'eau que par leur teneur en calcium. Il n'est pas reporté d'intolérance au calcaire actif.

2.3 Tolérance à l'acidité

Tolère une acidité modérée. Espèce acidicline à neutrophile. Il affectionne les sols bien pourvus en azote et en phosphore.

2.4 Tolérance aux sols lourds

L'espèce ne supporte aucunement les argiles lourdes et les sols compacts. Il n'apprécie pas les sols dont la teneur en argile et supérieure à 20%.

Ecogramme

3 Connaissance de la diversité génétique

3.1 Rusticité et plasticité potentielles (déduites de l'aire de distribution)

L'espèce est plantée quasiment partout en France pour l'ornement, mais les régions à hivers rigoureux sont à éviter si on veut l'utiliser en production. Son climat de prédilection est de Sud-Ouest (chaud et humide). Sa plasticité est cependant limité du fait de ses exigences édaphiques.

3.2 Variété du matériel végétal disponible en France

Absent des arboretums scientifiques de l'ONF, on le trouve dans les arboretums suivants : les Barres (45), Pontigny (89), Franchard (77), Bugeat, Chamberet et Cornil (19), Saint Sauveur le Vicomte (50), les Bordins (27), Magdeleine (44), Planal (11) et la Font de l'Orme (84). Quatre plantations expérimentales dans le but de produire de la biomasse ont été réalisées en 2009 en Languedoc-Roussillon et concernent aussi les genres Eucalyptus, Populus, Robinia et Salix. De nombreux clones et hybrides (avec P. fortunei et P. elongata), permettant de maximiser la production de bois, sélectionnés en Chine, aux États-Unis, en Espagne et en Allemagne ne sont pas disponibles en France.

Références en France

4 Croissance et production de bois

4.1 Durée de révolution potentielle

De 20 à 30 ans pour la production de grumes d'environ 50-70 cm de diamètre. Environ 10 ans pour la production de bois énergie ou pour le bioéthanol.

4.2 Hauteur dominante potentielle à 40 ans

25-30 m. Dans des conditions de stations lui convenant, le paulownia peut croître de 2 m/an pendant les premières années.

4.3 Productivité potentielle

Le paulownia est capable d'atteindre de fortes dimensions en très peu de temps. C'est une plante en C4 qui lui donne un avantage significatif de croissance en climats chauds et humides avec une intensité solaire élevée. En Chine, il atteint 30 à 40 cm de diamètre en 10 ans. Il possède une croissance en diamètre soutenue pendant plusieurs années jusqu'à 3 cm/an pour les stations qui correspondent à son optimum écologique. Le paulownia possède un fort coefficient de fixation du carbone. Il absorbe 1250 tonnes de CO2 par hectare et par an. L'arbre, pris isolément, absorbe 22 kg de CO2 et rejette 6 kg d'O2 chaque année.

4.4 Diversité des débouchés potentiels du bois

Le bois de cœur varie de jaune pâle à rouge pâle. Les limites entre l'aubier et le bois de cœur ne sont pas clairement définies. Bois à zone poreuse à semi-poreuse. La densité du bois, à 12% d'humidité relative, est de l'ordre de 270 kg/m3. En termes de propriétés physique, le bois est semblable au peuplier. Il est particulièrement solide par rapport à sa masse et résiste bien aux attaques d'insectes. Il se déforme peu au séchage et ne se rétracte pas par temps sec. C'est un bon isolant phonique. Il est considéré comme un bon isolant thermique et montre une résistance élevée au feu, sa température d'auto-ignition étant de 400 °C. Le bois de paulownia est utilisé en Chine depuis plus de 2600 ans. Les usages sont multiples : ébénisterie, marqueterie, contreplaqué, tournerie, placages, pâte à papier, bois d'acoustique (lutherie). Du fait de sa teneur élevée en cellulose (440 g/kg) et hémicelluloses, il est très utilisé pour la production de bioéthanol. Les graines, douces au contact, étaient, avant l'invention du polystyrène, employées pour le conditionnement des porcelaines. Ce mode d'utilisation a été la première cause de sa dispersion en Europe et aux États-Unis. Toutes les parties de l'arbre intéressent également la recherche médicale par leur haute teneur en flavonoïdes utilisés comme antioxydant et antibactérien.

