Responsable de l organisation de la formation : Stéphanie Morin, CHRA, Fédération québécoise des coopératives forestières

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1 Techniques culturales de production pour améliorer la qualité morpho-physiologique des plants forestiers et la rentabilité des pépinières forestières au Québec Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire auprès des pépinières forestières du Québec membres de la Fédération québécoise des coopératives forestières Responsable de la conception et du contenu de la formation : Mohammed S. Lamhamedi, ing. f., M. Sc., Ph.D. Direction de la recherche forestière, ministère des Ressources naturelles du Québec Responsable de l organisation de la formation : Stéphanie Morin, CHRA, Fédération québécoise des coopératives forestières Québec (Canada) 6 novembre 2013

2 Conférenciers Mohammed S. Lamhamedi, ing. f., M. Sc., Ph.D., Pascal Desjardins, techn. for. et Mario Renaud, techn. for., spécialiste, direction de la recherche forestière, ministère des Ressources naturelles du Québec Animateurs de la journée Stéphanie Morin, CRHA, Fédération québécoise des coopératives forestières et Mario Renaud, techn. for., spécialiste, direction de la recherche forestière, ministère des Ressources naturelles du Québec Conception graphique du document Maripierre Jalbert, direction de la recherche forestière, ministère des Ressources naturelles du Québec Vous pouvez obtenir de plus amples renseignements sur cette formation en communiquant avec : Mme Stéphanie Morin, CRHA, Fédération québécoise des coopératives forestières Fédération québécoise des coopératives forestières 3188, chemin Sainte-Foy, bureau 200, Québec (Québec) G1X 1R4 Courriel : s.morin@fqcf.coop Téléphone: , poste 325 Télécopie: M. Mohammed S. Lamhamedi, ing.f., M.Sc., Ph.D. Direction de la recherche forestière Ministère des Ressources naturelles 2700, rue Einstein, Québec (Québec) Canada G1P 3W8 Courriel : mohammed.lamhamedi@mrn.gouv.qc.ca Téléphone : , poste 6553 Télécopieur : La Direction de la recherche forestière (DRF), organisme public relevant du ministère des Ressources naturelles du Québec (Canada), est un centre de recherche forestière qui publie chaque année son Rapport d activités ainsi qu un Répertoire des projets de recherche qu elle mène et qu elle subventionne. Pour recevoir gratuitement une copie du fichier de ce document et les publications éditées par la DRF ou encore, pour être informé de la tenue des événements organisés par elle, vous pouvez écrire à l adresse électronique cidessous ou vous pouvez nous expédier vos demandes par télécopieur ou par la poste à l adresse suivante : Direction de la recherche forestière Ministère des Ressources naturelles et de la Faune 2700, rue Einstein, Québec (Québec) Canada G1P 3W8 Téléphone : Télécopieur : Courriel : recherche.forestière@mrnf.gouv.qc.ca Site web : Citation recommandée Lamhamedi, M.S., Desjardins, P., Renaud, M. et Veilleux, L Techniques culturales de production pour améliorer la qualité morpho-physiologique des plants forestiers et la rentabilité des pépinières forestières au Québec. Journée de formation et de transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire auprès des pépinières forestières du Québec membres de la Fédération québécoise des coopératives forestières. Ministère des Ressources naturelles du Québec., Québec, Canada. 6 novembre 2013, 130 p. Gouvernement du Québec Ministère des Ressources naturelles, 2013

3 Biographie des personnes impliquées dans la formation Mohammed S. Lamhamedi a obtenu son diplôme d agronomie générale à l Institut agronomique et vétérinaire Hassan II (IAV Hassan II) du Maroc en En 1985, ce même établissement lui décernait le diplôme d ingénieur agronome d État spécialisé en sciences forestières (M. Sc.). En 1991, l Université Laval (Québec, Canada) lui décerne son doctorat en sciences forestières (Ph.D.). Après avoir été enseignant-chercheur en écophysiologie et en plantations forestières à l IAV Hassan II de 1986 à 1991, il effectue un stage postdoctoral à l Institut de recherche en biologie végétale de l Université de Montréal. Il devient ensuite chercheur visiteur au Centre de foresterie des Laurentides du Service canadien des forêts en , puis en , directeur scientifique dans le cadre du projet d installation de pépinières modernes financé par la Banque mondiale en Tunisie [Pampev Internationale - Direction générale des forêts, Tunisie]. De plus, M. Lamhamedi a été attaché de recherche au Centre de recherche en biologie forestière (Université Laval) en En 1999, M. Lamhamedi est devenu membre de l Ordre des ingénieurs forestiers du Québec (OIFQ). Chercheur émérite à la Direction de la recherche forestière du ministère des Ressources naturelles du Québec depuis juin 1999, il est aussi chercheur associé au Centre d étude de la forêt (CEF) et professeur associé à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, de même qu à la Faculté des sciences de l agriculture et de l alimentation de l Université Laval. Il a agi à titre de rédacteur adjoint à la Revue canadienne de Recherche forestière de janvier 2006 à janvier 2012, et est membre permanent du comité de lecture de la revue Nature et Technologie depuis novembre Il est l auteur de nombreuses publications scientifiques et techniques, et dirige ou codirige des étudiants gradués à la maîtrise et au doctorat. Son expertise porte sur l optimisation des régies de culture, la conception des standards de tolérance au gel des plants dans les pépinières forestières, la variabilité clonale des feuillus et des résineux, l embryogenèse somatique des conifères, le bouturage des feuillus et des résineux et la production de plants dans les pépinières forestières. M. Lamhamedi s occupe également de transfert d expertise, de connaissances et de savoir-faire auprès des 19 pépinières forestières (6 gouvernementales et 13 privées) du Québec. De plus, sa participation à différents projets de modernisation des pépinières forestières et de lutte contre l ensablement dans des pays en développement (Tunisie, Ghana, Nicaragua, Maroc, etc.) lui a valu une renommée mondiale pour l adaptation de l expertise québécoise et canadienne en production de plants. Stéphanie Morin occupe le poste de Conseillère en ressources humaines et vie coopérative à la Fédération québécoise des coopératives forestières depuis avril En 2005, elle a obtenu un baccalauréat en administration des affaires spécialisé en gestion des ressources humaines et en gestion des petites et moyennes entreprises de l université Laval. Elle est membre de l Ordre des conseillers en ressources humaines du Québec depuis Elle a œuvré comme conseillère en recrutement et conseillère en ressources humaines dans les secteurs des technologies de l information, de la santé et de l ingénierie, au Québec et en Alberta. Enfin, elle est également propriétaire d une entreprise liée au recrutement depuis Elle partage avec les coopératives une passion pour la forêt, passant la majeure partie de ses vacances sur ses terres à bois. Mario Renaud est technicien forestier spécialiste, diplômé du collège de Sainte-Foy en À l emploi du ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec depuis 1978, il est présentement affecté au Service de la génétique, de la reproduction et de l écologie, de la Direction de la recherche forestière. Il assiste le chargé de projets en physiologie végétale (production de plants). Pascal Desjardins est technicien forestier, diplômé du collège de Sainte-Foy en De 1996 à 2002, il travaille pour l industrie forestière comme contremaître en aménagement et exploitation forestière. En 2002, il joint le Service de la génétique, de la reproduction et de l écologie de la Direction de la recherche forestière du ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec. Depuis 2005, il assiste principalement le chargé de projets en physiologie végétale (production de plants). Linda Veilleux est technicienne en chimie analytique, diplômée du collège de Lévis-Lauzon en De 1982 à 1984, elle travaille au pilotage industriel à l usine de MAGNAQ- SNA (magnésium-amiante-québec). À l emploi du ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec depuis 1985, elle est présentement affectée au Service de la génétique, de la reproduction et de l écologie, de la Direction de la recherche forestière. Elle assiste le chargé de projets en physiologie végétale (production de plants).

