Démographie des semis de sapin baumier

DÉMOGRAPHIE DES SEMIS DE SAPIN BAUMIER

REPRODUCTION

Le principal moyen de reproduction du sapin baumier est la production de semis issus de graines. Par contre, il existe une seconde voie pour se régénérer ; les branches du sapin qui sont en contact avec l’humidité du sol peuvent produire des marcottes (Godman 1965, Frank 1983). La production de cônes chez îe sapin débuterait à J’âge de 15 ans (Frank 1983) et la maturité sexuelle ne serait atteinte que vers 20 à 30 ans (Morris 1951). La viabilité des graines augmente avec l’âge des arbres et la position architecturale dans la canopée (Morris 1951, Godman 1965, Greene et al, 1999). Elle est aussi gouvernée par les conditions climatiques qui prévalent lors de la floraison. L’occurrence d’une année semencière nécessite un printemps chaud et sec l’année précédente pour produire des réserves de carbohydrates et de nutriments minéraux (Morris 1951), et un été humide lors de la maturation des graines (Houle 1999). Les cônes maturent tout l’été et la dissémination des graines par le vent se produit tard en août pour se poursuivre tout l’hiver, jusqu’au printemps suivant (Frank 1983). Les graines de sapin germent tôt au printemps, de la fin mai au début juin (Duchesneau et Morin 1999).

Les graines doivent germer durant l’année qui suit la dispersion. Le sol sert de transit hivernal aux graines puisqu’elles ne conservent pas leur viabilité au sol (Houle et Fayette 1991, Houle 1992 b) ou dans le sol (Ibarzabal 1994, Zarnovican et Laberge 1997). Dès le début de la saison de germination, plus de la moitié des graines germées meurent (Duchesneau et Morin 1999). Le sapin baumier est une espèce dite tolérante à l’ombre. Il a la capacité de survivre dans des milieux très ombragés (Walters et Reich 2000). Le recrutement de semis de sapin peut s’effectuer sous la canopée où il y a une faible disponibilité de lumière (Kato et Yamamoto 2001). La régénération des peuplements de sapin est dépendante des semis II préétablis sous couvert d’arbres dominants. Le recrutement se ferait à la suite d’une perturbation naturelle tel qu’une ouverture du milieu. Selon Kneeshaw et al (2006), les semis les plus petits sont les plus tolérants à l’ombre. L’importance de cette régénération préétablie pour le renouvellement d’un peuplement est reconnue depuis longtemps (Ghent 1958, Hatcher 1960, Kohyama 1983, Morin et al. 1990). Elle lui confère l’avantage d’être déjà présent sur le site suite à une perturbation de la canopée (Thompson et Grime 1979), éliminant le stade de colonisation des sites (Ghent 1958).

PERTURBATIONS NATURELLES

Dans l’Est Canadien, la forêt boréale évolue en fonction de deux perturbations naturelles majeures soit les feux (Cogbill 1985) et les épidémies d’insectes (MacLean 1984, Baskerville 1986). Le sapin baumier est une espèce mal adaptée au passage d’un feu de forêt. Au passage d’un feu, les graines au sol et dans les arbres ainsi que les semis au sol sont détruits, ce qui rend la régénération très difficile. À la suite d’un feu, la présence de sapin baumier dépend uniquement des survivants (Bergeron et Charron 1994). La tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana (Ciem.)) (TBE) s’attaque particulièrement au sapin baumier (Biais 1954). Il est le principal ravageur forestier parmi les insectes indigènes défoliateurs dans l’est de l’Amérique du Nord (Morin et al. 2000, Biais 1985). Des épidémies sont répertoriées depuis-la déglaciation (Simard et al 2006). Le phénomène de défoliation par la TBE a été observé jusqu’à la limite nord de distribution du sapin baumier, au 53e parallèle et de façon récurrente (Jardon et al 2003). Au cours du XXe siècle au Québec, ont répertorie trois épidémies d’importance débutant vers 1909, 1944 et Î974 (Morin et Laprise 1990, Morin et al. 2000).

Plusieurs études ont confirmé l’hypothèse de Baskerville selon laquelle les épidémies de TBE et les forêts de sapin baumier peuvent former un système cyclique autorégulateur interdépendant à long ternie (Biais 1954, Baskerville et al. 1975, Baskerville 1986, MacLean 1984, Morris 1963, Ghent et al. 1957, Morin 1990, 1994). Se nourrissant des bourgeons de fleur et de feuillage nouvellement développés des arbres hôtes, la TBE provoque une réduction de la croissance radiale pouvant provoquer la mort des arbres dominants lorsque l’épidémie dure quelques années (Biais 1954, 1965, MacLean 1980, 1985). La mort des arbres dominants permet une augmentation de la quantité de lumière au sol favorisant ainsi le développement de la régénération préétablie selon un système écologique stable à long ternie (MacLean 1988). Ce modèle cyclique se fonde sur la stratégie de reproduction du sapin baumier, basée sur la présence d’une banque de semis préétablis sous couvert (Hatcher 1960, Fye et Thomas 1963, Ruel 1989, Morin 1990). En effet, les semis ne s’installent pas pendant l’épidémie (Parent et al. 2003). L’importance de Ja banque de semis pour assurer la régénération suite à une épidémie de TBE a déjà été démontrée (Morin et Laprise 1997). Cependant, la dynamique de l’installation des semis sous couvert forestier n’est actuellement pas connue.

