Facteurs affectant l’accroissement, le chablis et la qualité des tiges dans une CPPTM

Document produit dans le cadre du carrefour de la recherche forestière 2007 et distribué lors du colloque international de la Chaire de recherche industrielle CRSNG – Université Laval en Sylviculture et faune 2008

Facteurs affectant l’accroissement, le chablis et la qualité des tiges dans une CPPTM

Document produit dans le cadre du carrefour de la recherche forestière 2007 et distribué lors du colloque international de la Chaire de recherche industrielle CRSNG – Université Laval en Sylviculture et faune 2008

INTRODUCTIONDepuis 1996, nous avons débuté l'étude de la « Coupe avec Protection des Petites Tiges Marchandes (CPPTM) ». Ce traitement sylvicole expérimental conduit à la récolte d’une partie importante du couvert forestier mais au cours de laquelle sont protégées les tiges de 2 à 14 cm de DHP (fig. 1).

Essences appropriéesLa CPPTM est adaptée principalement pour le sapin baumier et l’épinette noire qui ont une bonne capacité à se développer sous couvert et à réagir suite à son ouverture. Les tiges marchandes protégées peuvent donc continuer à se développer et former la strate dominante du nouveau peuplement, tout en servant de semencier. La réalisation de ce type de coupe contribuerait ainsi à la formation de forêts résineuses inéquiennes ou à structure irrégulière (fig. 2).

A B

DDC

Figure 2. Exemples de CPPTM réalisées dans des pessières noires (a et b) et des sapinières (c et d).

Faisabilité et avantagesLa CPPTM est réalisable dans le cadre normal des opérations forestières et avec les procédés de récolte contemporains. Toutefois, les meilleurs résultats sont obtenus avec le procédé par bois tronçonnés à cause de la proportion de sentiers plus faible ainsi que la maniabilité et la dimension réduite des têtes multifonctionnelles (fig. 4).

Malgré la récolte de 80 à 90 % du volume marchand, il est généralement possible de protéger 50-60% des gaules et des petites tiges marchandes. Après traitement, les blocs traités présentent généralement plus de 250 tiges marchandes à l’hectare appuyées par plus de 1 000 gaules (classes 2 à 8 cm de DHP).

Par rapport à la CPRS, la CPPTM est avantageuse au niveau du taux de protection et de blessure des gaules ainsi qu’au niveau du volume moyen par tige récoltée.

Figure 1. Vues aériennes de blocs traités sur la Côte-Nord.

CPPTMCPPTM

Normes du Manuel d’aménagement forestierPour être considérée comme une CPPTM, il faut au moins 900 tiges résineuses à l’hectare après la coupe dont 125 tiges marchandes. On accorde un gain de 10 ans sur la révolution pour les peuplements résineux répondant aux critères du Manuel.

PrérequisLa CPPTM n'est applicable que dans des conditions particulières où la haute régénération préétablie est abondante et où les petites tiges marchandes sont bien pourvues en cime verte. Avant traitement, les forêts doivent présenter une structure diamétrale inéquienne, irrégulière ou étagée, où les tiges des étages inférieurs démontrent un potentiel de réaction et de survie (fig. 3).

Figure 3. Peuplement à structure inéquienne propice à la CPPTM.

CPRSarbres entiers

CPPTMarbres entiers

CPPTMbois courts

Gracieuseté de Jacques Duval

Figure 4. Vue d’un bloc traité en CPPTM et en CPRS.

Sylvain Miron, ing. f., M. Sc., Martin Riopel, ing. f., M. Sc., Jean Bégin, ing. f., D. Sc., David Gauthier, ing. f., Jean-Claude Ruel, ing.f., Ph. D.

Matériel et méthodes Matériel et méthodes

Partie 1 Dispositifs permanents 5 ans après CPPTM

Description des dispositifs• 26 blocs implantés entre 1997 et 2001 (fig. 1);• Dans 10 sous-régions écologiques;• Domaines bioclimatiques: sapinière à bouleau jaune, sapinière à

bouleau blanc, pessière à mousses;• Peuplements vierges (pour la plupart);• Origine : feu, chablis, épidémie sévère;• Dominance résineuse : sapin baumier et épinette noire.

