Influence de la variabilité climatique à long terme sur la croissance des arbres dans les forêts boréales mixtes du Québec de l'est du Canada.

Boakye, Emmanuel Amoah (2022). Influence de la variabilité climatique à long terme sur la croissance des arbres dans les forêts boréales mixtes du Québec de l'est du Canada. (Thèse de doctorat). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1356

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Résumé

Les forêts de l’hémisphère nord stockent près de la moitié du carbone forestier mondial, et leur rôle dans le cycle mondial du carbone est essentiel pour l'atténuation des changements climatiques. La croissance des arbres dans ces forêts est limitée par une courte saison de croissance et de très faibles températures. La tendance du réchauffement climatique depuis le 19e siècle modifie les conditions de croissance des arbres qui en retour peuvent avoir un impact sur la croissance de ces derniers. À ce jour, les études montrent des tendances contrastées (tendances à la fois à la hausse et à la baisse) des taux de croissance des arbres. La période limitée couverte par ces études traitant principalement de la dynamique de croissance annuelle et décennale ne permettent pas de discuter des effets à long terme de la variabilité climatique sur la croissance des arbres. L'objectif de la thèse est d'améliorer la compréhension de la réponse de croissance des principales espèces d'arbres de la forêt boréale mixte de l'est du Canada aux changements climatiques. En raison de l'augmentation des températures et des précipitations, nous nous attendions à une augmentation du taux de croissance des espèces dominantes du 19e siècle jusqu'à la fin du 20e siècle. De plus, comme la forêt boréale mixte est spatialement hétérogène en termes de peuplement et de caractéristiques environnementales, nous nous attendions à ce que la réponse de croissance des espèces à la variabilité des températures et des précipitations soit modulée par les conditions du site propres à chaque espèce. Enfin, nous nous attendions à ce que les changements dans les taux de croissance des arbres en réponse à la variabilité des températures et des précipitations affectent la composition future de la forêt boréale mixte. Les résultats de l'étude ont servi de référence pour suggérer des stratégies et des pratiques sylvicoles pour améliorer la gestion des forêts mixtes dans la région boréale
l’est canadien.
La thèse s’articule autour de trois articles de recherche individuels et interconnectés. Le premier article était basé sur un vaste ensemble de données sur les cernes de deux espèces intolérantes à l'ombre, le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.) et le pin gris (Pinus banksiana Lambert) dans les forêts boréales mixtes du Québec. Ces données proviennent de l'inventaire provincial du ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs au Québec. Dans le deuxième article, j'ai utilisé un ensemble de données de mesures de largeur des cernes de croissance de trois espèces d’arbres conifères, le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.), L'épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et le cèdre blanc (Thuja occidentalis L.), et de deux espèces d’arbres feuillus, peuplier faux-tremble et bouleau blanc (Betula papyrifera Marsh.) qui croissent et coexistent dans les forêts mixtes de la forêt d'enseignement et de recherche du lac Duparquet dans la région de l'Abitibi-Témiscamingue dans l'ouest du Québec. Les données cernes dans les premier et deuxième articles ont été standardisées en intégrant les attributs des arbres (c.-à-d. Taille et âge), les caractéristiques des peuplements (c.-à-d. Pente du terrain, indice de compétition) et les variables climatiques (c.-à-d. Température et indice climatique d'humidité (indicateur de l’eau disponible )) grâce à des modèles mixtes additifs généralisés non linéaires. Ont également été pris en considération dans le processus de modélisation, les perturbations périodiques liées à des épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana Clem.), un insecte défoliateur majeur du sapin baumier et de l'épinette blanche qui affecte les trajectoires de croissance des arbres et influence la dynamique des forêts dans l'est du Canada. Dans le troisième article, j'ai utilisé les résultats du deuxième articles pour simuler comment la réponse de la croissance spécifique aux espèces au climat influencera la composition future de la forêt boréale mixte à l'aide d'un modèle dynamique de peuplement spatialement explicite, SORTIE-ND.
