Aménagement des forêts mixtes et feuillues – sécheresse, régénération et herbivorie

Sébastien Meunier, Direction de la gestion des forêts de l’Outaouais, ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs

Conférencière : Valentina Buttó, Stagiaire postdoctorale, Université du Québec à Chicoutimi et Institut des Sciences de la Forêt tempérée (ISFORT), Université du Québec en Outaouais.

Collaborateurs : Sylvain Delagrange (ISFORT, Université du Québec en Outaouais), Mathilde Millan (ISFORT, Université du Québec en Outaouais) et Sergio Rossi (Université du Québec à Chicoutimi).

Dans la forêt mélangée, des espèces à pores diffus et à zone poreuse coexistent dans la même zone géographique. Les stratégies de croissance contrastées en raison de ces différentes anatomies du bois permettent leur acclimatation à la variabilité de l’environnement, et déterminent leur appartenance à différents groupes fonctionnels. L’allocation du carbone chez les deux groupes fonctionnels constitue ainsi un indicateur de sensibilité aux changements climatiques et notamment à la sécheresse. Nous avons sélectionné deux espèces à pores diffus (l’érable à sucre et le bouleau jaune) et deux espèces à zone poreuse (chêne rouge et frêne d’Amérique) poussant dans la même forêt mélangée dans la région de l’Outaouais. Nous avons mesuré les traits anatomiques du bois et l’architecture de la canopée chez 8 individus par espèce. La relation entre la croissance primaire et secondaire a ensuite été étudiée. La sensibilité de la croissance au bilan hydrique et la résilience des arbres aux sécheresses ont été évaluées pour la période 2008-2017. Les réponses à la sécheresse dans les deux groupes fonctionnels ont été déterminées par des changements touchant différents facteurs liés à la croissance, mais ont finalement abouti à une perte globale de biomasse des arbres. Les réponses de croissance aux sécheresses ont montré des patrons intra-annuels spécifiques au groupe fonctionnel, suggérant que, à l’avenir, leur vulnérabilité dépendra du moment, de la durée, de la sévérité et de la fréquence des sécheresses.

Conférencière : Audrey Maheu, Professeure en écohydrologie, Institut des Sciences de la Forêt tempérée (ISFORT), Université du Québec en Outaouais.

Collaborateurs : Cybèle Cholet (ISFORT, Université du Québec en Outaouais), Daniel Houle (Environnement et Changement climatique Canada), Jean-Daniel Sylvain (MFFP) et Frédérik Doyon (ISFORT, Université du Québec en Outaouais).

À l’échelle globale, une augmentation de la fréquence et de la sévérité des sécheresses est projetée avec les changements climatiques, avec des répercussions attendues sur la croissance et la mortalité des arbres. L’objectif de ce projet est d’évaluer l’exposition présente et future au stress hydrique dans les forêts de l’Outaouais. À l’aide du modèle de surface CLASS, nous avons simulé l’humidité du sol à une résolution de 1 km pour une période de référence (1981-2010) et une période future (2071-2100). Nous avons ensuite évalué les changements dans la sévérité et la durée du stress hydrique entre les périodes de référence et future pour un scénario à fortes émissions mondiales de gaz à effet de serre (RCP8.5). En Outaouais, la sévérité du stress hydrique, soit le 95e centile de la tension de l’eau dans le sol, augmentera en moyenne de 1680 hPa, soit une augmentation de 33 % par rapport au niveau actuel. La durée du stress hydrique, soit le nombre de jours où la tension de l’eau dans le sol est égale ou supérieure à 9000 hPa, augmentera en moyenne de 6,7 jours, ce qui correspond à une augmentation de 158 % par rapport au niveau actuel. La profondeur du sol et la texture du sol sont des déterminants importants des changements projetés de sévérité et de durée du stress hydrique en Outaouais. La cartographie effectuée par cette étude permet ainsi d’identifier les zones où des mesures d’adaptation sont requises pour faire face à une exposition accrue au stress hydrique.

Conférencier : Romain Jaeger, Candidat au doctorat en Écologie urbaine, Institut des Sciences de la Forêt tempérée (ISFORT), Université du Québec en Outaouais.

Collaborateurs : Sylvain Delagrange (ISFORT, Université du Québec en Outaouais), Isabelle Aubin (Service canadien des forêts, Ressources naturelles Canada), Gilles Joanisse (CERFO), Patricia Raymond (MFFP) et David Rivest (ISFORT, Université du Québec en Outaouais).

