Bilan des cortèges végétaux, de la croissance individuelle de l’épinette noire et du rendement forestier : en tourbières forestières boréales récoltées après 20 ans de drainage forestier

Bilan des cortèges végétaux, de la croissance

individuelle de l’épinette noire et du rendement forestier

En tourbières forestières boréales récoltées après 20 ans de

drainage forestier

Mémoire

Gabrielle Préfontaine-Dastous

Maîtrise en Sciences Forestières

Maître ès sciences (M. Sc.)

R

ÉSUMÉ

Le drainage forestier en milieu boréal permet de rétablir des conditions hydrologiques propices à la croissance de l’épinette noire sur les pessières noires récoltées. Le but de cette étude était d’effectuer le suivi des plus vieux sites drainés de façon opérationnelle en Jamésie (Jutras et coll. 2002) plus de 20 ans après les travaux. L’efficacité du drainage a été mesurée par type écologique selon trois variables : la modification des communautés végétales, l’accroissement individuel de l’épinette noire ainsi que par le rendement forestier. Les comparaisons entre sites témoins et traités ont permis de cibler deux types écologiques où l’épinette noire réagit significativement au drainage dans le temps, soit RE37 et les RE39 riches. Pour les autres types écologiques étudiés, les conditions édaphiques étaient soit trop riches (RE26) ou trop pauvres (RE39 pauvre et très pauvre) pour que le drainage augmente significativement la croissance de l’épinette noire et le rendement forestier.

Table des matières

Résumé ... iii

Liste des tableaux ...vii

Liste des figures ... ix

Introduction ... 1

Matériel et Méthodes ... 9

Sites d’étude ... 9

Dispositif expérimental ... 11

Relevés de végétation et de dendrochronologie ... 12

Dénombrement des tiges ... 13

Analyse des données ... 14

Résultats ... 17

Analyses de végétation ... 17

Description des types écologiques ... 20

Strate muscinale ... 22

Strates herbacées et arbustives ... 27

Strate arborescente ... 29

Croissance individuelle et rendement ... 30

Par type écologique ... 35

Discussion ... 51

Analyses de végétation ... 51

Croissance individuelle et rendement ... 53

RE26 ... 56 RE37 ... 57 RE39 - Riche ... 59 RE39 - Pauvre ... 60 RE39 - Très pauvre ... 61 Conclusion ... 63 Bibliographie ... 65 Annexe 1 ... 69

L

ISTE DES TABLEAUX

TABLEAU 1 :CLASSES DE DIAMÈTRE À HAUTEUR DE SOUCHE UTILISÉES POUR LE DÉNOMBREMENT DES

TIGES. ... 14

TABLEAU 2 :ANALYSES DES DONNÉES ... 16 TABLEAU 3 : DESCRIPTION DES CARACTÉRISTIQUES SYLVICOLES ET ÉCOLOGIQUES DE CHACUN DES

SITES ÉTUDIÉS EN FONCTION DE LA NOUVELLE CLASSIFICATION ÉTABLIE. ... 19

TABLEAU 4:CARACTÉRISTIQUES DESCRIPTIVES DES TYPES ÉCOLOGIQUES RÉPERTORIÉS. ... 20 TABLEAU 5 : POURCENTAGE DE RECOUVREMENT (± ÉCART TYPE) DES ESPÈCES MUSCINALES

PRÉSENTES EN FONCTION DU TYPE ÉCOLOGIQUE ET DE LA CLASSE DE DISTANCES DU FOSSÉ. ... 26

TABLEAU 6 : SURFACES TERRIÈRES À LA SOUCHE (M2/HA) DE L’ÉPINETTE NOIRE ET DES ESSENCES COMPÉTITRICES PAR DIAMÈTRE EN FONCTION DU TYPE ÉCOLOGIQUE ET DE LA DISTANCE DU FOSSÉ

DE DRAINAGE. LES VALEURS POUR L’ÉPINETTE NOIRE ONT ÉTÉ CALCULÉES EN EXCLUANT ET EN

INCLUANT L’AIRE DES FOSSÉS (DISTANCES [0-5+] ET [0-5] RESPECTIVEMENT). ... 33

TABLEAU 7 :NOMBRE DE TIGES À L’HECTARE DE L’ÉPINETTE NOIRE ET DES ESSENCES COMPÉTITRICES PAR DIAMÈTRE À HAUTEUR DE SOUCHE EN FONCTION DU TYPE ÉCOLOGIQUE ET DE LA DISTANCE DU

FOSSÉ DE DRAINAGE.LES VALEURS POUR L’ÉPINETTE NOIRE ONT ÉTÉ CALCULÉES EN EXCLUANT ET

L

ISTE DES FIGURES

FIGURE 1 : SITES D'ÉTUDE DE LA CROISSANCE DE L'ÉPINETTE NOIRE PLUS DE 20 ANS APRÈS LA

RÉCOLTE ET LE DRAINAGE.LA STATION CLIMATIQUE «CHAPAIS 2»EST DÉSIGNÉE PAR UNE ÉTOILE.

... 10

FIGURE 2 : LE DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL UTILISÉ LORS A) DES RELEVÉS DE VÉGÉTATION ET DE

DENDROCHRONOLOGIE AINSI QUE POUR B) LE DÉNOMBREMENT DES TIGES (ADAPTÉE DE JUTRAS ET

COLL. 2002). RÉSEAU DE DRAINAGE SUR LEQUEL EST INSTALLÉ LE DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL,

BS=BASSIN DE SÉDIMENTATION. ... 11

FIGURE 3 : SÈRE PHYSIOGRAPHIQUE DE LA SUCCESSION SPATIALE DES PRINCIPALES ESSENCES

ARBORESCENTES (ÉPINETTE NOIRE, BOULEAU À PAPIER ET AULNE RUGUEUX RESPECTIVEMENT

ILLUSTRÉES EN NOIR, GRIS ET BRUN) DES SITES DRAINÉS PAR TYPE ÉCOLOGIQUE EN FONCTION DE

LA HAUTEUR DU PEUPLEMENT (M) DÉTERMINÉE EN FONCTION DE L’OCCURRENCE DES TIGES

DOMINANTES ET DE RÉGÉNÉRATION. ... 18

FIGURE 4 : PROPORTION DE LA PLACETTE DE 4 M2 OCCUPÉE PAR LE SOL À NU EN FONCTION DE LA

DISTANCE DU FOSSÉ ET DU TYPE ÉCOLOGIQUE. LES DIFFÉRENCES SIGNIFICATIVES POUR UN MÊME

TYPE ÉCOLOGIQUE SONT MARQUÉES DE LETTRES DISTINCTES (TEST DE TUKEY, P<0.05). ... 22

FIGURE 5 :PROPORTION DE LA PLACETTE DE 4 M2 OCCUPÉE PAR LES SPHAIGNES EN FONCTION DE LA

DISTANCE DU FOSSÉ ET DU TYPE ÉCOLOGIQUE. LES DIFFÉRENCES SIGNIFICATIVES POUR UN MÊME

TYPE ÉCOLOGIQUE SONT MARQUÉES DE LETTRES DISTINCTES (TEST DE TUKEY, P<0.05). ... 24

FIGURE 6 : PROPORTION DE LA PLACETTE DE 4 M2 RECOUVERTE PAR LES MOUSSES HYPNACÉES EN

FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ ET DU TYPE ÉCOLOGIQUE.LES DIFFÉRENCES SIGNIFICATIVES

POUR UN MÊME TYPE ÉCOLOGIQUE SONT MARQUÉES DE LETTRES DISTINCTES (TEST DE TUKEY, P<

0.05). ... 25

FIGURE 7 : PROPORTION DE LA PLACETTE DE 4 M2 OCCUPÉE PAR LES ÉRICACÉES DE LA STRATE

ARBUSTIVE EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ ET DU TYPE ÉCOLOGIQUE. LES DIFFÉRENCES

SIGNIFICATIVES POUR UN MÊME TYPE ÉCOLOGIQUE SONT MARQUÉES DE LETTRES DISTINCTES (TEST

DE TUKEY, P<0.05). ... 27 FIGURE 8 : PROPORTION DE LA PLACETTE DE 4 M2 OCCUPÉE PAR LE COUVERT ARBORESCENT EN

FEUILLUS EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ ET DU TYPE ÉCOLOGIQUE. LES DIFFÉRENCES

SIGNIFICATIVES POUR UN MÊME TYPE ÉCOLOGIQUE SONT MARQUÉES DE LETTRES DISTINCTES (TEST

DE TUKEY, P<0.05). ... 29 FIGURE 9 : GAINS ANNUELS MOYENS EN DIAMÈTRE OBSERVÉS POUR LES TIGES DOMINANTES

D’ÉPINETTE NOIRE EN FONCTION DU TYPE ÉCOLOGIQUE ET DE LA CLASSE DE DISTANCE, PLUS DE 20

ANS POST-DRAINAGE. LES ASTÉRISQUES (*) DÉSIGNENT LES VALEURS SIGNIFICATIVEMENT

DIFFÉRENTES DU TÉMOIN DU MÊME TYPE ÉCOLOGIQUE (TEST DE DUNNETT, P<0.05). ... 31

FIGURE 10 : GAINS ANNUELS MOYENS EN HAUTEUR OBSERVÉS POUR LES TIGES DOMINANTES

x

FIGURE 11 : ACCROISSEMENT ANNUEL MOYEN EN DIAMÈTRE À HAUTEUR DE SOUCHE (MM) POUR

L’ÉPINETTE NOIRE DANS LE TEMPS EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ POUR LE TYPE

ÉCOLOGIQUE RE26.LES ANNÉES OÙ LE GAIN EN DIAMÈTRE EST SIGNIFICATIVEMENT DIFFÉRENT DU

TÉMOIN SONT NOTÉES PAR UN SYMBOLE DE GRANDE TAILLE (ANALYSES PAR MESURES RÉPÉTÉES,

TEST DE DUNNETT, P<0.05). ... 36

FIGURE 12 :SURFACES TERRIÈRES À LA SOUCHE DE L’ÉPINETTE NOIRE ET DES PRINCIPALES ESSENCES

COMPÉTITRICES EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ SUR LE TYPE ÉCOLOGIQUE RE26. LES

RENDEMENTS DE L’ÉPINETTE NOIRE POUR LA CLASSE DE DISTANCES [0-5+] ONT ÉTÉ CALCULÉS

SUR LA SURFACE EXCLUANT L’ESPACE OCCUPÉ PAR LE FOSSÉ (SUPERFICIE ≈ 80 M2)

