Activité, facteurs déterminants et conséquences des feux dans la forêt boréale du Québec à l'interface forêts fermées-forêts ouvertes

Portier, Jeanne (2018). « Activité, facteurs déterminants et conséquences des feux dans la forêt boréale du Québec à l'interface forêts fermées-forêts ouvertes » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de l'environnement.

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Résumé

En forêt boréale nord-américaine, les feux constituent la perturbation principale. Ils contrôlent de nombreux attributs et processus de la forêt comme la dynamique forestière, la structure des paysages et la composition des peuplements. La variabilité spatiale et temporelle des régimes de feux à travers la zone boréale nord-américaine est très importante, et résulte de divers facteurs environnementaux. Dans la forêt boréale québécoise, les pessières à lichens, des milieux forestiers ouverts et peu productifs, dominent au nord. Plus au sud, les pessières à mousses fermées sont les plus représentées. Les pessières à lichens sont souvent le résultat d'un climat difficile et de perturbations en rafales, principalement les feux, qui mènent à des accidents de régénération. Cependant, la variabilité spatiale et les facteurs déterminants des régimes de feux passés et contemporains sont encore mal connus au nord et à l'interface de ces forêts fermées et ouvertes. De plus, si l'on sait que les feux contrôlent majoritairement le fonctionnement de la forêt boréale, les liens entre le temps depuis feux et la dynamique forestière sont très peu documentés dans les zones soumises à une activité faible des feux. L'objectif général de cette thèse est d'améliorer les connaissances des régimes de feux passés et contemporains de la forêt boréale résineuse québécoise, à l'interface entre les forêts fermées et les forêts ouvertes, en termes de variabilité spatiale, de facteurs déterminants et de conséquences des feux. La thèse se décline en trois chapitres visant chacun à répondre à une partie de cet objectif général. Le premier chapitre caractérise la variabilité latitudinale des risques de feux des 150-300 dernières années le long de quatre transects orientés nord-sud dans la zone boréale résineuse du Québec. Il fait également le lien entre la variabilité latitudinale du risque de feux et le climat. Le deuxième chapitre cherche à démontrer la performance d'une méthode statistique spatialement explicite dans l'analyse de taux de brûlage. Cette méthode est utilisée pour déterminer la contribution relative du climat, de l'environnement physique et de la végétation à la variabilité spatiale des taux de brûlage contemporains. Le troisième chapitre se concentre sur une zone soumise à un régime de feux caractérisé par des feux rares mais souvent de grande taille, dans le secteur de la rivière Romaine. Ce chapitre vise à caractériser ce territoire en termes de biomasse aérienne, de volume marchand, de structure et de composition des peuplements, ainsi qu'à faire le lien entre ces attributs et le temps depuis feux. Les résultats de nos travaux indiquent que les régimes de feux dans la forêt boréale résineuse québécoise sont spatialement et temporellement variables. L'activité des feux était la plus importante dans le nord-ouest, pour graduellement diminuer en direction du sud-est. Si la zonation des régimes de feux est restée constante dans le temps, l'activité des feux a diminué entre la période passée et la période contemporaine, à l'exception du nord-ouest de notre zone d'étude. En termes climatiques, nous avons montré que la variabilité latitudinale des risques de feux passés était contrôlée par l'indice de sécheresse (dérivé de températures et précipitations), alors que la variabilité spatiale des taux de brûlage contemporains était climatiquement contrôlée par les précipitations. Les précipitations ont augmenté de façon importante au Canada au cours du XXème siècle, ce qui expliquerait la différence de contrôles climatiques des feux entre la période passée et contemporaine, ainsi que la diminution de l'activité des feux entre ces deux périodes. Nous avons également montré que sur la période contemporaine, le climat, l'environnement physique et la végétation contribuaient de façon égale à la variabilité spatiale des taux de brûlage. Ceci démontre l'importance de la prise en compte de tous ces facteurs dans les