4.5 Intérêt économique avéré global de l'essence

Le bois et les aménités sont recherchés et l'espèce est plantée abondamment à cet effet. Les pays de l'Europe du Sud, l'Allemagne et certains pays d'Europe de l'Est se sont lancés dans sa culture qui semblerait plus rentable que d'autres espèces. Le paulownia est utilisé en agroforesterie et comme puits de carbone dans des conditions chaudes et humides.

5 Autres services écosystémiques

5.1 Effets sur la qualité de l'eau

L'arbre possède la capacité de d'absorber une grande quantité de nitrates grâce à son système racinaire puissant et profond ainsi que par son métabolisme, évitant, de ce fait, la pollution des nappes. Il est, de ce fait, une espèce de première importance dans les systèmes agroforestiers.

5.2 Limitation de l'érosion des terrains

Ses capacités à survivre dans des terrains secs et stériles, où il est capable de produire une certaine biomasse par rapport à d'autres espèces, en font une espèce privilégiée pour la réhabilitation des carrières et des sites miniers. Le paulownia est d'ailleurs très utilisé aux États-Unis à cette fin.

5.3 Intérêt paysager et récréatif

Son intérêt paysager se manifeste par sa superbe floraison de début de printemps. De fait, il est abondamment planté en ville mais la plupart du temps, il est particulièrement mal géré et les élagages tardifs et/ou drastiques entraînent des conséquences néfastes (chancres, pourritures).

5.4 Biodiversité associée

En Europe, les fleurs sont particulièrement visitées par les abeilles sauvages (xylocope violacé, bourdon des pierres, bourdon des arbres…). Elles sont une source de nectar abondante pour les insectes pollinisateurs et pour l'apiculture en général. Le miel de paulownia est un sous-produit intéressant des plantations. Sa qualité, très proche du miel d'acacia, voire supérieure, en font un produit très recherché. Les États-Unis, l'Espagne et la Roumanie ont développé une filière spécialisée à cet effet. La production de miel de paulownia peut atteindre 700 kg/ha/an.

5.5 Influence sur la qualité des sols

Les feuilles de paulownia, très riches en azote et en calcium, au même niveau que les légumineuses, se décomposent très facilement. L'arbre, par sa capacité à puiser une grande quantité de minéraux en profondeur, permet leur remise en circulation dans le cycle biogéochimique. C'est une des raisons de son abondante utilisation en agroforesterie. L'espèce est utilisée également en phytoremédiation pour les terrains pollués aux métaux lourds.

6 Mise en œuvre sylvicole

6.1 Disponibilité potentielle en graines

Les semences sont disponibles auprès des marchands grainiers européens, asiatiques et américains.

6.2 Disponibilité potentielle en plants

La disponibilité en plants est facilitée par son aptitude au bouturage pourvu qu'on ait choisi suffisamment de génotypes. Il est aisé de trouver des plants sur le marché ornemental. Il faut porter une attention particulière sur la qualité du système racinaire. Il n'y a pas de plants pour la filière forestière en France. De même, de nombreux clones sont sélectionnés pour la culture intensive, mais ne sont pas disponibles en France.

6.3 Croissance initiale

Le plant atteint généralement 70 – 150 cm la première année de plantation sous nos conditions. Il est souvent nécessaire de pratiquer un recépage juste au-dessus du collet pour faciliter la reprise au printemps suivant et rectifier les défauts de forme le cas échéant. En ligniculture sous climat tempéré chaud, sous irrigation et avec des clones sélectionnés, la croissance en hauteur peut atteindre 5 m la première année de plantation !

6.4 Rusticité à l'installation

Les plants d'un an sont de reprise aisée. Le système racinaire est très développé et très dense et repart très vite après cernage ou habillage. Les plants peuvent être élevés en conteneur mais préférentiellement à racines nues.

6.5 Tolérance à l'ombre

Il est totalement intolérant à l'ombrage. Il supporte très mal la concurrence est nécessite une sylviculture très dynamique comme elle se pratique en ligniculture. Vu son comportement, en plus de son fort différentiel de croissance, il n'est pas envisageable de l'utiliser en enrichissement dans une régénération installée.

6.6 Facilité de régénération naturelle

Le paulownia est une espèce pionnière poussant sur des sols perturbés sans arbres préexistants. En Chine, la régénération est abondante sous conditions de lumière intense ainsi que de sol nu et minéral. Il est incapable de germer sous couvert et sur de l'humus. Les sols trop acides entravent la germination.