CONTRAIREMENT À LA DISTANCE DE [0-5] M OÙ LES RENDEMENTS SONT CALCULÉS SUR 100 M2.

... 37

FIGURE 13 : ACCROISSEMENT ANNUEL MOYEN EN DIAMÈTRE À HAUTEUR DE SOUCHE (MM) DANS LE

TEMPS POUR L’ÉPINETTE NOIRE EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ POUR LE TYPE

ÉCOLOGIQUE RE37.LES ANNÉES OÙ LE GAIN EN DIAMÈTRE EST SIGNIFICATIVEMENT DIFFÉRENT DU

TÉMOIN SONT NOTÉES PAR UN SYMBOLE DE GRANDE TAILLE (ANALYSES PAR MESURES RÉPÉTÉES,

TEST DE DUNNETT, P<0.05). ... 39

FIGURE 14 : SURFACES TERRIÈRES À LA SOUCHE DE L’ÉPINETTE NOIRE ET DES ESSENCES

COMPÉTITRICES EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ SUR LE TYPE ÉCOLOGIQUE RE37. LES

RENDEMENTS DE LA DISTANCE [0+] ONT ÉTÉ CALCULÉS SUR LA SURFACE EXCLUANT L’ESPACE

OCCUPÉ PAR LE FOSSÉ (SUPERFICIE ≈80 M2) CONTRAIREMENT À LA DISTANCE DE [0-5] M OÙ LES

RENDEMENTS SONT CALCULÉS SUR 100 M2. ... 40

FIGURE 15 : ACCROISSEMENT ANNUEL MOYEN EN DIAMÈTRE À HAUTEUR DE SOUCHE (MM) DANS LE

TEMPS POUR L’ÉPINETTE NOIRE EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ POUR LE TYPE

ÉCOLOGIQUE RE39 RICHE. LES ANNÉES OÙ LE GAIN EN DIAMÈTRE EST SIGNIFICATIVEMENT

DIFFÉRENT DU TÉMOIN SONT NOTÉES PAR UN SYMBOLE DE GRANDE TAILLE (ANALYSES PAR

MESURES RÉPÉTÉES, TEST DE DUNNETT, P<0.05). ... 42

FIGURE 16 : SURFACES TERRIÈRES À LA SOUCHE DE L’ÉPINETTE NOIRE ET DES ESSENCES

COMPÉTITRICES EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ SUR LE TYPE ÉCOLOGIQUE RE39 RICHE.

LES RENDEMENTS DE LA DISTANCE [0-5+] ONT ÉTÉ CALCULÉS SUR LA SURFACE EXCLUANT

L’ESPACE OCCUPÉ PAR LE FOSSÉ (SUPERFICIE ≈80 M2) CONTRAIREMENT À LA DISTANCE DE [0-5]

M OÙ LES RENDEMENTS SONT CALCULÉS SUR 100 M2. ... 43

FIGURE 17 : ACCROISSEMENT ANNUEL MOYEN EN DIAMÈTRE À HAUTEUR DE SOUCHE (MM) DANS LE

TEMPS POUR L’ÉPINETTE NOIRE EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ POUR LE TYPE

ÉCOLOGIQUE RE39 PAUVRE. LES ANNÉES OÙ LE GAIN EN DIAMÈTRE EST SIGNIFICATIVEMENT

DIFFÉRENT DU TÉMOIN SONT NOTÉES PAR UN SYMBOLE DE GRANDE TAILLE (ANALYSES PAR

MESURES RÉPÉTÉES, TEST DE DUNNETT, P<0.05). ... 44

FIGURE 18 : SURFACES TERRIÈRES À LA SOUCHE DE L’ÉPINETTE NOIRE ET DES ESSENCES

COMPÉTITRICES EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ SUR LE TYPE ÉCOLOGIQUE RE39

PAUVRE. LES RENDEMENTS DE LA DISTANCE [0-5+] ONT ÉTÉ CALCULÉS SUR LA SURFACE

EXCLUANT L’ESPACE OCCUPÉ PAR LE FOSSÉ (SUPERFICIE ≈80 M2) CONTRAIREMENT À LA DISTANCE

DE [0-5] M OÙ LES RENDEMENTS SONT CALCULÉS SUR 100 M2. ... 46 FIGURE 19 : ACCROISSEMENT ANNUEL MOYEN EN DIAMÈTRE À HAUTEUR DE SOUCHE (MM) DANS LE

ÉCOLOGIQUE RE39 TRÈS PAUVRE. LES ANNÉES OÙ LE GAIN EN DIAMÈTRE EST SIGNIFICATIVEMENT

DIFFÉRENT DU TÉMOIN SONT NOTÉES PAR UN SYMBOLE DE GRANDE TAILLE. ... 47

FIGURE 20 : SURFACES TERRIÈRES À LA SOUCHE DE L’ÉPINETTE NOIRE ET DES ESSENCES

COMPÉTITRICES EN FONCTION DE LA DISTANCE DU FOSSÉ SUR LE TYPE ÉCOLOGIQUE RE39 TRÈS

PAUVRE. LES RENDEMENTS DE LA DISTANCE [0-5+] ONT ÉTÉ CALCULÉS SUR LA SURFACE

EXCLUANT L’ESPACE OCCUPÉ PAR LE FOSSÉ (SUPERFICIE ≈80 M2) CONTRAIREMENT À LA DISTANCE

I

NTRODUCTION

Des 2000 hectares de forêt publique drainés en moyenne annuellement au Québec depuis 1987, plus de la moitié se retrouve sur le territoire anciennement occupé par l’extension du lac proglaciaire Barlow-Ojibway (Jutras et coll. 2002). Sa présence a été associée à l’occurrence de sols hydromorphes fins et à des classes de drainage allant d’imparfaitement à très mal drainées. Les tourbières forestières peu productives et caractérisées par l’épinette noire y dominent le paysage. Au Québec, une tourbière se défini par la présence d’un sol organique tourbeux d’au moins 30 cm de profondeur (Buteau et coll. 1994, Joosten et Clarke 2002). Certaines essences ligneuses, dont l’épinette noire, peuvent croître dans ces milieux humides lorsque le régime hydrique y est favorable (Rydin et Jeglum 2006). En tourbière forestière jamesienne, l’épinette noire possède une productivité à maturité (±120 ans) variant de 30 à 120 m3_/ha

(Saucier 1994). Dans cet écosystème, un niveau élevé de nappe phréatique serait associé à une plus grande occurrence de sphaignes et une accumulation accrue de la matière organique (Lavoie et coll. 2005). Les sphaignes profitent d’ailleurs de l’ennoiement du sol pour en modifier les conditions physico-chimiques et abaisser le taux de décomposition (Clymo 1987). Une fois bien répandues dans le milieu humide, elles permettent le maintien d’un niveau de nappe élevé et stable par la régulation des fluctuations (Ingram 1983). Ce contrôle sur l’acrotelme est caractérisé par une conductivité hydraulique à saturation faible et il est rendu possible grâce à la grande porosité des sphaignes (Price et coll. 2003). Un contenu en C/N de l’eau du sol est généralement plus élevé dans les couverts muscinaux de Sphagum spp. que de la mousse brune Pleurozium schreberi (Lavoie et coll. 2007). Ce taux élevé est associé à une baisse du taux de décomposition et de la disponibilité des nutriments, notamment par une hausse du NH4+ dans les couverts muscinaux de Sphagnum spp. (Jeglum

1981, Lavoie et coll. 2007, 2011). Par son contrôle sur la température, l’humidité et la disponibilité des nutriments, la strate muscinale influence ainsi la production primaire (Bisbee et coll. 2001).

