En forêt boréale, le feu est considéré comme étant la plus importante perturbation naturelle. Il entraîne la mortalité des arbres, amorce des processus de succession, affecte la composition des espèces, détermine la séquestration du carbone et affecte la dynamique des nutriments. Le comportement du feu se traduit par sa magnitude, le moment où se produisent les processus après feu et la durée de ces processus. Les arbres exposés au feu peuvent subir des blessures au cambium/phloème, à la couronne et aux racines. Ces dommages dépendent en partie des différentes composantes du comportement du feu. La structure résultant de différentes intensités de feu peut déterminer les cycles des nutriments dans les forêts. En forêt boréale, une quantité considérable de matière organique est séquestrée dans les débris ligneux grossiers (DLG) et dans le bois enfoui.

Les objectifs généraux de cette étude étaient : 1) d’évaluer les mécanismes liés à la mortalité des arbres causée par le feu et d’analyser la distribution et la production des racines fines dans les peuplements de Pinus sylvestris reliés au comportement des feux; 2) d’évaluer les dynamiques simultanées des principales structures de peuplements durant la succession après un feu létal (FL) et de documenter la façon dont un feu non létal (FNL) affecte ces paramètres comparativement à un FL; 3) de documenter la disponibilité de nutriments et la séquestration de carbone des principales structures de peuplements liées à l’intensité d’un feu, le bois enfoui étant ici l’intérêt principal.

Dans les peuplements de pins sylvestres du nord de la Suède, la biomasse des racines de pins vivants et morts avec des degrés variés de blessures à la couronne ont été analysés une année après feu. La production de racines fines a été analysée par une expérience de croissance. Sur les sites brûlés, la mortalité des racines était plus élevée chez les arbres sévèrement brûlés, probablement liée à la profondeur de combustion de la matière organique du sol autour de ces arbres et non à une intensité plus forte du feu per se. La production de racines fines ne présentait pas de différences significatives entre les arbres qui n’étaient pas brûlés et ceux qui l’étaient. Cela suggère une priorité de la régénération racinaire après feu, probablement aux dépens de la croissance des tiges. La dynamique des racines après un feu a été rapportée par des facteurs directs et indirects. Les effets directs sont déterminés par la profondeur de la combustion de la matière organique du sol. Des effets indirects et permanents pourraient être causés principalement par les brûlures subies dans la zone de distribution des racines grossières près des troncs d’arbres, notamment par la perte du feuillage.

Les peuplements de pins gris (Pinus banksiana Lamb.) de l’Amérique du Nord sont généralement caractérisés par une structure équienne résultant de feux létaux (FL). Cependant, des feux non létaux (FNL) laissant des arbres sur pied vivants ont été rapportés.

Deux parties de l’étude ont été réalisées dans des peuplements de pins gris (Pinus banksiana Lamb.) du nord-ouest du Québec. Des peuplements de pins gris affectés par des FL et par des FNL ont été sélectionnés. Dans les peuplements, les caractéristiques des arbres, la structure d’âge, la biomasse du sous-bois, le volume et la biomasse des DLG ont été évalués; la biomasse du bois sec enfoui a été mesurée. L’azote total (N), le phosphore (P) et les nutriments échangeables ont été déterminés dans la litière forestière, le sol minéral et le bois enfoui.

La succession structurale des peuplements de pins gris à la suite d’un FL comprend trois étapes. L’ouverture de la canopée et la densité de pins gris ont diminué significativement avec le temps depuis un FL, alors que la densité d’épinette noire et le volume de DLG ont augmenté significativement. Comparativement aux FL, les FNL augmentent en moyenne la surface terrière des peuplements et réduisent la densité moyenne, retardent le remplacement du pin gris par l’épinette noire dans le couvert forestier, diminuent le volume de DLG et augmentent significativement la masse de bryophytes. Les FNL augmentent la diversité des arbres vivants tout en réduisant la diversité structurale des DLG.

Les concentrations de nutriments échangeables n’ont pas été significativement altérées après le feu dans les peuplements affectés par un FL. Dans les peuplements affectés par un FNL, l’azote, le phosphore et la capacité d’échange cationique ont présenté des différences significatives comparativement à ce que l’on trouve dans les peuplements affectés par un FL. Une courbe en forme de S décrit la séquestration de carbone le long d’un gradient de temps dans les peuplements affectés par un FL. Le sol minéral, la litière forestière et le bois enfoui sont les principaux réservoirs de carbone dans les peuplements affectés par un FL. Les FNL, dans les peuplements de pins gris, diminuent significativement la litière forestière et le réservoir de carbone constitué par le bois enfoui alors que la biomasse du sous-bois augmente du fait que celle des bryophytes double. Le bois enfoui a modifié les concentrations de nutriments dans le sol minéral adjacent, bien que cette action ait été à petite échelle.

