Identification des facteurs de stress impliqués dans le déclin et la mortalité de l'érable à sucre après coupe de jardinage : étude de la croissance, de la vigueur et de l'état hydrique des arbres

Hartmann, Henrik (2008). « Identification des facteurs de stress impliqués dans le déclin et la mortalité de l'érable à sucre après coupe de jardinage : étude de la croissance, de la vigueur et de l'état hydrique des arbres » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biologie.

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Résumé

Le modèle conceptuel de déclin des arbres de Manion (1991) stipule que des stress dits prédisposants, d'impact modéré et agissant à long terme (ex. pollution atmosphérique), diminuent la vigueur des arbres et les rendent plus vulnérables à des stress subséquents. Ces arbres ainsi affaiblis seraient par la suite davantage affectés par des stress incitants, ces derniers ayant un impact plus prononcé et soudain (ex. défoliations d'insectes). Ceux-ci les entraîneraient alors dans une spirale de déclin vers la mort. La progression dans ce processus de déclin pouvant elle-même être accélérée par des facteurs contribuants tels les pathogènes fongiques. La coupe de jardinage vise une amélioration de la qualité des peuplements par l'enlèvement progressif, sur plusieurs rotations, d'arbres de faible qualité et de faible vigueur, diminuant ainsi le taux de mortalité des peuplements résiduels. Récemment, l'observation d'un taux élevé de mortalité après coupe de jardinage dans la forêt publique québécoise a suscité inquiétudes et interrogations, nous incitant à entreprendre une étude afin d'identifier les causes potentielles et les processus précurseurs de la mortalité des arbres, afin de mieux comprendre ce phénomène. Nous avons étudié près de 400 érables à sucre (Acer saccharum Marsh.) vivants et morts dans des érablières à bouleau jaune au Témiscamingue, Québec. Les peuplements sous étude avaient subi une coupe de jardinage en 1993-94 et tout en étant régulièrement soumis à des épidémies de la livrée des forêts (Malacosoma disstria Hubner). Nous avons d'abord testé si le système de classification utilisé pour sélectionner les arbres pour la récolte pourrait être en cause dans les taux élevés de mortalité. Si le système en question ne permet pas de cibler adéquatement les arbres non vigoureux afin d'en prioriser la récolte, un mauvais choix d'arbres peut s'en suivre augmentant ainsi la proportion d'arbres non vigoureux dans le peuplement résiduel. Puisque de tels arbres sont plus susceptibles de mourir, le taux de mortalité augmenterait dans les peuplements résiduels. Nous avons comparé la probabilité de survie des arbres (évaluée à partir de leur croissance radiale récente), comme indicateur de leur vigueur réelle, entre les quatre classes de vigueur du système de classification. Nos résultats indiquent que ce système reflète assez bien la vigueur réelle des arbres et ne semble donc pas être la cause d'un mauvais choix d'arbres ni de la mortalité élevée observée après coupe. Par la suite, nous avons évalué l'impact des perturbations associées à la coupe sur les arbres résiduels en assumant que ces perturbations pourraient imposer des stress hydriques aux arbres résiduels par les mécanismes suivants: (1) la machinerie cause de la compaction du sol et des dommages aux racines fines des arbres à proximité des sentiers de débardage ce qui pourrait engendrer, respectivement, une diminution de la disponibilité en eau dans le sol et une diminution de la capacité des arbres à puiser l'eau du sol; (2) l'ouverture de la canopée augmente la disponibilité de lumière pour les arbres, ceux-ci répondant avec un accroissement du taux photosynthétique et de transpiration ce qui intensifierait la demande en eau. Nous avons comparé les croissances radiales, les probabilités de survie et le ratio d'isotope stable de carbone (¹³C/¹²C) entre des arbres appartenant à quatre classes de perturbation: (1) aucune perturbation, (2) perturbation de machinerie seulement, (3) augmentation de lumière seulement et (4) perturbation de machinerie et augmentation de lumière. Nos résultats montrent que les perturbations de la coupe n'ont pas eu d'impact négatif sur la croissance, la vigueur ou l'état hydrique des arbres résiduels. Au contraire, une augmentation de lumière engendrait une hausse de la croissance. La comparaison des croissances radiales entre une période de défoliation et la période suivant la coupe de jardinage démontrait que la croissance radiale était beaucoup plus faible lors de la défoliation que lors de la période suivant la coupe et ceci pour n'importe quelle combinaison de perturbations associées à la coupe. Nous avons de plus utilisé les croissances radiales d'érables à sucre morts pour caractériser la dynamique de leur déclin. Ces arbres ont été prédisposés par une première défoliation qui les a rendu plus vulnérable à une deuxième défoliation. Une perte de vigueur importante lors de la deuxième défoliation a déclenché leur déclin final, celui-ci ayant été accéléré lors de la période après coupe. Le déclin des érables sous étude a perduré pour environ 30 ans et s'est déroulé selon le modèle de Manion (1991) : la première défoliation étant le stress prédisposant, la deuxième le stress incitant et les perturbations associées à la coupe agissant comme stress contribuants. L'ensemble de nos résultats nous permet de conclure que les perturbations associées à la coupe de jardinage ne semblent pas expliquer le taux élevé de mortalité dans le contexte de notre étude. Toutefois, les conditions climatiques estivales favorables (températures douces, précipitations abondantes) qui ont prévalu dans les premières années après les coupes de jardinage de 1993-94 pourraient avoir empêché le développement d'un stress hydrique et ainsi avoir atténué l'impact sur les arbres résiduels des perturbations associées à la coupe. Notre étude apporte des contributions importantes à notre compréhension de la mortalité chez les arbres. Ainsi, nous avons identifié la nature du stress prédisposant dans le déclin d'érables à sucre dans des peuplements jardinés, un aspect souvent négligé dans les études de la mortalité des arbres. De plus, notre étude a permis de démontrer que le rôle d'un stress ne dépend pas de la nature du vecteur (ex. pollution atmosphérique, insectes défoliateurs) mais plutôt de l'impact que ce stress exerce sur la vigueur de l'arbre. Au niveau méthodologique, notre étude a contribué à améliorer les estimations de probabilités de mortalité (chapitre I) et à tester une méthode simple et efficiente d'estimation de conditions de croissance (disponibilité de lumière, chapitre 3) pour des études rétrospectives. Notre étude soulève aussi certaines questions. Par exemple, on peut se demander quel serait l'impact des perturbations associées à la coupe sur les arbres résiduels sous des conditions climatiques moins favorables que celles ayant prévalu dans notre étude (ex. étés chauds et secs dans les années suivant la coupe)? Ou sur des sites ayant des sols différents? Pourquoi les défoliations de la livrée n'ont pas eu le même impact sur tous les arbres, causant seulement un déclin temporaire chez certains arbres mais un déclin sévère menant à la mort chez d'autres individus? Est-ce que les arbres survivants ont pu mieux se défendre contre ou encore éviter complètement les défoliations? Ces questions devraient faire l'objet d'études supplémentaires afin d'approfondir notre compréhension de la mortalité des arbres. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Acer saccharum Marsh., Mortalité, Stress, Vigueur, Probabilité de survie.

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Messier, Christian
Mots-clés ou Sujets: Érable à sucre, Stress environnemental, Éclaircie (Sylviculture), Mortalité
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département des sciences biologiques
Déposé par: RB Service des bibliothèques
Date de dépôt: 28 janv. 2009
Dernière modification: 01 nov. 2014 02:08
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/1698

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