Les activités de récoltes forestières pratiquées sur les tourbières forestières peuvent occasionner une remontée significative de la nappe phréatique allant de 4 à 7 cm (Dubé et coll. 1995). En effet, le retrait du couvert forestier par les activités forestières

2

nutriments disponibles (Lieffers et Rothwell 1987, Lieffers 1988, Prévost et coll. 1997, Roy et coll. 2000ab, Jutras et coll. 2007). La remontée de la nappe phréatique retarde le rétablissement des conditions hydrologiques et végétales initiales (Marcotte et coll. 2008), en plus de ralentir les processus de décomposition dans le sol. Plus encore, l’engorgement du sol en eau et l’accumulation de matière organique conjointement au retrait partiel ou total du couvert forestier permettraient d’augmenter la vitesse des processus de paludification (Lavoie et coll. 2005). La paludification étant défini par l’entourbement progressif d’un milieu (Rydin et Jeglum 2006), l’accumulation de matière organique associée à cette succession végétale entraîne l’ouverture du couvert forestier et la réduction de la productivité forestière (Fenton et coll. 2005, Simard et coll. 2007).

Le drainage forestier est employé comme traitement sylvicole pour pallier les changements des conditions hydrologiques associées à la récolte forestière en forêt boréale (Lieffers et Rothwell 1987). Le drainage s’opère par le biais de la modification des conditions hydrologiques et édaphiques. Le drainage permet l’évacuation plus rapide de l’eau du sol grâce à ses fossés. Le rabattement elliptique de la nappe phréatique entre deux canaux de drainage pourrait venir y rétablir des conditions de croissance davantage propices à l’épinette noire (Roy et coll. 2000c, Päivänen et Hanell, 2012) et retarder la paludification successionnelle (Lavoie et coll. 2005). La distance du fossé ainsi que les conditions édaphiques et les cortèges de végétaux seraient particulièrement reliés aux conditions de croissance (McLaren et Jeglum 1998, Jutras et coll. 2002, Jutras et coll. 2007). D’ailleurs, la perturbation du couvert muscinal (sans atteinte au sol minéral) permettrait d’améliorer l’implantation, la croissance et le statut nutritif des plantes davantage pour le P. schreberi que pour

Sphagnum spp. (Lafleur et coll. 2011). La composition des cortèges muscinaux,

particulièrement en fonction de leur appartenance au grand groupe des Sphagnum ou des mousses hypnacées, pourrait ainsi participer à la variabilité dans les taux de croissance observés pour l’épinette noire au sein des différents regroupements par type écologique. Pour les tourbières forestières propices à la paludification, le drainage permettrait de ralentir la succession végétale menant à un milieu plus humide venant compromettre la reprise de la croissance des espèces ligneuses (Lavoie et coll. 2005). Par ailleurs, le drainage engendre à moyen terme une augmentation du taux de décomposition de la tourbe ce qui entraine ensuite une réduction de sa conductivité hydraulique par une altération de l’acrotelme (Witthington et Price 2006). Comme les bryophytes sont généralement caractéristiques d’un faible taux de décomposition, une

modification de l’occurrence des cortèges muscinaux pourrait être indicatrice de l’efficacité du traitement. La réaction d’un peuplement au drainage étant intimement liée aux conditions écologiques du milieu, il apparaissait nécessaire d’en effectuer le bilan des effets de la composition des cortèges végétaux.

Des études antérieures sur le drainage en milieu boréal ont observé des gains de croissance de l’épinette noire marqués en bordure du fossé et s’atténuant avec la distance (Jutras et coll. 2002, Jutras et coll. 2007, Päivänen et Hanell, 2012, Roy et coll. 2000a). Le rabattement de la nappe par le drainage permettrait également de générer des rendements supérieurs aux sites non drainés, en termes de surfaces terrières et de nombres de tiges à l’hectare. Dans ce cas, ce traitement sylvicole permettrait l’amélioration des conditions de croissance à l’échelle du paysage. Une telle vision d’ensemble est essentielle à la compréhension globale de la structure des tourbières forestières de la Jamésie après une récolte forestière. D’autant plus que les essences compétitrices sembleraient également pouvoir profiter de l’amélioration des conditions de croissance pour s’établir dans les sites drainés. La compétition par ces essences peut nuire à la croissance de l’épinette noire dans le cas où leur recouvrement deviendrait supérieur à celui des tiges d’épinettes (Cavard et coll. 2010). Parmi les essences compétitrices pouvant être retrouvées figurent le bouleau à papier (Betula papyrifera), le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides), l’aulne rugueux (Alnus rugosa) et le saule (Salix sp.). L’aulne rugueux est une espèce indicatrice de minérotrophie dans nos forêts canadiennes (Ringius et Sims 1997) et il pourrait stimuler la croissance des essences commerciales grâce à ses capacités de fixation d’azote. La stratification du couvert arborescent par des essences tolérantes à l’ombre (épinette noire) et des essencespeu tolérantes à l’ombre (peuplier faux-tremble et pin gris) agirait de facilitant par complémentarité des niches écologiques (Cavard et coll. 2011). La présence couplée du peuplier faux-tremble permettrait d’ailleurs de réduire la compétition pour les ressources sous-terraines pour l’épinette noire (Cavard et coll. 2011) par les apports en nutriments de la litière du peuplier (Fenton et coll. 2005). La formation d’un couvert forestier fermé par les essences feuillues peut toutefois inhiber la croissance et la régénération de l’épinette noire par une interception lumineuse très forte nécessaire à son taux de croissance moins rapide. L’effet de la composition du couvert forestier sur la croissance des tiges d’épinette noire se modifierait

4

Peu d’études font état des effets à moyen et long terme du drainage sur la croissance et le rendement de l’épinette noire en forêt boréale québécoise. C’est pourquoi il est essentiel de cibler les caractéristiques des sites sur lesquels le drainage pourrait être appliqué comme traitement sylvicole dans le contexte d’un aménagement forestier durable. La classification des sites en fonction de leurs caractéristiques écologiques est nécessaire dans l’optique où l’on souhaite quantifier et qualifier les modifications de l’environnement par le drainage sylvicole. La segmentation de la forêt en entités écologiques permanentes permet ainsi d’en faciliter la gestion. Cependant, cette catégorisation d’un continuum écologique est susceptible d’introduire une variabilité au sein de chacun des groupes. Deux systèmes de classification sont couramment employés pour décrire la région étudiée. Le système de classification utilisé au Québec, tel que décrit par Blouin et Berger (2004), permet de considérer les conditions pédologiques, de drainage et d’assemblages de végétaux sous forme de types écologiques et de groupes d’espèces indicatrices. La classification écologique de la ceinture d’argile de l’Est de l’Ontario (Jones et coll. 1983) établis quant à elle une division des écosystèmes terrestres en 14 groupes opérationnels. Ces systèmes de classification se chevauchent par leurs caractéristiques écologiques. Nous souhaitons parvenir à proposer une classification plus complète par l'entremise d'inventaires de végétation. De cette manière, nous voulons raffiner l'interprétation des analyses de végétation, de croissance et de rendement visées par cette étude.

Bien que le drainage forestier puisse permettre d'augmenter la croissance et le rendement de l'épinette noire, il convient de considérer la perte de surface inhérente aux travaux opérationnels. La présence d'eau dans les fossés contraint la germination des graines d’épinette noire qui pourraient s'y retrouver. Certaines essences, notamment l'aulne rugueux, réussi quant à lui à s'implanter sur les parois abruptes du fossé, et parfois même dans le canal lui-même. Le bouleau à papier et le peuplier faux-tremble sont quant à elles des essences déployant de larges cimes qui peuvent former un couvert arborescent fermé, et ce même au-dessus des fossés. Le drainage occasionne ainsi une modification de la disponibilité du territoire par la modification des conditions hydrologiques, pédologiques et lumineuses. À l'échelle du peuplement, la création de réseaux de fossés contribue de manière importante à la dynamique du peuplement par le biais d’une hétérogénéité spatiale. À l'échelle individuelle, la modification des conditions pédologiques et hydrologiques par le drainage advient localement, sur les conditions de croissance des tiges individuelles.

Entre 1999 et 2006, une équipe de chercheurs de la faculté de foresterie et de géomatique de l’Université Laval a procédé à l’étude d’un très grand nombre de sites jamésiens drainés de façon expérimentale (Jutras et coll. 2006, Jutras et coll. 2007) et de façon opérationnelle (Jutras et coll. 2002). Il a ainsi été démontré que, pour une courte période de 9 ans, le drainage a augmenté la croissance de l’épinette noire de façon importante sur certains sites moyennement riches, tandis que sur des sites pauvres, l’augmentation de croissance ne s’est limitée qu’à une petite zone d’influence (Jutras et coll. 2002). Il a aussi été démontré que les sites densément régénérés sont susceptibles de rétablir leur équilibre hydrologique plus rapidement que les sites à faible densité de tiges (Jutras et coll. 2006). Toutefois, aucune de ces études ne permet l’estimation, à moyen ou à long terme, des rendements de l’épinette noire sur sites drainés.

