Agroforesterie et sylviculture intensive : interactions entre les plantes et entre les plantes et les sols

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Jules Labrie
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1 Agroforesterie et sylviculture intensive : interactions entre les plantes et entre les plantes et les sols David Rivest, Ph.D. Colloque du CEF, le 30 avril 2015

3 Formation académique B.Sc. en aménagement et environnement forestier, 2001, Université Laval M.Sc. en agroforesterie, 2004, Université Laval Ph.D. en biologie végétale, 2008, Université Laval Post-doctorat en écologie, 2011, Universidad de Extremadura Post-doctorat en écologie, 2013, UQAM

4 Je suis venu, j ai vu, j ai vaincu!

5 Les trois axes de recherche Le fonctionnement des organismes et des écosystèmes des milieux naturels et aménagés de la forêt tempérée La caractérisation et le suivi des ressources naturelles Des approches novatrices pour la mise en valeur des ressources naturelles Les expertises des professeurs agroforesterie aménagement forestier écologie animale écophysiologie écologie des sols écologie du paysage économie des ressources naturelles écologie forestière entomologie forestière sylviculture foresterie urbaine génétique de la conservation modélisation des systèmes complexes socioécologiques Évaluation des services écosystémiques

7 Composition, diversité et traits des arbres Aménagement et pratiques - agroforesterie vs agriculture - plantations forestières - application de cendres Changements globaux (e.g. sécheresse, déposition de N, usage des terres) Fonctions et services écosystémiques - cyclage des éléments nutritifs - séquestration du C - contrôle des émissions de GES - conservation de la biodiversité Propriétés physicochimique du sol Relations plante-plante, Productivité des plantes

8 Les systèmes agroforestiers intercalaires (SAI)

Les principaux résultats sur les SAI Les SAI améliorent les propriétés biochimiques des sols

Les sols agroforestiers ont un effet positif sur la productivité des cultures et leur

Les SAI améliorent la croissance et nutrition des arbres (Rivest et al. 2009a).

9 Les principaux résultats sur les SAI Les SAI améliorent les propriétés biochimiques des sols et la résilience microbienne à la sécheresse (Rivest et al. 2010, 2013). Les sols agroforestiers ont un effet positif sur la productivité des cultures et leur tolérance à des stress hydriques sévères (Rivest et al. 2013). Les SAI améliorent la croissance et nutrition des arbres (Rivest et al. 2009a). La lumière: le facteur limitant (Rivest et al. 2009b, Bouttier et al. 2014). Faible accumulation du C dans les sols à court et moyen terme (Winans et al. 2014).

De jeunes systèmes agroforestiers très productifs. Étonnant! 1 ha LER = 1,5 à 2,4 1.5-2.

10 De jeunes systèmes agroforestiers très productifs. Étonnant! 1 ha LER = 1,5 à 2, ha LER = Superficie de sol nécessaire, en séparant arbres et cultures, pour obtenir la même production qu un hectare en agroforesterie. Rivest et al J Environ Manag Rivest et al Agricult Ecosyst Environ

Un réseau grandissant de parcelles expérimentales sur les SAI Dispositif 1

3 sites (10 ha) 2012: 3 sites (30 ha) 2013: 2 sites (15 ha) 2014-15: 3

Cersisier tardif Chêne blanc Chêne rouge Chêne à gros fruit Tilleul d

11 Un réseau grandissant de parcelles expérimentales sur les SAI Dispositif 1 de la ferme Solvial 10 ha - plantation mai : 2 sites (7 ha) 2011: 3 sites (10 ha) 2012: 3 sites (30 ha) 2013: 2 sites (15 ha) : 3 sites (40 ha) Peupliers hybrides Noyer noir Caryer ovale Érable à sucre Cersisier tardif Chêne blanc Chêne rouge Chêne à gros fruit Tilleul d amérique Bouleau blanc Pin blanc Pin rouge Robinier faux-acacia Aulne glutineux Aulne rouge

12 Les haies brise-vent et bandes riveraines agroforestières

13 Haies brise-vent : principaux résultats Effet global neutre à positif sur le maïs; la magnitude des effets de facilitation des arbres est accrue avec la des précipitations (Rivest et Vézina 2014). L identité des arbres et le type de sol sont des déterminants importants de la distribution racinaire des arbres (Plante et al. 2014).

