Mario Buitrago, Alain Paquette, Nelson Thiffault, Établissement du mélèze hybride (MEH) suivant différentes préparations de terrain: effets à court terme Mario Buitrago, Alain Paquette, Nelson Thiffault, Nicolas Bélanger, Christian Messier

Problématique Ressources Compétition Survie et croissance Photos : P. Gagné La préparation mécanique du terrain est utilisée avec trois objectifs : faciliter l’accès et les déplacements des travailleurs sur le terrain, libérer des ressources pour les plants comme la matière organique, l’eau, l’air, etc. et éliminer la compétition autour de plants afin qu’ils aient une augmentation de la croissance et de la survie. Dans cette logique on retrouve souvent l’idée que plus le scarifiage est intense, plus la croissance et la survie des plants seront élevées. Ressources Compétition Survie et croissance

Objectifs Intensité Croissance - survie Intensité Croissance ? Croissance - survie En surface Croissance - survie En surface En profondeur Les plants réagissent-ils de cette façon si linéaire ? Notre objectif était de tester si l’augmentation de l’intensité dans la perturbation du sol génère nécessairement une augmentation dans la croissance. Nous pensons que la réponse des plants ne sera pas en concordance avec un gradient d’intensité du scarifiage. Notre deuxième objectif était de tester comment ça se passe avec des plants mis en terre à des profondeurs majeures que les recommandées (0-3 cm). Le fait de planter plus creux fait en sorte que les plants aient une croissance et une survie faibles ? Notre hypothèse c’est qu’il se passera le contraire : les plants les plus profonds auront une meilleure performance parce qu’ils seront protégés contre des sols très secs. Nous voulions aussi identifier comment les traitements affectent les relations entre les différents facteurs qui influencent la performance des plants (comme la compétition et la température du sol entre autres) et si ces relations sont stables. En profondeur

Méthodes : sites Sapinière à bouleau jaune Sol - épaisseur et texture moyennes, drainage modéré, pente faible T : 3-4 °C P : 900-1000 mm Les deux points rouges marquent les endroits où les dispositifs expérimentaux ont été mis en place. Notre site d’étude (concernant le court terme) est situé dans le domaine de la sapinière à bouleau jaune. Environ 40 km au nord de la ville de La Tuque, tout près du lac Minomaquam. L’autre site (à moyen terme) est situé au lac aux brochets, à 40 km au sud-est de la Tuque, à la marge nordique de l’érablière à bouleau jaune.

Méthodes : dispositif expérimental Photo : Nelson Thiffault Buttes Inversions D. adjacent Simple D. Intensif Gradient d’intensité Nous avons établi notre dispositif de façon à ce que 5 techniques de scarifiage créent un gradient d’intensité au niveau du microsite. Ces trois techniques, réalisées avec scarificateur à disques, mélangent le sol minéral avec la matière organique tout en créant de sillons. Cette première est la moins intensive des trois et est nommé simple car la machine ne passe qu’une seule fois sur le parterre. Celle-ci, nommée double adjacent passe deux fois sur la même rangée quoique pour le retour elle décale d’un peu pour faire un sillon plus large. La technique double intensif, est la plus intensive des trois car la machine en plus de passer deux fois sur la même rangée, l’angle et la profondeur des disques sont modifiés pour aller plus en profondeur chercher davantage du sol minéral, créant ainsi des microsites plus perturbés. Les autres deux techniques ont été créées à l’aide d’une pelle mécanique. Pour celle-ci nommée buttes, la pelle mécanique faisait des monticules, tout en renversant le sol minéral. C’est-à-dire que le sol minéral reste par-dessus de la couche de matière organique. Pour celle-ci la machine a fait le même processus que pour les buttes mais le monticule de sol renversé, était remis dans le trou, on l’a nommée inversion. Ces deux techniques, bien que très localisées, sont encore plus intensives que celles en sillons car les microsites créés ne sont composés que de sol minéral et la végétation qui pouvait nuire à la croissance des semis a été écrasée par le sol minéral. Pour les techniques en sillons les plants peuvent bénéficier de l’absence de végétation autour d’eux et aussi d’un accès immédiat à la matière organique mélangée au sol minéral. Concernant les monticules, les semis n’auront pas de problème avec la compétition mais seront limités quant à l’accès au nutriments et peut-être affectés par une température plus élevée et une humidité plus basse. Donc nous avons établi notre gradient d’intensité au niveau du microsite dans ce sens. Photo : M. Buitrago

