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Aménager les tourbières forestières boréales : la vision d’un hydrologue

forestier

Sylvain Jutras, ing.f., Ph.D.

Professeur en hydrologie forestière Département des sciences du bois et de la forêt

Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique Université Laval

Tout d’abord…

• Merci pour cette opportunité

• Les messages à retenir :

– Hydrologie des sols organiques

= Crème glacée napolitaine

– Le drainage sylvicole

• Affecte le bilan hydrologique

• Aménagement intensif – Sinon problèmes de castor

Perturbations du sol = Perturbations hydrologiques

Plan de la présentation

• Mon expérience en tourbières forestières

• Hydrologie des sols organiques

• Hydrologie des tourbières forestières

• Résultats scientifiques pertinents

• Scénarios sylvicoles

Mon expérience

• Été 1998 : – Assistant à la planification

du drainage forestier

– Coopérative forestière Chapais-Chibougamau

• 45 km au sud de Matagami, vers Lebel-sur-Quévillon

Mon expérience

• 1999 à 2001 : Maîtrise (ULaval)

– Impact du drainage forestier après coupe sur la croissance de l’épinette noire en forêt boréale

• Jean Bégin et André Plamondon

• 2001-2006 : Doctorat

– Growth of tree species and hydrology in managed forested peatlands, Quebec

• Jean Bégin, Hannu Hökkä et André Plamondon

Mon expérience

• De juin à décembre 2001

• Assistant de recherche en Finlande – METLA

– Mes constats :

• Du drainage partout! – 53 % des sols organiques sont drainés

• Transfert de connaissance QC-FI? – Technique opérationnelle = oui

– Approche sylvicole = non

• Pas d’épinette noire

• Pas de castors

• Forêt privée sous aménagement intensif

Mon expérience

• Depuis mon doctorat – Rédaction d’un avis scientifique concernant le drainage

sylvicole au Québec et son utilisation potentielle pour remédier aux effets négatifs de l’orniérage (2004);

– Coordonnateur du comité milieu humide pour l’élaboration du RADF (2008-2009);

– Postdoctorat en modélisation hydrologique des tourbières

– Postdoctorat en physique des sols organiques agricoles

– Restauration hydrologique de la Grande Plée Bleue

– Rédaction de guides sylvicoles pour le MRNF (2011); • Drainage sylvicole

• Remontée de la nappe phréatique

• Orniérage (réviseur)

Propriétés des sols organiques

• Composés de tourbe

– Très fortement stratifiés

– Plusieurs couches de sol

• Propriétés hydrauliques différentes

• Structures verticale et horizontale marquées

Source : Letts et al. 2000

Conductivité hydraulique Texture Ksat (m/h) Sable 0.2100 Sable loameux 0.0611 Loam sableux 0.0259 Loam 0.0132 Loam limoneux 0.0068 Sable limono-argileux 0.0043 Loam argileux 0.0023 Loam limono-argileux 0.0015 Argile sableuse 0.0012 Argile limoneuse 0.0009 Argile 0.0006 Tourbe Fibrique 1.0080 Tourbe Mésique 0.0072 Tourbe Humique 0.0004

Rawls & Brakensiek, 1989 + Letts et al., 2000

Orniérage

L’orniérage dans les sols organiques

Les tourbières forestières

• Tourbière: – Accumulation >

décomposition

– Bog, fen, …

• Tourbière forestière : – Sol organique

– Couvert forestier

– 2.2 Mha, 3.7%

Toposéquence des tourbières

RE38

+ 40 cm tourbe

Minérotrophe

0.6 Mha

1%

RE37

- 40 cm

Pauvre

0.5 Mha

0.8%

RE39

+ 40 cm

Ombro

1.1 Mha

1.8%

Dénudés humides

+ 40 cm

Ombro

3.9 Mha

6.6%

Forestières Non forestières

Source de la toposéquence : Pierre Grondin, MRNF

OG12 OG8 OG11-14

Les pessières noires boréales sur tourbe

• Peu productives (< 100 m³/ha)

• Soumises à la récolte forestière

• Après la récolte:

– Déséquilibre hydrologique (Dubé et Plamondon 1995, Dubé et al. 1995)

– Délai de régénération (Bolghari 1986)

Bilan hydrologique des tourbières forestières

Nappe phréatique

Bilan hydrologique des tourbières forestières

Précipitation Évaporation Transpiration

Nappe phréatique

Interception

Évapotranspiration

Bilan hydrologique après la récolte

Bilan hydrologique après la récolte

Précipitation

Interception

Évaporation Transpiration

Nappe phréatique

Nappe phréatique haute

• Réduit : – l’oxygène disponible dans le sol (Campbell 1980, Ponnamperuma 1972)

– l’espace disponible à la croissance racinaire (Lieffers & Rothwell 1987, Koslowski 1997)

– la température du sol (Lieffers 1987)

– la croissance des arbres : • Épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.)

• Épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss),

• Mélèze (Larix laricina (Du Roi) K. Koch.) (Lieffers & Rothwell 1986, Landhäusser et al. 2003)

Le drainage forestier

• Réseau de fossés – Évacue l’eau hors du site – Rabat la nappe phréatique (Heikurainen & Päivänen 1980,

Braekke 1983)

– Améliore les conditions de croissance du sol

(Prévost et al. 1999, Roy et al. 2000)

– Augmente la croissance forestière

(Heikurainen & Kuusela 1962, Seppälä 1969)


(Braekke 1983, Lieffers and Rothwell 1987, Berry and Jeglum 1991, Hillman 1992, Belleau et al. 1992, Prévost et al. 1997, Roy et al. 2000) Écoulement Écoulement

Nappe phréatique

Bilan hydrologique après drainage

Précipitation

Interception

Évaporation Transpiration

Écoulement Écoulement Nappe phréatique

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

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19

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19

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99

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00

20

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20

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20

07

20

08

Sup

erf

icie

dra

iné

e (

ha)

Forêt publique

Forêt privée

Total

Utilisation du drainage au Québec

De 1986 à 2008 : 98 000 ha 4 200 ha/année

3.5 % des tourbières forestières

Le drainage vs la croissance

• Impact du drainage forestier après coupe sur la croissance de l’épinette noire en forêt boréale – 39 sites drainés APRÈS COUPE entre 1987 et 1991

– Analyse de tiges

Source : MNRQ, 2001

Diamètre (Ontario)

< 15 cm tourbe Argile

20 à 40 cm tourbe

> 40 cm tourbe Pauvre à

moyennement riche

> 40 cm tourbe Riche

> 40 cm tourbe Très pauvre

Conclusions

• Le drainage après coupe démontre une hausse significative de la croissance de l’épinette noire

– Entre 5 et 10 m de réaction • Pour les sites riches

• Pour les sites avec plus de 20 cm de tourbe

– Éviter les sites très pauvres • OG14 ou RE39 CAL-LEG-SPS

• L’entretien des réseau est OBLIGATOIRE!

– Bassins souvent pleins

– 70 % des fossés qui coulent bien

30 % bloqués! Surtout par les castors!

Remesurage 2012

• Étude en cours en ce moment

– Gabrielle Préfontaine-Dastous

– CREBJ (Volet III, Volet II)

• Remesurage des mêmes sites après 20 ans

– Tiges individuelles

– Peuplement forestier

– Bryophytes

OG 11 OG 8

Témoin

Remesurage 2012

Drainage de site improductif

• Croissance et productivité d’une pessière noire improductive à la suite du drainage forestier – Site improductif (< 30 m³/ha à 120 ans)

– Drainé en 1984 (Bolghari), analyse de tiges en 2002

Peuplement improductif

Nappe phréatique

Peuplement improductif drainé

Nappe phréatique

Peuplement improductif drainé

Résultats

(Dang et Lieffers 1989, Macdonald et Yin 1999)

Croissance plus forte Près du fossé > loin du fossé

Résultats

(Dang et Lieffers 1989, Macdonald et Yin 1999)

Croissance plus forte Petits arbres > gros arbres

Résultats

Productif Productif Improductif

La compétition et les voisins

• En tourbières forestières

– Liens forts entre :

• Évapotranspiration

• Nappe phréatique

• Croissance

• Drainage après coupe:

– Bilan hydrologique modifié par la coupe

– Boucle de rétroaction endommagée

– Le drainage rééquilibre le bilan

• Mais à long terme, qu’est-ce qui se passe?

• Est-ce qu’on pourrait compter sur la nature?

Tourbière forestière après récolte

Croissance post-drainage

Évapotranspiration

Croissance post-drainage

Évapotranspiration

Drainage biologique

Drainage biologique

ET ET

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20 25 30

Surface terrière dans un rayon de 3 m (m²/ha)

Ac

cro

iss

em

en

t a

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ue

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iam

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e (

mm

)

Près du fossé (1 à 7 m)

Loin du fossé (7 à 16 m)

Drainage biologique vs compétition

Le mélèze est le champion…

Conclusions scientifiques

• Après coupe totale, le drainage peut être une solution adéquate

– Réduit les impacts négatifs de la remontée de la nappe

– Devrait permettre le rétablissement de la boucle de rétroaction du bilan hydrologique

• Ensuite, la végétation devient un important régulateur de la nappe phréatique

– Favoriser des peuplements plus denses

– Favoriser le plein boisement

• Les castors peuvent transformer les gains en perte

Scénarios pour le drainage

• Dans un contexte d’aménagement extensif

– Accessibilité réduite

– Peu d’entretien possible

– Investissement minimal

– Rotation longue et visites peu fréquentes

Le drainage plus ou moins intéressant

Scénarios pour le drainage (2)

• Dans un contexte d’aménagement intensif

– Accessibilité maintenue et constante

– Entretien possible et visites fréquentes

– Investissement optimal

Approche à favoriser en Abitibi et Jamésie

Recommandations sylvicoles

• Éviter de pratiquer le drainage forestier

– sur les sites improductifs non récoltés

– sur les sols minéraux avec humus mince

• Éviter l’envahissement par les castors

– Favoriser la mise en place d’ententes avec les trappeurs

• Favoriser les sites riches à moyennement riches

– Indicateurs de fertilité (aulne, saule, peupliers,…)

– Le drainage y sera très efficace

– ATTENTION! Nécessite un contrôle approprié…

• Opter pour la plantation de mélèze ou d’épinette noire aux abords du fossé et dans les sites riches

Merci !

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