0256-B4
Vincent Roy, Nelson Thiffault & Robert Jobidon 1
Les phytocides chimiques ont démontré leur efficacité à maîtriser la végétation compétitrice. Toutefois, devant les préoccupations croissantes du public à l'égard des impacts environnementaux potentiels de ces produits, il est devenu nécessaire de développer des solutions de remplacement pour le contrôle de la végétation. De plus, le contexte de la certification forestière encourage la migration vers des stratégies intégrées de gestion de la végétation qui impliquent non seulement des méthodes efficaces techniquement, mais qui sont compatibles avec des considérations d'ordre social. En 1994, le gouvernement du Québec (Canada) s'était engagé dans sa Stratégie de protection des forêts à mettre fin à l'utilisation de phytocides chimiques dans les forêts québécoises. En 2001, il a atteint cet objectif. La Stratégie préconisait alors un ensemble de solutions de remplacement à l'usage des phytocides afin de garantir l'établissement et la croissance des plantations. L'objectif de ce mémoire est de présenter les résultats des travaux de recherche qui ont été réalisés afin d'évaluer l'efficacité des solutions de remplacement proposées et d'en préciser les modalités d'application. La recherche a permis de définir un modèle de maîtrise intégrée de la végétation forestière sans usage de phytocides qui s'adapte aux caractéristiques écologiques des stations reboisées. L'expérience québécoise démontre qu'une maîtrise intégrée de la végétation, axée sur le reboisement hâtif, la mise en terre de plants de fortes dimensions (hauteur de 35 à 45 cm) et les travaux intensifs de dégagement mécanique, permet d'amener les plants au stade de croissance libre sans utilisation de phytocides chimiques dans une majorité de stations. Ce scénario est potentiellement applicable à d'autres écosystèmes tempérés et boréaux où les problèmes de compétition sont similaires. Cette stratégie, qui vise l'application de traitements mécaniques aux seuls endroits et moments où ils sont requis, s'inscrit dans une optique de développement durable destinée à maintenir la biodiversité et la productivité à long terme des écosystèmes forestiers.
La maîtrise de la végétation de compétition est une pratique sylvicole essentielle pour assurer un environnement favorable à la survie et la croissance des plantations résineuses établies dans les forêts tempérée et boréale. Au cours de la phase d'établissement des plantations, l'influence de la végétation de compétition sur les conditions environnementales, de même que l'utilisation des ressources environnementales par cette végétation, ont le potentiel de réduire la croissance de l'espèce cultivée (Wagner et al. 2001). Par exemple, après cinq ans, la compétition exercée par les feuillus de lumière (par exemple Prunus pensylvanica, Populus tremuloides et Betula papyrifera) a réduit le diamètre de l'épinette blanche (Picea glauca) par un facteur de trois (Jobidon 2000). Les phytocides chimiques ont démontré leur efficacité à maîtriser la végétation de compétition (Pitt et al. 1993). Ils constituent, dans plusieurs situations, la méthode la plus économique pour parvenir à cette fin (McDonald et Fiddler 1993). Toutefois, sur certaines stations, les gains de croissance issus du dégagement chimique ne se distinguent pas significativement de ceux issus du dégagement mécanique (Jobidon et al. 1999). De plus, devant les préoccupations croissantes du public à l'égard des impacts environnementaux potentiels des phytocides chimiques, il est devenu nécessaire de développer des solutions de remplacement pour le contrôle de la végétation (Wagner et al. 1998). Le contexte de la certification forestière encourage également la migration vers des stratégies intégrées de gestion de la végétation qui impliquent non seulement des méthodes efficaces techniquement, mais qui sont compatibles avec des considérations d'ordre social (Wagner 1994).