Scarifiage 2009 - Plantation 2010 Méthodes : dispositif expérimental Scarifiage 2009 - Plantation 2010 N S Donc au printemps 2010 nous avons mis en terre des plants de MEH qui est une espèce qui a de besoins moyens à élevés en ressources telles que la lumière, les nutriments et la température du sol. Dans chacune des parcelles contenant une technique de scarifiage nous avons planté les semis à deux profondeurs. La moitié de la parcelle les plants ont été plantés entre 0-3 cm et dans l’autre moitié entre 3-10 cm. Dans chacune des profondeurs nous avons installé des placettes circulaires de suivi.

Méthodes : dispositif expérimental Photo: P. Gagné 2211 plants de Mélèze hybride Diamètre au niveau du sol & Hauteur (printemps et automne 2010 et automne 2011) ANOVAR

Résultats et discussion : réponses des plants Effets non significatifs des traitements sur la mortalité (10%) Effets non significatifs des traitements sur la mortalité (10%) Profondeur de mise en terre non significative pour aucun des traitements Profondeur de mise en terre non significative pour aucun des traitements Paquette et al (2011); Sahlén et Goulet (2002); de Chantal (2009) Paquette et al (2011); Sahlén et Goulet (2002); de Chantal (2009) Hauteur (m ± ET) Diamètre au niveau du sol (mm ± ET) Traitements

Résultats et discussion : réponses des plants Mortalité pas significative. Profondeur de mise en terre pas significative. Ces auteurs ont mentionné dans leur papier que, pour les espèces qu’ils ont étudiées, le fait de planter à des profondeurs qui vont entre 5 – 10 cm (études confondues) peut au moins être bénéfique pour la survie des plants car cela a signifié une diminution de l’éjection par le gel et du déchaussement. 1. L’interaction entre hauteur, profondeur et temps est sortie significative (même chose pour le diamètre). On voit dans les graphiques qu'il y a des différences entre les années, entre les variables et entre les profondeurs. La trajectoire décrite dans chacune des techniques de scarifiage, change. C’est cela que nous avions formulé dans nos hypothèses et l’on voit qu’il n’y pas de patron. Pas de dominance d’un traitement par rapport aux autres. Pour la hauteur à la profondeur 0-3 il s’aperçois une tendance : l’ordre entre traitements se maintient, cependant si l’on regarde les pentes de trajectoires, on voit que des techniques comme le simple les buttes en ont eu un changement en comparaison avec les autres techniques. Là, quand on s’attarde au diamètre il n’y a pas de tendances. Parallélisme des lignes

Résultats et discussion : réponses des plants Et quand on s’en va en profondeur le portrait antérieur est un peu le même : pas de tendance. Ces auteurs ont mentionné que pour les 3 premières années de croissance, sauf pour un seul traitement, il était difficile de noter de différences entre 5 traitements de préparation de terrain. Bélanger et Paré (2005 ) et Bélanger et al (en préparation ) : Disponibilité de ressources change – temps

Conclusions et perspectives Croissance - survie Court terme : Pas de tendance Moyen terme : Accès à la Matière organique , Contrôle de la végétation Bélanger et Paré (2005) Bélanger et al. (en préparation ) Temps En surface En profondeur Croissance - survie Court terme: Pas de différence entre profondeurs Moyen terme: Croissance et survie, Stabilité Sutton (1993)

Conclusions et perspectives Croissance - survie Le traitement le moins cher, Moyen et long terme : Gestion de la végétation, Traitements partiels Moins d’impacts Environnementaux, Acceptation sociale Butt D. adj D. int Inv Simp Traitements