Description des placettes échantillons permanentes (PEP)Dans chacun des blocs :• ≈

26 PEP/bloc ont été établies après la coupe (CPRS et CPPTM);• Placettes polygonales mesurées 0, 2 et 5 ans après traitement;• Numérotation des arbres d’avenir de 5,1 cm et plus de DHP;

- Suivi du DHP, du pourcentage de cime vivante et de l’état.• Évaluation de la structure avant coupe, du volume récolté et de la

proportion de sentiers (fig. 2).

Quelques statistiques• Suivi après 5 ans de 453 placettes permanentes dans 26 blocs;• Plus de 16 000 tiges analysées pour la mortalité et le chablis;• Plus de 10 000 tiges pour l’accroissement quinquennal en diamètre.

Partie 2 Étude rétrospective 10 ans après CPPTM

Description du dispositif• Étude de 3 blocs (une sapinière et deux pessières) près de

Chibougamau;• Sous-domaine bioclimatique de la pessière à mousses de l’ouest;• CPPTM réalisées par arbres entiers entre 1992 et 1995.Travaux d’analyses de tiges• Sélection de sapins baumiers (SAB),

d’épinettes blanches (EPB) et d’épinettes noires (EPN) qui avaient 5,1 cm et plus de DHP au moment de la coupe (fig. 3);

• Plan d’échantillonnage conditionnel en fonction du DHP initial, de la distance du sentier et de la présence de souche;

• Récolte de rondelles aux 50 cm;• Mesure de la hauteur des 15 derniers

verticilles;• Mesure des compétiteurs, des souches

et des sentiers de débardage (fig. 4);

Caractérisation des blessures d’insolation• Dimension des insolations;• Suivi de la circonférence affectée (1, 2, 5 et 10 ans après coupe);• Azimut du début de l’insolation.

Figure 2. Schéma d’une placette.

Zone échantillonnée dans la placette pour évaluer les caractéristiques avant traitement

Tige marchande récoltée

Petites tiges marchandes et gaulesprotégées

Bande résiduelle boisée

Sentiers de débardage

Limites de la placette

Légende

Petites tiges marchandes et gaulescoupées

##

#

####

# #

#

#

# #

#

##

#

###

#

##

#

##

##

#

Figure 1. Localisation des blocs expérimentaux.

Figure 4. Schéma de localisation des compétiteurs (5 m autour de l’analyse de tige), des souches et des sentiers de débardage.

Compétiteurs

Souches

Sentier

Analyse de tige

Figure 3. Analyses de tiges réalisées dans les trois blocs d’étude.

Bloc A208 tiges

Bloc B120 EPN

Bloc C121 EPN

SAB 100 tiges

EPN51 tiges

EPB57 tiges

Critères choix des tiges

• Largeurs des cernes mesurées au WinDendro©.

2

– la surface terrière après coupe (↓); –le DHP initial (↑);– le pourcentage de cime vivante (↑);–le % de sapin baumier dans la surface terrière (↑);–la présence de blessure à la tête;– le sous-domaine bioclimatique et l’essence.

• En général, lorsqu’évoluant sur un même site, les sapins poussent plus rapidement que les épinettes noires.

• L’effet de la compétition sur les petites tiges d’épinette noire se traduit par une baisse d’accroissement à mesure que le niveau de compétition augmente. Cependant, la tendance semble s’inverser à partir de 12 cm de DHP. À partir de ce point, les plus grosses tiges croîtraient mieux avec plus de compétition (fig. 1).

• On note un écart important de l’accroissement entre 10% et 75% de cime vivante et ce pour toutes les classes de DHP (fig. 2). Plus le pourcentage de cime est élevé, plus l’accroissement sera grand. L’écart n’est cependant plus significatif à partir de 75% de cime.