Les effets à court terme de l’intensité des perturbations anthropiques sur les communautés végétales de sous-bois sont bien documentés, mais peu d’études ont examiné les effets à plus long terme. Alors que l’intensité accrue des perturbations du sol et de la canopée tend à augmenter la richesse en espèces de façon transitoire, les espèces pionnières compétitives peuvent persister dans le temps et interférer avec les espèces plus rares associées aux habitats forestiers fermés, ce qui peut altérer le processus de régénération naturelle. Nous avons comparé la diversité taxonomique et fonctionnelle et les propriétés du sol à travers quatre niveaux d’intensité de perturbation (c’est-à-dire la forêt de référence sans traitement connu depuis ≥ 80 ans (CON), la coupe de jardinage par pied d’arbres (SIN), la coupe de jardinage par groupe d’arbres (GRP) et la coupe de jardinage par groupe d’arbres avec scarifiage du sol (GRPS)) dans six forêts tempérées du Québec distribuées le long d’un gradient longitudinal. Le nombre d’espèces dans les GRP et GRPS était supérieur à celui des forêts de référence. Les communautés végétales étaient davantage similaires, c’est-à-dire homogènes, entre les sites dans les traitements GRP et GRPS comparativement aux SIN et CON. Les traitements plus intenses (GRP et GRPS) ont contribué à la persistance à moyen terme d’espèces pionnières concurrentes (framboisier et cerisier de Pennsylvanie) alors que les espèces sensibles (Monotrope uniflore et Dryoptère spinuleuse) étaient moins présentes dans les peuplements avec scarifiage du sol. Parmi les traitements étudiés, la coupe de jardinage par pied d’arbres semble être le traitement sylvicole le plus approprié pour maintenir des communautés végétales de sous-étage hétérogènes avec des compositions et des structures semblables à celles des forêts naturelles, tandis que les traitements plus intenses permettent plutôt de maintenir des espèces adaptées à une plus grande variété de conditions environnementales, y compris les milieux ouverts.

Conférencier : Jean-François Desgagnés, Candidat à la maîtrise, Université du Québec à Rimouski.

Collaborateurs : Martin-Hugues St-Laurent (Université du Québec à Rimouski) et Robert Schneider (Université du Québec à Rimouski).

L’aménagement forestier induit d’importants changements de composition, de structure et de distribution des habitats fauniques tant localement qu’à l’échelle du paysage. Certaines espèces comme l’orignal bénéficient généralement de l’aménagement forestier intensif en sélectionnant les milieux en régénération riche en nourriture. Au Bas-Saint-Laurent, la récolte intensive de matières ligneuses combinée à une exploitation conservatrice du cheptel et à l’absence du loup gris ont permis à l’orignal d’atteindre des densités parmi les plus élevées en Amérique du Nord. Nous avons évalué les effets de différents traitements sylvicoles fréquemment utilisés et de différentes variables d’échelle locale et du paysage sur l’utilisation de la régénération forestière par l’orignal. Nos résultats montrent que la proportion de tiges broutées ne diffère pas entre les différents traitements à l’étude. Cependant, nos résultats montrent que la diversité du brout et la disponibilité relative d’azote jouent un rôle déterminant dans l’explication des variations de l’occurrence d’utilisation des tiges de dommage sévère à la régénération. Nos analyses montrent aussi que l’occurrence de dommages sévères est plus élevée lorsque les coupes en régénération naturelle sont fortement représentées dans l’environnement immédiat. Nos résultats contribueront à orienter les mesures de gestion forestières et cynégétiques dans une optique de gestion intégrée des ressources.

Conférencier : Philippe Nolet, Professeur en écologie appliquée et sylviculture, Institut des Sciences de la Forêt tempérée (ISFORT), Université du Québec en Outaouais.

Collaborateurs : Steve Bédard (MFFP), Pascal Rochon (ISFORT, Université du Québec en Outaouais)), Donald Blouin (CERFO) et Sylvain Delagrange (ISFORT, Université du Québec en Outaouais).

