Réponse du pin gris et de l’épinette noire à l’éclaircie commerciale en forét boréale

Contexte général de l’étude et les enjeux mondiaux de la forêt 

En 2010, la surface occupée par les forêts était de 4,03 milliards d’hectares, environ 30% de la surface du globe terrestre, ce qui représente des réserves totales en bois estimées à près de 434 milliards de rn3 (FAO, 2011). Entre 1990 et 2005, et du fait des besoins accrus, 1 ‘exploitation forestière a entraîné une réduction des forêts naturelles à 1 ‘échelle du globe de 16 millions d’hectares (West, 2006) correspondant à la coupe d’une superficie globale de 8,3 millions d’hectares par an pour un volume de 2,8 millions de rn3 par an (année 2005) (FAO, 2011). Il est impossible de dissocier l’évolution des besoins en produits de bois d’une part d’avec la démographie mondiale galopante (Mather, 1992; FAO, 2011; Puettrnann et al., 2008) et d’autre part d’avec la croissance économique rapide (Puettrnann et al., 2008; FAO, 2011).

Initialement consécutive à l’avancée économique de l’Europe et de l’Amérique du Nord, la demande mondiale en bois est en perpétuelle progression surtout avec l’essor des pays à économie émergente comme le Brésil, la Chine, 1 ‘Inde et 1’Afrique du Sud (Banque Mondiale, 2008). Dans le cas de la Chine par exemple, la demande en bois a connu une croissance de 40 millions de rn3 à près de 150 millions de rn3 entre 1997 et 2005 (Banque Mondiale, 2009). On prévoit que cette demande de la Chine va doubler au cours des 10 prochaines années. À l’échelle mondiale, la consommation en bois en 2006, incluant le bois pour l’énergie, le bois rond industriel et le bois de sciage, s’élevait à près de 3 508 millions de rn3 (FAO, 2011). Afin de répondre adéquatement à cette demande en bois, il devient dès lors urgent de trouver des stratégies sylvicoles pennettant d’accroître la productivité des forêts.

Crise forestière, tendance lourde en aménagement et transformation 

De façon générale, l’intensification de la sylviculture au cours des siècles a été conditionnée par les problèmes récurrents qu’a connus l’humanité relativement à la difficulté d’approvisionnement en bois à la suite d’une surexploitation (Puettrnann et al., 2008). L’industrialisation ayant débuté en Europe, les problèmes d’approvisionnement en bois y sont apparus en premier par rapport au reste du monde, ce qui est à l’origine de l’émergence d’une sylviculture ayant eu pour but l’augmentation de la productivité des peuplements forestiers. Par rapport à l’Europe, la sylviculture est relativement récente en Amérique du Nord spécialement au Canada, en raison de l’importance des surfaces forestiéres et de la plus grande disponibilité naturelle en bois, de sorte que les difficultés d’approvisionnement en bois y sont apparues plus tardivement qu’en Europe.

Au Québec, la difficulté d’approvisionnement en bois de qualité que traverse l’industrie forestière est documentée par la Commission d’étude sur la gestion de la forêt publique québécoise à travers un rapport de consultation produit en 2004 (Coulombe et al., 2004) et qui a conclu à une surexploitation de la forêt du fait de la capacité de transformation du bois plus grande que la quantité des ressources ligneuses disponibles. En raison d’une préférence de l’industrie portant sur les résineux, la réduction de l’approvisionnement en bois de qualité s’est traduite par une tendance à la baisse du diamètre moyen des tiges récoltées du groupe sapin, épinette noire, pin gris et mélèze (SEPM) de 19 cm en 1977, à 16 cm en 2002 (Coulombe et al., 2004). La Commission d’étude sur la gestion de la forêt publique a préconisé une réduction de la possibilité forestiére du groupe SEPM de 20 % sur 1’horizon 2008-2013 (Coulombe et al., 2004), entraînant du coup la fenneture de plusieurs papetiéres. Cette mesure a durement touché l’Abitibi-Témiscamingue dont la forêt constitue l’une des assises économiques de la région. Toutefois, avant même que l’on entre dans cette phase de difficulté que traverse le secteur forestier, la région souhaitait déjà en 1997 mettre en place des stratégies d’aménagement forestier qui se prêtaient à des objectifs de rendement accru.

Pour cela, l’industrie forestière régionale de l’ Abitibi-Témiscamingue, le ministère des Ressources naturelles et l’UQAT collaborent au suivi d’un réseau expérimental des éclaircies commerciales de l’Abitibi. L’objectif de ce réseau est de parfaire les prescriptions sylvicoles en évaluant l’effet de différentes intensités d’éclaircie et c’est aussi l’objectif de nos recherches.

