Acclimatation nutritive et régénération de l'érable à sucre selon l'enrichissement en espèces conifériennes

Durant les dernières décennies, de nombreuses modifications de la distribution des espèces forestières se sont effectuées à leur marge de distribution et dans la direction prédite par les modèles tenant compte des changements climatiques. Cependant, ces modifications se sont effectuées à une intensité moindre que celle initialement prédite sur la seule base des enveloppes climatiques. De récentes évidences suggèrent que d'importants facteurs non climatiques (e.g. interactions plante-sol, plante-plante et plante-insecte) au sein des milieux résidents sont responsables de cette différence, en compliquant l'établissement, la croissance et la survie des espèces migrantes. L'érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) représente une espèce d'étude de choix considérant son importance écologique et économique dans l'Est de l'Amérique du Nord ainsi que son actuelle situation migratoire. Des études récentes suggèrent que son exigence nutritionnelle limiterait l'établissement de ses semis au sein de la forêt boréale, dont les sols dominés par les conifères sont classiquement très acides et pauvres en éléments nutritifs. D'autre part, plus au Sud de sa distribution, son remplacement progressif par le hêtre (Fagus grandifolia Erhr) suggère qu'il risque de subir une contraction de sa distribution. Le but général de cette thèse de doctorat a été d'étudier un élément important permettant de mieux prédire la migration de l'érable à sucre, soit l'acclimatation nutritive et la régénération de ses semis aux conditions de sol et de couvert aux limites de sa distribution. L'hypothèse a été émise d'une part que la présence de conifères engendre un débalancement nutritionnel foliaire chez les semis d'érable à sucre pouvant mener à un échec de régénération, et d'autre part que la présence de hêtre peut empêcher la régénération de l'érable à sucre au travers d'une canopée plus dense. Dans le premier chapitre, l'évolution des concentrations nutritives foliaires de semis d'érable à sucre a été étudiée le long d'un gradient d'enrichissement en espèces résineuses et sur 3 sites représentant le maximum de distribution latitudinal de l'érable à sucre au Québec. Les résultats de ce chapitre ont démontré que les espèces conifériennes ont un effet négatif sur la nutrition foliaire des semis d'érable à sucre parce qu'ils réduisent le Ca et Mg foliaire, lesquels sont reconnus comme importants pour leur croissance et survie. Cet effet a été observé indépendamment de la localisation étudiée, et résulte d'une plus forte acidité du sol conditionnée par la présence des conifères. Les semis poussant le plus au Nord avaient également des concentrations nutritives foliaires plus faibles, ce qui peut donc exacerber l'effet négatif de la présence des conifères. Dans le deuxième chapitre, l'emphase a été mise sur les facteurs affectant les échecs de régénération de l'érable à sucre au sein de sa distribution au Québec. D'une part, les résultats indiquent que la régénération de l'érable à sucre au sein de forêts de conifères pourrait être dépendante du type de conifères présents et lié aux caractéristiques du sol. La probabilité d'établissement de l'érable à sucre serait très faible, voire improbable, sur des sites au sol très acide dominés par la pruche ou encore le cèdre. Cependant, dans d'autres cas et sous des conditions très spécifiques, la dissolution des minéraux serait favorisée en présence de certains conifères tels que l'épicéa, le sapin ou encore le pin, ce qui peut faciliter la nutrition des semis d'érable à sucre. D'autre part, les résultats indiquent que la présence de hêtre peut empêcher la régénération des semis d'érable à sucre via une canopée plus dense qui provoque une plus faible disponibilité de la lumière à un seuil critique pour leur survie. Enfin, le troisième chapitre aborde la nutrition foliaire des semis d'érable à sucre sous couvert résineux en utilisant le concept des balances nutritives foliaires. Cette méthode novatrice a été également testée dans un but comparatif sur l'érable rouge dont la distribution s'est étendue avec un meilleur succès que celle de l'érable à sucre au cours du dernier siècle. Les résultats ont permis de confirmer que la présence de conifères entraîne un débalancement nutritif des semis d'érable à sucre, dans le même sens que celui des arbres matures diagnostiqués en déclin suite à l'appauvrissement en Ca et Mg dans les sols forestiers par les retombées acides. D'autre part, les résultats ont permis d'identifier que l'érable rouge est capable de maintenir un équilibre nutritionnel foliaire avec l'augmentation de l'abondance en conifères. Cette observation est le résultat d'une plus grande plasticité nutritionnelle face à des conditions environnementales contrastées et probablement la cause des différences de succès migratoire observées entre ces deux espèces. En conclusion, il apparait que les conditions de sol au sein de la forêt boréale sont très probablement une des raisons ralentissant la migration de l'érable à sucre. Afin de favoriser sa migration au sein de la forêt boréale, une expansion assistée de sa distribution pourrait être effectuée juste après sa limite de distribution sur les sols considérés comme les plus propices et couplé à des méthodes de chaulage. Dans un autre contexte, une suppression des gaulis de hêtre avec une récolte de faible intensité des hêtres matures permettrait de limiter le remplacement de l'érable à sucre par le hêtre au sein des peuplements à forte valeur socio-économique. De manière générale, les résultats de cette thèse soulignent l'importance des interactions biotiques comme facteurs clés influençant la limite de distribution des espèces végétales en général.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Érable à sucre, nutrition foliaire, régénération, semis, acidité du sol, conifères, hêtre