Impacts de la perturbation mécanique des sols sur les propriétés physico-chimiques des sols et la croissance de l'épinette noire dans les tourbières forestières de la ceinture d'argile

En écologie, la notion de résilience se définit comme la capacité d'un système naturel à se réorganiser suite à une perturbation. Dans le cas d'un écosystème forestier, par exemple, la résilience pourra être évoquée pour décrire sa capacité à se reconstituer à la suite d'un feu sans subir de transformations importantes de composition ou de structure. La différence entre la persistance d'un système (i.e. sa résilience) ou sa transformation (i.e. un changement d'état) dépend de l'équilibre entre des rétroactions négatives qui tendent à maintenir le système dans son état actuel et des rétroactions positives qui tendent à le faire basculer dans un nouvel état. Cette définition de la résilience suppose donc, pour un écosystème donné, la possibilité que celui-ci se trouve dans des états stables alternatifs. Du point de vue des sociétés humaines, tous les états stables alternatifs d'un écosystème ne sont pas désirables. La valeur qu'on accordera à un état stable dépendra, entre autres, de son utilité sociale ou économique, et du contexte dans lequel se fait la gestion des ressources tirées de cet écosystème. Une vaste région du nord-ouest québécois est constituée de peuplements d'épinette noire susceptibles à la paludification, i.e. à la transformation graduelle de forêt productive en tourbière forestière. Dans cette région, les feux constituent un des plus importants agents de perturbation et dynamisation des forêts et exercent un contrôle important sur le processus de paludification. Selon la sévérité de la perturbation des sols lors d'un incendie de forêt, les pessières à mousses de la ceinture d'argile sont susceptibles d'osciller entre deux états stables alternatifs, soit entre un peuplement productif et une tourbière forestière. Des études récentes menées dans la région ont par ailleurs suggéré que les pratiques sylvicoles visant à protéger les sols pourraient contribuer au déclin à long terme de la productivité forestière en favorisant ou en accélérant le processus de paludification. Dans le contexte de l'aménagement forestier, il importe donc de bien comprendre comment les interventions en forêts peuvent contribuer à maintenir les écosystèmes forestiers dans leur état actuel ou de les faire basculer dans un autre état. Dans ce contexte, il s'avère donc nécessaire d'améliorer nos connaissances des effets des pratiques sylvicoles sur la paludification et la productivité des peuplements postrécolte et d'identifier non seulement celles qui sont les plus susceptibles de maintenir ou de restaurer la productivité forestière, mais aussi de préserver la diversité biologique, structurelle et fonctionnelle du paysage forestier régional et d'assurer sa résilience. L'objectif général de cette thèse est de raffiner nos connaissances des effets de diverses pratiques sylvicoles sur les propriétés des sols et sur la croissance de l'épinette noire dans des peuplements susceptibles à la paludification. Plus spécifiquement, nous chercherons à déterminer (i) les effets à l'échelle du paysage de deux méthodes de récolte (coupe avec protection de la régénération et des sols [CPRS] et coupe totale) et de cinq types de dépôts-drainage sur la régénération et la croissance de peuplements d'épinette noire, (ii) comment, 10 à 30 ans après la récolte, la perturbation des sols créée par diverses méthodes et saisons de récolte influence la productivité forestière, (iii) comment la perturbation de l'humus forestier influence la température, l'humidité, la décomposition et la disponibilité des éléments nutritifs dans des tapis de Pleurozium schreberi et de Sphagnum spp. et comment ces modifications influencent la nutrition et la croissance de semis plantés d'épinette noire et (iv) si l'épaisseur de la couche organique peut influencer la capacité de la préparation de terrain à créer des microsites favorables à la croissance de semis d'épinette noire plantés. Nos résultats montrent qu'en forêt paludifiée, la perturbation des sols permet d'augmenter la croissance et la productivité forestière, du moins à court terme, et que cet accroissement est fortement influencé par les propriétés physico-chimiques des sols. Ensuite, nos résultats soutiennent l'hypothèse qu'en forêt boréale paludifiée la régénération et la croissance des arbres suivant la récolte sont influencées par la sévérité de la perturbation de la couche organique à l'échelle du peuplement, ces résultats s'appliquant à une vaste gamme de dépôts de surface. De plus, nos résultats montrent qu'une perturbation mécanique suffisamment sévère (p. ex., une coupe totale effectuée l'été) de la couche organique est capable de régénérer des peuplements dont la croissance et la productivité est similaire à celle produite par des feux qui brûlent sévèrement la couche organique. Enfin, nos résultats montrent que l'épaisseur de la couche organique avant la récolte a peu d'influence sur la capacité de la préparation mécanique de terrain à créer des microsites favorables à la croissance de semis d'épinette noire. Depuis peu, le concept d'aménagement durable des forêts se trouve au coeur de la politique forestière québécoise. Le maintien de la biodiversité et des processus écologiques fait donc désormais partie des éléments qui doivent être pris en compte lors de la préparation des plans d'aménagement forestier. Parallèlement, il s'est développé au cours des dernières années un intérêt grandissant pour le développement d'approches d'aménagement forestier basées sur la dynamique des perturbations naturelles. Afin de parvenir à créer des paysages aménagés ayant les mêmes caractéristiques que les paysages naturels, les aménagistes forestiers devront non seulement raffiner leurs connaissances de la dynamique des perturbations naturelles et de leurs effets sur les écosystèmes forestiers, mais également diversifier et adapter les traitements sylvicoles en fonctions des caractéristiques, parfois particulières, des territoires aménagés. Les résultats de cette thèse suggèrent donc que l'utilisation adéquate et simultanée de méthodes de récolte visant à protéger les sols et de la coupe totale, ainsi que celle d'autres méthodes de récolte et de traitements sylvicoles (par ex. la coupe partielle, coupe à rétention variable et la préparation de terrain), pourrait permettre d'élargir le gradient des effets des opérations forestières à l'échelle du paysage et ainsi aider à maintenir la diversité biologique, structurelle et fonctionnelle des paysages forestiers.