Responsable
Nicolas Bélanger
Collaborateurs
Suzanne Brais, Sylvain Moreau, Simon Bilodeau-Gauthier, Patrick Cartier, Éric Lapointe
Étudiants
Lili Perreault, Gustavo-Alberto Palma-Ponce, Jean-Charles Miquel
Problématique
Des milliers de tonnes de cendres provenant de la combustion de la biomasse forestière sont produites chaque année au Québec par les papeteries et les centrales de cogénération. En outre, plus de 700 usines de traitement des eaux usées ont été construites au Québec entre les années 1980 et 1990. Les municipalités doivent gérer l'élimination d'environ un million de tonnes de boues d'épuration (biosolides municipaux) par année. Malgré les efforts du ministère, la valorisation des matières résiduelles fertilisantes (MRF) comme les cendres et les biosolides dans les forêts reste limitée.
Objectifs
Le projet de valorisation des MFR en milieu forestier a comme objectif principal de vérifier les bénéfices de l'application de cendres industrielles et de biosolides sur la disponibilité des éléments nutritifs et le rendement de plantations juvéniles de peuplier hybride, d’épinette blanche, de pin gris et de mélèze hybride.
Méthodologie
Le projet repose sur une série de dispositifs expérimentaux. Les premiers dispositifs portaient sur l’application de cendres. Ils ont été mis en place entre 2005 et 2008 dans le secteur de Senneterre en Abitibi. Une deuxième série de dispositifs portant sur l'application de biosolides industriels et de boues de chaux issus de la papetière de Domtar en Estrie ont été mis en place en 2012-2013. Finalement, un dispositif additionnel portant sur l’application de boues de fosses septiques compostées a été mis en place dans la FERLD en 2013. Le suivi de ces dispositifs inclut le suivi des caractéristiques des sols, de la nutrition foliaire et de la croissance des jeunes arbres.
Retombées escomptées
Ce projet permettra de préciser la valeur fertilisante des cendres, des biosolides industriels et de boues de chaux permettant d'accroître la production ligneuse de la forêt. Le projet permettra aussi de développer une expertise québécoise en matière de valorisation des MRF en milieu forestier et de faire des recommandations en matière de mélanges et de taux d’application optimaux.
Applicabilité
Forêt boréale de l'est de l'Amérique du nord
Livrables
Lili Perreault, Sylvie Quideau, Nicolas Bélanger, Suzanne Brais. Soil and seedling response to dehydrated septic tank sludge versus forest floor additions at a disturbed site. 2018. Can. J. Soil. Sci. 98(1):114-127
DOI : 10.1139/cjss-2017-0073
Over a period of 2 yr, the effects of dehydrated septic tank sludge application on the chemical properties of a severely disturbed forest clayey soil were assessed and compared with application of native forest floor (i.e., from neighboring forest). Six treatments [fresh and mature sludges × two depths (15 and 25 cm), forest floor, and a control] were replicated three times according to a complete random design. Total organic C and N concentrations of amendments and their chemical structure, based on13 C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, were determined. Mineral soil C and N concentrations and C mineralization rates were monitored as well as nutrient supply rates using Plant Root Simulator™ probes. White spruce [Picea glauca (Moench) Voss] seedling foliar nutrition and growth were also monitored. NMR spectroscopy revealed differences among amendments, with the forest floor spectra displaying lower O-alkyl C and higher alkyl C and carbonyl C proportions relative to sludge. Neither soil C concentrations nor mineralization were significantly improved in the mineral soil under any treatment, even at application rates exceeding 700 t sludge ha?1 (dry mass). The sludges supplied more NO3 and P, and less NH4 and K to the mineral soil than the forest floor and control. Increased nutrient availability under sludge and forest floor generally resulted in improved foliar nutrition and growth of white spruce seedlings. Despite differences in organic matter quality and mineral N form supplied by sludge and forest floor, sludge application is a valid restoration approach. © 2018, Agricultural Institute of Canada. All rights reserved.
Toma Guillemette, Nicolas Bélanger, Suzanne Brais. Wood ash and N fertilization in the Canadian boreal forest: Soil properties and response of jack pine and black spruce. 2015. For. Ecol. Manage. 348:1-14
DOI : 10.1016/j.foreco.2015.03.021
Wood ash fertilization has yet to be investigated in Canadian boreal forests. Ash often improves soil acid–base status, but without N addition it seldom increases tree growth on poor mineral soils. We report results of a large scale experiment conducted in a boreal jack pine (
Pinus banksiana Lamb) stand growing on sandy acidic soil in Northeastern Canada. The experiment was completely random with four replications (1 ha each) of five treatments (0, 1, 2, 4 and 8 dry Mg ha?1) of loose fly ash with and without urea (280 kg N ha?1). Soils were sampled in the 0, 2, and 8 Mg ha?1 treatment up to eight years after application. Foliar nutrition and stand growth were assessed in all treatments one and two years and five years after treatment, respectively.
Even under low ash loading, forest floor exchangeable base cations, pH, and base saturation increased within a year of application. Ash application also resulted in a swift decrease in forest floor organic C and an increase in N potential net mineralization rate. The initial dominant pattern of upper mineral soil properties in relation to ash loading was a curvilinear relationship with the highest values observed in the 2 Mg ha?1treatment. Eight years after ash application, significant linear relationships were found between ash loading and base cations and base saturation in the forest floor and mineral soil (0–10 cm, 10–20 cm). Contrary to N fertilization, ash had no effect on jack pine foliar nutrition and on its five-year growth. However, a decrease of 30% in relative growth rate was observed between the control and the 8 Mg ha?1ash treatment for large (?10 cm DBH) black spruces (Picea mariana (Mill.) BSP). Black spruce is the dominant commercial species of Canadian eastern boreal forests and thus, additional studies are needed to validate the deleterious effect of ash on spruce growth and to elucidate the mechanisms involved.
Bélanger et al. 2020. Effet de l’épandage de biosolides papetiers et de boue de chaux sur la croissance et la nutrition foliaire d’une plantation de peupliers hybrides en Estrie (rapport 1, 21p.) et Mobilité des nutriments et des métaux traces dans les sols d’une plantation hybride en Estrie suite à l’épandage de matières résiduelles fertilisantes (rapport 2, 29p.).
Avancement
Fin du suivi des dispositifs en 2017. Analyses et dissémination des résultats prévues d’ici la fin 2020.
Organismes subventionnaires
MFFP, volet 1, volet 2, Chaire AFD, CRSNG, Domtar
Financement annuel
Financement terminé
Durée
2005-2020
Dernière mise à jour :
2020-12-01 14:13:01