Des études antérieures portant sur l’effet du drainage forestier relativement à la croissance et le statut de l’épinette noire portent à croire que son efficacité pourrait s’observer au-delà des 3-7 années post-traitement généralement étudiées (Prévost et coll. 2005). En effet, la plupart des études concernant les effets du drainage sur la croissance de l’épinette noire se sont concentrées sur la réaction des arbres en jeune âge, soit jusqu’à cinq ans après l’implantation du traitement (Jutras et coll. 2007). La réponse de l’épinette noire au drainage semblerait normalement survenir dans un délai pouvant atteindre de 3 à 19 ans (Dang et Lieffers 1989). Dans cette optique, il semble pertinent d’effectuer le suivi de la croissance des tiges dominantes sur plus de 20 ans. De plus, le nombre d’études concernant les impacts du drainage sur la croissance de l’épinette noire ayant été effectuées sur des peuplements récoltés est faible (Jutras et coll. 2002). La plupart des connaissances scientifiques actuelles se situent au niveau de l’effet du drainage forestier sur des peuplements non récoltés. La reprise des sites de Jutras et coll. (2002) permettrait d’observer les modifications écologiques entraînées par le drainage. En effet, le suivi de ces mêmes parcelles permettra d’inférer sur l’importance relative des conditions pédologiques susceptibles d’améliorer les conditions de croissance de l’épinette noire suivant leur exploitation. Leur comparaison respective aux sites témoins non affectés par le drainage permettrait de tirer des conclusions robustes à cet égard. La comparaison de nos résultats avec l’étude menée par Jutras et coll. (2002) sur les mêmes sites d’échantillonnage

6

croissance individuelle plus de 10 ans après l'étude de Jutras et coll. (2002) pourrait venir infirmer l'hypothèse du drainage biologique soulevée par Jutras et coll. (2006). Selon cette dernière, l'établissement de systèmes racinaires efficaces par les individus dominants en bordure de fossés permettrait une étendue spatiale des conditions édaphiques propices à la croissance de l'épinette noire. La consommation d'eau par ces individus à bonne croissance serait alors suffisante pour modifier le milieu à leur avantage.

La présente étude propose de faire le suivi de la croissance de l’épinette noire et de la succession végétale une vingtaine d’années après le drainage des sites exploités. L’importance de cette étude se manifestera par la portée temporelle de l’expérience et des données obtenues.

L’objectif de cette étude était d’acquérir pour les plus anciens sites drainés de manière opérationnelle en Jamésie, soit drainés depuis 21 à 24 ans, 1) la composition des cortèges de végétaux et des assemblages de bryophytes associés au drainage; 2) les taux de croissance en diamètre et en hauteur pour l’épinette noire, ainsi que 3) les valeurs de rendement (m2_{/ha) et de densité (tiges/ha) de l’épinette noire et des}

essences compétitrices. Ces variables ont été étudiées selon la distance du fossé de drainage, le type écologique ainsi que le temps depuis la réalisation des canaux. Ces données visent à cibler les types écologiques les plus propices au retour des conditions de croissance de l’épinette noire par le drainage forestier tant à l’échelle des tiges individuelles qu’à l’échelle du peuplement.

À la lumière de nos connaissances actuelles, nous croyons que le drainage a un effet sur la composition des cortèges de végétaux, notamment au niveau de la strate muscinale. En effet, les différentes espèces de bryophytes occupent des niches écologiques différentes en fonction du niveau relatif à la nappe phréatique. Ainsi, si nos prédictions sont vérifiées, la strate muscinale en bordure des fossés devrait être dominée par des mousses hypnacées et des sphaignes du sous-genre Acutifolia. Par ailleurs, nous pensons que le taux de croissance annuel pour l’épinette noire dépend du type écologique et de la distance du fossé. Nous nous attendons donc à voir une augmentation des taux de croissance avec la distance par rapport aux résultats obtenus par Jutras et coll. (2002). De même, nous croyons que la surface terrière et le nombre de tiges à l’hectare pour les types écologiques caractérisés par la proximité de l’horizon minéral est supérieur aux autres types écologiques.

M

ATÉRIEL ET

M

ÉTHODES

S

ITES D

’

ÉTUDE

Parmi les 39 sites retenus lors de l’étude de Jutras et coll. (2002), une vingtaine a été sélectionnée aléatoirement pour cette étude. Les sites échantillonnés sont tous situés dans le sous-domaine bioclimatique de la pessière à mousse de l’Ouest (Bergeron et coll. 1998) et ils se trouvent à l’intérieur d’un rayon de 150 km de la ville de Chibougamau selon un axe nord-ouest/sud-est (Figure 1). Ceux-ci sont parmi les plus vieux sites drainés de manière opérationnelle de la région. Ils se situent dans l’aire de la répartition écologique de la ceinture d’argile de l’Est de la Baie de James, dans l’extension la plus large du lac proglaciaire Barlow-Ojibway. Tous les sites retenus sont localisés dans la région écologique de la Plaine du lac Opémisca (6c) établie par le guide de reconnaissance des types écologiques de Blouin et Berger (2004). Il s’agit du système de classification ayant été retenu pour la caractérisation des sites échantillonnés.

Les sites sélectionnés ont été drainés de façon opérationnelle entre 1983 et 1991, toujours sur des parterres de coupes récents (1 à 7 ans après la récolte). Les fossés d’un même réseau suivent généralement les faibles pentes naturelles des sites et, lorsqu’ils occupent un territoire suffisamment large, ils forment des réseaux dendritiques où les fossés sont parallèlement espacés de 30 m. Tous les sites échantillonnés ont été associés à un site témoin situé à plus de 100 m du réseau de drainage et ayant aussi subi une coupe totale. Chaque site témoin non drainé devait posséder les mêmes conditions de croissance que le traité correspondant au moment de la coupe. Cette étape de vérification a été faite minutieusement à l’aide de plusieurs séries temporelles de photos aériennes dans le cadre de l’étude de Jutras et coll. (2002). Par ailleurs, l’évaluation des conditions édaphiques du type écologique des sites traités et témoins a été employée en 2000 et 2012 pour valider chacun des témoins sur le terrain. Ainsi, une modification des cortèges de végétaux par le drainage dans le temps a pu être atténuée par la considération des relevés de végétation antérieurs. Tous ces facteurs considérés, la correspondance entre les sites traités et témoins était très fiable.

10

Les données climatiques moyennes annuelles de la station « Chapais 2 » (Figure 1, 49°47'N, 74°51'W) pour la période 1971-2000 sont les suivantes : température de l’air : 0°C, précipitations : 961.3 mm (Environnement Canada 2012).

Figure 1 : Sites d'étude de la croissance de l'épinette noire plus de 20 ans après la récolte et le

D

ISPOSITIF EXPÉRIMENTAL

Le modèle du dispositif expérimental d’un site a été repris de l’étude de Jutras et coll. (2002) et adapté aux objectifs spécifiques de la présente étude (Figure 2). Leur emplacement a été déterminé aux abords de fossés efficaces caractérisés par l'absence d'obstruction à l'écoulement de l'eau et d’une profondeur minimale de 50 centimètres. L’efficacité du réseau de drainage pour une évacuation latérale de l’eau est nécessaire pour la caractérisation de l’impact du drainage sur la croissance de l’épinette noire. Pour chaque site témoin et traité, le type écologique, le groupe opérationnel (Jones et coll. 1983) et le groupe d’espèces indicatrices (Blouin et Berger, 2004) ont été déterminés par le biais des observations de la végétation et des caractéristiques pédologiques.

Figure 2 : Le dispositif expérimental utilisé lors a) des relevés de végétation et de

dendrochronologie ainsi que pour b) le dénombrement des tiges (adaptée de Jutras et coll. 2002). Réseau de drainage sur lequel est installé le dispositif expérimental, bs=bassin de sédimentation.

12

RELEVÉS DE VÉGÉTATION ET DE DENDROCHRONOLOGIE

Pour chacun des sites traités, 4 virées de 15 m de long, perpendiculaires au fossé et distancées entre elles de 5 m ont été échantillonnées en mai et juin 2012, de chaque côté du fossé. Sur chacune, 3 placettes circulaires de 4 m2 _{ont été centrées parmi trois}

classes de distances du fossé, soit de [0-5] m, de [5-10] m et de [10 à 15] m. Un dispositif similaire de 12 placettes disposées sur 4 virées a été employé pour échantillonner les sites témoins aux mêmes dates.

Nous avons effectué un relevé complet de la végétation dans chacune des placettes afin d’inventorier la strate muscinale, herbacée, arbustive et arborescente. Les données ont été mesurées sous forme de pourcentage de recouvrement de chacune des espèces observées. L’épaisseur de matière organique et les données de compétition de la strate arborescente sur l’épinette noire dominante ont également été notées. Pour la strate muscinale, le recouvrement des espèces répertoriées a été regroupé selon différentes approches. D’abord, un regroupement primaire formé de trois groupes distincts; les sphaignes, les mousses hypnacées et les lichens. À ce regroupement s’ajoute une quatrième classe; le recouvrement de chaque placette par le sol nu, soit la tourbe exposée sans végétation muscinale. Un regroupement secondaire a permis la division du groupe des sphaignes en fonction de leur niche écologique correspondant aux habitats de platières, buttes ou dépressions. Ces dernières ont été identifiées par la famille des Cuspidata, Acutifolia et Sphagnum respectivement. La strate herbacée et arbustive a été échantillonnée sous forme de recouvrement total et d’espèces présentes. Pour la strate arborescente, la projection de la cime des essences feuillues et résineuses sur la surface de 4 m2 _{occupée par une}

placette a été utilisée. De plus, la compétition lumineuse autour de l’épinette dominante a été déterminée pour chaque essence puis regroupée en un pourcentage total de la compétition.