L’éclaircie sylvicole

L’éclaircie est une pratique sylvicole consistant à réduire la densité des peuplements forestiers dans le but de minimiser la compétition pour la lumière, 1 ‘eau et les nutriments du sol, ce qui stimule, selon des délais variables, la croissance des individus résiduels (Hale, 2001). En fonction du DHP des individus prélevés lors de l’éclaircie, on oppose souvent l’éclaircie précommerciale qui prélève des tiges non commerciales, à l’éclaircie commerciale qui elle, prélève des diamètres de dimension commerciale, dont la rentabilité financière permettrait de couvrir certains coûts de récolte (J0rgensen, 2009). Lors de la coupe finale ou des éclaircies subséquentes, la valeur marchande des tiges récoltées, à la suite d’une éclaircie précommerciale ou commerciale, se voit théoriquement augmentée. Si l’éclaircie affecte l’étage, on parlera 1) d’éclaircie par le haut consistant à prélever des individus dominants ou codominants afm de favoriser les individus les plus vigoureux de mèrne classe de dominance (Dunster et Dunster, 1996) ou, 2) d’éclaircie par le bas visant à prélever les individus de plus petits diamètres, déformés ou certains codominants entrant en compétition avec les individus à préserver (Dunster et Dunster, 1996). Si l’éclaircie porte sur les arbres à favoriser ou à supprimer, on parlera 1) d’éclaircie sélective qui vise particulièrement la libération la plus efficace des individus d’élite par la coupe des individus les plus gênants (Dunster et Dunster, 1996), ou 2) d’éclaircie sanitaire. Si l’éclaircie est basée sur la technique, on parlera par exemple d’éclaircie systématique en ligne consistant à prélever des lignes d’arbres complètes à intervalles réguliers intercalées de lignes d’arbres laissées intactes. L’intérêt de l’éclaircie est qu’elle est plus attractive visuellement qu’une coupe totale et mieux acceptée socialement pour les raisons suivantes : elle assure le maintien de la continuité de la forêt, génère des peuplements dont les individus ont des diamètres plus importants et des cimes plus longues et favorise l’augmentation de la pénétration de la lumière à travers le couvert (Kimmins, 1997).

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Historique mondial et canadien de la recherche sur l’éclaircie

Utilisée actuellement à des fms d’augmentation de la productivité pour des ra1sons économiques, l’éclaircie est une coupe partielle qm a connu une évolution dans la terminologie utilisée de même que dans les concepts pratiques. Pour ce qui est de la terminologie, il existe en effet une pléthore de termes utilisés et qui défmissait les traitements sylvicoles ayant eu pour objectif d’aménager les forêts tout en assurant l’intégrité du couvert forestier. Pommerening et Murphy (2004) ont recensé à travers une revue de littérature l’emploi courant de 24 termes plus ou moins synonymes. Il y a aussi des situations confuses où des coupes partielles très différentes comme celles appliquées aux peuplements équiennes et inéquiennes sont désignées sous l’unique terme général et assez peu explicite de <> (O’Hara, 2002). En ce qui concerne les concepts pratiques, l’éclaircie n’avait pas pour objectif à ses débuts de rentabiliser économiquement les tiges coupées lors de la première éclaircie. En effet, l’éclaircie visait à réduire la densité du peuplement en coupant les tiges de mauvaise qualité afin de permettre une meilleure croissance des individus résiduels. L’objectif de rentabiliser une première coupe d’éclaircie (éclaircie commerciale) n’est apparu que plus tard. En prenant en compte ces considérations liées à la confusion entre les termes utilisés à ses débuts et les objectifs de la coupe, des traitements sylvicoles basés sur la coupe d’arbres et qui auraient pu être des précurseurs de l’éclaircie pourraient remonter aux environs des années 1800 en Europe (Zeide, 200 1 ).

À ses débuts en Amérique du Nord, l’éclaircie était désignée telle quelle sans distinction entre éclaircies précommerciale et commerciale (Miller et al., 2004 cité par Lugo et al., 2006; Anonyme, 1938). Ainsi, lorsque nous ferons référence à l’éclaircie dans la section suivante, celle-ci ne fera pas la différence entre les éclaircies précommerciale et commerciale. L’éclaircie est apparue d’abord en 1912 aux États Unis principalement pour l’aménagement des forêts de sapin Douglas de la côte pacifique (Miller et al., 2004 cité par Lugo et al., 2006). Ensuite, les différentes étapes qui marquent les débuts de l’éclaircie au Canada (Anonyme, 1938), sont données ci-après. C’est à 1918 que remontent les plus ancœns dispositifs du Canada, établis notamment en Ontario à Petawawa. Les dispositifs, qui étaient initialement des sites de démonstration d’éclaircie se sont par la suite propagés sur l’ensemble du Canada: Québec (1922-1925), Nouvelle-Écosse (1928), Nouveau Brunswick (1928-1936), Saskatchewan (date inconnue) et Colombie-Britannique (date inconnue). Le point commun entre tous ces dispositifs d’éclaircie à l’échelle du Canada était que la variable d’intérêt était l’accroissement annuel total en volume de bois (Anonyme, 1938). De plus, il n’existait pas à cette époque une approche rigoureuse scientifique et uniforme d’évaluation de l’effet de l’éclaircie. C’est ainsi que la premiére éclaircie historiquement menée au Québec (1922-1925) ne comportait pas de traitement témoin. En Saskatchewan, les parcelles n’ont été mesurées ni avant ni après l’éclaircie, et l’effet de cette dernière était évalué par une simple appréciation visuelle. L’expérience menée en Colombie-Britannique apparaît historiquement comme la première qui améliorait l’approche scientifique en étudiant différentes intensités d’éclaircie et la qualité du bois du peuplement résiduel (Anonyme, 1938).

