La ceinture d’argile québéco-ontarienne est susceptible à l’entourbement. Dans cette région, on s’attend à ce que les peuplements convergent vers des peuplements d’épinettes noires (Picea mariana) ouverts et peu productifs peu importe leur composition initiale. Cependant, des études sur l’Holocène et l’historique de la déglaciation suggèrent que la susceptibilité à l’entourbement pourrait varier en fonction du dépôt de surface et qu’ainsi les peuplements pourraient présenter des caractéristiques de succession différentes selon le dépôt. À l’aide d’une base de données forestières spatio-temporelles, nous avons quantifié le taux et l’âge de transition des peuplements entre différents stades de succession pour différents dépôts de surface de la ceinture d’argile. Nos résultats suggèrent qu’une convergence totale vers des peuplements d’épinettes noires ouverts et moins productifs peut se produire, mais qu’elle peut s’étaler sur une très longue période (plus de 500 ans), surtout dans le cas des dépôts peu susceptibles à l’entourbement comme les dépôts grossiers. De plus, nos résultats suggèrent que dans le cas des successions qui débutent avec des peuplements d’épinettes noires ouverts et moins productifs, leur capacité à atteindre un état plus productif est aussi liée au type de dépôt de surface. Sur la base des âges préférentiels de transition, des taux de transition et des types de peuplements impliqués dans la succession, nous suggérons un gradient croissant de susceptibilité à l’entourbement allant des dépôts grossiers aux dépôts fins argileux, et enfin, aux dépôts fins ayant subi une réavancée des glaces lors de la dernière grande déglaciation. Dans un contexte d’aménagement forestier, une bonne gestion de la couche organique du sol en fonction de la susceptibilité du dépôt à l’entourbement pourrait assurer le retour de peuplements productifs.

Abstract

It is now recognized that in the Canadian boreal forest, timber harvesting activities have replaced wildfires as the main stand-replacing disturbance. Differences in landscape patterns derived from these two sources of disturbance have, however, raised concerns that the way forest harvesting has been dispersed is potentially shifting patterns away from the natural range. In the context of natural disturbance-based management, we used a spatially explicit model designed to capture general fire regimes in order to quantify temporal variability associated with regenerating areas (burnt areas of 25 years or younger), and to develop strategic objectives for harvest agglomeration sizes and dispersion.We first evaluated temporal variability in the proportion of stands younger than 100 years (assumed to be even-aged stands) for various fire regimes (seven fire cycles: 50 to 400 years, and three mean fires sizes: 3000, 15 000 and 60 000 ha). Secondly, we quantified the size distribution and dispersion of regenerating areas for each fire regime. As expected by theoretical fire frequencies and size distributions, the importance of even-aged stands at the forest management unit level was found to decrease with longer fire cycles. However, the temporal variability associated with these proportions is shown to increase with mean fire size. It was also observed that the size distribution and dispersion of regenerating areas was primarily influenced by mean fire size. Based on these observations, natural disturbance-based management objectives were formulated, providing guidelines on harvest agglomeration size and dispersion.

Résumé

Le rajeunissement de la forêt boréale canadienne est maintenant d’avantage lié aux activités forestières qu’à l’action des feux de forêt. Les différences majeures dans les patrons spatiaux créés par ces régimes de perturbations suscitent donc des inquiétudes quant aux pratiques forestières actuelles. Dans le cadre d’une approche d’aménagement écosystémique qui s’inspire des perturbations naturelles, nous proposons d’analyser la variation temporelle des patrons d’aire en régénération créés par le feu (brûlis de 25 ans ou moins) et d‘élaborer des objectifs stratégiques d’espacement et de taille des chantiers de coupe. Les variations dans la proportion de forêt équienne (peuplements de moins de 100 ans) ont d’abord été évaluées et comparées à des valeurs attendues pour plusieurs régimes de feu (sept cycles de feux : 50 à 400 ans, et trois tailles moyennes : 3000, 15 000 et 60 000 ha). Ensuite, la variabilité temporelle liée à la distribution de taille et à la dispersion des aires en régénération a été évaluée. Telle qu’attendue la proportion de forêt de moins de 100 ans est inversement proportionnelle à la longueur du cycle de feu. Cependant, la variabilité temporelle associée à cette proportion serait davantage influencée par la taille moyenne des feux. La taille moyenne des feux serait aussi le principal agent qui influence la taille et l’espacement des aires en régénération. Suite à ces observations nous proposons des lignes directrices d’aménagement qui précisent les proportions de forêt aménagée de façon équienne, leur distribution quant à la superficie des chantiers de coupe et leur dispersion ou espacement minimal.