L’étude confirme la diversité de l’amplitude de la perturbation naturelle, les processus de succession et le cycle de nutriments amorcé. Les résultats semblent pertinents pour un ajustement des systèmes d’aménagement forestier qui imitent les perturbations naturelles. © 2009 UQAT tous droits réservés.

North American jack pine (Pinus banksiana Lamb.) stands are generally characterized by an even-aged structure resulting from high intensity fires (HIF). However, non-lethal fires of moderate intensity (MIF), which leave behind surviving trees, have also been reported. The objectives of this study were two-fold: (1) assess the concurrent dynamics of live trees, understory vegetation and different types of coarse woody debris (CWD) during succession after HIF; and (2) document how MIF affects stand structure component dynamics compared to HIF. Stands affected by both HIF and MIF were selected. Tree characteristics and age structure, understory biomass, and CWD volume were assessed. Our results suggest that the structural succession of jack pine stands following HIF comprises three stages: young stands (<48 years), premature and mature stands (58–100 years) and old stands (>118 years). Canopy openness and jack pine density significantly decreased with time since HIF, while black spruce density and CWD volume significantly increased. The highest structural diversity was measured in the premature and mature stands. Compared to HIF, MIF increased mean jack pine basal area, decreased average stand density, delayed the replacement of jack pine by black spruce replacement in the canopy, decreased CWD volume, and significantly increased bryophytes mass. MIF increased the diversity of live trees and generally decreased CWD structural diversity. The study confirms the diversity of natural disturbance magnitude and successional processes thereby initiated. Thereafter, it appeared to be relevant for adjustment of disturbance emulating forest-management systems. © Elsevier B.V. All rights reserved.

Abstract:

Fire can potentially have a large direct impact on tree roots and, thus, contribute to reduced vitality. Tree canopy status after fire should have an impact on the postfire production of fine roots, further affecting root function. We analyzed the standing crop of live and dead roots in Pinus sylvestris L. with varying degrees of crown scorch, 1 year after fire in northern Sweden. On the burned sites, total Pinus live fine-root biomass was 74% of that at the control sites, and it was only 19% of the control for roots <2 mm, indicating an 80% reduction due to fire. Root mortality was highest for high-scorch trees, but this was probably due to greater depth of burn in the organic soil for these trees and not to higher fire intensity per se. Fine-root production was also assessed by an ingrowth experiment. This showed relatively similar fine-root production in both control trees and fire-damaged trees, indicating a high allocation to root growth for the damaged trees, to make up for lost root function. Root dynamics after fire are related to a number of factors, and direct effects are determined by the depth of burn in the organic soil layer. Indirect, long-lasting effects could be due mainly to girdling of coarse roots close to tree stems and canopy loss. © 2008 NRC Canada.

Résumé:

Le feu peut avoir un impact direct important sur les racines des arbres et contribuer par conséquent à réduire leur vitalité. Après un feu, l’état de la canopée arborescente devrait avoir un impact sur la production de racines fines, affectant encore davantage la fonction des racines. Nous avons analysé la production existante de racines mortes et vivantes chez des tiges de Pinus sylvestris L. affectées par divers degrés de roussissement, un an après un feu dans le nord de la Suède. Dans les stations brûlées, la biomasse totale des racines fines vivantes de Pinus représentait 74 % de celle des stations témoins; dans le cas des racines <2 mm, c’était seulement 19 %, indiquant que le feu avait causé une réduction de 80 %. La mortalité des racines était la plus élevée chez les arbres avec le plus de roussissement mais cela était probablement dû à un brûlage plus en profondeur dans le sol organique pour ces arbres et non à une plus forte intensité du feu en soi. La production de racines fines a également été évaluée par une expérience de recrutement. Les résultats ont montré que la production de racines fines était relativement semblable tant chez les arbres témoins que chez les arbres endommagés par le feu, indiquant qu’il y avait une forte allocation vers la croissance des racines dans le cas des arbres endommagés pour compenser la perte de la fonction des racines. Après un feu, la dynamique des racines est reliée à plusieurs facteurs et les effets directs sont déterminés par la profondeur du brûlage dans l’horizon organique du sol. Les effets indirects de longue durée pourraient être dus principalement à l’annelage des grosses racines près du tronc des arbres et à la perte de canopée. © 2008 NRC tous droits réservés.