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5 Sommaire du document Introduction...1 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire auprès des pépinières forestières membres de la Fédération québécoise des coopératives forestières : Principaux objectifs Mohammed S. Lamhamedi...5 Principaux facteurs et techniques culturales à caractère opérationnel affectant la qualité morpho-physiologique des plants Mohammed S. Lamhamedi...7 Optimisation de la fertilisation des plants forestiers en pépinière forestière Mohammed S. Lamhamedi...21 Caractéristiques et propriétés physico-chimiques des substrats Mohammed S. Lamhamedi...47 Contrôle, optimisation de l irrigation et variations extrêmes des teneurs en eau en relation avec la morpho-physiologie des plants et le lessivage des éléments minéraux Mohammed S. Lamhamedi...54 Principes de base sur la fertilisation et l irrigation en pépinière forestière Pascal Desjardins et Mario Renaud...63 Prédiction et détermination des seuils de tolérance au gel en automne et techniques de protection contre le gel hivernal Mohammed S. Lamhamedi...86 Publications...103

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7 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 1 Introduction Activités de transfert de connaissances en production de plants forestiers : une priorité Au Québec, le transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire reliés à la filière de production de plants figure parmi les priorités de la Direction de la recherche forestière (DRF) du ministère des Ressources naturelles (MRN) depuis plus de 35 ans. Ce transfert auprès des pépinières forestières, qu elles soient privées (13) ou publiques (6), est assuré, dans la majorité des cas, par le MRN en collaboration avec d autres centres de recherche et ses partenaires. Les différentes activités de transfert permettent de répondre aussi bien à des problématiques simples que complexes vécues à une échelle opérationnelle par les pépiniéristes du Québec. Différentes approches de transfert de connaissances, d expertise et de savoir-faire sont utilisées auprès des pépinières forestières du Québec, notamment la diffusion des publications scientifiques et techniques, les visites sur le terrain pour échanger sur des problématiques particulières, la mise au point et l intégration de nouvelles innovations, l organisation de colloques et d ateliers et des journées de formation dédiées à des thématiques générales et spécifiques de la production de plants forestiers. La vulgarisation des publications scientifiques de calibre international, évalués par les pairs, figurent également parmi les priorités de l équipe de production de semences et de plants forestiers de la DRF. À cet égard, les résultats de chaque publication scientifique (article, mémoire et note de recherche, avis scientifique, etc.) de l équipe de production de semences et de plants sont généralement vulgarisés sous forme d un avis de recherche de deux pages tout en mettant l accent sur la portée des résultats, ainsi que sur leur mise en application à une échelle opérationnelle. Le transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire se manifeste également par une assistance et un accompagnement technique de façon continue auprès des pépiniéristes afin que les acquis de la recherche et les dernières innovations techniques soient régulièrement intégrés aux opérations courantes des pépinières forestières. Ceci permet d améliorer la qualité morpho-physiologique des plants produits, d augmenter leur taux de conformité aux normes et critères de qualité des plants, ainsi que la rentabilité des pépinières forestières. Pour effectuer un transfert de connaissances rapide et mettre à la disposition des pépiniéristes les résultats de nos travaux de recherche-développement, tous les types de documents produits (articles scientifiques, avis de recherche, mémoire de recherche, avis technique, avis scientifique, cédérom, etc.) sont diffusés rapidement auprès des pépinières forestières gouvernementales et privées de l Office des producteurs de plants forestiers du Québec. Les innovations techniques et les recommandations suggérées aux pépiniéristes par les chercheurs de l équipe de production de semences sont le fruit des résultats issus de projets de recherche-développement et d essais techniques réalisés à une échelle opérationnelle tout en s appuyant sur des bases scientifiques rigoureuses et solides. L utilisation de plants de haute qualité produits selon des normes morpho-physiologique précises, contribuera à garantir de meilleurs taux de survie et à améliorer l établissement et la croissance initiale des plantations forestières. L atteinte de ces normes, sous des conditions climatiques rigoureuses et une saison de croissance très courte au Québec, repose sur la maîtrise et l intégration continue de nouvelles techniques culturales liées à la filière de reboisement, c est-à-dire de la semence à la plantation. Activités de transfert de connaissances : une nécessité et un besoin urgent pour la formation de la relève en pépinière forestière Pour assurer le maintien d une relève qualifiée dans le domaine opérationnel de production de plants, le renforcement et la mise à niveau des capacités techniques figurent actuellement parmi les actions prioritaires des plans stratégiques des pépinières forestières du Québec. Ces priorités sont généralement axées sur les activités de transfert de connaissances et de formation d une main-d œuvre qualifiée dans le domaine de production de plants, pour lequel l expertise technique requise disponible est de plus en plus rare. Pour pallier à ce problème, et suite à la demande de plusieurs pépinières privées, l équipe de production de semences et de plants forestiers de la DRF s est engagée à offrir des ateliers et des journées de formation de leur main-d œuvre axés sur les préoccupations techniques à caractère opérationnel. Ces différentes formations seront également réalisées en étroite collaboration avec nos différents partenaires oeuvrant dans le domaine de la production de plants forestiers au Québec.