Des analyses de la croissance ont été réalisées sur l’épinette noire dominante de chacune des placettes. En absence d’épinette noire libre de croître dans la surface de 4 m2_{, la tige de cette essence la plus près de la placette a été sélectionnée. Une rondelle}

à hauteur de souche a été prélevée pour chacune des tiges dominantes. Les accroissements annuels des rondelles prélevées ont été mesurés avec le logiciel WinDendroTM _{(Régent instruments Inc.) après un séchage et un sablage en laboratoire.}

Quatre rayons par rondelle ont ainsi été mesurés afin d’extraire la variation géométrique dans l’épaisseur des cernes. De ces cernes, l’accroissement annuel en

diamètre a été déterminé pour chaque année et chacune des tiges. De plus, l’accroissement annuel moyen en diamètre pour l’ensemble de la période post-drainage a été calculé pour chaque tige dominante abattue. Bien que les rondelles aient été récoltées en 2012, le cerne de cette année de croissance a été volontairement omis des analyses, celui-ci étant incomplet au moment de la récolte. Une fois l’arbre au sol, la hauteur totale de la tige principale a été déterminée.

DÉNOMBREMENT DES TIGES

Sur chacun des réseaux de drainage sélectionné, un site d’échantillonnage de 600 m2 _a

été installé sur les mêmes fossés. Un total de 3 parcelles successives de 5 m sur 20 m (100 m²) ont ainsi été établies de chaque côté du fossé. Dans chacune des parcelles, le dénombrement par classe de diamètre (Tableau 1) à hauteur de souche des tiges d’arbres de toutes essences a été effectué selon trois classes de distances, en amont et en aval, soit de [0-5] m, de [5-10] m et de [10-15] m (Figure 2b). Le site témoin a

été échantillonné de la même manière, par le biais de 3 parcelles successives de 5 m sur 20 m. Les tiges dominantes ayant été récoltées précédemment pour l’analyse des tiges individuelles ont été incluses dans le dénombrement de tiges. De cette information, le nombre de tiges à l’hectare et la surface terrière à hauteur de souche, en m²/ha, ont été calculés pour chaque essence et regroupement d’essences (résineux ou feuillus). Le dénombrement des tiges présentes en fonction de leur diamètre à hauteur de souche (DHS) a permis d’établir le rendement selon trois classes, les tiges de tous diamètres, les grosses et les très grosses tiges, de >0 cm, ≥4 cm et ≥10 cm respectivement. À titre comparatif, les rendements de l’épinette noire ont également été calculés en fonction de la surface échantillonnée excluant la surface occupée par le fossé de drainage dans une classe de distances distincte nommée [0-5+]. Théoriquement, la surface occupée par les réseaux de drainage se traduit par une perte d’espace disponible à la croissance de l’épinette noire. Alors que les tiges d’épinettes ne semblent pas s’établir directement dans les fossés, certaines essences compétitrices comme l’aulne rugueux occupent souvent les fossés de drainage.

14

Tableau 1 : Classes de diamètre à hauteur de souche utilisées pour le dénombrement des tiges.

Classe de diamètre

Hauteur de souche Borne inférieure (cm) Borne supérieure (cm)

<1 0.1 1.0 2 1.1 3.0 4 3.1 5.0 6 5.1 7.0 8 7.1 9.0 10 9.1 11.0 DHS+2 x+2 y+2

A

NALYSE DES DONNÉES

Toutes les analyses de variance ont été effectuées à l’aide du logiciel SAS/STAT, Version 9.3 du SAS System pour Windows. Le seuil de signification (p) a été fixé à 5%. La procédure MIXED a été utilisée afin de considérer correctement les variables aléatoires et les niveaux multiples des analyses statistiques des plans en tiroirs. Pour toutes les analyses effectuées, l’unité principale était constituée des 5 types écologiques retrouvés sur les sites de l’étude et l’unité secondaire la classe de distances [0-5] m, [5-10] m et [10-15] m du fossé ainsi que le témoin. Les sites ont été considérés comme variable aléatoire n’influençant pas les résultats obtenus et validés comme tels.

Les relevés de végétation des strates muscinales, herbacées, arbustives et arborescentes des 720 placettes de 4 m2 _{ont été analysés selon le test de comparaison}

multiple de Tukey (Steel & Torie, 1980) afin de produire des moyennes pondérées pour les résultats significatifs de cette variable catégorique lors de la procédure MIXED. Les strates herbacées et arbustives ont été analysées en fonction du recouvrement total observé pour chacune des strates. La proportion de cette compétition occasionnée par les feuillus ou résineux et les variables catégoriques de la compétition dominante en aulnes, feuillus ou résineux a également été considérée.

Pour l’analyse de croissance des tiges individuelles, l’accroissement annuel moyen en diamètre par rapport au moment du drainage a d’abord été analysé. Cette variable a été déterminée par l’épaisseur des cernes obtenue lors des analyses dendrochronologiques. Toutes les valeurs d’accroissement annuel moyen en diamètre ont été établies en fonction du diamètre initial, c’est-à-dire le diamètre sans écorce au moment du drainage. Le temps depuis les travaux et le diamètre initial (transformé

par logarithme népérien) des épinettes noires récoltées ont été utilisés comme co-variables. Lorsque des résultats significatifs ont été obtenus pour une variable catégorique d’accroissement en diamètre dans les analyses MIXED, le test de comparaison multiple de Dunnett (Steel & Torie, 1980) a été utilisé afin de produire des moyennes pondérées et ensuite afin de comparer l’effet de chaque classe de distances des sites traités à leur témoin respectif.

Des analyses à mesures répétées ont également été effectuées sur l’accroissement annuel en diamètre en fonction de la distance du fossé et du type écologique sur les 20 années suivant le drainage et les 5 années précédant celui-ci. Ces analyses ont permis de considérer l’accroissement annuel en diamètre de l’année (x-1) dans l’accroissement obtenue à l’année (x) et d’établir les différences significatives entre le témoin et chacune des distances d’un même type écologique, et ce pour chaque année étudiée.

Les hauteurs totales des épinettes noires dominantes mesurées en 2012 ont été analysées en fonction d’une valeur estimée de la hauteur au moment du drainage. Cette variable théorique a été déterminée grâce à la corrélation entre le diamètre initial et final des arbres des sites témoins de chaque type écologique et leur hauteur totale. La hauteur finale des tiges récoltées était s’expliquait en grande partie par le diamètre au moment du drainage. Ainsi, la hauteur initiale des tiges individuelles a pu être déterminée à l’aide d’une régression linéaire significative entre le gain en diamètre et celui en hauteur. L’équation de la relation entre le diamètre initial et final (𝐻0 = 6.2289 × 𝐷0 + 0.9362, p<0.0001) a ainsi pu être reportée aux hauteurs observées pour les tiges inventoriées sur les sites drainés. Afin de normaliser la distribution des résidus, la hauteur au moment du drainage a été transformée par un logarithme népérien et utilisée comme co-variable. Lorsque des résultats significatifs ont été obtenus pour une variable catégorique d’accroissement en hauteur dans les analyses MIXED, le test de comparaison multiple de Dunnett (Steel & Torie, 1980) a été utilisé afin de produire des moyennes pondérées et ensuite afin de comparer l’effet de chaque classe de distances des sites traités à leur témoin respectif.

Les rendements ont été analysés en termes de surfaces terrières par essence en fonction du diamètre répertorié, soit les tiges de tous diamètres (>0 cm), grosses tiges

16

différences réelles des moyennes pondérées entre le témoin et chacune des distances étudiées d’un même type écologique.

Tableau 2 : Analyses des données

Dispositif Variables Variables explicatives Test statistique

Vég ét at io n 720 placettes de 4 m2 Strate muscinale

-% recouvrement par espèce -% recouvrement par groupe

fonctionnel _{Analyse MIXED}

Plan en tiroir

Unité principale : Type écologique Unité secondaire : Distance du fossé Covariable : temps depuis le drainage Le test de Tukey a permis d’établir les différences significatives entre chaque distance d’un même type écologique. Strates

herbacée et

arbustive -% recouvrement total Strate

arborescente

-% recouvrement par espèce -% compétition

-Fraction de la compétition représentée par les feuillus et les résineux Cro is sa nc e i nd iv id ue lle 720 tiges dominantes d’épinette noire des placettes de 4 m2 Diamètre

-Diamètre total en fonction du diamètre au moment du drainage -Accroissement annuel depuis le drainage et 5 ans avant

Analyse MIXED Plan en tiroir

Unité principale : Type écologique Unité secondaire : Distance du fossé Covariables : temps depuis le drainage, diamètre initial et hauteur initiale théorique

Le test de Dunnett a permis d’établir les différences significatives entre le témoin et chacune des distances d’un même type écologique

Les analyses à mesures répétées ont permis d’établir les différences significatives entre le témoin et chacune des distances d’un même type écologique et ce pour chaque année étudiée.

