À l’échelle de l’arbre, mieux comprendre la relation sol-croissance permet de développer des indicateurs de croissance. Ces derniers sont utiles pour bâtir des modèles de croissance des arbres individuels plus robustes par rapport à la stabilité des variables du sol, avec possibilité de les adapter à grande échelle pour une meilleure planification de la gestion des forêts. Toutefois, la rareté des données de sol à haute résolution spatiale (≤ 20 x 20 m), couplée à la complexité des interactions entre le sol, les caractéristiques structurales des arbres (âge, hauteur et surface de la couronne) et la compétition, qui influencent la croissance, complique la modélisation de cette relation. Afin de pallier ce défi, cette étude s’appuie sur des données de sol à haute résolution spatiale en intégrant des caractéristiques structurales et de la compétition à l’échelle de l’arbre. L’objectif était d’évaluer la relation entre les propriétés du sol et la croissance individuelle des arbres à l’échelle du microsite en forêt tempérée mixte du Québec, plus précisément dans l’extrême sud-ouest de la sapinière à bouleau jaune de l’Est. Quatre espèces dominantes de la forêt tempérée du Québec ont été choisies : bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britton), érable à sucre (Acer saccharum Marsh.), épinette rouge (Picea rubens Sarg.) et sapin baumier [Abies balsamea (L.) Mill.]. Ces espèces présentent des stratégies de croissance et des exigences écologiques distinctes, ce qui permet d’examiner la variabilité des réponses de croissance aux conditions du sol. Nous avons utilisé une base de données de 150 placettes (résolution de 20 x 20 m) réparties aléatoirement dans la zone d’étude. Chaque placette contenait des informations topographiques (pente, élévation et indice d’humidité topographique). Chaque arbre avait des mesures des caractéristiques structurales, de la compétition subie (indice de Hegyi) ainsi que de la croissance individuelle (accroissement moyen de surface terrière entre 2009 et 2018). De plus, des données de sol aux horizons organique et minéral étaient disponibles pour chaque microsite (résolution de 5 x 5 m). Ces données de sol comprenaient principalement les propriétés physiques [épaisseur de la couche organique (OLT ; cm), argile (%) et limon (%)] et chimiques [potentiel hydrogène (pH CaCl₂), rapport entre les concentrations en carbone et en azote (C/N), stock d’azote (N ; kg m-1), concentrations en calcium (Ca; cmolc kg -1) et en magnésium (Mg ; cmolc kg -1), capacité d’échange cationique du sol (CEC ; cmolc kg -1) et capacité de rétention d’eau disponible du sol (CRE ; cm)]. Une première régression linéaire a d’abord permis de retirer les effets des caractéristiques structurales et de la compétition sur la croissance (accroissement moyen de surface terrière) de chaque espèce. Ensuite, les résidus issus de cette régression ont servi de variable réponse. À travers des analyses multivariées, nous avons constaté que les microsites occupés par les quatre espèces sont similaires en termes de propriétés du sol. Par ailleurs, la deuxième régression linéaire a révélé que la croissance individuelle des arbres répond différemment aux propriétés du sol selon les espèces. Les quatre modèles de régression se sont révélés significatifs (p < 0,05), avec des coefficients de détermination (R²) variant de 0,05 pour l’érable à sucre, 0,06 pour le bouleau jaune, 0,07 pour le sapin baumier et 0,38 pour l’épinette rouge. En effet, la croissance du bouleau jaune est positivement affectée par le stock de N dans l’horizon minéral, avec un coefficient (β) de 1,54 ± 0,69 (p < 0,05). La croissance, chez l’érable à sucre et le sapin baumier, est affectée négativement par le pH dans l’horizon minéral, avec respectivement des coefficients de -2,02 ± 0,83 (p < 0,05) et -2,4 ± 1,05 (p < 0,05). Chez le sapin baumier, la croissance est également négativement affectée par la pente (β = -2,04 ± 0,88 ; p < 0,05). Pour l’épinette rouge, la croissance est positivement associée à la CRE dans l’horizon minéral (β = 5,01 ± 1,14 ; p < 0,001) et à l’élévation (β = 3,04 ± 0,94 ; p < 0,001), tandis que la teneur en limon a un effet négatif (β = -4,1 ± 1,26 ; p < 0,05). Dans l’ensemble, ces résultats mettent en évidence le rôle central des variables du sol dans la modulation de la croissance individuelle, tout en montrant que ces effets sont fortement dépendants de l’espèce à l’échelle du microsite. Par ailleurs, l’épinette rouge présente une forte sensibilité aux variables du sol (R² = 0,38), en comparaison avec les autres espèces (R² ≤ 0,07). Cette étude permet d’élucider la relation sol-croissance, permettant une meilleure compréhension et une modélisation de cette relation à l’échelle de l’arbre.