8 2 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Organisation, déroulement et financement de la formation Suite à la demande de certaines pépinières forestières privées du Québec membres de la Fédération québécoise des coopératives forestières (FQCF), la FQCF et la DRF ont convenu d organiser conjointement cette formation en deux étapes. La première étape de cette formation, d une durée d une journée, sera axée sur des présentations, sous forme d une visioconférence, reliées aux différentes innovations techniques appliquées à la production de plants forestiers à une échelle opérationnelle. Ces présentations mettront également l accent sur différents rappels de certains fondements théoriques et pratiques appliqués principalement à la production de plants en pépinière forestière. La deuxième étape de cette formation sera uniquement axée sur des visites de chacune des pépinières participantes à cette formation. L objectif de ces visites consiste à échanger directement avec chacun des producteurs sur ses problématiques particulières en vue de trouver des pistes de solution. Cette activité de formation est organisée par la FQCF. Dans le cadre de celle-ci, la DRF du MRN offre gracieusement aux participants son soutien technique et scientifique ce qui s inscrit dans son mandat d acquisition et de transfert de connaissances. Objectifs de la formation Faire un rappel des principaux fondements théoriques et pratiques utilisés dans le domaine de la production de plants en pépinière forestière; Faire une mise au point sur les effets et les avancées reliés aux différentes régies de culture en relation avec la production de plants de haute qualité morpho-physiologique tout en préservant la qualité de l environnement en pépinière forestière; Présenter les améliorations tangibles, à la portée du pépiniériste, à l aide d exemples concrets, d études de cas, d observations et de résultats de projets de recherche-développement qui ont permis d améliorer la qualité des plants produits à une échelle opérationnelle; Contribuer à la mise à niveau et au renforcement des capacités techniques des pépinières forestières du Québec; Faire des visites dans chacune des pépinières pour discuter et échanger avec les producteurs sur des problématiques particulières à caractère opérationnel. Mohammed S. Lamhamedi, ing.f., M.Sc., Ph.D.

9 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 3 Responsables des pépinières Coopérative forestière de Laterrière André Théberge atheberge@groupeforestra.com Serres et Pépinières de Girardville Nancy Tanguay tanguayn@bellnet.ca SARGIM Denis Bujold denis.bujo@globetrotter.net Coopérative forestière des Hautes-Laurentides Marie-France Bernard marie-france.bernard@cfhl.qc.ca et Daniel St-Jean, Directeur de la pépinière daniel.st-jean@cfhl.qc.ca Les serres coopératives de Guyenne Stéphane Boucher scg@sec.cableamos.com Liste des participants Coopérative forestière de Laterrière 1. André Théberge 2. Mélanie Lapointe 3. Sandra Gauthier Serres et pépinières de Girardville 1. Johanne Minier 2. Michelle Prévost 3. Stéphanie Nadeau 4. Robert Shore SARGIM 1. Freddy Boudreau 2. Lucie Boudreau 3. John Burton 4. Estérina Castilloux 5. Kaven Castilloux 6. Marguerite Castilloux 7. Monica Deraiche 8. Germaine Horth 9. Johanne Larocque 10. France McInnis 5. Nancy Tanguay 6. Caroline Minier (incertain) 7. Sylvianne Marceau (incertain) 8. Danielle Villeneuve (incertain) 11. Claire Pelletier 12. Guylaine Plusquellec 13. Solange St-Onge 14. Edith Walker 15. Hazel Whittom 16. Nicole Bernard 17. Pierrette Bujold 18. Sylvain Ferlatte 19. France Isabelle 20. Lisette Leblanc 9. Céline Gagné (incertain) 10. Maryse Simard (incertain) 21. Christian Loubert 22. Carolyn Chalmers 23. Marie-Rose Poirier 24. Iris Robichaud 25. Guillaume Roy Bergeron 26. Éric Valiquette 27. Pascale St-Laurent 28. Denis Bujold 29. Ronald Leblanc Coopérative forestière des Hautes-Laurentides 1. Carole Baril 2. Brigitte Bélanger 3. Denise Belec 4. Nadia Bilodeau 5. Sandra Bissonnette 6. Nancy Campeau 7. Paulette Constantineau 8. Lise Coulombe 9. Louise Desrochers 10. Brigitte Dinelle 11. Jacques Dumont 12. Chantal Filion 13. Lysette Gagnon 14. Sophie Gallant 15. Huguette Giroux 16. Lucie Labelle 17. Joelle Lachaine 18. Annie Leduc 19. Johanne Meilleur 20. Valérie Millette 21. Johanne Panneton 22. Nancy Prud homme 23. Daisy Rivard 24. Chantal Thibault 25. Brigitte Valiquette Les serres coopératives de Guyenne 1. Nancy Giasson 2. Lyna Boulé 3. Diane Lebreux Université Laval 1. Isabelle Villeneuve, étudiante à la maîtrise 2. Mustapha Bakry, étudiant finissant au doctorat 3. Lahcen Benomar, chercheur postdoctoral