exercices de modélisation des régimes de feux. Nous avons aussi mis en évidence qu'en l'absence de données sur la végétation présente avant un feu, l'utilisation de la végétation potentielle était nécessaire. Contrairement à la végétation actuelle (post-feu), elle permet de prendre en compte la végétation comme une cause et non une conséquence des feux. Par ailleurs, nous avons montré que dans une zone soumise à une rare activité des feux, l'accumulation de biomasse aérienne et de volume marchand était dépendante du temps depuis feux. Ces deux attributs atteignaient leurs pics environ 150 ans après un feu puis commençaient à décliner. Cependant, contrairement à des zones fortement touchées par les feux, la structure des peuplements semblait principalement contrôlée par la productivité des sites et par les perturbations secondaires. Les implications de nos résultats dans un contexte de changements climatiques sont importantes. En effet, dans le futur l'augmentation des précipitations ne devrait pas permettre de compenser l'augmentation prévue des températures. Ainsi, on pourrait s'attendre à ce que le système climat-feux redevienne contrôlé par les températures, engendrant une augmentation importante des taux de brûlage et de l'occurrence des feux. Ce phénomène est déjà observé dans l'ouest du Canada, et serait peut-être déjà en cours dans le nord-ouest du Québec. En effet, l'activité des feux y a récemment augmenté, ce qui pourrait se propager au reste du territoire dans le futur. Cependant, nous avons montré que malgré les changements temporels de régimes de feux, leur zonation restait stable. Cette zonation correspondait relativement bien à la limite nordique des forêts attribuables qui sépare les forêts ouvertes et naturelles au nord des forêts fermées et aménagées au sud. Si la variabilité future des régimes de feux se maintient à l'intérieur de la variabilité passée, cette zonation devrait ainsi maintenir son inertie. Il serait toutefois important de surveiller l'ouverture des peuplements dans le nord, puisque la transformation de pessières à mousses en pessières à lichens est considérée irréversible naturellement. Par ailleurs, nos résultats apportent des connaissances utiles pour l'aménagement forestier. En particulier, nous confirmons de précédentes études démontrant que la végétation jouait un rôle important dans le contrôle des taux de brûlage. Ainsi, l'aménagement pourrait se servir de la végétation moins inflammable, principalement les espèces feuillues, pour diminuer les risques de feux et ainsi réduire les impacts des changements climatiques sur les possibilités forestières. Dans le secteur de la rivière Romaine, la biomasse aérienne et le volume marchand sont assimilables à ceux de forêts boréales commerciales. Cependant, puisque l'activité des feux y est faible, les stocks de carbone y sont importants et la proportion de forêts présentant des attributs de vieilles forêts y est considérable. Ces écosystèmes sont extrêmement importants pour le maintien de la biodiversité et des fonctions écologiques. Ainsi, il est indispensable d'implanter des stratégies d'aménagement – possiblement davantage basées sur la structure que sur l'âge des peuplements – adaptées aux vieilles forêts ou aux forêts présentant des attributs de vieilles forêts. D'autre part, le développement économique de cette région, tant d'un point de vue forestier qu'énergétique, doit tenir compte des importants stocks de carbone contenus dans ces forêts. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Forêt boréale, Québec, limite nordique des forêts attribuables, régime de feux, risque de feux, taux de brûlage, cycle de feux, variabilité spatiale, climat, environnement physique, végétation, biomasse aérienne, volume marchand, structure des peuplements, pessières à lichens, pessières à mousses, forêts ouvertes, vieilles forêts.

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Gauthier, Sylvie
Mots-clés ou Sujets: Feux de forêts -- Aspect de l'environnement / Forêts boréales / Limite supérieure de la forêt / Québec (Province)
Unité d'appartenance: Instituts > Institut des sciences de l'environnement (ISE)
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 10 oct. 2018 15:43
Dernière modification: 10 oct. 2018 15:43
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/11710

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