Résultats de la partie 1:Dispositifs permanents 5 ans après CPPTM

Résultats de la partie 1:Dispositifs permanents 5 ans après CPPTM

Accroissement en diamètre Chablis et mortalité

État des dispositifs après 5 ans• Les pertes en volume sont généralement

> 4 m³/ha mais la densité acceptable;• Meilleurs résultats: blocs de pessière ou

sapinière de densité C-D (35% de pertes);• Les taux de survie sont trop faibles (<50%)

dans les peuplements avec pin gris;• Plus de 75% des pertes chez les tiges marchandes ont été causées par

le chablis.Variables explicatives de la probabilité de pertes• Les régressions logistiques mixtes révèlent que les variables suivantes

expliquent une partie significative des pertes (effets entre parenthèses): – la surface terrière marchande avant coupe (↑); – la densité de gaules avant coupe (↓); – le % de pin gris dans la surface terrière (↑);– le procédé de récolte (arbres entiers > bois courts);– le taux de protection des petites tiges marchandes (↓);– le DHP initial (↑) et l’état (penché>debout).

• Lorsqu’évoluant sur un même site, les sapins marchands ont tendance à présenter des proportions de pertes plus élevées que les épinettes (fig. 3).

0%

20%

40%

60%

50 70 90 110 130 150 170Diamètre à hauteur de poitrine (mm)

Taux

de

pert

esSapin baumierÉpinette noireÉpinette blanche

Figure 3. Probabilité de pertes en fonction du DHP initial pour une tige dans un peuplement sans pin gris récolté par bois courts.

Tableau-synthèse des risques de pertes• Les prédictions du modèle permettent d’évaluer les risques de pertes en

fonction des caractéristiques avant traitement.• Le tableau 1 peut servir de guide pour cibler les peuplements potentiels.

• Les régressions linéaires mixtes révèlent que les variables suivantes expliquent une partie significative de l’accroissement en DHP (effets entre parenthèses):

Variables explicatives de l’accroissement

Tableau 1. Probabilité de pertes pour une épinette noire de 12 cm de DHP dans un peuplement sans pin gris récolté par bois courts.

10 15 20 25 30 35 40500 37% 49% 58% 64% 69% 73% 76%

1000 22% 32% 40% 47% 52% 57% 61%

1500 16% 24% 30% 36% 42% 46% 50%

2000 12% 19% 24% 30% 34% 39% 43%

2500 10% 15% 20% 25% 29% 33% 37%

3000 8% 13% 17% 22% 26% 29% 33%

3500 7% 11% 15% 19% 23% 26% 29%

4000 6% 10% 13% 17% 20% 23% 26%

4500 6% 9% 12% 15% 18% 21% 24%

5000 5% 8% 11% 14% 17% 19% 22%

5500 5% 7% 10% 13% 15% 18% 20%

6000 4% 7% 9% 12% 14% 17% 19%

6500 4% 6% 9% 11% 13% 15% 18%

7000 4% 6% 8% 10% 12% 14% 17%

Surface terrière marchande avant coupe (m²/ha)

Den

sité

de

gaul

es à

l'ha

0

2

4

6

8

50 70 90 110 130 150 170

Diamètre à hauteur de poitrine (mm)

Acc

rois

sem

ent (

mm

/5 a

ns)

10090756650332510

Figure 2. Accroissement quinquennal en diamètre de l’épinette noire par rapport au pourcentage de cime (pessière de l’est).

2

4

6

8

50 70 90 110 130 150 170

Diamètre à hauteur de poitrine (mm)

Acc

rois

sem

ent (

mm

/5 a

ns)

38131823

Figure 1. Accroissement quinquennal en diamètre de l’épinette noire par rapport à l'indice de compétition (pessière de l’est).

Surface terrière totale résineuse après CPPTM

(m²/ha)

3

Résultats de la partie 2:Étude rétrospective 10 ans après CPPTM

Résultats de la partie 2:Étude rétrospective 10 ans après CPPTM

Accroissement en hauteur• L’accroissement annuel des tiges résiduelles diminue de moitié les

deux premières années d’une CPPTM (fig. 1);• Après une période d’adaptation de 6 ans, le sapin baumier a un

accroissement équivalent à celui avant coupe;• L’adaptation est un peu plus longue pour les épinettes.