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11 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 5 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire auprès des pépinières forestières membres de la Fédération québécoise des coopératives forestières Mohammed S. Lamhamedi, ing.f., M.Sc., Ph.D. Direction de la recherche forestière mohammed.lamhamedi@mrn.gouv.qc.ca Formation dédiée aux pépinières forestières du Québec Québec, novembre 2013, Québec Gouvernement du Québec, 2013 Partenaires de la formation Techniques culturales de production de plants pour améliorer la qualité morpho-physiologique et la rentabilité des pépinières forestières au Québec Personnes impliquées Stéphanie Morin FQCF Mohamed Lamhamedi DRF, MRN Pascal Desjardins DRF, MRN Mario Renaud DRF, MRN Linda Veilleux DRF, MRN Lamhamedi, M.S Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire auprès des pépinières forestières membres de la Fédération québécoise des coopératives forestières : Principaux objectifs. Dans : Lamhamedi, M.S., Desjardins P., Renaud, M. et Veilleux, L. Techniques culturales de production pour améliorer la qualité morpho-physiologique des plants forestiers et la rentabilité des pépinières forestières au Québec, 6 novembre 2013, Québec, Canada. pp: 5-6.

12 6 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Principaux objectifs de la formation Faire un rappel des principaux fondements théoriques et pratiques utilisés dans le domaine de la production de plants en pépinière forestière; Faire une mise au point sur les effets et les avancées reliés aux différentes régies de culture en relation avec la production de plants de haute qualité morphophysiologique tout en préservant la qualité de l environnement en pépinière forestière; Principaux objectifs de la formation Présenter les améliorations tangibles, à la portée du pépiniériste, à l aide d exemples concrets, d études de cas, d observations et de résultats de projets de recherchedéveloppement qui ont permis d améliorer la qualité des plants produits à une échelle opérationnelle; Contribuer à la mise à niveau et au renforcement des capacités techniques des pépinières forestières du Québec; Faire des visites dans chacune des pépinières pour discuter et échanger avec les producteurs sur des problématiques particulières à caractère opérationnel.

13 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 7 Techniques culturales de production de plants pour améliorer la qualité morpho-physiologique et la rentabilité des pépinières forestières au Québec Principaux facteurs et techniques culturales à caractère opérationnel affectant la qualité morpho-physiologique des plants Mohammed S. Lamhamedi, ing.f., M.Sc., Ph.D. Direction de la recherche forestière mohammed.lamhamedi@mrn.gouv.qc.ca Formation dédiée aux pépinières forestières du Québec Québec, novembre 2013, Québec Gouvernement du Québec, 2013 Introduction Avant la mise en terre, tous les plants produits au Québec dans les pépinières forestières privées et publiques, selon des clauses contractuelles, sont assujettis à une évaluation selon des critères et normes de qualité morphophysiologique spécifiques aux plants forestiers. Introduction Plusieurs facteurs et différentes techniques culturales ont été optimisés et ajustés, à l échelle opérationnelle, pour améliorer la croissance, ainsi que la protection des plants contre les stress environnementaux en vue d augmenter davantage leur taux de conformité aux normes et critères de qualité morpho-physiologique des plants. Lamhamedi, M.S Principaux facteurs et techniques culturales à caractère opérationnel affectant la qualité morpho-physiologique des plants. Dans : Lamhamedi, M.S., Desjardins, P., Renaud, M. et Veilleux, L. Techniques culturales de production pour améliorer la qualité morpho-physiologique des plants forestiers et la rentabilité des pépinières forestières au Québec, 6 novembre 2013, Québec, Canada. pp: 7-20.

14 8 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Principaux facteurs et techniques culturales à caractère opérationnel: Qualité morpho-physiologique des plants Génétique & Qualité des semences Type de récipient (dimension, volumétrie, cavités/m 2, etc.) Constituants et Propriétésphysico-chimiques des substrats Principaux facteurs et techniques culturales à caractère opérationnel: Qualité morpho-physiologique des plants Date d ensemencement, surélévation des récipients, drainage des aires de culture & gestion des bordures Irrigation Fertilisation Endurcissement et protections hivernales Jours courts Toile claire Origine génétique des semences Pin rouge Source du Nord: 08-D77 PIR-M / 4eT Source du Sud: 08-D78 PIR-P / 2bT juin 2010, Grandes-Piles, Québec, Canada Clones somatiques: Épinette blanche

15 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 9 Date d ensemencement: Cas de l épinette blanche 5 mai 14 juin 5 mai 14 juin Hauteur (cm) Masse sèche (mg) Masse sèche (mg) % 60% Lamhamedi, M. S., Renaud, M., Rioux, M et J-Y Guay Note de recherche forestière. 138 : 11p. Mohammed/Note138.pdf Racines Plants entiers 5 Mai Juin 2004 Diversité des approches et des modèles de surélévation des plants: Effets sur la croissance des plants Surélévation des récipients Objectif: Évaluer l effet de la surélévation des récipients sur la croissance et la nutrition minérale des plants d épinette noire 1+0 (67-50)

16 10 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Effet de la surélévation sur la croissance des plants d épinette noire (67-50) Masse sèche des racines (mg) récipients au sol récipients surélevés + 12% n=250 plants n=150 plants Hauteur: p=0,0491 Diamètre: p<0,0001 Masse aérienne: p<0,0001 Masses racines: p=0,0028 Masse totale: p=0,0001 Concentrations: P, K et Ca /11/05 Effet de la surélévation sur la croissance des racines et le taux de conformité Récipients non surélevés Récipients surélevés TC: 88 % Catégorie B TC: 92 % Catégorie A Effet de la hauteur de la surélévation sur les variations des teneurs en eau du substrat