The effects of harvesting and slash treatments on soil nutrient dynamics were assessed in boreal aspen stands growing on mesic clayey sites. Stem-only harvested stands were compared with unharvested controls according to a complete block design with three replications. Within harvested areas, four slash treatments (stem-only harvesting [SOH], whole-tree harvesting [WHT], wood chip application, and slash burns) were compared. Treatments created a gradient of slash that ranged from 52.3 Mg ha–1 in stem-only to 13.8 Mg ha–1 in control stands. The amount of slash had no effect on wood decomposition rates but was strongly associated with higher forest floor organic C, Kjeldahl N and base cation concentrations (Cae and Mge), base saturation, pH, and effective cation exchange capacity (CEC) and lower microbial C/N when control stands were compared with stem-only harvested stands. Slash burn severity was too low to significantly reduce slash loads and induce base cation release but severe enough to reduce forest floor microbial C and N concentrations (–48 and –55%, respectively) for at least one complete growing season. Slash burn also induced increases in forest floor available P (54%) concentration compared with other slash treatments. Chipping reduced forest floor microbial N concentration by 25% and increased microbial C/N by 28% but had no impact on nutrient availability. Differences between WTH and SOH were linked to the abundance of slash. Finally, the results illustrate that whatever the treatment, the amount of slash left on the ground is the main factor found to affect soil microbial community characteristics and soil nutrient availability.

Abbreviations : CEC, effective cation exchange capacity • CHT, chipping harvesting treatment • PCA, principal component analysis • SB, slash-burn treatment • SOH, stem-only harvesting treatment • WTH, whole-tree harvesting treatment

Rock outcrops in the boreal forest of Quebec can show either of two different states: a forested state with >25% tree cover, and an unforested state (<25% tree cover). We tested three different hypotheses that might explain the co-occurrence of forested and unforested rock outcrops: (1) differences in bedrock geology, with unforested outcrops associated to bedrock types inimical to tree growth; (2) unforested outcrops as recently disturbed sites undergoing secondary succession towards a forested state; (3) unforested outcrops as an alternative stable state to forested outcrops, induced by post-fire regeneration failure. Digitized forest inventory maps were used along with bedrock geology maps and time-since-fire maps to compare forested and unforested outcrops for bedrock geology type and date of the last fire. Field surveys were conducted on 28 outcrops (14 forested, 14 unforested) to gather information regarding tree species composition and site characteristics (thickness of the organic matter layer, percent cover of lichens, mosses and ericaceous shrubs). None of the three hypotheses explain the co-occurrence of forested and unforested rock outcrops in the boreal forest of Que´ bec. Both outcrop types occur on the same bedrock geology types. Unforested outcrops are not recently disturbed sites in early-successional states, as no clear distinction could be made in tree species composition and date of the last fire between the two outcrop types. Forested and unforested outcrops are not alternative stable states, as unforested outcrops are unstable and cannot maintain themselves through time in the prolonged absence of fire. Hence, unforested rock outcrops could be viewed as degraded, diverging post-fire types maintained by the late Holocene disturbance regime, characterized by high fire frequencies.

The SAFE (sylviculture et aménagement forestiers écosystémique) project was set up in 1998 in the Lake Duparquet Research and Teaching Forest to test stand-level silvicultural treatments designed to reflect different aspects of natural forest dynamics. In the winter of 1998–1999, four levels of forest harvesting, including a no-harvest and a clearcut treatment, were applied to even-aged trembling aspen (Populus tremuloides Michx.) stands according to a complete block design with three replications. Two partial cut treatments removed 33% and 61% of the stand basal area. During the first growing season, harvesting induced a large increase in indigenous understorey biomass that paralleled changes in the canopy opening. Aspen sucker density increased from 4916 stems/ha in the control to 28 751 and 63 333 stems/ha in the one-third and two-thirds harvesting treatments and 102 916 stems/ha in the clearcut. Most changes in nutrient cycling occurred in the second year and included an increase in forest floor organic C, total N, and base cation availability and a decrease in microbial C/N ratio. These changes may have occurred in response to reduced vegetation uptake and woody debris abundance.

Le projet SAFE (sylviculture et aménagement forestiers écosystémique) a débuté en 1998 dans la Forêt d'enseignement et de recherche du lac Duparquet afin de tester différents traitements sylvicoles inspirés de la dynamique naturelle des peuplements. Quatre intensités de récolte, incluant la coupe totale, la récolte de 33 et 61% de la surface terrière totale et un traitement témoin non coupé, ont été appliquées à des peuplements équiennes de tremble (Populus tremuloides Michx.) au cours de l'hiver 1998–1999, selon un plan en block complet avec trois répétitions. La végétation de sous bois a répondu par une augmentation de sa biomasse proportionnelle à l'ouverture du couvert. Au cours de la première année, la densité des drageons de tremble était de 4916 tiges/ha dans le traitement témoin, 28 751 et 63 333 tiges/ha dans les coupes partielles et 102 916 tiges/ha dans la coupe totale. La plupart des changements observés dans le cycle des nutriments sont survenus dans la couverture morte pendant la deuxième année suivant la coupe. Parmi ceux-ci figurent une augmentation du C organique, du N total et des cations basiques échangeables et une diminution du ratio C/N de la biomasse microbienne. La diminution du prélèvement par les plantes et les changements dans l'abondance des débris ligneux expliqueraient ces changements.©2004 NRC Canada