Hauteur - Hauteur totale -Gain depuis le drainage en fonction de la hauteur initiale

Ren dem en t _{Tiges des} 180 parcelles de 100 m2 Essences arborescentes

-Nombre de tiges/ha par classe de DHS et essence

-Surfaces terrières par classe de DHS et essence

Analyse MIXED Plan en tiroir

Unité principale : Type écologique Unité secondaire : Distance du fossé Le test de Dunnett a permis d’établir les différences significatives entre le témoin et chacune des distances d’un même type écologique

R

ÉSULTATS

A

NALYSES DE VÉGÉTATION

Le regroupement des sites a été effectué en fonction des types écologiques déterminés sur les sites témoins à l’aide des caractéristiques pédologiques et des communautés végétales retrouvées sur chacun. Les tableaux Tableau 3 et Tableau 4

établissent la description de tous les sites échantillonnés dans le cadre de cette étude. L’impact des 20 années de drainage sur la structure du peuplement de chaque type écologique est illustré par une sère physiographique des principales essences arborescentes répertoriées (Figure 3). Les espèces rencontrées sur les sites traités et témoins de chaque type écologique sont répertoriées à l’Annexe 1.

18

Figure 3 : Sère physiographique de la succession spatiale des principales essences arborescentes (épinette noire, bouleau à

papier et aulne rugueux respectivement illustrées en noir, gris et brun) des sites drainés par type écologique en fonction de la hauteur du peuplement (m) déterminée en fonction de l’occurrence des tiges dominantes et de régénération.

H au teu r du peu pl em en t (m ) Pr of on deu r de la m atiè re or ga ni qu e ( m )

Tableau 3 : Description des caractéristiques sylvicoles et écologiques de chacun des sites

étudiés en fonction de la nouvelle classification établie.

Sites Coupe Drainage

Groupes

opérationnels Groupes d'espèces indicatrices 2012 Type écologique Année Année 2012 Témoin Traité 2012

89-36 1981 1989 8 KAA LEG KAA LEG RE26 91-41 1988 1991 8 LEG CAL SPS AUR RE26 89-19 1981 1989 8 KAA LEG SPS KAA LEG SPS RE37 89-35 1981 1989 8 LEG CAL SPS AUR SPS RE37 91-06 1989 1990 8 AUR SPS AUR RE37 89-06MRN 1981 1989 11 KAA LEG CAL SPS RE39 riche 89-11 1981 1989 11 KAA AUR SPS RE39 riche 89-30 1981 1989 11 AUR SPS AUR SPS RE39 riche 91-17 1988 1991 11 KAA AUR LEG CAL RE39 riche 87-10 1979 1987 11 LEG CAL SPS KAA LEG RE39 pauvre 89-18MRN 1981 1989 11 LEG CAL SPS KAA LEG SPS RE39 pauvre 89-27 1981 1989 11 LEG CAL SPS LEG CAL SPS RE39 pauvre 89-31 1981 1989 11 LEG CAL SPS LEG CAL SPS RE39 pauvre 89-41 1981 1989 11 LEG CAL SPS KAA LEG SPS RE39 pauvre 91-03 1987 1991 11 LEG CAL SPS LEG CAL SPS RE39 pauvre 89-18CHI 1986 1989 14 LEG CAL SPS KAA LEG RE39 très pauvre 91-35 1983 1991 14 LEG CAL SPS LEG CAL SPS RE39 très pauvre Bolghari 1981 1983 14 LEG CAL SPS LEG CAL SPS RE39 très pauvre 90-42 1988 1991 14 LEG CAL SPS LEG CAL SPS RE39 très pauvre 89-06CHI 1987 1989 14 SPS LEG CAL SPS RE39 très pauvre

Note: La description des groupes opérationnels provient de Jones et coll. (1983), les groupes d’espèces indicatrices et les types écologiques proviennent de Blouin et Berger (2004) KAA :

Kalmia angustifolia; LEG : Ledum groenlandicum; CAL : Chamaedaphnea calyculata; SPS :

20

Tableau 4 : Caractéristiques descriptives des types écologiques répertoriés.

Type

écologique Matière organique Caractéristiques générales

Strates

Arborescente Éricacée Muscinale

RE26 ~ 20 cm

Pessière noire à mousses ou à éricacées

Drainage subhydrique de texture fine

Alnus rugosa> 25%

Dominance des éricacées > 40% : -Kalmia angustifolia -Ledum groenlandicum Dominance de mousses hypnacées RE37 ~ 30 cm

Pessière noire à sphaignes Drainage hydrique, minéral ombrotrophe

Alnus rugosa > 25%

Dominance des éricacées > 40% :

-Ledum groenlandicum -Kalmia angustifolia

Sphaignes >25%

RE39 riche > 40 cm

Pessière noire à sphaignes Drainage hydrique, organique ombrotrophe Alnus rugosa> 25% Dominance de : -Kalmia angustifolia Présence de : -Ledum groenlandicum Sphaignes >25% RE39 pauvre > 40 cm

Pessière noire à sphaignes Drainage hydrique, organique ombrotrophe ≠ Alnus rugosa Dominance de : -Ledum groenlandicum Présence de : -Kalmia angustifolia -Chamaedaphne calyculata Sphaignes >40% RE39 très pauvre > 100 cm

Pessière noire à sphaignes Drainage hydrique, organique ombrotrophe ≠ Alnus rugosa Dominance de : -Ledum groenlandicum Forte présence de : -Chamaedaphne calyculata -Andromeda glaucophylla Sphaignes >40%

DESCRIPTION DES TYPES ÉCOLOGIQUES

RE26

Ce type écologique est caractérisé par un sol minéral subhydrique et une faible épaisseur de matière organique (entre 20 et 30 cm). Le type écologique RE26 est associé au groupe opérationnel OG8. Les groupes d’espèces indicatrices des témoins sont caractérisés par la dominance des éricacées. L’aulne rugueux apparaît dans le groupe d’espèces indicatrices du traité, indiquant ainsi une forte modification de la végétation par les travaux de drainage forestier.

RE37

Ce type écologique est caractérisé par des sols organiques subhydriques recouverts d’une couche épaisse de matière organique (>30 cm) et par l’envahissement de l’aulne rugueux directement dans les fossés de drainage. Ce type écologique est également associé au groupe opérationnel OG8. Les sphaignes sont prépondérantes dans tous les

groupes d’espèces indicatrices des sites témoins. La strate éricacée généralement dense est dominée par le Kalmia angustifolia et le Ledum groenlandicum.

RE39

–

R

Le type écologique RE39 – riche est associé au groupe opérationnel OG11, caractérisé par un drainage hydrique organique. Typiquement, ce type écologique se distingue par ses sols organiques profonds, par la forte présence de l’aulne rugueux et la dominance du K. angustifolia comme type d’éricacées.

RE39

–

P

Également associés au groupe opérationnel OG11, les sites de ce type écologique sont caractérisés par des sols organiques profonds, l’absence d’aulne et la dominance du L.

groenlandicum dans la strate éricacée. Le groupe d’espèces indicatrices se modifie

avec les travaux de drainage, la présence du K. angustifolia augmentant aux profits de la C. calyculata. Ce type écologique se distingue essentiellement des RE39-très pauvres par la faible abondance de l’Andromeda glaucophylla, très peu compétitrice.

RE39

–

T

Ce type écologique est caractérisé par un sol organique profond (>1m) et peu décomposé. Cette épaisseur de tourbe est associée à un niveau élevé de la nappe phréatique. La présence de feuillus y est très faible et les épinettes noires y sont de petites tailles. Les peuplements d’épinette noire y sont d’ailleurs très uniformes, mais ouverts. La forte abondance de C. calyculata et d’A. glaucophylla serait directement due aux caractères pédologiques intrinsèques de ce type écologique, ces espèces étant tolérantes à de très faibles niveaux d’éléments nutritifs. Associés au groupe opérationnel OG14, ces sites ont un drainage hydrique organique.

22

STRATE MUSCINALE

L’absence de sphaignes, mousses hypnacées ou lichens caractérise l’occurrence de la litière exposée, constituée soit d’un sol organique à nu, soit d’une litière de feuilles en état de décomposition. La strate muscinale de tous les types écologiques est fortement influencée par la présence de sol exposé (Figure 4) en bordure du canal (p< 0.0001). Pour les types écologiques RE39 pauvres et très pauvres, l’occurrence significative de sol à nu est confinée à ces 5 premiers mètres du fossé. Cet effet persiste en décroissance jusqu’à 10 m pour les RE37 (p = 0.0035) et RE39 riches (p = 0.0021) et jusqu’à 15 m pour les RE26 (p< 0.0001).

Figure 4 : Proportion de la placette de 4 m2 _{occupée par le sol à nu en fonction de la distance}

du fossé et du type écologique. Les différences significatives pour un même type écologique sont marquées de lettres distinctes (test de Tukey, p< 0.05).