17 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 11 Effet de la hauteur de la surélévation sur les variations des teneurs en eau du substrat 60 Teneur en eau (%, vol/vol) avril 28 avril 9 mai 19 mai 23 mai 3 juin 9 juin 15 juin 19 juin Date d'échantillonnage Surélévation: 20 cm Surélévation: 70 cm 26 juin 8 juillet 28 juillet 1 août 8 août 22 août 2 septembre 16 septembre 10 octobre Effets du repiquage sur la qualité et l insuffisance des racines Effets du repiquage (taux < 1 à 5% ): Exemple de l épinette blanche Plant non repiqué = Plant témoin Photos: M. S. Lamhamedi Lamhamedi et al. Tree Physiol. (2000) 20:

18 12 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Protection & Gestion des bordures selon l interaction: Couleur*température*teneur en eau du substrat Épinette blanche (2+0) Même plant Exemple de gestion des bordures dans une pépinière forestière en Orégon (USA) Photos: T. Landis (Oregon, USA) Gestion des récipients de bordure Protection des bordures sous tunnel Protection des bordures à l extérieur Tuyau Photos: M. S. Lamhamedi Apport d appoint Protection en styrofoam

19 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 13 Traitements de jours courts: Croissance des racines et taux de conformité (epn: 67-50) 29 juin - 14 juillet h lumière/ 16h obscurité 30 juin - 18 juillet 2006 Variations des teneurs en eau du substrat en tunnel (épinette noire 1+0, 67-50) Teneur en eau du substrat (%, vol / vol) avril 22 avril 28 avril 8 mai 9 mai 13 mai 19 mai 20 mai 23 mai 27 mai 3 juin Avant le traitement de jours courts n = masse de 12 récipients Date d'échantillonnage 7 juin 9 juin 11 juin 15 juin 17 juin 19 juin 22 juin 26 juin 30 juin 8 juillet 20 juillet 28 juillet 31 juillet 1 août 6 août 8 août 13 août Effets du traitement de jours courts sur la croissance des racines des plants d épinette noire (1+0) produits sous tunnel Masse sèche des racin (mg) n= 250 plants JOURS COURTS 13 juin 27 juin 18 juillet 1 août 15 août 29 août Date 423 mg 26,3% 335 mg SANS JOURS COURTS 12 septembre 26 septembre 10 octobre 9 novembre

20 14 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire SJC: Témoins Jours courts Taux de conformité : 71% 91% Débourrement selon le lot de semences : Origine génétique? Solutions? Un autre lot de semences Date de prise des photos : 11 septembre Lot de semences utilisé pour ce projet Différents types de débourrement Débourrement du bourgeon apical Débourrement généralisé Perte de dominance Débourrement latéral & Perte de dominance 11 septembre 2006

21 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 15 Nouvelle technique culturale Combinaison: Toiles blanche et claire Toile blanche couramment utilisée dans les pépinières forestières du Québec Utilisation de la toile claire principalement pendant la phase active de croissance des racines Nouvelle technique culturale Combinaison: Toiles blanche et claire Toile claire Photosynthèse nette 0 Toile blanche Point de saturation μmoles m -2 s -1 Intensité de lumière Point de compensation Respiration Méthodologie Dispositif expérimental: 4 blocs aléatoires complets (1 tunnel = 1 bloc; deux traitements: T) T1 (production standard): Toile blanche (mai - octobre) T2 (succession): Blanche: mai - juillet Claire: août - octobre

22 16 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire 1 août μmoles m -2 s Extérieur Toile claire Toile blanche Toile claire Toile blanche Extérieur Toile claire Toile blanche /05/ /05/ /06/ /06/ /06/ /06/ /07/ /07/ /07/ /07/ /08/ /08/ /08/ /08/ /08/ /09/ /09/ /09/ /09/ /10/ /10/10 09-août 09-août 09-août 09-août 10-août 10-août 10-août 10-août 11-août 11-août 11-août 11-août 12-août 12-août 12-août 12-août 13-août 13-août 13-août 13-août 14-août 14-août 14-août 14-août 2007/05/ /05/ /06/ /06/ /06/ /06/ /07/ /07/ /07/ /07/ /08/ /08/ /08/ /08/ /08/ /09/ /09/ /09/ /09/ /10/ /10/10 Évolution de l intensité de lumière (9h-16h), tout au long de la saison de croissance, à l extérieur et à l intérieur des tunnels selon le type de toile μmoles m -2 s -1 Température à la surface de la silice ( C) 1 août Évolution de la température moyenne à la surface de la silice, tout au long de la saison de croissance, à l extérieur et à l intérieur des tunnels selon le type de toile

23 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 17 Teneur en eau (%, v/v) Teneur en eau (claire) Quantité d eau (claire) Teneur en eau (blanche) Quantité d eau (blanche) 2007/06/ /06/ /06/ /06/ /07/ /07/ /07/ /07/ /08/ /08/ /08/ /08/ /08/ /09/ /09/ /09/19 Évolution des teneurs en eau du substrat et des quantités d eau utilisées, tout au long de la saison de croissance, selon le type de toile Irrigation (mm) masse sèche racines (mg) Type de toile: p<0,0001 Date*Toile: p=0, juillet 1 août 13 août Toile claire 27 août 10 septembre n= septembre 9 octobre 21% 9% Toile blanche Effets du type de toile (blanche et claire) sur la croissance des racines des plants d épinette blanche (1+0) 22 octobre 12 novembre Ln (masse sèche des parties aériennes, mg) ln masseaérienne BB ln masseracinesbb 10% ln masseaérienne BC ln masseracinesbc Ln (masse sèche des racines, mg) Modèles allométriques d allocation du carbone entre les parties aériennes et les racines des plants d épinette blanche (1+0)

24 18 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Succession Blanc - Blanc Blanc - Clair 24 septembre 22 octobre Toile claire Toile blanche CDF estimé L acquisition de la tolérance au gel était également plus hâtive sous toile claire par comparaison à la toile blanche. 0.2 La formation des bourgeons est plus rapide sous toile claire de 12,5 % en terme de temps par comparaison à la toile blanche Temps Fonction de répartition de la distribution de Weibull obtenue pour chaque traitement concernant la formation des bourgeons Pour faciliter la mise en application de la succession [toile blanche - toile claire] et pour diminuer les coûts lors de l installation des tunnels, le pépiniériste pourra opter pour la mise en place de la toile claire qui sera couverte par une ombrière. Cette dernière atténue l intensité de lumière de la même façon qu une toile blanche. Ainsi, après l atteinte des standards de croissance ciblés, le pépiniériste pourra ensuite enlever facilement l ombrière et ne laisser que la toile claire pour augmenter l intensité de lumière.

