Optimisation de la quantité d’hydrosemis utilisée pour la végétalisation de talus de résidus de mine de fer en contexte nordique

Labbé, Maxime (2024). Optimisation de la quantité d’hydrosemis utilisée pour la végétalisation de talus de résidus de mine de fer en contexte nordique. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abtibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1659

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Résumé

RÉSUMÉ

Le cadre réglementaire québécois exige qu’un site minier en fermeture soit remis dans un état dit acceptable. Ces exigences incluent généralement la végétalisation de l’ensemble du site, incluant le parc à résidus. Cependant, les résidus miniers présentent des conditions physiques, chimiques et biologiques similaires aux successions écologiques primaires, ce qui rend difficile l’implantation de la végétation. Ces contraintes sont accentuées sur des sites présentant des variations topographiques importantes ainsi que pour les sites localisés en forêt boréale dans le nord du Québec.

Un dispositif en bloc complet aléatoire recouvrant 0,9 hectare a été conçu sur une digue recouverte de résidus miniers et présentant une pente de 33% sur la mine de fer du Mont-Wright dans la région de Fermont. Afin d’étudier l’influence de l’emplacement sur la pente et de la dose d’hydrosemis sur le développement des symbioses mycorhiziennes à arbuscules et de la végétation, trente-six parcelles (4 répétitions), réparties sur 3 hauteurs (haut, milieu et bas de pente) ont reçu aléatoirement 1, 2 ou 3 couches d’hydrosemis en août 2022. La bouillasse contenait un mélange de semences d’intérêt agronomique composé de Poacées, de Fabacées et de Brassicacées, ainsi qu’un inoculant de Rhizophagus irregularis. Des paramètres liés à la végétation (composition de la communauté végétale, taux de recouvrement, biomasse aérienne et contenus foliaires), aux mycorhizes à arbuscules (taux de mycorhization et diversité taxonomique) et au substrat (teneurs en nutriments, métaux, métalloïdes et érosion) ont été étudiés.

Lors du suivi réalisé à la fin de la deuxième saison de croissance, seulement 8 des 18 espèces ensemencées ont été identifiées sur le dispositif, en plus de 5 espèces d’adventices. Le recouvrement de la végétation était constitué majoritairement de Graminées du genre Festuca, Lolium, Phleum et Agrostis. Festuca était le genre le plus abondant en haut de pente tandis que Lolium était plus abondant en bas de pente. La biomasse aérienne était plus de deux fois supérieure en bas et milieu de pente qu’en haut de pente, avec une moyenne maximale d’environ 100 kg/ha. Le taux de couverture végétale suivait la même tendance que la biomasse aérienne et la moyenne maximale obtenue se situait aux alentours de 40%. Les teneurs foliaires en N et P variaient significativement en fonction de la hauteur et du nombre de couches appliqué, mais se situaient dans les intervalles de fertilité attendus pour cette culture. Les données liées à l’érosion variaient significativement en fonction de la hauteur sur la pente. Ainsi, le taux d’ensevelissement était plus élevé en haut de pente tandis que l’épaisseur de résidus érodés était plus élevée en bas de pente. Les concentrations en N total et en P total dans le substrat ne présentaient pas de différences significatives entre les traitements. L’augmentation de la dose d’hydrosemis a eu un impact significatif positif sur le taux de mycorhization des végétaux présents dans les parcelles expérimentales. Le taux moyen maximal de mycorhization se situait aux alentours de 12%. Les analyses taxonomiques n’ont pas permis d’identifier l’espèce Rhizophagus irregularis présente dans l’inoculant commercial ajouté au mélange d’hydrosemis.

Les premiers stades de successions végétales et les taux précoces de mycorhizes à arbuscules suite à des travaux d’ensemencements hydrauliques sur des résidus de mine de fer en conditions nordiques ont été documentés pour la première fois dans le cadre de ce projet.

ABSTRACT

The Quebec regulatory framework requires that a mine site undergoing closure be restored to an acceptable state. These requirements generally include the revegetation of the entire site, including the tailings facility. However, mine tailings exhibit physical, chemical and biological conditions associated with primary ecological successions, making vegetation establishment challenging. These constraints are exacerbated on sites with significant topographical variations like those in northern Quebec's boreal forest.

A randomized complete block design covering 0.9 hectares was established on a dike covered with mine tailings and featuring a 33% slope at the Mont-Wright iron mine in the Fermont region of northeastern Quebec. To study the influence of slope position and hydroseeding dose on the development of arbuscular mycorrhizal symbioses and vegetation, thirty-six plots (4 repetitions), distributed across 3 heights (top, middle, and bottom of the slope), received 1, 2, or 3 layers of hydroseeding in August 2022. The slurry contained a mix of agronomically significant species from the Poaceae, Fabaceae and Brassicaceae families as well as a commercial mycorrhizal inoculant containing the species Rhizophagus irregularis. Parameters related to vegetation (plant community composition, cover rate, above-ground biomass, and foliar nutrient content), arbuscular mycorrhizae (mycorrhization rate and taxonomic diversity), and substrate (nutrient, metal, and metalloid contents and erosion) were studied.

During monitoring conducted at the end of the second growing season in 2023, only 8 of the 18 seeded species were identified in the experimental plots, along with the presence of 5 spontaneous successional weed species. The vegetation cover was predominantly composed of grasses from the genera Festuca, Lolium, Phleum, and Agrostis. Festuca was the most abundant genus at the top of the slope, while Lolium was more abundant at the bottom of the slope. Above-ground biomass was more than twice as high at the middle and bottom of the slope compared to the top, with a maximum average of approximately 100 kg/ha. Vegetation cover followed the same trend as above-ground biomass, with a maximum average of around 40%. Foliar N and P contents varied significantly depending on height and the number of hydroseeding layers applied but were within the expected fertility ranges for these crops. Erosion-related data varied significantly based on slope height. Burial rates were higher at the top of the slope, while the thickness of eroded residues was higher at the bottom. Total N and P concentrations in the substrate did not show significant differences between treatments. Increasing the hydroseeding dose had a significant positive impact on the mycorrhization rate of plants in the experimental plots. The maximum average mycorrhization rate was around 12%. Taxonomic analyses did not identify the species Rhizophagus irregularis present in the commercial inoculant added to the hydroseeding slurry.

Vegetation succession and the progression of arbuscular mycorrhizal rates following hydraulic seeding on iron mine tailings under northern conditions were documented for the first time as part of this project.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Guittonny, Marie
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Lethielleux-Juge, Christine
Informations complémentaires:	Institution en extension : Polytechnique Montréal.
Mots-clés libres:	Végétalisation, hydrosemis, résidus miniers, forêt boréale, mycorhizes, revegetation, hydroseeding, mine tailings, boreal forest, mycorrhizae
Divisions:	Génie > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt:	26 mars 2025 16:10
Dernière modification:	26 mars 2025 16:10
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1659

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