Le gouvernement du Québec (Canada) a intégré ces préoccupations dans la Stratégie de protection des forêts, dans laquelle il s'engageait à éliminer l'utilisation des phytocides chimiques en milieu forestier (ministère des Ressources naturelles du Québec 1994). Cet engagement clé a été respecté et l'utilisation de phytocides chimiques n'est plus autorisée dans les forêts publiques du Québec depuis le 1er janvier 2001. Cette décision a amené le développement de stratégies sylvicoles préventives axées d'abord sur la protection de la régénération naturelle lors des coupes. La coupe avec protection de la régénération et des sols a systématiquement remplacé toute forme de coupe totale. Toutefois, lorsque la régénération naturelle ne permet pas d'obtenir une quantité adéquate de semis de qualité dans un délai acceptable, le reboisement est utilisé comme complément de régénération. À cet égard, la Stratégie de protection des forêts préconisait un ensemble de solutions de remplacement à l'usage des phytocides afin de garantir l'établissement et la croissance des plantations. L'objectifde ce mémoire est de présenter les résultats des travaux de recherche qui ont été réalisés afin d'évaluer l'efficacité des solutions de remplacement proposées et d'en préciser les modalités d'application. La recherche a permis de définir un modèle de maîtrise intégrée de la végétation forestière sans usage de phytocides qui s'adapte aux caractéristiques écologiques des stations reboisées. Ce modèle, applicable en plantation, comprend l'utilisation et l'harmonisation des opérations de préparation du terrain, de reboisement hâtif, de mise en terre de plants de fortes dimensions (PFD; hauteur initiale moyenne de 35 à 45 cm) et du dégagement mécanique de plantation.Ce scénario est potentiellement applicable à d'autres écosystèmes tempérés et boréaux où les problèmes de compétition sont similaires.
La préparation mécanique du terrain est une opération préalable à la mise en terre des plants qui vise à créer un environnement favorable à leur établissement et leur croissance de même qu'à faciliter les travaux subséquents liés à l'entretien de la plantation (Prévost 1992). Cette intervention a été examinée dans le contexte de l'abandon de l'usage des phytocides pour comprendre sa contribution à l'établissement des PFD et au contrôle de la végétation. Nos études démontrent que, sur les sites riches à humus mince et à haut risque de compétition, le scarifiage à disques influence peu les régimes thermique et hydrique du sol ainsi que la densité de la végétation compétitrice (Thiffault et al. soumis). De même, il n'a pas d'effet marqué sur la croissance et la physiologie des plants (Thiffault et al. soumis). Ces résultats de recherche, conjugués aux observations empiriques des praticiens forestiers, ont mené à la pratique actuelle qui consiste, pour ces stations, à limiter la préparation du terrain à une mise en andains des débris de coupe tout en minimisant les perturbations du sol. D'autres modes de préparation du terrain plus intensives, telles que la mise en buttes (Sutton 1993) et l'inversion (Örlander et al. 1998), ont démontré un potentiel pour améliorer l'établissement des plants. Toutefois, les risques potentiels de baisse de fertilité des stations occasionnée par le lessivage des éléments nutritifs du sol à la suite de son brassage indu incitent à la prudence (Prévost 1992).
Une mise en terre hâtive des plants, c'est-à-dire le printemps suivant la récolte finale, permet aux plants de profiter de conditions d'établissement et de croissance favorables puisque le parterre de coupe n'est pas encore envahi par la végétation de compétition. Aucune étude n'a permis de documenter précisément l'effet du reboisement hâtif. Toutefois, dans un scénario de reboisement hâtif, nos résultats de recherche sur plusieurs sites d'étude indiquent que les plants mis en terre dans des parcelles avec ou sans contrôle de la végétation de compétition ont la même croissance en diamètre lors de la première année après plantation. À l'opposé, sur un site reboisé après un délai d'un an, Wood et von Althen (1993) indiquent que le contrôle de la compétition dès la mise en terre de l'épinette blanche et de l'épinette noire (Picea mariana) augmente significativement le diamètre des plants par rapport à un témoin non dégagé. Ainsi, l'intégration des opérations de récolte aux stratégies de reboisement permet un meilleur établissement des plantations.
Le reboisement avec des plants résineux de fortes dimensions pour réduire l'impact de la compétition a eu des effets positifs sur la croissance et la survie des plants de plusieurs espèces, notamment chez Pseudotsuga menziesii (Newton et al. 1993), Pinus radiata (Mason et al. 1996), Pinus elliottii (South et Mitchell 1999), et Picea sitchensis (South et Mason 1993).