L’idée derrière le présent projet était de revisiter le plus grand nombre possible de dispositifs de recherche ayant été mis en place en forêt tempérée au Québec voilà au moins 10 ans, en couvrant un éventail de traitements sylvicoles (coupe de jardinage, coupe progressive, jardinage par trouées, jardinage avec parquets, coupe de régénération, etc.) et une grande étendue géographique. Nous avons rééchantillonné 36 dispositifs de diverses organisations de recherche au Québec. À partir des inventaires réalisés, nous avons calculé, entre autres, pour chaque parterre de coupe : i) pour chaque essence commerciale, la proportion de microparcelles que cette essence domine et la proportion de microparcelles où cette essence est présente; ii) pour chaque espèce non commerciale, la proportion de microparcelles où cette espèce domine les autres espèces non commerciales; iii) la proportion de microparcelles où on observe du brout. Les 466 parterres de coupe (dont les témoins) échantillonnés sont dominés au stade gaulis le plus souvent par l’érable à sucre avec une moyenne de près de 23 % de dominance des parterres, suivi du bouleau jaune à 18 %. Trois autres essences présentent une moyenne de dominance des parterres de coupe de plus de 10 %, soit le hêtre (12 %), le sapin baumier (12 %) et l’érable rouge (10 %). La proportion de « sites » où le bouleau jaune est l’essence dominante au stade gaulis est plus élevée dans les trouées et, dans un moindre effet, dans les coupes totales que dans les coupes partielles ou les témoins. Par contre, quand on additionne les proportions de bouleau jaune et d’érable à sucre, on n’observe aucune différence significative entre les traitements d’ouverture de la canopée et la dominance de la régénération. Les résultats sont toutefois très variables. L’érable à épi représente l’espèce concurrente dominante dans près de 44 % des parterres scarifiés alors que l’érable de Pennsylvanie l’est dans 64 % des parterres non scarifiés. Toutefois, si on regarde l’effet de la dominance de ces deux espèces sur la dominance des espèces commerciales, on ne remarque que peu d’effets négatifs significatifs. Aucune relation n’a été observée entre cette distance à un ravage et la dominance de l’érable à sucre et du bouleau jaune. Par ailleurs, aucune relation n’a été observée entre la distance au ravage et la présence de brout dans les parterres de coupe, elle-même présente dans 56 % des parterres de coupe échantillonnés. Nous concluons avec diverses implications pour l’aménagement basées sur : i) la grande variabilité des résultats observés, ii) les résultats mitigés quant à l’augmentation de la régénération en essences désirées et iii) la problématique d’envahissement pour le hêtre.

Conférencière : Angélique Dupuch, Professeure en écologie animale, Institut des Sciences de la Forêt tempérée (ISFORT), Université du Québec en Outaouais.

Collaborateurs : Philippe Nolet (ISFORT, Université du Québec en Outaouais).

L’intensité de la pression de broutage du cerf sur la régénération forestière varie fortement dans le temps, et d’un peuplement à l’autre. Cette variabilité spatiale est difficilement explicable avec les connaissances actuelles. Cette étude vise à identifier les principaux facteurs qui influencent la dynamique spatiale hivernale du cerf et, dans un second temps, de déterminer si ces facteurs permettent d’expliquer la variabilité spatiale de la pression de broutage du cerf sur la régénération de l’érable. Le projet s’est déroulé dans l’aire de confinement du cerf de Watopeka en Estrie, laquelle est composée de divers types de peuplements forestiers aménagés et où le coyote, un prédateur potentiel du cerf, est présent. La sélection d’habitat par le cerf a été étudiée à l’aide de caméras de chasse. Les résultats montrent que l’utilisation des peuplements par le cerf dépendait à la fois de l’épaisseur de neige, de l’obstruction visuelle latérale, et de l’interaction de ces facteurs avec l’abondance relative du coyote. À l’inverse de ce qui était attendu, la quantité de brou sur les semis et gaules d’érables diminuait avec l’abondance relative du cerf, et n’était influencée par aucune des variables expliquant l’utilisation des peuplements par le cerf. Cette étude suggère que le risque de prédation par le coyote est un facteur déterminant de la dynamique spatiale hivernale du cerf dans les forêts feuillues aménagées au sud du Québec.

Conférencière : Patricia Raymond, chercheuse scientifique, Direction de la recherche forestière, ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs.

Collaborateurs : Alejandro A. Royo (United States Department of Agriculture (USDA), Forest Service), Christel C. Kern (United States Department of Agriculture (USDA), Forest Service), Emilie Champagne (Université Laval), Daniel Dumais (MFFP), Catherine Périé( MFFP), Jean-Pierre Tremblay (Université Laval) et Alison Munson (Université Laval).