25 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 19 Pn (mg CO 2 /g masse sèche/h) Lamhamedi et Bernier (1994) Respiration (mg CO 2 /g masse sèche/h) Température ( C) Masse p. aériennes Températures optimales de croissance: Épinette noire (Odlum et Ng, 1995) Jour / Nuit : 24 C / 22 C Jour / Nuit : 21 C / 19 C Masse racines T. nuit ( C) T. nuit ( C) Température jour ( C) Température jour ( C) Croissance des parties aériennes Croissance des racines Pendant la saison de croissance, dès que la température de l air à l intérieur du tunnel dépasse 25 C, on doit ouvrir les côtés du tunnel. Drainage des aires de culture et absence de surélévation: Fonte nivale & Précipitations

26 20 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Exemple d indicateur d excès d eau (Irrigation & précipitations) Engorgement & saturation Baisse d O 2 (Conc. Interne) C.I. Ethylène Prod. Ethylène Augmentation de la sensibilité aux auxines endogènes Formation des racines d eau

27 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 21 Techniques culturales de production de plants pour améliorer la qualité morpho-physiologique et la rentabilité des pépinières forestières au Québec Optimisation de la fertilisation des plants forestiers en pépinière forestière Mohammed S. Lamhamedi, ing.f., M.Sc., Ph.D. Direction de la recherche forestière Formation dédiée aux pépinières forestières du Québec Québec, novembre 2013, Québec Gouvernement du Québec, 2013 Optimisation de la fertilisation La qualité de l eau d irrigation: ph, carbonates et bicarbonates, salinité, richesse en éléments minéraux, etc.; Les propriétés physico-chimiques du substrat: texture, structure, ph, CEC, capacité de rétention en eau, aération, etc.; Les différentes phases de croissance des plants spécifiques à chaque essence: germination, croissance exponentielle, endurcissement et préconditionnement au stress hydrique; Optimisation de la fertilisation L évolution de la fertilité du substrat en relation avec les phases de croissance et les teneurs en eau du substrat (fréquences d irrigation et précipitations); Le contrôle des principales étapes reliées à la fertilisation; Le lessivage induit par l irrigation et les précipitations: pertes en éléments nutritifs et possibilités de pollution de la nappe phréatique à long terme; Lamhamedi, M.S Optimisation de la fertilisation des plants forestiers en pépinière forestière. Dans : Lamhamedi, M.S., Desjardins, P., Renaud, M. et Veilleux, L. Techniques culturales de production pour améliorer la qualité morpho-physiologique des plants forestiers et la rentabilité des pépinières forestières au Québec, 6 novembre 2013, Québec, Canada. pp:

28 22 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Optimisation de la fertilisation Le coût des fertilisants; L effet de la fertilisation sur la qualité morpho-physiologique des plants en pépinière et leur performance en site de reboisement (survie et amélioration de la croissance initiale). Capacité d échange cationique (CEC) La CEC est la capacité du substrat à retenir et échanger les cations. La force de la charge positive variable selon le cation lui permet d en remplacer un autre sur une particule du substrat chargée négativement. NO 3 - H + Ca 2+ K H + Mg 2+ NH 4 + Capacité d échange cationique (CEC) Ion: Peut être un cation ou un anion; Cation: Charge positive (Mg 2+, NH 4+, K + Ca 2+, H +, etc.); Anion: Charge négative (NO 3-, H 2 PO 4-, SO 4 2-, etc.).

29 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 23 Apport de KCl K + Cl - Cl - K + K + Échange : fixation de 2 K + et mise en solution d un Ca 2+ Avant Ca 2+ Après K + Ca 2+ K + Cl - Particule du substrat Na + Cl - K + Ca 2+ Mg 2+ Ca 2+ Mg 2+ H Na + + H + H + Avant Na + H + Excès d eau: Irrigation & Précipitations H + H + H + H+ H + H + H + H + H+ H + H+ H + H + H + H + H + H + H + Ca 2+ Ca 2+ Particule du substrat Mg 2+ K + Ca 2+ K+ H + Mg 2+ Ca 2+ Na + NH 4 + Ca 2+ H + Après Na + Ca 2+ Na + Ca Ca Mg 2+ H + NH + 4 K + H + K + Lessivage H + H + H + H + H + Mg 2+ H + H + H + H + Particule du substrat H + H + H + H + H + H + H + H + H + H + ph: Eau d irrigation ou du substrat de croissance La proportion et la concentration des ions H + et OH - déterminent si la solution est acide ou basique: ph acide [H + ] > [OH - ] 0 à 6,9 ph alcalin [H + ] < [OH - ] 7,1 à 14

30 24 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire ph: Eau d irrigation ou du substrat de croissance ph = -log 10 [H + ], avec log 10 (10) = 1 Exemple: [H + ]=10-5 ; [H + ]=10-7 ph= -log 10 [10-5 ]= - (-5) * log 10 (10)= 5 ph= -log 10 [10-7 ]= - (-7) * log 10 (10)= 7 Mesure du ph: Eau ou CaCl 2 Avantages du ph mesuré au CaCl 2 Indépendant de la dilution dans une large proportion de rapports (sol-cacl 2 ); Bonne approximation du ph dans des conditions naturelles; Les résultats sont davantage reproductibles par rapport à ceux de la mesure du ph à l eau; Mesure du ph: Eau ou CaCl 2 Avantages du ph mesuré au CaCl 2 La solution CaCl 2 0,01M possède une composition électrolytique semblable à celle de la solution du sol; La solution CaCl 2 masque la variabilité de la teneur des sols en sels; Le ph mesuré en solution CaCl 2 0,01M est inférieur d environ 0,5 unité au ph mesuré dans l eau (sol/eau: ½).