Afin d'évaluer l'efficacité de cette approche pour les conditions du nord-est de l'Amérique du Nord, une étude a été établie afin de déterminer la performance de quatre dimensions de plants d'épinette noire et d'épinette blanche mis en terre dans trois stations au Québec. Les résultats démontrent que les plants de plus fortes dimensions ont une plus grande capacité photosynthétique, ce qui leur confère une meilleure croissance et un meilleur accès aux ressources environnementales, principalement la lumière (Jobidon et al. 1998), sans pour autant qu'ils soient davantage susceptibles à de plus forts stress hydriques (Lamhamedi et al. 1998). Grâce au développement de récipients adaptés à leur production, les PFD ne présentent pas de malformation racinaire (Gingras et al. 2002). Après huit années de croissance, les PFD produits en récipients de 340cm3 (hauteur initiale= 45cm, diamètre initial= 6mm) présentent un indice de volume de 1,3 à 1,5 fois supérieur à celui des plants standards de 110 cm3 (hauteur initiale= 21cm, diamètre initial= 3mm) (Jobidon et al. soumis). De plus, les gains de croissance découlant de la combinaison d'une plantation de PFD avec contrôle de la compétition ont été multiplicatifs. En effet, les plus fortes caractéristiques dendrométriques des PFD (diamètre et hauteur) au moment de la mise en terre leur procurent un meilleur potentiel de croissance que les plants de dimensions standards. De plus, les PFD sont mieux nantis pour croître en présence de compétition puisque leurs fortes dimensions leur confèrent un avantage compétitif pour la lumière. Un reboisement avec des PFD devrait limiter le besoin de répéter les dégagements mécaniques et permettre d'obtenir une meilleure réaction de croissance à la suite de ceux-ci.
Le dégagement mécanique de plantations constitue la principale méthode de maîtrise de la végétation utilisée présentement au Québec. Les études sur les effets du dégagement mécanique réalisées depuis plus de 15 ans au Québec démontrent que des gains de croissance significatifs en diamètre de l'épinette noire après 5 ans et 10 ans sont obtenus (Jobidon et Charette 1997; Jobidon et al. 1999). De plus, les plants des parcelles dégagées affichent un rythme de croissance supérieur à ceux des parcelles témoins. Cet écart s'accentue significativement dans le temps (Jobidon et al. 1999).
Par ailleurs, la forte reproduction végétative (soit par rejets de souche, par drageonnement ou les deux à la fois) de plusieurs espèces de compétition fait en sorte que la couverture végétale se reforme rapidement après la coupe des tiges. Un second dégagement est parfois nécessaire. Les travaux de recherche sur le dégagement mécanique ont toutefois permis d'en préciser les conditions optimales de réalisation. La coupe en saison feuillée conduit aux meilleurs résultats de croissance en hauteur et en diamètre des plants résineux (Jobidon et Charette 1997), en raison d'un retour moindre des espèces de compétition.
Pour s'assurer que la plantation offre un rendement qui reflétera à la fois la qualité du matériel mis en terre et la qualité de la station, il importe d'effectuer un suivi de l'état compétitif des plants et de les dégager dès qu'une situation de compétition est détectée. À cet effet, un des engagements de la Stratégie de protection des forêts visait à améliorer les méthodes de prescription des travaux de dégagement mécanique, afin de les réaliser au moment opportun (nombre d'années après la mise en terre) et ainsi limiter les interventions aux seuls cas nécessaires. Au Québec, un outil objectif de prise de décision a été développé pour prescrire un dégagement qui est basé sur la quantité de lumière reçue par les plants dans un environnement compétitif où la croissance en hauteur des espèces de compétition est finie (ex. Rubus idaeus) (Jobidon 1992; Jobidon 1994). Cet outil permet d'établir le statut compétitif des plants et de juger de la nécessité de dégager la plantation. Toutefois, pour les stations envahies par les feuillus de lumière, l'état compétitif est appelé à changer rapidement, en raison de l'écart du taux de croissance entre les résineux et ces espèces. C'est pourquoi il est important de bonifier l'outil et de définir les paramètres qui détermineront s'il est nécessaire de dégager la plantation.