Conclusions et perspectives

Remerciements Nos partenaires Professeurs et conseillers UQAM – CEF – MNRF – Abitibi Consolidated – TRIADE Personnel technique de la DRF Jacques Carignan – Steve Dominic Letourneau Mes collègues du labo (2 ans et +) Annick – Cynthia – Rebecca – Isa – Sophio – Charles – Alice – Mahbubul – Kim – Sandrine – Conny – Jorgito – Nathy – Gringacho Directeurs Professeurs et conseillers Nicolas Bélanger – Pierre Gangné Personnel d’Abitibi Consolidated Nadyre Beaulieu – Mathieu Girard – François Dorval Auxiliaires de terrain Peter – Christophe – Yann – Thomas – Maria – Émilie

MERCI À VOUS!

Méthodes : analyses statistiques Analyse de piste : comment pensons nous que ça va se passer ? Ressources Température Eau Nutriments Survie et croissance Pis pour construire notre analyse de piste c’est tout simplement essayer de répondre à la question : Une fois les plants mis en terre comment ça va se passer ? Nous nous attendions à ce que les préparations de terrain auront des effets directs sur la croissance et la survie mais aussi de effets indirects qui vont passer par la végétation autour des plants et par des ressources comme les nutriments pris par eux, la température et l’humidité du sol. Et qu’il y aura des interaction entre quelques-unes de ces variables. Compétition

Méthodes : analyses statistiques Diamètre au niveau du sol & Hauteur (printemps et automne 2010 et automne 2011) ANOVAR Nutriments-feuilles (2011) Température-humidité du sol ANOVAs – Corrélation Analyse de piste (Modélisation en équations structurelles) Surface de sol minéral exposé Chercher des différences entre les traitements à l’aide d’une ANOVAR, Et à l’aide des ANOVAs et des analyses de corrélation faites sur les variables mesurées sur les 4 plants de chaque placette nous avons construit une analyse de piste afin de connaître par où les effets de traitements passent-ils. Couverture végétale P-value < 0.05

Monticules Sillons Indice de couverture de végétation Pour tous les plants a l’intérieur des placettes circulaires (2211) nous avons pris la hauteur et la diam. au niveau du sol (2 fois en 2010 et 1 en 2011). De plus en 2011, afin de connaître comment les traitements affectent les ressources et la croissance des plants, nous avons choisis 4 plants dans chaque placette circulaire pour mesurer les nutriments dans leurs feuilles, la température et l’humidité du sol à côté d’eux, la couverture végétale autour (à l’aide d’un appareil photo) et la surface de sol minéral exposé (à l’aide des règles et des rubans à mesurer). Surface de sol minéral exposé Sillons

Surface du sol exposé (m2) Résultats et discussion : effets sur les variables Surface du sol exposé (m2) Humidité du sol Croissance Nous avons trouvé de différences significatives entres les traitements concernant la température et l’humidité du sol et la surface du sol mis à nu. Ainsi que entre profondeurs de mise en terre. Et bien que des différences de l’état nutritionnel des plants n’ont pas été trouvées, les régressions simples nous ont indiqué des relations significatives avec les autres variables, ainsi qu’avec la croissance des plants. R2=0.05 P-value < 0.05 Nutriments Température du sol