Dans le premier article, j'ai observé une réponse de croissance contrastée du pin gris et du peuplier faux-tremble au réchauffement climatique dans toute la forêt boréale mixte du Québec. Une augmentation significative de la croissance du peuplier faux-tremble a été observée alors que le pin gris montrait une tendance à la diminution qui n'était pas significative. Dans toute la région étudiée, les arbres poussant dans des sites où la concurrence est plus faible et ceux localisé en bas de pente ont montré des effets plus importants d’une hausse de la température sur la croissance. Ces résultats suggèrent que la réponse de la croissance des arbres au réchauffement climatique peut être spécifique à l'espèce et variera dans les forêts boréales mixtes.
Dans le deuxième article, j'ai observé une diminution du taux de croissance des espèces hôtes de la tordeuse des bourgeons de l'épinette, A. balsamea et P. glauca et une augmentation du taux de croissance des non-hôtes, T. occidentalis, P. tremuloides et B. papyrifera du lac Duparquet forêts de la région de l'Abitibi-Témiscamingue dans l'ouest du Québec. Le réchauffement climatique semble contribuer à l'augmentation de la croissance des arbres non hôtes dans les forêts mixtes étudiées. Dans l'épinette blanche et le sapin baumier, les infestations d'insectes peuvent contrebalancer les augmentations de croissance résultant d'un climat plus chaud. L'observation justifie l'inclusion de la défoliation par la tordeuse des bourgeons de l'épinette dans les modèles prédisant la productivité future des forêts.
Dans le troisième article, j'ai observé que les différentes réponses de croissance des feuillus et des conifères au réchauffement climatique pourraient ne pas modifier la trajectoire de succession des espèces dans la forêt boréale mixte du lac Duparquet. Nous n'avons trouvé aucune différence dans la dynamique des surfaces terrières des arbres entre les scénarios impliquant des taux de croissance, avec et sans changements induits par le climat. Pour les deux scénarios, nous avons constaté un déclin plus précoce des espèces de feuillus et une augmentation plus précoce des espèces de conifères au cours de la période de simulation. Notre recherche montre que sous le changement climatique futur, la dynamique de succession forestière peut être cohérente avec la trajectoire de succession sous le climat historique. Pour améliorer la gestion forestière, nous recommandons que les gestionnaires tiennent compte du décalage plus précoce de la transition des combustibles des types feuillus vers les conifères, ce qui est probablement associé à des risques d'incendie accrus. Dans l'ensemble, les différentes réponses de croissance des espèces d'arbres au réchauffement climatique suggèrent que les gestionnaires devraient être prudents quant à la généralisation des prescriptions de gestion. Au lieu de cela, ils devraient prendre en considération la réponse de croissance spécifique aux espèces au climat dans la planification forestière à long terme. Les interactions avec l'environnement local et les facteurs de perturbation ont également le potentiel de modifier les réponses de croissance spécifiques aux espèces au réchauffement climatique. Par conséquent, il est important qu'au fur et à mesure que les gestionnaires élaborent les outils de gestion forestière, ils tiennent également compte des facteurs locaux de modulation du site. Par exemple, la disponibilité de l'eau dans les pentes modérées à douces et les peuplements moins peuplés peut servir de refuge aux espèces menacées pour amortir l'effet négatif des températures élevées. De plus, une augmentation de la proportion de non-hôtes de la tordeuse des bourgeons de l'épinette (feuillus) dans les peuplements mixtes peut diluer les peuplements et réduire l'influence négative de la défoliation de la tordeuse des bourgeons de l'épinette sur la croissance de leur hôte, le sapin baumier et l'épinette blanche.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Thèse de doctorat)
Directeur de mémoire/thèse:	Drobyshev, Igor
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Bergeron, Yves et Houle, Daniel
Mots-clés libres:	Forêt boréale mixte ; dendrochronologie ; changement climatique ; croissance diamétrale ; réponse de croissance des arbres ; espèces intolérantes à l'ombre ; conifères ; feuillus ; changements de composition ; GAMM ; SORTIE-ND.
Divisions:	Forêts > Doctorat en sciences de l'environnement
Date de dépôt:	04 juill. 2022 17:40
Dernière modification:	04 juill. 2022 17:40
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1356

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