6.7 Propension à ne pas être invasive

L'espèce est considérée comme modérément invasive dans le quart sud-est des États-Unis en climat tempéré humide ou subtropical humide. Elle est facilement éliminée par la dynamique naturelle des écosystèmes forestiers. Seules les perturbations de grande intensité (crues, glissement de terrain, terrassement…) favorisent sont installation en relation avec son caractère pionnier. En Europe, on retrouve des semis dans les fissures de murs et de trottoirs en zone urbaine ainsi que le long des ballasts de chemin de fer. Des semis sont observés également dans les parcs et jardins. Des études sur une menace pour les écosystèmes forestiers méritent d'être documentés car ses conditions optimales de germination et de climat ne sont pas souvent réunies. L'espèce ne drageonne pas.

7 Vulnérabilité aux risques biotiques

7.1 Résistance connue aux parasites actuellement présents en France

En culture on ne lui connait que des cas de verticilliose (Verticillium dahliae), des pucerons, un chancre des rameaux et l'oïdium des feuilles ainsi que pour ce qui concerne les pourridiés racinaires et champignons lignivores, Armilaria mellea et Rosellinia necatrix. En Serbie, on a retrouvé des pourritures à Trametes hirsuta sur le bois. Aux Etats-Unis, il n'est pas réputé avoir d'importants problèmes sanitaires si ce n'est quelques champignons foliaires (Phyllosticta paulowniae, Phyllactinia guttata et Uncinula clintonii). Le phytophtora peut affecter le collet des jeunes plants. On a récemment découvert la présence de nématodes (Meloidogyne hapla) sur les racines en Pologne. En Chine, l'espèce est sensible au balai de sorcière causé par un phytoplasme.

7.2 Résistance potentielle aux parasites en général

L'espèce, dans son aire naturelle, est peu impactée par les parasites. Les plantations faites dans le monde ont montré que l'espèce était généralement peu encline aux parasites.

7.3 Similarité du cortège parasitaire aire naturelle/France

Relativement différent mais sensible à certains parasites européens sans pour autant mettre en péril l'espèce.

7.4 Résistance aux dégâts de gibier

Le paulownia est sensible aux abroutissements des cervidés en période de dormance, mais sa croissance très rapide le met vite à l'abri (1 à 2 ans selon les conditions). En revanche, il demeure très sensible aux frottis.

8 Vulnérabilité aux risques abiotiques

8.1 Résistance aux dégats de vents

Son enracinement puissant lui procure une grande stabilité et les chablis ou les bris de tronc sont très rares (hors pourriture induite par de mauvais élagages). Les bris de branches dans les houppiers peuvent néanmoins être fréquents. Du fait de leur taille, les feuilles peuvent être également endommagée par des vents violents.

8.2 Résistance et/ou résilience aux incendies

Il est sensible aux incendies mais rejette de souche après le passage de feux de faible intensité.

8.3 Tolérances particulières connues (sel, pollution...)

L'arbre tolère parfaitement la pollution urbaine. Il est très sensible au verglas qui provoque des dégâts importants au niveau du houppier. Enfin, il est totalement intolérant à la salinité.

Recommandation

Le paulownia est un arbre atypique en comparaison de toutes les autres espèces tempérées. Il possède intrinsèquement de nombreux avantages et c’est d’ailleurs pour cette raison qu’on le trouve planté sur tous les continents. En foresterie classique, au vu de ses exigences en lumière, en chaleur, en humidité et surtout de son potentiel de croissance, il est difficilement intégrable dans nos itinéraires techniques. C’est une espèce de monoculture ou de culture associée comme en agroforesterie où il est d’ailleurs très utilisé à cet effet. Le paulownia pourrait valoriser parfaitement les terres alluviales cultivées non engorgées et il est capable de fixer plus de carbone que n’importe quelle autre espèce tempérée. En France, son climat de prédilection, qui correspond à son optimum de production, est clairement le Sud-Ouest, mais il pourrait être utilisé partout ailleurs où ses exigences pédologiques sont respectées et où les hivers ne sont pas trop rigoureux. Pour l’anecdote, la plus ancienne monographie sur la culture des arbres remonte à 1049 avant JC et a été retrouvée en Chine. Il s’agit d’un manuel sur la culture et l’utilisation du paulownia.

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