Résultats et discussion : flux des effets Traitements Microenvironnement Physiologie des plants Réponse Hauteur Humidité du sol Couverture végétale Température du sol Surface sol minéral -0.17 -0.20 0.19 0.59 État nutritionnel des plants 0.22 0.23 R2= 0.15 Ce graphique nous montre les relations entre les différents facteurs qui influencent habituellement la croissance et la survie des semis. Nous avons choisi la hauteur des plants comme variable réponse car elle a été la variable qui a montré un bon ajustement à partir des ANOVAs et des corrélations. Concernant le diamètre il n’y a pas eu d’ajustement. Notre graphique a une suite logique de gauche à droite et répond à différentes hypothèses représentées par le flèches. Un autre type de variable est présent dans notre modèle : une variable latente. C’est une variable qui n’est pas mesurée directement et pour cela elle est composée d’autres variables que l’on a mesurées. Dans notre cas cette variable est l’état nutritionnel des plants et a été déterminée par certains des nutriments trouvés dans les feuilles. Dans cette première rangée nous avons les variables (une dans ce cas) reliées aux traitements. Dans le deuxième les variables concernant le microenvironnement entourant le plant. Dans la troisième, les variables reliées à physiologie des plants et dans la dernière les variables associées à la réponse des plants. La taille du microsite a affecté positivement l’humidité du sol (à cause de l’enlèvement de la végétation différente des semis) et la hauteur des plants (un microsite plus grand signifie-t-il une plus grande place pour que les plants aient accès davantage à des ressources?), et négativement la couverture végétale et la température du sol (un sol mélangé avec de la matière organique dissiperait plus la chaleur qu’un sol nu?). La hauteur a été affectée positivement par l’état nutritionnel des plants (espéré) et par la taille du microsite. Et négativement par l’humidité (le MEH ne tolère pas l’excès d’eau) et la température du sol (un peu étonnant car c’est documenté qu’un sol plus chaud favorise le développement des racines. Cependant pour le MEH nous n’avons pas encore trouvé d’information concernant cela. Apparemment des températures par-dessus de 25 °C seraient nuisibles pour le MEH. Il faudrait regarder de façon plus étroite l’influence de ce facteur). Il y a un effet positif de la couverture végétale sur l’état nutritionnel des plants. C’est un peu spécial car on s’attend d’habitude à ce que cet effet soit négatif. Facilitation ? On peut voir que les effets des traitements n’agissent pas nécessairement de façon directe sur la croissance (et probablement sur la survie) des plants. Qu’ils affectent en même temps directement et indirectement les facteurs qui influencent la performance des semis. Et tout cela change évidemment avec la configuration de ces facteurs. Les changements peuvent avoir lieu immédiatement après la préparation de terrain ou bien ils peuvent se faire au fur et à mesure que la plantation évolue. Bélanger et Paré (2005) et (en préparation) suggèrent que les ressources changent avec le temps en raison des analyses des feuilles qu’ils ont faites à des années différentes et ont trouvé que les concentrations d’azote variaient d’une année à l’autre. 0_3 cm

Résultats et discussion : flux des effets Traitements Microenvironnement Physiologie des plants Réponse Hauteur Humidité du sol Température du sol Surface sol minéral -0.27 -0.24 0.31 État nutritionnel des plants 0.24 -0.18 R2= 0.11 On peut voir que les effets sur les différents facteurs changent avec la profondeur que. On voit ici que la variable couverture végétale disparaît, et la taille du microsite vient influencer de façon négative l’état nutritionnel des plants. En superficie, il est possible que cet effet négatif soit tamponné par la couverture végétale. Pourquoi ? On ne le sait pas, mais on suggère une relation de facilitation appuyée sur le fait que la végétation autour des plants apporterait des minéraux à la litière mais que la réutilisation de ces minéraux se ferait rapidement, en ne leur permettant pas d’atteindre les couches inférieures. Pourquoi n’y a-t-il pas de patron ? Parce que la disponibilité des ressources et leur niveaux ont été modifiés par les traitements et les plants y ont réagi de différentes façons et à des différents moments. C’est-à-dire que les relations entre les différents facteurs qui influencent la croissance de semis sont complexes, elle changent d’un scénario à l’autre, d’une année à l’autre rendant ainsi la réponse des plants difficile à prédire. Les R2 des modèles sur la variable réponse montre qu’il y a beaucoup de variance qui n’a pas été expliquée, peut-être parce que les variables mesurées n’ont pas été suffisantes ? Cela démontre encore qu’il s’agît de processus complexes, pas faciles à mesurer. 3_10 cm Margolis & Brand (1990), Grossnickle (2012), Burdett (1990)

Relations complexes Prédiction difficile