Interactions entre les essences forestières de la forêt boréale de l'est du Canada, et conséquences pour la séquestration du carbone dans la composante aérienne des peuplements mixtes

Abstract

Bien qu’il soit reconnu que la forêt boréale canadienne contribue de façon non négligeable au stockage du carbone, le fonctionnement des peuplements mixtes demeure mal compris. Ces derniers sont pourtant fréquents dans les forêts naturelles et il existe plusieurs hypothèses qui y prévoient un accroissement du stockage de carbone par rapport aux peuplements monospécifiques : en plus de possibles phénomènes de facilitation, le recoupement des niches écologiques peut se révéler moindre entre individus d’espèces différentes, induisant ainsi une baisse de la compétition et une utilisation plus vaste des ressources du milieu, et donc une augmentation de la productivité. La végétation du sous-bois n’est pas en reste, pouvant être largement affectée – positivement ou non – par la diversité de microhabitats créée par une canopée mixte. Les résultats expérimentaux sur ces sujets sont toutefois peu nombreux et contradictoires, et aucune étude ne semble s’être intéressée spécifiquement au rôle des peuplements mixtes dans le stockage du carbone. C’est pourquoi cette thèse vise à déterminer l’effet du mélange des essences sur la productivité aérienne, mais n’est qu’une partie d’un projet plus vaste qui englobe des études concernant la productivité racinaire et la respiration hétérotrophe du sol, l’objectif ultime étant de modéliser le bilan des flux d’entrée et de sortie du carbone en fonction de la composition spécifique des peuplements forestiers étudiés. Des peuplements purs et mixtes d’environ 90 ans, issus de feu et peu perturbés, ont été sélectionnés dans deux zones géographiques distinctes : sur la ceinture d’argile abitibienne, au nord-ouest du Québec, et sur des tills au nord-ouest de l’Ontario. Les mélanges étudiés au Québec réunissaient le peuplier faux-tremble et l’épinette noire, et ceux en Ontario comportaient du tremble, de l’épinette noire et du pin gris. La mesure des stocks de carbone dans les tiges vivantes à 90 ans ont révélé des relations plutôt neutres entre les espèces à l’échelle de la tige individuelle. À l’échelle du peuplement, les stocks de carbone dans les peuplements mixtes ne sont généralement pas différents de ce qui peut être prédit à partir des peuplements purs associés, et les quelques différences observées peuvent être expliquées par l’effet de la densité. Les analyses dendrochronologiques ont toutefois révélé que les relations entre les espèces ne sont pas neutres mais que les effets positifs et négatifs évoluent et s’annulent au fil du temps. La végétation de sous-bois quant à elle n’est guère favorisée par les canopées mixtes. Les plantes vasculaires bénéficient des surplus de ressources apportés par le tremble, mais leur productivité chute drastiquement dès lors que la proportion de conifère augmente. Inversement, les bryophytes qui envahissent les sous-bois des pessières ne tolèrent pas que la proportion de tremble dans la canopée augmente un tant soit peu. Ainsi, la biomasse et la croissance du sous-bois des peuplements mixtes est inférieure à celle de chacun des peuplements purs correspondants. Une fois tout cela mis ensemble, il apparaît que comparé aux arbres, le sous-bois contribue très peu aux stocks de carbone 90 ans après feu. Au niveau des intrants de carbone en revanche, le sous-bois contribue largement plus, particulièrement les bryophytes dans les pessières en Abitibi et les arbustes dans les tremblaies en Ontario. Par conséquent, l’effet négatif des peuplements mixtes sur la productivité du sous-bois fait en sorte que la productivité aérienne dans les mixtes est plus proche de celle du peuplement pur le moins productif que de celle du peuplement pur le plus productif. La quantité de carbone accumulée après 90 ans dans la biomasse aérienne des peuplements mixtes étudiés est, en revanche, plus proche de la moyenne entre celles des peuplements purs associés