CADRE DE L’ETUDE

Dans un contexte d’aménagement écosystémique des forêts, il est important de permettre l’établissement de la régénération par des traitements sylvicoles qui s’appuient sur une bonne connaissance des processus dynamiques régissant son établissement (Côté et Bélanger 1991). Les stades les plus importants du cycle d’une plante sont la survie de la graine, sa germination et l’établissement du semis sous couvert jusqu’à la reproduction. Les données des structures d’âges sont insuffisantes pour déterminer les variations temporelles du recrutement de la banque de semis (Antos et al. 2000), en raison des cernes manquants chez les semis opprimés (Parent et al. 2002). Pour saisir pleinement la dynamique de régénération du sapin baumier en forêt boréale, des études à long terme sont nécessaires (Kneeshaw et al. 1998, Houle 1995 a). Ces études devraient s’étendre sur un cycle vital complet, de la pluie de graines jusqu’au semencier (Duchesneau et Morin 1999). L’objectif de cette étude est de caractériser la dynamique de la banque de semis sous couvert forestier et son importance pour la régénération du peuplement. Plus précisément, il s’agit de suivre les pluies de graines et leur germination dans le temps, d’observer la survie dans le temps de différentes cohortes et finalement, de mieux comprendre la stratégie d’établissement de la banque de semis. A la lumière des travaux effectués sur la dynamique de la banque de semis des sapinières (Morin et Laprise 1997, Parent et al. 2001, 2003) l’hypothèse qu’il existerait deux types de banque de semis a été émise.

Le premier type, appelé banque temporaire, serait constitué des semis qui proviennent des graines issues des années semencières récurrentes. Ces graines sont dispersées sous îe couvert des peuplements matures alors que la plupart des substrats favorables à l’ensemencement sont déjà occupés par des semis. Même si une très grande quantité de ces graines germe, la plupart des semis meurent très rapidement dans les premières années (Duchesneau et Morin 1999). Le deuxième type, appelé banque persistante, serait constitué de semis installés alors que les conditions de germination et de survie étaient favorables. Ces semis auraient un meilleur taux de survie et pourraient persister sous couvert pendant des décennies. Les semis de la banque temporaire auraient donc très peu de chance de profiter d’une ouverture du milieu et d’atteindre îa canopée, étant peu nombreux à survivre et plus petits que les semis persistants.

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Table des matières

RÉSUMÉ
REMERCIEMENTS
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
CHAPITRE! INTRODUCTION
1.1 CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES
1.2 REPRODUCTION
1.3 PERTURBATIONS NATURELLES
1.4 PERTURBATIONS ANTHROPIQUES
1.5 CADRE DE L’ÉTUDE
CHAPITRE II MATÉRIEL ET MÉTHODES
2.1 RÉGION ÉTUDIÉE
2.2 SITES D’ÉTUDE
2.4 DISPOSITIF D’ÉCHANTILLONNAGE PERMANENT
2.5 DYNAMIQUE DE LA VÉGÉTATION
2.6 DYNAMIQUE DES PLUIES DE GRAINES
2.7 DYNAMIQUE DE LA BANQUE DE SEMIS
2.8 DÉMOGRAPHIE DES SEMIS DE SAPIN BAUMIER
2.9 TRAITEMENTS STATISTIQUES
CHAPITRE III RESULTATS
3.1 CARACTÉRISATION DES SITES
3.2 SEMENCES, GERMINATION ET PRODUCTION DES SEMIS
3.3 PRÉSENTATION DES COHORTES PRÉSENTES EN 2006
3.4 DÉMOGRAPHIE DES SEMIS DU SAPIN BAUMIER
3.5 CROISSANCE EN HAUTEUR
3.6 POUSSE APICALE DES SEMIS
3.7 PROBABILITÉ DE SURVIE DES SEMIS
CHAPITRE IV DISCUSSION
4.1 PRODUCTION INITIALE
4.2 PROPORTION DES COHORTES PRÉSENTES EN 2006
4.3 DÉMOGRAPHIE DES SEMIS DU SAPIN BAUMIER
4.4 HAUTEUR DES SEMIS DANS LE TEMPS
4.5 POUSSE APICALE DES SEMIS
4.6 PROBABILITÉ DE SURVIE DES SEMIS
4.7 SUITE À UNE PERTURBATION AFFECTANT LE COUVERT FORESTIER.
CHAPITRE V CONCLUSION
REFERENCES