Variables explicatives de la probabilité d’insolation et leur effet

• Les régressions logistiques révèlent que les variables suivantes expliquent une partie significative de la probabilité d’insolation: l’indice de compétition au sud-ouest (↓), le DHP initial (↑) et l’accroissement avant coupe (↓);

• La présence de compétiteurs du côté sud-ouest de la tige contribue à protéger le tronc en créant de l’ombrage en après-midi (fig. 4);

• Les sapins marchands sont plus affectés que les gaules, à compétition équivalente.

Définition et impacts• Mort du cambium et de l’écorce exposés du côté sud-ouest;• Phénomène causé par les fluctuations rapides de température en hiver;• Formation d’un cal cicatriciel (fig. 3a);• Diminution de la qualité des tiges et porte d’entrée pour la carie (fig. 3b).

Observations réalisées• Respectivement 10 et 21% des épinettes noires et des sapins baumiers

étudiés étaient affectés;• Les sapins baumiers marchands dépourvus de compétiteurs sont les plus à

risque;• Les blessures s’élargissent avec le temps (fig. 3c).

Variables explicatives de l’accroissement annuel moyen en DHP et leur effet

• Les régressions linéaires révèlent que les variables suivantes expliquent une partie significative de l’accroissement annuel moyen des 10 années après coupe: l’accroissement avant coupe (↑), le DHP initial (↓) et l’indice de compétition dépendant des distances (↓);

• Pour l’épinette noire provenant des blocs de pessière, la proportion d’éricacées (↓) s’ajoute aux variables significatives;

• L’épinette noire réagit moins bien à l’ouverture du couvert.

Accroissement en DHP• Les deux premières années après CPPTM, l’accroissement subit une

baisse de 11 à 16% comparativement à celui avant traitement;• La réaction est positive dès la 3e année après coupe (fig. 2).

Figure 1. Accroissement annuel en hauteur avant et après coupe.

Figure 2. Accroissement annuel en DHP avant et après coupe.

Figure 4. Probabilité d’insolation du sapin baumier en fonction de l’indice de compétition.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 5 10 15 20Indice de compétition du côté sud-ouest (radians)

Prop

ortio

n de

s tig

es

affe

ctée

s

12 cm10 cm8 cm6 cm

DHP initial

Accroissements en hauteur et en DHP Insolation sur les tiges résiduelles

Figure 3. Effets de l’insolation sur les tiges.

A) C)B)

4

0

10

20

30

40

-5 0 5 10Temps depuis la coupe (ans)

Acc

r. en

hau

teur

(cm

/an)

Épinette blancheÉpinette noireSapin baumier

0

2

4

6

8

-5 0 5 10Temps depuis la coupe (ans)

Accr.

en D

HP (m

m/an

)

Épinette blancheÉpinette noireSapin baumier

Conséquences pour l’aménagementConséquences pour l’aménagement

Le suivi à plus long terme des dispositifs de placettes permanentes permettra de valider l'hypothèse de rendement émise dans le Manuel d'aménagement forestier.

Outil pour mieux cibler les peuplements à traiterOn peut limiter les pertes en ciblant les strates possédant les plus belles structures (surface terrière marchande faible et densité de gaules élevée). Le tableau-synthèse peut servir de guide pour mieux identifier les peuplements d’épinette et/ou de sapin à traiter par CPPTM (tab. 1).

RemerciementsNous tenons à remercier le Fonds québécois de recherche sur la nature et les technologies (QC et LSJ), les PMVRMF Volet 1 de la Côte-Nord, du Lac Saint-Jean, de la Gaspésie, de l’Abitibi et de la Mauricie ainsi que la Chaire de recherche CRSNG-industrielle « Sylviculture-faune de la forêt boréale » pour leur appui financier.