Dix espèces de sphaignes ont été identifiées sur les sites de drainage étudiés (Annexe 1). Parmi celles-ci, Sphagnum fuscum, S. angustifolium et S. girgensohnii étaient particulièrement abondantes (Tableau 5). Pour tous les types écologiques, le recouvrement en sphaignes (Figure 5) est significativement plus important dans les témoins qu’en bordure du fossé, pour l’intervalle [0-5] m (p< 0.0001). L’abondance des sphaignes demeure significativement réduite dans les sites drainés de type écologique RE26 (p< 0.0001), RE37 (p< 0.0001) et RE39 pauvres (p = 0.0002) et ce, jusqu’à 15 m. Le type écologique RE39 très pauvre a, quant à lui, révélé une proportion significativement plus faible en sphaignes de [0-5] m et de [10-15] m en comparaison au témoin. Bien qu’identifiée à l’espèce, aucune différence de recouvrement par espèce n’a pu être observée. De même, leur regroupement en fonction du sous-genre (Acutifolia, Cuspidata ou Sphagnum) n’a pas apporté de résultats concluants. Une forte variabilité du recouvrement par espèce pourrait en partie expliquer cette absence de différence significative.

24

Figure 5 : Proportion de la placette de 4 m2 _{occupée par les sphaignes en fonction de la}

distance du fossé et du type écologique. Les différences significatives pour un même type écologique sont marquées de lettres distinctes (test de Tukey, p< 0.05).

Les mousses hypnacées qui ont été répertoriées lors des relevés de végétation apparaissent à l’Annexe 1. L’espèce la plus fréquemment rencontrée est le Pleurozium

schreberi. La contribution des mousses hypnacées à la strate muscinale est moins

influencée par les conditions de drainage que par la présence du traitement en lui-même (Figure 6). Leur abondance est plus marquée dans les témoins du type écologique RE26 que dans les sites traités (p< 0.017). Inversement, une hausse dans l’occurrence des mousses hypnacées a été observée en comparaison au témoin de [10-15] m des RE37 (p = 0.0012), dans toutes les distances du traité des RE39 pauvres (p < 0.01) ainsi que de [0-5] (p = 0.0001) et [10-15] m (p = 0.0012) du fossé des RE39 très pauvres. Aucune différence de recouvrement de ces espèces n’a été observée dans les RE39 riches.

Figure 6 : Proportion de la placette de 4 m2 _{recouverte par les mousses hypnacées en fonction}

26

Tableau 5 : Pourcentage de recouvrement (± écart type) des espèces muscinales présentes en fonction du type écologique et de la

classe de distances du fossé.

S. ca pi lif ol iu m S. rubel lu m S. fu sc um S. m agel lani cum S. a ngus tif ol iu m S. gi rgens ohni i S. r uss owi i S. ri par ium S. maj us S. fa lla x Pl eur or ieum sc hr eber i Pt ili um cr ist a-cas tr ens is Po ly tr ic hum s p. Di cr anum s p. To ment hy pnum ni tens Cl adi na sp . RE26 [0-5] 1 ± 5 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 1 ± 3 4 ± 6 0 ± 1 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 14 ± 15 0 ± 1 1 ± 2 0 ± 0 0 ± 0 1 ± 2 [5-10] 1 ± 3 0 ± 0 0 ± 1 0 ± 1 0 ± 1 4 ± 9 2 ± 4 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 18 ± 18 0 ± 0 1 ± 3 0 ± 0 0 ± 0 7 ± 11 [10-15] 5 ± 7 1 ± 2 1 ± 2 0 ± 1 7 ± 13 1 ± 3 1 ± 3 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 23 ± 17 0 ± 0 1 ± 2 0 ± 1 0 ± 0 8 ± 11 Témoin 6 ± 10 2 ± 4 8 ± 18 0 ± 2 10 ± 10 5 ± 9 6 ± 7 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 1 37 ± 17 0 ± 0 3 ± 10 1 ± 2 0 ± 0 10 ± 9 RE37 [0-5] 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 4 ± 8 0 ± 1 0 ± 1 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 25 ± 24 0 ± 1 1 ± 2 0 ± 1 0 ± 0 1 ± 3 [5-10] 6 ± 11 1 ± 2 2 ± 5 1 ± 2 9 ± 11 2 ± 5 1 ± 2 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 28 ± 22 0 ± 0 1 ± 2 0 ± 0 0 ± 0 3 ± 7 [10-15] 3 ± 9 0 ± 0 1 ± 5 0 ± 0 4 ±10 2 ± 6 1 ± 5 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 24 ± 28 1 ± 3 2 ± 6 1 ± 2 0 ± 0 3 ± 6 Témoin 10 ± 14 1 ± 4 2 ± 6 10 ± 16 10 ± 16 8 ± 11 3 ± 7 0 ± 1 0 ± 2 0 ± 0 24 ± 23 0 ± 1 1 ± 2 2 ± 5 0 ± 0 8 ± 10 RE39 – Riche [0-5] 0 ± 0 0 ± 2 0 ± 0 0 ± 0 4 ± 6 3 ± 5 1 ± 5 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 25 ± 20 1 ± 2 1 ± 3 1 ± 2 0 ± 0 3 ± 4 [5-10] 1 ± 4 2 ± 4 1 ± 5 2 ± 8 16 ± 17 14 ± 14 4 ± 6 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 24 ± 22 2 ± 5 0 ± 1 1 ± 4 0 ± 0 2 ± 6 [10-15] 1 ± 6 1 ± 2 5 ± 15 3 ± 5 11 ± 13 14 ± 13 10 ± 15 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 26 ± 20 3 ± 8 3 ± 7 1 ± 3 0 ± 0 4 ± 7 Témoin 6 ± 13 0 ± 2 5 ± 8 4 ± 9 9 ± 13 6 ± 13 6 ± 9 0 ± 1 0 ± 0 2 ± 5 33 ± 23 0 ± 1 1 ± 2 1 ± 3 0 ± 0 12 ± 15 RE39 – Pauvre [0-5] 2 ± 5 0 ± 0 2 ± 5 0 ± 1 9 ± 13 4 ± 9 1 ± 3 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 38 ± 24 0 ± 0 1 ± 2 1 ± 1 0 ± 1 3 ± 4 [5-10] 3 ± 8 0 ± 1 14 ± 18 0 ± 2 14 ± 15 5 ± 10 3 ± 5 0 ± 1 0 ± 0 0 ± 0 41 ± 22 0 ± 0 0 ± 1 1 ± 3 0 ± 1 6 ± 10 [10-15] 5 ± 10 0 ± 1 11 ± 17 0 ± 0 13 ± 16 7 ± 11 4 ± 8 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 41 ± 20 0 ± 1 2 ± 5 1 ± 2 0 ± 0 7 ± 11 Témoin 5 ± 9 1 ± 8 24 ± 19 3 ± 8 11 ± 18 4 ± 8 6 ± 13 2 ± 8 0 ± 0 1 ± 4 24 ± 19 0 ± 2 3 ± 4 4 ± 7 0 ± 0 6 ± 8 RE39 – Très pauvre [0-5] 1 ± 4 0 ± 1 9 ± 18 0 ± 1 7 ± 11 4 ± 6 2 ± 5 0 ± 0 0 ± 0 1 ± 5 41 ± 23 2 ± 7 3 ± 4 2 ± 2 0 ± 0 4 ± 5 [5-10] 3 ± 8 2 ± 7 18 ± 24 1 ± 2 13 ± 15 7 ± 10 6 ± 10 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 35 ± 23 1 ± 4 2 ± 5 1 ± 2 0 ± 0 4 ± 5 [10-15] 1 ± 3 0 ± 1 16 ± 24 0 ± 0 10 ± 15 12 ± 15 4 ± 8 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 2 40 ± 24 0 ± 1 2 ± 7 2 ± 4 0 ± 0 5 ± 7 Témoin 3 ± 8 1 ± 2 30 ± 24 1 ± 2 11 ± 12 4 ± 7 8 ± 12 1 ± 3 0 ± 0 1 ± 4 25 ± 15 1 ± 6 2 ± 4 1 ± 3 0 ± 1 4 ± 6

STRATES HERBACÉES ET ARBUSTIVES

Les résultats obtenus pour les strates herbacées et arbustives ont spécifiquement servi à la classification des sites en différents types écologiques. Le recouvrement en éricacées observé sur les sites témoins se situe aux alentours de 50%, étant un peu plus élevé pour le type écologique RE26 (57.3% p<0.01), et un peu plus faible pour les RE39 très pauvres (33.4% p<0.01, Figure 7). Le type écologique RE39 riche est le seul à ne pas présenter de différence significative du recouvrement en éricacées entre les sites drainés et leur témoin respectif. L’abondance en éricacées sur le traité du type écologique RE26 est significativement plus faible de [0-5] m et de [5-10] m comparativement au témoin. Le recouvrement en éricacées du type écologique RE37 est également réduit de [5-10] m et de [10-15] m par rapport au témoin. La tendance observée s’inverse pour les types écologiques RE39 pauvres et très pauvres où les recouvrements en éricacées sont supérieurs dans les sites traités comparativement aux sites témoins.

STRATE ARBORESCENTE

Un effet important du couvert forestier des feuillus a été observé dans certains types écologiques (Figure 8). Les RE37 et RE39 riches sont caractérisés par un recouvrement de feuillus beaucoup plus marqué dans les sites traités comparativement aux témoins. Leur recouvrement moyen observé pour les RE37 traités dépasse les 50%. Pour les RE26, les résultats de la strate feuillue indiquent un effet du drainage jusqu’à une dizaine de mètres. Les types écologiques RE39 pauvres et très pauvres n’ont pas présenté de couverts arborescents en feuillus significativement différents du témoin.