Le concept de développement et d'aménagement forestier durable, popularisé vers la fin des années 80 début 90, a influencé les politiques gouvernementales mondiales. En forêt boréale, l'aménagement qui était davantage axé productiviste prend un tournant vers un aménagement durable et multi-usages de la forêt. Ce changement d'orientation devrait se refléter dans le mode d'évaluation de la capacité à produire et à partager la ressource entre plusieurs utilisateurs. La possibilité forestière étant une mesure qui évalue la quantité de bois que l'on peut prélever sans nuire à la durabilité des ressources forestières (ligneuses ou non), on souhaite ici comparer les procédures d'établissement de la possibilité forestière pour trois provinces canadiennes (Québec, Ontario et Colombie-Britannique) et deux pays fennoscandinaves (Suède et Finlande) afin d'évaluer si celles-ci permettent d'atteindre un objectif d'aménagement durable. Le Québec et l'Ontario, qui incluent les calculs de possibilité forestière à l'intérieur de la planification stratégique, présentent une procédure d'établissement en 5 étapes. Chaque étape de la planification ontarienne est assujettie à une consultation publique et autochtone. La Colombie-Britannique, quant à elle, établit la possibilité forestière en parallèle de la planification. Son analyse des approvisionnements en bois est, tel l'Ontario, assujettie à un processus de consultation publique et s'effectue en 5 étapes où, au final, le chef forestier de la province fixe la possibilité forestière. Les pays fennoscandinaves qui présentent une forte proportion de petits propriétaires privés ne réglementent pas la planification et les procédures d'établissement de la possibilité forestière. Ils mènent cependant des analyses pour les terres publiques et aussi au niveau national, parfois régional. Les grands propriétaires privés sont pour la plupart assujettis au respect de normes de certification. Règle générale, les procédures comportent une analyse du territoire en terme de potentiels et de contraintes à l'aménagement, de potentiels pour la faune et la flore et des conditions socio-économiques. Les paramètres sont ensuite traduits dans un (déterministe) ou plusieurs (optimisation) scénarios et analysés afin d'évaluer la possibilité forestière en volume ou en hectare de chaque unité d'aménagement selon un objectif de production maximale (revenus) ou de compromis d'utilisation. Suite à la revue détaillée des diverses procédures d'établissement de la PAC, il m'apparaît souhaitable d'envisager une approche qui favoriserait l'implication du public et d'équipes multidisciplinaires dans l'établissement des objectifs et des stratégies d'aménagement. De même, la comparaison de plusieurs scénarios entre eux et leurs évaluations selon un processus d'optimisation visant le meilleur compromis possible entre les divers objectifs d'aménagement (social, écologique et économique) est souhaitable voir nécessaire afin d'évaluer l'implication de certaines hypothèses et d'incertitudes quant aux données. Enfin, une meilleure acuité des données utilisées pour les analyses et une évaluation par un tiers parti neutre devraient être aussi envisagés afin de rendre le processus transparent et impartial. © 2004 UQAM tous droits réservés.

Dans un contexte d’aménagement écosystémique des forêts, on souhaite évaluer dans quelle mesure l’utilisation de traitements de résidus ligneux pourrait permettre d’harmoniser les effets des perturbations naturelles et anthropiques. Pour ce faire, quatre traitements de résidus ont été ciblés : le brûlage dirigé (BD), le feu étant le principal agent dynamisant la forêt boréale mixte du nord-ouest québécois; la mise en copeaux (MC), traitement visant à favoriser la décomposition par la fragmentation des débris; la coupe par tige (CT) et la coupe par arbre entier (CA), deux types de coupe en vigueur présentement au Québec, ils ont permis ici d’évaluer l’importance de la quantité de débris dans la résilience de l’écosystème.

L’effet du brûlage dirigé a d’abord été suivi dans le temps. On a observé que même à faible sévérité et intensité, le brûlage a permis une remise en circulation des nutriments contenus dans les débris et dans la régénération déjà en place lors du brûlage. Dans un deuxième temps, l’effet de l’ouverture du couvert végétal par la coupe et la comparaison entre eux des quatre traitements de résidus ont permis de quantifier la mise en disponibilité en nutriments suite à la coupe et dans quelle mesure les traitements de résidus influencent cette mise en disponibilité. Comparée à un peuplement témoin non-coupé, la coupe a induit une remise en circulation graduelle des nutriments. La nature (combustion versus décomposition) des traitements de résidus a favorisé une mise en disponibilité des nutriments plus rapide, tandis que la quantité de débris (CT versus CA) a influencé davantage la quantité de nutriments disponibles, l’immobilisation par la végétation en régénération et l’acidification du sol. La fragmentation (MC) des débris a, quant à elle, eu peu d’effet sur la décomposition et la disponibilité en nutriment par rapport à la CT et à la CA.

Le maintien des débris ligneux sur les parterres de coupe limiterait donc l’acidification du sol et permettrait de prévenir à court-moyen terme une réduction de la fertilité. L’application de traitements comme le BD ou la MC permettrait donc de limiter l’exportation des nutriments tout en dégageant les parterres de coupe afin de faciliter de futurs travaux sylvicoles. © 2002 UQAT tous droits réservés.