14 Effet du gradient d intensification des pratiques agricoles sur la performance des arbres plantés en bandes riveraines Bourgeois, Vanasse, Rivest et Poulin. Soumis.

16 Le plus important système agroforestier d Europe : 3 millions d hectares Savanes anthropisées arbres isolés par ha Prairies spontanées pâturées

17 Rolo, Rivest, Lorente, Kattge et Moreno. Soumis.

Optimisation de la régie est des conditions propices à la

- Améliorer le succès d établissement du ginseng cultivé en

de la lumière et des propriétés du sol, 2) l utilisation de

protection des graines contre l herbivorie par la petite

18 Optimisation de la régie est des conditions propices à la culture du ginseng à cinq folioles en érablière en Outaouais O - Améliorer le succès d établissement du ginseng cultivé en érablière en déterminant les effets de : 1) la disponibilité de la lumière et des propriétés du sol, 2) l utilisation de transplants versus l ensemencement traditionnel, 3) la protection des graines contre l herbivorie par la petite faune, et 4) la fertilisation et du chaulage sur la survie et la croissance du ginseng.

Diversité microbienne des sols et émissions de gaz à effet de serre dans les

composition, de la diversité spécifique et fonctionnelle des arbres sur la

19 Diversité microbienne des sols et émissions de gaz à effet de serre dans les plantations multi-espèces et en agroforesterie O1 - Analyser les effets de la composition, de la diversité spécifique et fonctionnelle des arbres sur la diversité des communautés microbiennes et les émissions de GES (CO 2, N 2 O et CH 4 ) par les sols. O2 Analyser les effets des arbres agroforestiers sur les populations de vers de terre et les émissions de gaz à effet de serre par les sols.

20 Impact des plantations forestières sur la biodiversité

21 Impact des plantations forestières sur la biodiversité: Hypothèses testées H1 - La biodiversité associée aux plantations d sp. exotiques est comparable à celle associée aux plantations d sp. indigènes lorsque les sp. plantées ont des traits fonctionnels similaires. H2 - L augmentation de la diversité des plantes de sous-bois accroît la diversité microbienne des sols, des fourmis, des araignées, des coléoptères et des petits mammifères. H3 - La diversité des plantes de sous-bois et des communautés microbiennes du sol dans les plantations mélangées est supérieure à celle dans les plantations monospécifiques.

Impact de l application de cendres sur les émissions de gaz à effet de serre et la compétitivité des semis d

de traitements de produits alcalinisant et /ou fertilisant: 1) témoin, 2) 10 t ha -1 de cendres (ce), 3) 20 t ha

O2 - Déterminer les effets l application de cendres sur les propriétés physico-chimiques du sol et sur la

22 Impact de l application de cendres sur les émissions de gaz à effet de serre et la compétitivité des semis d érable face au hêtre O1 - Quantifier les émissions de GES (CO 2, N 2 O et CH 4 ) produites suite à l application de traitements de produits alcalinisant et /ou fertilisant: 1) témoin, 2) 10 t ha -1 de cendres (ce), 3) 20 t ha -1 ce, 4) 40 t ha -1 ce, 5) 15 t ha -1 ce + lie et grès 6) 10 t ha -1 de boue de chaux. O2 - Déterminer les effets l application de cendres sur les propriétés physico-chimiques du sol et sur la croissance et la nutrition de semis d érable et de hêtre; H - On s attend à ce que les cendres augmentent l habilité compétitrice de l érable face au hêtre.

jeunes semis d espèces fonctionnellement contrastées.

23 Résistance et résilience à la sécheresse de semis de 4 espèces feuillues O - Analyser les effets de stress hydrique et de produits biotechnologiques sur la croissance (racines, feuilles et tiges) et la physiologie (photosynthèse, conductance stomatique) de jeunes semis d espèces fonctionnellement contrastées. H - Face à une sécheresse, les arbres réalisent un compromis entre résistance et résilience, qui peut être modulé par la magnitude du stress hydrique et la stratégie de croissance des espèces (ex. rapide vs lente).

24 Crédits photos et images : B. Anel, G. Moreno, Ressouces Naturelles Canada, A. Cogliastro, C. Dupraz, F. Liagre, D. Rivest, R. Sauvaire, R. Pouliot, S. Royer-Tardif, R. Markgraf, USDA, P.-M. Plante Merci de votre attention!

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