Un réseau de 14 stations expérimentales a été établi dans trois régions écologiques afin d'étudier l'effet combiné du reboisement hâtif avec des PFD et du dégagement mécanique sur les plants et la végétation de compétition. Les traitements étudiés consistent à dégager mécaniquement certaines parcelles après un nombre variable d'années suivant la mise en terre. L'analyse des courbes de croissance des plants et des patrons d'envahissement des espèces de compétition nous permettra de raffiner nos prescriptions de dégagement pour des conditions écologiques variées. D'autres aspects de la stratégie demeurent également à affiner. Le scénario proposé est effectivement moins performant dans les stations fortement envahies par certaines espèces, notamment Rubus idaeus. En effet, lors du dégagement mécanique, un certain nombre de plants de conifère sont accidentellement coupés, étant cachés par la forte densité de la couverture végétale. L'impact de la coupe de ces jeunes plants sur la productivité de la plantation n'a pas été quantifié à ce jour, mais le problème semble réel.
Les besoins grandissants de la société en matière ligneuse et son intérêt pour la conservation intégrale de forêts naturelles confirment l'importance du reboisement pour les prochaines années. La gestion de la compétition doit respecter les principes de l'aménagement intégré des ressources forestières. Diverses recommandations d'aménagement en regard de la conservation de la biodiversité des plantations ont été formulées (Hartley 2002), notamment à l'égard d'un usage restreint de phytocides. À ce titre, le Québec est à l'avant-garde depuis l'application de la recommandation de la Stratégie de protection des forêts d'éliminer l'usage des phytocides chimiques en forêt publique. Malgré l'abandon des phytocides chimiques pour lutter contre la compétition dans les plantations, la stratégie de maîtrise intégrée de la végétation, axée sur le reboisement hâtif, la mise en terre de plants de fortes dimensions et les travaux intensifs de dégagement mécanique, permet d'amener les plants au stade de croissance libre et de maintenir la productivité dans une majorité de stations reboisées. L'atteinte de cet important objectif constitue une première au Canada. L'élimination de l'usage des phytocides chimiques, de même que l'application des traitements de scarifiage et de dégagement mécanique aux seuls endroits et moments où ils sont requis s'inscrivent dans une optique de développement durable visant le maintien de la biodiversité et de la productivité à long terme des écosystèmes forestiers.
Gingras, B.M., Richard, S. et Robert, N., 2002. Performance de cinq ans en plantations comparatives de plants résineux de fortes dimensions et de feuillus cultivés dans des récipients à parois ajourées. Mémoire de recherche forestière 141, Direction de la recherche forestière, Forêt Québec, Ministère des Ressources naturelles, Québec, QC, 100 p.
Hartley, M.J., 2002. Rationale and methods for conserving biodiversity in plantation forests. Forest Ecology and Management, 155: 81-95.
Jobidon, R., 1992. Measurement of light transmission in young conifer plantations: A new technique for assessing herbicide efficacy. Northern Journal of Applied Forestry, 9: 112-115.
Jobidon, R., 1994. Light threshold for optimal black spruce (Picea mariana) seedling growth and development under brush competition. Canadian Journal of Forest Research, 24: 1629-1635.
Jobidon, R. et Charette, L., 1997. Effet, après 10 ans, du dégagement manuel simple ou répété et de la période de coupe de la végétation de compétition sur la croissance de l'épinette noire en plantation. Canadian Journal of Forest Research, 27: 1979-1991.
Jobidon, R., Charette, L. et Bernier, P.Y., 1998. Initial size and competing vegetation effects on water stress and growth of Picea mariana (Mill.) BSP seedlings planted in three different environments. Forest Ecology and Management, 103: 293-305.