Figure 8 : Proportion de la placette de 4 m2 _{occupée par le couvert arborescent en feuillus en}

fonction de la distance du fossé et du type écologique. Les différences significatives pour un même type écologique sont marquées de lettres distinctes (test de Tukey, p< 0.05).

30

C

ROISSANCE INDIVIDUELLE ET RENDEMENT

Le drainage forestier effectué il y a plus de 20 ans dans des pessières noires récoltées a augmenté significativement la croissance annuelle moyenne en diamètre de l’épinette noire dans tous les types écologiques (Figure 9). Ces résultats ont été produits en fonction du diamètre initial des tiges au moment du drainage. Le diamètre initial a été déterminé pour chaque rondelle récoltée lors des analyses dendrochronologiques, selon l’année à laquelle les travaux de drainage ont été effectués. Le diamètre initial permet d’expliquer une portion significative de la variabilité observée pour le gain annuel moyen en diamètre des tiges dominantes. En effet, les tiges présentant un plus grand diamètre au moment du drainage ont tendance à mieux croître et profiter des modifications du milieu en présentant des accroissements annuels moyens en diamètre accru.

Les tiges dominantes des RE37 et RE39 riches présentent une croissance annuelle moyenne diamétrale supérieure au témoin jusqu’à 15 m du fossé de drainage. La modification la plus marquée des conditions de croissance en diamètre se retrouve dans les RE37. De [0-5] m, la valeur d’accroissement annuel y a pratiquement doublé comparativement au témoin (p< 0.0001), tandis que de [5-10] m ce facteur descend à 1.8 (p< 0.0001) et à 1.6 de [10-15] m (p= 0.0002). La croissance annuelle moyenne en diamètre des RE39 riches apparaît toujours significativement supérieure au témoin, soit près de 1.3 fois plus élevée de [0-5] m ainsi que de [10-15] m (p = 0.0025 et p= 0.0059 respectivement), et 1.4 fois plus élevée de [5-10] m (p< 0.0001). L’effet du drainage sur la croissance diamétrale annuelle moyenne des RE26 et RE39 pauvres se limite à une dizaine de mètres. Cette réaction se restreint à 5 m pour les tiges dominantes des RE39 très pauvres (p= 0.0015) avec des valeurs d’accroissement des sites drainés 1.2 fois plus élevées que pour les sites témoins. L’accroissement annuel moyen en diamètre le plus important se situe en bordure du fossé sur les types écologiques RE37 et est de 3.42 mm. La valeur d’accroissement la plus faible est de 1.71 mm pour le témoin de ce même type écologique.

Les tendances observées à la Figure 9 sont corroborées par les accroissements annuels moyens en hauteur obtenus à la Figure 10. Les écarts les plus grands se retrouvent aussi dans le type écologique RE37 (p< 0.0001). En bordure du canal, de [0-5] m, le gain annuel moyen en hauteur est 2 fois plus grand que le témoin, 1.9 fois plus grand de [5-10] m et 1.8 fois plus grand de [10-15] m. Les valeurs significatives des RE26 sont de 1.7 et 1.5 fois plus élevées que la hauteur obtenue pour le témoin (p < 0.0001

et p = 0.0011) à [0-5] et [5-10] m respectivement. Les hauteurs obtenues par classe de distances pour le type écologique RE39 riche sont de 1.5, 1.6 et 1.3 fois plus élevées que le témoin du bord du fossé jusqu’à 15 m (p< 0.0001, p< 0.0001 et p= 0.0028). Pour le type écologique RE39 pauvre, les gains en hauteur des sites drainés apparaissent 1.4 fois plus importants que les valeurs moyennes obtenues pour le témoin de [0-5] m et de [5-10] m (p< 0.0001). Les tiges dominantes des RE39 très pauvres ont révélé un gain moyen en hauteur 1.2 fois plus élevé de [0-5] m que les tiges récoltées sur le témoin (p= 0.0038).

Figure 9 : Gains annuels moyens en diamètre observés pour les tiges dominantes d’épinette

noire en fonction du type écologique et de la classe de distance, plus de 20 ans post-drainage. Les astérisques (*) désignent les valeurs significativement différentes du témoin du même type écologique (test de Dunnett, p<0.05).

32

Figure 10 : Gains annuels moyens en hauteur observés pour les tiges dominantes d’épinette

noire en fonction du type écologique et de la classe de distances du fossé, plus de 20 ans post-drainage. Les astérisques (*) désignent les valeurs significativement différentes du témoin du même type écologique (test de Dunnett, p < 0.05).

Tableau 6 : Surfaces terrières à la souche (m2_{/ha) de l’épinette noire et des essences compétitrices par diamètre en fonction du type écologique et}

de la distance du fossé de drainage. Les valeurs pour l’épinette noire ont été calculées en excluant et en incluant l’aire des fossés (distances [0-5+] et [0-5] respectivement).

Picea mariana Alnus rugosa Salix sp. _papyrifera Betula _tremuloides Populus _balsamea Abies Larix laricina Pinus banksiana TOTAL

>0 ≥4 ≥10 >0 ≥4 ≥10 >0 ≥4 >0 ≥4 ≥10 >0 ≥4 ≥10 >0 ≥4 ≥10 >0 ≥4 ≥10 >0 ≥4 ≥10 >0 ≥4 ≥10 RE26 [0-5+] 9.77 8.95 2.31 [0-5] 7.99 7.31 1.85 6.27 3.28 0.39 0.51 0.29 5.08 4.93 1.80 4.35 4.28 3.42 0.07 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.29 0.28 0.28 24.56 20.44 7.74 [5-10] 10.47 9.10 2.39 3.01 2.45 0.00 0.36 0.16 3.99 3.93 2.05 2.23 2.19 1.48 0.16 0.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.33 0.32 0.20 20.55 18.31 6.12 [10-15] 6.93 5.34 0.20 2.05 1.53 0.00 0.58 0.23 1.85 1.85 1.56 0.73 0.71 0.38 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.48 0.48 0.28 12.65 10.14 2.42 Témoin 4.73 2.67 0.00 0.25 0.00 0.00 0.41 0.02 0.27 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.02 0.00 0.26 0.19 0.00 0.00 0.00 0.00 5.94 2.97 0.00 RE37 [0-5+] 9.68 9.39 5.32 [0-5] 8.46 8.20 4.66 3.65 0.38 0.00 0.84 0.41 14.14 14.05 10.06 0.81 0.77 0.39 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 27.92 23.81 15.11 [5-10] 11.38 10.50 5.74 2.45 0.79 0.00 0.64 0.08 5.52 5.42 2.73 0.44 0.42 0.34 1.72 1.71 1.67 0.27 0.26 0.19 0.19 0.19 0.00 22.61 19.37 10.67 [10-15] 11.47 10.58 5.17 1.93 0.21 0.00 0.60 0.10 4.96 4.86 2.83 0.25 0.17 0.00 0.02 0.00 0.00 0.15 0.13 0.00 0.00 0.00 0.00 19.38 16.05 8.00 Témoin 5.62 3.66 0.17 0.15 0.00 0.00 0.14 0.00 0.06 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.30 0.29 0.21 0.42 0.41 0.26 6.70 4.39 0.64 RE39 – Riche [0-5+] 8.94 8.34 4.19 [0-5] 7.70 7.18 3.55 3.75 0.09 0.00 0.19 0.00 1.59 1.14 0.00 0.09 0.07 0.00 0.11 0.10 0.10 0.33 0.33 0.32 0.35 0.35 0.29 14.11 9.26 4.26 [5-10] 15.90 14.15 3.99 2.13 0.02 0.00 0.40 0.09 0.99 0.84 0.24 0.16 0.15 0.00 0.48 0.47 0.42 0.80 0.80 0.73 0.00 0.00 0.00 20.86 16.52 5.38 [10-15] 12.08 9.77 2.13 1.56 0.00 0.00 0.20 0.00 0.34 0.24 0.00 0.06 0.05 0.00 0.12 0.11 0.00 0.56 0.55 0.53 0.00 0.00 0.00 14.92 10.72 2.66 Témoin 8.42 5.41 0.46 0.31 0.00 0.00 0.61 0.03 0.00 0.00 0.00 0.03 0.01 0.00 0.03 0.02 0.00 0.18 0.16 0.07 0.71 0.71 0.58 10.29 6.34 1.11 RE39 – Pauvre [0-5+] 8.19 7.01 1.40 [0-5] 7.06 6.04 1.23 0.17 0.12 0.00 0.07 0.00 0.25 0.24 0.00 0.03 0.02 0.00 0.07 0.07 0.07 0.12 0.11 0.00 0.00 0.00 0.00 7.77 6.60 1.30 [5-10] 10.69 8.90 1.62 0.02 0.00 0.00 0.03 0.00 0.03 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.04 0.04 0.00 0.21 0.21 0.17 0.05 0.05 0.00 11.07 8.93 1.79 [10-15] 7.25 4.97 0.81 0.02 0.00 0.00 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.21 0.16 0.09 0.10 0.09 0.00 7.63 5.22 0.90 Témoin 6.34 4.02 0.36 0.58 0.00 0.00 0.35 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.38 0.38 0.32 0.04 0.04 0.00 7.69 4.49 0.68 RE39 – Très pauvre