31 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 25 Rappel Éléments essentiels Elément Azote Nitrate Ammonium Phosphore Phosphate Potassium Calcium Magnésium Soufre Sulfate Symbole chimique N NO 3 - NH 4 + P H 2 PO 4 - K + Ca 2+ Mg 2+ S SO 4 2- % de la masse sèche du plant masse atomique masse équivalente * (équivalent) * 1 eq = Masse atomique/valence (par exemple 1 eq SO 4 2- ) = 96/2 = 48 Éléments essentiels Élément Fer Manganèse Zinc Cuivre Bore Chlore Molybdène Symbole chimique Fe 3+ Mn 2+ Zn 2+ Cu 2+ B 3+ Cl - Mo 2+ % de la masse sèche du plant masse atomique Masse équivalente*

32 26 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Absorption des éléments minéraux: Principaux facteurs CEC du substrat Texture et structure du substrat Teneur en eau Température La salinité du substrat Architecture du système racinaire Principales voies d absorption des éléments minéraux Absorption passive (ou Mass flow): Régie par la transpiration (volume d eau absorbée par la plante, concentration des ions dans la solution du substrat); Absorption active (ou Diffusion): Absorption sélective à la surface des racines, accumulation selon un gradient, nécessite de l énergie générée par le métabolisme cellulaire; Croissance et extension racinaire: Exploration de nouveaux volumes du substrat. Mobilité des éléments minéraux

33 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 27 Relation entre la croissance et la concentration dans les tissus des éléments minéraux Dell, B. et al. (1995) Carence en azote Photos: Lamhamedi Photo: Landis Carence en azote Photos: Lamhamedi Carence en azote Absence de carence en azote Absence de carence en azote Carence en azote

34 28 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Carence en azote Photos: Lamhamedi Carence en phosphore Landis et al Carence en phosphore Photos: Lamhamedi

35 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 29 Carence en magnésium Photos: Lamhamedi Exemple d une carence en magnésium Nécrose des apex Chlorose des apex Présence de Symptômes de déficience Absence de Symptômes de déficience Photos: Lamhamedi & Renaud Apport faible ou non fréquent Fertilisation très riche en azote (ammonium, NH4 <25%) Ca:Mg (2:1 à 3:1) K:Mg (2,5:1 à 4:1) Carence en fer Photos: Lamhamedi

36 30 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Carence en fer: augmentation du ph ph élevé Mg, Mn, Fe, B, Cu, Zn Photos: Lamhamedi Carence en fer Photos: Lamhamedi Carence en fer Photos: Lamhamedi, 2000, Tunisie

37 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 31 Carence en cuivre Landis et al Photos: Lamhamedi Carence en bore Carence en bore

38 32 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Carence en bore Carence en bore Carence en bore

39 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 33 Carence en bore Carence en bore Carence en bore

40 34 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Carence en bore Absence de déficience en bore Carence en bore

41 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 35 Carence en bore Carence en bore Recommandations préliminaires spécifiques au bore Avec les variations extrêmes et récurrentes du climat, il s avère nécessaire d intégrer des applications fractionnées du bore ; Périodes (4 applications) : automne (fin septembre); début printemps (dès la première fertilisation); début à mi-juillet; début à mi-août. Fertilisants: Solubor 20,9% & Agro-B 10,9%

42 36 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Fertilisation: 13 éléments minéraux essentiels à la croissance des racines et des parties aériennes Rôle nutritif spécifique de chaque élément et ne peut pas être remplacé par un autre; L omission d un élément minéral peut engendrer une croissance anormale (mort prématurée d un organe, etc.); Effet direct sur le métabolisme et la croissance. Dell, B. et al. (1995) Caractéristiques des fertilisants Chaque fertilisant se caractérise par son contenu en éléments minéraux; Généralement, chaque fertilisant a une étiquette qui comporte 3 chiffres représentant N- P 2 O 5 -K 2 O; On doit connaître les facteurs de conversion pour le phosphore et le potassium: Caractéristiques des fertilisants Pour convertir la forme A P 2 O 5 P K 2 O K À la forme B P P 2 O 5 K K 2 O Multiplier par Exemple: fertilisant % N 20% P 2 O 5 = 20% * = 9% P 20% K 2 O =20% * = 17% K

43 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 37 Rappel ppm = Partie par million 1 ppm = 1 mg/litre Or la masse d un litre est: Masse = masse volumique * Volume Masse (1L) = 1Kg/L (eau) * 1L Masse (1L) = mg 1ppm= 1mg/ mg Composition et rôle du chélateur De quoi est constitué un chélateur? Comment un chélateur fonctionne? Trois règles usuelles à vérifier lors de la fertilisation: Compatibilité, solubilité et indice de salinité Urée Nitrate d ammonium Sulfate d ammonium Nitrate de calcium Nitrate de potassium Chlorure de potassium Sulfate de potassium Phosphate d ammonium Sulfate de Fe, Zn, Cu, Mn Fe, Zn, Cu, Mn chelaté Sulfate de magnésium Acide phosphorique Acide sulfurique Acide nitrique Urée Nitrate d ammonium Sulfate d ammonium Nitrate de calcium Nitrate de potassium Chlorure de potassium Sulfate de potassium Phosphate d ammonium Sulfate de Fe, Zn, Cu, Mn Fe, Zn, Cu, Mn chelaté Sulfate de magnésium Acide phosphorique Acid sulfurique Acide nitrique CaSO 4 Adapté de Landis et al Incompatible Solubilité réduite Totalement compatible