Table des matières

CHAPITRE I INTRODUCTION GÉNÉRALE
1.1 Contexte général de 1 ‘étude et les enjeux mondiaux de la forêt
1.2 Crise forestiére, tendance lourde en aménagement et transformation
1.3 L’éclaircie sylvicole
1.4 Historique mondial et canadien de la recherche sur l’éclaircie
1.5 Importance économique du pin gris et de l’épinette noire
1.6 Cadre conceptuel de l’étude
1.7 Comportement du pin gris et l’épinette noire par rapport à l’éclaircie commerciale … 7
1.7.1 Chapitre II: Effets de l’éclaircie sur la photosynthèse du pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et de l’épinette noire (Picea mariana (P. Mill.)) en forêts boréales de l’est
1.7.2 Chapitre III: Distribution verticale de l’accroissement en volume spécifique le long de la tige d’individus dominants de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et d’épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) en réponse à l’éclaircie
1.7.3 Chapitre IV : Effets de l’éclaircie sur la croissance du pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et de l’épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) -Résultats de simulations utilisant CroBas
CHAPITRE II EFFECTS OF THINNING ON JACK PINE (PJNUS BANKSIANA LAMB.) AND BLACK SPRUCE (PJCE4 MARIANA (MILL.) B.S.P.) PHOTOSYNTHESIS IN THE EASTERN BOREAL FORESTS OF CANADA
2.1 Résumé
2.2 Abstract
2.3 Introduction
2.4 Materials and Methods
2.4.1 Study site
2.4.2 Experimental design
2.4.3 Gas exchange measurernents
2.4.3 .1 Photosynthetic light response curve
2.4.3 .2 Diurnal course of photosynthesis
2.4.4 Specifie leaf area and nutrient status of the needles
2.4.5 Environmental parameter measurements
2.4.5.1 Soil water status
2.4.5.2 Air and soil temperatures
2.4.6 Statistical analyses
2. 5 Results
2.5.1 Evaluation of the thinning treatment
2.5.2 Environmental factors
2.5.3 Gas exchange
2.5 .3 .1 Photosynthetic light response and derived parameters
2.5.3.2 Pattern of diurnal course ofphotosynthesis
2.5.4 Specifie leaf area and nutrient status of the needles
2.6 Discussion
2. 7 Conclusion
2. 8 References
CHAPITRE III VERTICAL PATTERNS IN SPECIFIC VOLUME INCREMENT ALONG THE STEM OF DOMINANT JACK PINE (PJNUS BANKSIANA LAMB.) AND BLACK SPRUCE (PJCE4 MARIANA (MILL.) B.S.P.) INRESPONSE TO THINNING
3.1 Résumé
3.2 Abstract
3.3 Introduction
3.4 Material and Methods
3 .4.1 Study area
3 .4.2 Experimental design
3 .4.3 Plot rneasurernents
3 .4.4 Sarnple tree rneasurernents
3.4.5 Stern rneasurernents
3.4.6 Estimation of total tree foliage and branchwood biornass
3 .4. 7 Annual sternwood volume increment
3.4.8 Crown pararneters
3.4.8.1 Crown length, live crown ratio, and height of crown base
3.4.8.2 Foliage and branchwood rnass density
3.4.9 Stern growth efficiency
3 .4.1 OStatistical analyses
3.5 Results
3.5.1 Annual sternwood volume increment
3.5.2 Patterns in specifie volume increment along the stern
3.5.3 Branchwood and foliage biornass prediction rnodels
3.5.4 Height of crown base, crown length and live crown ratio
3.5.5 Total tree foliage and branchwood biornass
3.5.6 Foliage and branchwood rnass density
3.5.7 Growth efficiency (GE)
3.6 Discussion
3.7 Conclusion
3.8 References
CHAPITRE IV CONCLUSION

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