Jobidon, R., Trottier, F. et Charette, L., 1999. Dégagement chimique ou manuel de plantations d'épinette noire ? Étude de cas dans le domaine de la sapinière à bouleau blanc au Québec. The Forestry Chronicle, 76: 973-979.
Jobidon, R., 2000. Density-dependent effects of northern hardwood competition on selected environmental resources and young white spruce (Picea glauca) plantation growth, mineral nutrition, and stand structural development -- a 5-year study. Forest Ecology and Management, 130: 77-97.
Jobidon, R., Roy, V. et Cyr, G., Soumis. Net effect of competing vegetation on selected environmental conditions and performance of four spruce seedling stock sizes after eight years in Québec (Canada). Annals of Forest Science.
Lamhamedi, M.S., Bernier, P.Y., Hébert, C. et Jobidon, R., 1998. Physiological and growth responses of three sizes of containerized Picea mariana seedlings outplanted with and without vegetation control. Forest Ecology and Management, 110: 13-23.
Mason, E.G., South, D.B. et Weizhong, Z., 1996. Performance of Pinus radiata in relation to seedling grade, weed control, and soil cultivation in the central North Island of New Zealand. New Zealand Journal of Forest Science, 26: 173-183.
McDonald, P.M. et Fiddler, G.O., 1993. Feasibility of alternatives to herbicides in young conifer plantations in California. Canadian Journal of Forest Research, 23: 2015-2022.
Ministère des Ressources naturelles du Québec, 1994. Une stratégie: Aménager pour mieux protéger les forêts. Gouvernement du Québec, FQ94-3051.
Newton, M., Cole, E.C. et White, D.E., 1993. Tall planting stock for enhanced growth and domination of brush in the Douglas-fir region. New Forests, 7: 107-121.
Örlander, G., G. Hallsby, P. Gemmel et C. Wilhelmsson. 1998. Inverting improves establishment of Pinus contorta and Picea abies - 10 years results from a site preparation trial in Northern Sweden. Scandinavian Journal of Forest Research 13: 160-168.
Pitt, D.G., Thompson, D.G., Payne, N.J. et Kettela, E.G., 1993. Response of woody eastern Canadian forest weeds to fall foliar treatments of glyphosate and triclopyr herbicides. Canadian Journal of Forest Research, 23: 2490-2498.
Prévost, M., 1992. Effet du scarifiage sur les propriétés du sol, la croissance des semis et la compétition: revue des connaissances actuelles et perspectives de recherches au Québec. Annales des Sciences Forestières, 49: 277-296.
Sutton, R.F., 1993. Mounding site preparation: a review of european and North American experience. New Forests 7: 151-192.
South, D.B. et Mason, W.L., 1993. Influence of differences in planting stock size on early height growth of Sitka spruce. Forestry, 66: 83-96.
South, D.B. et Mitchell, R.J., 1999. Determining the "optimum" slash pine seedling size for use with four levels of vegetation management on a flatwoods site in Georgia, U.S.A. Canadian Journal of Forest Research, 29: 1039-1046.
Thiffault, N., Jobidon, R. et Munson, A.D., Soumis. Performance and physiology of large containerized and bare-root spruce seedlings in relation to scarification and competition in Québec (Canada). Annals of Forest Science.
Wagner, R.G., 1994. Toward Integrated Forest Vegetation Management. Journal of Forestry, 92: 26-30.
Wagner, R.G., Flynn, J. et Gregory, R., 1998. Public perceptions of risk and acceptability of forest vegetation management alternatives in Ontario. The Forestry Chronicle, 74: 720-727.
Wagner, R.G., Bell, F.W. et Campbell, R.A., 2001. Vegetation Management. Dans Regenerating the Canadian Forest: Principles and Practices for Ontario, Edité par R.G. Wagner et S.J. Columbo, Markham, ON, Fitzhenry & Whiteside.pp.431-457.
Wood, J.E. et von Althen, F.W., 1993. Establishment of white spruce and black spruce in boreal Ontario: Effects of chemical site preparation and post-planting weed control. The Forestry Chronicle, 69: 554-560.
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