La migration assistée, soit le déplacement par l’humain de populations et d’espèces végétales ou animales, est envisagée comme stratégie d’adaptation aux changements climatiques. Toutefois, les conditions de succès de cette approche sont méconnues. Plusieurs facteurs abiotiques (microclimat) et biotiques (herbivorie, concurrence végétale) ainsi que leurs interactions peuvent influencer la survie et la croissance des plants. En 2018, nous avons établi un dispositif expérimental en forêt mixte afin de tester en conditions opérationnelles la migration assistée de cinq conifères (épinettes blanche et rouge, pins blanc et rouge, thuya) et quatre feuillus (érable à sucre, chêne rouge, cerisier tardif et caryer ovale). Pour ce faire, nous avons utilisé des plants produits à partir de semences provenant de différentes régions, afin de correspondre à trois analogues climatiques, soit le climat actuel (semences de la région de Québec), le climat prévu en 2050 (semences de la région de l’Estrie) et celui en 2080 (semences de la Nouvelle-Écosse et des États-Unis).

Les résultats initiaux montrent que les plants à découvert croissent généralement mieux que ceux sous couvert partiel. La plantation sous couvert partiel pourrait être une option à privilégier pour les espèces méridionales comme le chêne rouge, qui s’est avéré sensible au gel tardif à découvert. Le broutement est l’un des principaux dommages observés, en particulier chez les pins. Le déplacement des populations et des espèces semble possible, comme le témoignent les taux de survie élevés des plants. Cette approche a toutefois ses limites, puisque les espèces méridionales sont plus vulnérables aux stress, et celles déplacées sur de plus grandes distances tendent à moins bien performer.

Conférencière : Émilie Champagne, Professionnelle de recherche, Université Laval.

Collaborateurs : Alison Munson (Université Laval) et Patricia Raymond (MFFP).

La migration assistée est un outil prometteur d’adaptation des forêts aux changements climatiques; elle consiste à planter des essences ou des provenances méridionales, potentiellement adaptées aux futures conditions climatiques. Les plants pourraient toutefois avoir de la difficulté à s’établir si les mammifères (p. ex. cerf de Virginie, orignal) réduisent leur survie et leur croissance. La composition chimique des plants pourrait être utilisée pour prédire leur susceptibilité au broutement, car ces herbivores sélectionnent les ressources selon leur composition. Dans ce projet, nous avons estimé la susceptibilité au broutement de huit essences sélectionnées pour une expérience de migration assistée. Nous avons analysé la concentration en deux éléments nutritifs (azote et cellulose) et en quatre composés de défense. À partir de ces analyses, nous avons établi des profils chimiques pour classer les essences des plus aux moins susceptibles. Puis, nous avons comparé ce classement au broutement rapporté dans la littérature scientifique. Le classement correspond bien au broutement pour six des huit essences. Par contre, le cerf de Virginie et le lièvre consomment fréquemment le thuya occidental et le pin blanc, ce qui va à l’encontre de nos prédictions. La méthodologie développée permet aussi de comparer la susceptibilité potentielle des populations d’une même essence. D’ailleurs, le suivi de la plantation de migration assistée permettra d’évaluer si le broutement varie entre provenances géographiques.

Conférenciers : Steve Bédard et Simon Bilodeau Gauthier, chercheurs, Direction de la recherche forestière, ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs.

L’aménagement forestier multicohortes dans les peuplements feuillus et mixtes est souvent recommandé afin de régénérer les essences semi-tolérantes à l’ombre. Au Québec, les traitements sylvicoles promus afin de favoriser principalement le bouleau jaune comprennent notamment la coupe de jardinage par trouées et par parquets ainsi que les coupes progressives irrégulières. Nous présenterons les résultats de la régénération obtenus pour ces traitements appliqués opérationnellement en forêt publique ainsi que ceux obtenus dans nos dispositifs expérimentaux, et ce, sur des périodes variant de 5 à 15 ans après la coupe. Nous évaluerons notamment dans quelle mesure les objectifs de régénération du bouleau jaune ont été atteints, puis nous discuterons de l’impact du broutement par les cervidés.

Frédérik Doyon, Professeur, Institut des Sciences de la Forêt tempérée (ISFORT), Université du Québec en Outaouais.