44 38 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Salinité Landis et al Macro-éléments N P K Ca Mg S Micro-éléments Fe Mn Zn Cu Mo B Cl Ratios à maintenir Ratio de l élément nutritif Niveaux de concentrations 100 ppm ppm Pourcentages recommandés des anions et des cations Pourcentage des anions totaux Nitrate (NO 3- ) Phosphate (H 2 PO 4- ) Sulfate (SO 4 2- ) Pourcentage des cations totaux Potassium (K + ) Calcium (Ca 2+ ) Magnésium (Mg 2+ ) Ratios spécifiques de certains ions NO 3- :H 2 PO 4- : SO 4 2- K:Ca 2+ : Mg % 3-20% 25-45% 30-40% 35-55% 15-30% 60 :5 :35 35 : 45 :20

45 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 39 Variations du ph selon les proportions en nitrate et en ammonium ph de la solution nutritive Ratio NO 3- : NH : 0 98 : 2 90 : : : : : Temps de contact avec la solution (jours) Importance de la source d azote sur la croissance des racines et des parties aériennes Apport en azote 2NH 4 + 3O 2 2NO 3 + 8H + Nitrate: NO 3 - Ammonium: NH 4 + Toxicité de l ammonium, mais pas celle des nitrates Conversion bactérienne de l ammonium en nitrates est réduite en substrat acide (stockage); Stockage important des nitrates : ppm N-NO 3 Stockage faible de l ammonium: centaines ppm N-NH 4 Dommages causés aux racines: Mort des apex NH 4+ : 10 mm 0,1 mm Britto et Kronzucker (2002)

46 40 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Importance de la source d azote sur la physicochimie de la rhizosphère Nitrate d ammonium NH 4 NO 3 NH NO - 3 NH + 4 NO - 3 H + OH - ou HCO 3 - Disponibilité des éléments minéraux selon le ph de la solution du sol Azote Potassium Phosphore Calcium Fer Manganèse Bore Zinc Cuivre Magnésium masse sèche (mg) ph = 7,22 ph = 7,36 ph = 4,85 Effets de l augmentation du ph: Cas de l épinette blanche % 88,5% 87% ph=7,22 ph=7,36 ph=4,85 Épinette blanche Racines Partie aérienne Plant entier Variations des masses sèches des racines, des parties aériennes et totales des plants d épinette blanche (2+0) en fonction du ph du substrat (chaux dolomitique: 4,75 Kg/m 3 )

47 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 41 Hauteur (cm) Abies fraseri âge: 19 mois Masse sèche des racines (g) Masse sèche des parties aériennes (g) Kg/m ph 3,9 4,2 4,5 5 6,7 Bryan, Seiler et Wright J. Environ. Hort. 7: Principales étapes de contrôle de la fertilisation 1- Eau d irrigation et système de filtration: Algues, spores, graines, impuretés, etc. 1 Principales étapes de contrôle de la fertilisation Photos: B. Fecteau et D. Lavallé 5 2- Solution stock 3- Solution appliquée 4- Fertilité du substrat 5- Lessivage

48 Concentration relative 42 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Diagnostic de la nutrition minéarle: Masse sèche relative Toxique E D Consommation de luxe Antagonisme F Point de référence C Déficience B Suffisance A Dilution Contenu relatif Analyse vectorielle Azote 20 acides aminés (protéines); Composition des molécules: ADN et Chlorophylle; Surfertilisation (NH4): compétition avec Ca; Les différentes phases de croissance des plants spécifiques à chaque essence: germination, croissance exponentielle, endurcissement et préconditionnement au stress hydrique. Azote

49 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 43 % maximum d assimilation de CO Y = x x 2 r = 0.59 ; n = 75 ; P < Feuillage (gn/kg) Variations de la photosynthèse: Lumière et azote Photosynthèse net te (μmol CO 2 *m -2 *s -1 ) N: 1,58% N: 1,25% N: 1,25% HSD Intensité lumineuse (μmolm -2 *s -1 ) Pseudotsuga menziesii Mitchell et Hinckley (1993) Survie (%) 70 r 2 = 0,44 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 Conc. des aiguilles en azote (%)

50 44 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Effets de la concentration foliaire en azote sur le débourrement et la croissance Épinette blanche PFD: Début de la 2e saison de croissance en pots Potassium 25% du total des éléments minéraux; Généralement, 1% du potassium est disponible via la CEC (tourbe - vermiculite); Régulation des relations hydriques (stress hydrique): - Accumulation dans les apex racinaires (absorption et rétention); - Cires épicuticulaires; - Ouverture et fermeture des stomates en agissant sur les cellules de garde; Transpiration selon la concentration en potassium Transpiration (mg H 2 O/g de masse sèche d aiguille) R 2 = 0.83 Concentration de potassium dans les aiguilles (%)

51 Techniques culturales de production de plants en pépinière forestière 45 Potassium Surfertilization azotée peut engendrer une déficience en potassium (Ratio N/K: 2/1); Surfertilization en K peut engendrer une déficience en Mg et en Ca. Potassium Masse sèche du plant (g) Pin Douglas Épinette blanche Concentration de la partie aérienne en potassium (%) Phosphore Plusieurs fonctions physiologiques et structurales très critiques: ADN, membranes cellulaires, régulation des enzymes, effet tampon du ph et germination des semences; Lessivage; Phosphore favorise la croissance des racines: Faux (inverse); Excès de phosphore non toxique: Déficience induite en Zn, Fe et Cu.

52 46 Formation et transfert de connaissances, d expertises et de savoir-faire Calcium Maintien des ratios Ratio Ca/K : 1/1 Ratio Ca/Mg : 3/1 Excès du Calcium en présence d un ph élevé (neutre à basique): Déficience en fer et en phosphore; Déficience en Calcium: élongation des racines; Déficience en Calcium Extension Racinaire (mm) Temps (h) Réduction significative et rapide de la croissance des racines. Rôle capital des mycorhizes: Nutrition minérale en pépinière forestière et en plantation Photos: M. Lamhamedi