Limiter les impacts négatifs dus à l’insolationDans les coupes sévères telles que la CPPTM et la CPHR, il est important de se préoccuper de l’insolation (fig. 3), en particulier pour le sapin. On devrait éviter la protection de tiges dépourvues de compétiteurs et avec peu de cime. Le problème d’insolation devrait être mineur si on retrouve une bonne densité de tiges protégées après traitement.

Recherche des peuplements potentielsLes strates d’épinette et/ou de sapin contiennent des peuplements où l’on peut prescrire la CPPTM lorsque ceux-ci répondent aux les critères d’admissibilité (structure diamétrale inéquienne, irrégulière ou étagée) (fig. 1). Il faut toutefois avoir un certain degré de tolérance à la sous-utilisation causée surtout par le chablis.

Chablis et mortalité: éviter les peuplements à risqueLes risques sont plus faibles si l’on traite des peuplements de densité C ou D. On ne devrait toutefois pas prescrire ce traitement dans des pessières à pin gris à cause des risques de pertes trop élevés (fig. 2).

Figure 1. Peuplement potentiel avant coupe à structure diamétrale inéquienne. Figure 3. Exemples de sapins ayant subi de l’insolation.

Figure 2. Exemple d’une placette affectée par le chablis.

Bon suivi des opérations pour une CPPTM réussieLa réussite d’une CPPTM (fig. 4) dépend en partie des opérations de récolte. Une bonne planification, la formation des opérateurs et un suivi adéquat des travaux peuvent contribuer à un meilleur taux de protection et une densité résiduelle acceptable. Le stress occasionné aux tiges résiduelles causé par un taux de prélèvement élevé sera alors réduit. Il est préférable de favoriser le procédé de récolte par bois courts et de récolter les petites tiges marchandes présentant des caractéristiques défavorables à leur croissance et leur survie (sapin > 14 cm de DHP, tiges avec un pourcentage de cime vivante de 25% et moins, tiges penchées et fortement penchées).

Figure 4. Exemple d’une CPPTM réussie.

Gracieuseté Abitibi-Consolidated, Mauricie

Partenaires industriels :

5

Pour de plus amples informations, veuillez contacter Jean Bégin: Jean.begin@sbf.ulaval.caPavillon Abitibi-Price2405, rue de la TerrasseUniversité LavalQuébec, (Québec), G1V-0A6CANADA

Tel: (418) 656-2131 poste 2366Fax: (418) 656-5262www.sbf.ulaval.ca/dendro/

10 15 20 25 30 35 40500 61% 71% 78% 82% 85% 87% 89%

1000 42% 55% 63% 69% 74% 77% 80%

1500 33% 44% 53% 59% 65% 69% 72%

2000 26% 37% 45% 52% 57% 62% 66%

2500 22% 31% 39% 46% 52% 56% 60%

3000 19% 27% 35% 41% 47% 51% 55%

3500 16% 24% 31% 37% 43% 47% 51%

4000 15% 22% 28% 34% 39% 44% 48%

4500 13% 20% 26% 31% 36% 41% 45%

5000 12% 18% 24% 29% 34% 38% 42%

5500 11% 17% 22% 27% 32% 36% 40%

6000 10% 15% 21% 25% 30% 34% 37%

6500 9% 14% 19% 24% 28% 32% 35%

7000 9% 13% 18% 22% 26% 30% 34%

Den

sité

de g

aule

s à

l'ha

Surface terrière marchande avant coupe (m²/ha)

Risques élevéspertes > 50%

Risques faiblespertes < 20%

Risques faibles si EPN sans PIG

Risques moyens si SABou EPN avec PIG

(pertes 20-30%)

Risques moyens si EPN sans PIG

Risques élevés si SABou EPN avec PIG

(pertes 30-50%)

Risques élevéspertes > 50%

Tableau 1. Synthèse des risques de pertes en fonction des caractéristiques avant coupe (CPPTM par bois courts).

Risques faiblespertes < 20%

Risques faibles pour EPN (<20%)

Risques moyens pour SAB(pertes 20 -30%)

Risques moyens pour EPN (20-30%)

Risques élevés pour SAB(30-50%)

Risques minimes pour EPN