Les forêts boréales constituent le deuxième plus grand biome terrestre et servent de réservoirs majeurs de carbone dans le sol. Cependant, les régions boréales subissent des changements climatiques considérables, entraînant des périodes chaudes plus fréquentes et une réduction du manteau neigeux. Cela diminue les propriétés isolantes de la couverture de neige et augmente les cycles de gel-dégel du sol. Les mousses, en particulier Sphagnum spp. et Pleurozium schreberi, dominent les sols des forêts boréales et contribuent à l'isolation du sol et à la rétention d'humidité. Malgré leur importance écologique, leur rôle dans l'atténuation des processus souterrains du carbone sous une couverture de neige réduite demeure mal compris.

Cette étude examine les traits fonctionnels de ces mousses et leur capacité à atténuer les effets de la perte de couverture neigeuse sur la composition de la biomasse racinaire, la biomasse microbienne du sol, ainsi que la diversité et la composition de la communauté microbienne du sol, tous étant liés aux processus souterrains. Trente-six parcelles expérimentales ont été établies dans trois peuplements matures d'épinette noire dans le Nord-du-Québec, Canada, avec des traitements variant selon la présence de mousse, le type de mousse et la couverture neigeuse. Les traitements comprenaient : Sphagnum spp. avec neige, Sphagnum spp. sans neige, Pleurozium schreberi avec neige, Pleurozium schreberi sans neige, sans mousse avec neige, et sans mousse sans neige, avec six répétitions par traitement. La température du sol a été surveillée à l'aide d'enregistreurs de données à une profondeur de 15 cm, et la neige a été retirée manuellement avec un minimum de perturbation. Des échantillons de sol ont été prélevés à la fin du printemps et en été pour mesurer la biomasse microbienne à l'aide de la méthode de fumigation au chloroforme. La PCR quantitative (qPCR) et le séquençage des gènes de l'ARNr 16S et pmoA ont été utilisés pour étudier l'activité et la diversité des champignons et des bactéries. La dynamique racinaire a été analysée avec WinRHIZO, et les traits fonctionnels des mousses tels que la rétention d'eau, la densité des colonies et la teneur en nutriments ont été évalués.

Les colonies de Sphagnum spp. sous la neige étaient plus denses et présentaient une capacité d'absorption d'eau plus élevée comparativement à celles sans neige. En revanche, P. schreberi ne différait pas significativement en termes de densité de colonie ou de capacité d'absorption d'eau entre les traitements avec ou sans neige. La biomasse racinaire totale sous Sphagnum spp. avec couverture neigeuse réduite était significativement plus faible comparativement à celle avec neige, tandis que la biomasse racinaire totale n'a pas changé sous P. schreberi et sans mousse. Bien que la diversité bactérienne du sol soit demeurée constante à travers les traitements, la composition de la communauté bactérienne a été modifiée. Plus précisément, les Actinobacteria étaient plus abondantes lorsque la neige était réduite dans les parcelles de P. schreberi, et l'abondance relative des Acidobacteriota était significativement plus élevée dans les parcelles de Sphagnum spp. avec neige comparativement à celles avec neige réduite. La diversité fongique du sol a significativement diminué lorsque la neige était réduite dans les parcelles de P. schreberi, mais est demeurée constante dans les parcelles de Sphagnum spp. La biomasse microbienne était stable au début de l'été, mais a augmenté dans les parcelles de Sphagnum spp. avec neige à la fin de l'été.

Alors que les changements climatiques s'accélèrent et que la couverture neigeuse diminue, les compromis entre les types de mousses deviennent critiques. Les sols forestiers dominés par Sphagnum spp. pourraient passer de systèmes stables et puits de carbone à des systèmes plus variables et sensibles aux perturbations, la réduction de la neige causant un déclin de la biomasse racinaire et des changements dans les communautés microbiennes. Les processus du sol étaient plus résistants sous la couverture de P. schreberi, mais cette résilience pourrait se faire au détriment d'une protection thermique réduite et d'une accumulation de carbone au sol à long terme.