Utilisation d'amendements de sol pour restaurer la productivité de sites mal régénérés après coupe en forêt boréale mixte

L’un des défis majeurs en sylviculture est d’assurer la productivité des forêts boréales mixtes aménagées, particulièrement après une coupe totale. La régénération naturelle peut être entravée par des conditions édaphiques altérées, une disponibilité réduite en nutriments essentiels à la croissance des arbres, ainsi qu’une forte compétition par la végétation de sous-bois. Dans l’objectif de restaurer ou améliorer la productivité des sols forestiers mal régénérés, cette thèse explore l'utilisation des amendements de sol comme un outil de restauration forestière. Les amendements de sol sont largement utilisés en agriculture, et leur valorisation dans le secteur forestier suscite un intérêt croissant. Cependant, leur application reste encore limitée et peu documentée, notamment lorsqu'ils sont utilisés en combinaison de deux ou trois amendements. La plupart des études se sont concentrées sur leurs effets individuels sur les propriétés physico-chimiques des sols, tandis que leurs impacts sur la nutrition foliaire des semis et la diversité taxonomique et fonctionnelle de la végétation de sous-bois demeurent peu explorés. Trois types d’amendements [biochar (2,6 Mg ha⁻¹), cendres de bois (7 Mg ha⁻¹) et fumier (105 Mg ha⁻¹)] ont été appliqués seuls ou en combinaison de deux et trois amendements, et leurs effets ont été évalués après deux saisons de croissance en utilisant un dispositif expérimental en blocs aléatoires complets. Dans le deuxième chapitre, nous avons examiné l’effet des amendements sur la croissance d’une plantation de semis d’épinette blanche (Picea glauca) ainsi que leur nutrition foliaire. Dans le troisième chapitre, nous avons évalué leurs effets sur la composition taxonomique et la diversité fonctionnelle de la végétation de sous-bois. Dans le quatrième chapitre, nous avons exploré les effets sur les propriétés chimiques du sol. Nos résultats ont montré que le fumier a significativement amélioré la croissance des semis par rapport aux traitements sans fumier, tout en augmentant les concentrations foliaires en azote et en phosphore. Le biochar et les cendres de bois ne se sont pas avérés efficaces pour améliorer la croissance des semis. Toutefois, leur application a permis d’améliorer la nutrition foliaire en macronutriments essentiels à la croissance (N, P, K, et Ca), alors que le biochar a réduit la concentration foliaire en aluminium. Par ailleurs, le fumier a significativement augmenté l’indice de diversité de Shannon de la végétation de sous-bois et a favorisé l’établissement des graminées et des légumineuses, caractérisées par une stratégie d’acquisition rapide des ressources et une forte compétition. La diversité fonctionnelle était la plus élevée avec le fumier et la plus faible dans les traitements sans fumier. En revanche, le biochar et les cendres de bois n'ont pas significativement modifié la diversité taxonomique de la végétation de sous-bois, bien que ces amendements aient favorisé l’installation d’espèces forestières et rudérales composées d’herbacées et d’arbustes ligneux caractéristiques des perturbations forestières. De plus, les cendres de bois ont augmenté la concentration foliaire en azote par rapport aux traitements sans cendres. En ce qui concerne le sol, le biochar n’a pas modifié les teneurs en carbone et azote totaux, mais a réduit la concentration en aluminium et la capacité d’échange cationique (CEC), tout en augmentant la concentration en manganèse. La combinaison du biochar et du fumier a augmenté le magnésium échangeable. Les cendres de bois ont réduit l’acidité du sol, et ont augmenté le rapport C/N et la teneur en phosphore, mais ont également augmenté l’aluminium et réduit l’azote total lorsqu’elles étaient combinées au fumier. Bien que les cendres de bois aient augmenté la CEC en absence du fumier, leur co-application avec biochar et fumier a entraîné une diminution de la CEC. Le fumier a réduit les teneurs en carbone et azote totaux, ainsi que plusieurs macro- et micronutriments (Kexch, Caexch, Mgexch, Mn, Al, Na), mais a amélioré la disponibilité de l’azote. Cette thèse met en évidence le rôle clé du fumier comme source d’azote et de phosphore pour la croissance des semis, tout en soulignant l’intérêt des combinaisons d’amendements pour améliorer la nutrition et la croissance des semis en forêt boréale mixte. Ces résultats illustrent également l’importance d’une approche combinant taxonomie et traits fonctionnels pour mieux comprendre les effets des amendements sur la diversité taxonomique et fonctionnelle des communautés végétales de sous-bois. Enfin, cette étude met en lumière les interactions complexes entre les amendements et leur influence sur la fertilité des sols mal régénérés, renforçant ainsi le potentiel des combinaisons d’amendements pour améliorer la productivité des sols forestiers. Dans l’ensemble, cette recherche démontre que l'utilisation des amendements de sol est efficace pour améliorer la croissance des semis, augmenter la diversité taxonomique et fonctionnelle de la végétation de sous-bois, et modifier les propriétés chimiques du sol. Ces résultats offrent des perspectives intéressantes pour la restauration des forêts boréales mixtes mal régénérées et proposent des pistes de solutions directement applicables pour un aménagement forestier durable des plantations forestières.