Aménagement forestier écosystémique: exemples de la forêt boréale Sylvie Gauthier SCF-CFL Co-auteurs Louis De Grandpré, Pierre Drapeau, Dan Kneeshaw, Yves Bergeron, Alain Leduc, Dominic Cyr, Marie- Andrée Vaillancourt 1
Plan sommaire de la présentation Quelques rappels Base écologique qui amène ces changements? Aménagement écosystémique et aménagement écosystémique basé sur la dynamique des perturbations Exemples d enjeux relatifs à ces attributs clés et solutions envisageables Recommandation 4.1 «Que l aménagement écosystémique soit au cœur de la gestion des forêts publiques du Québec». 2
Aménagement forestier Ensemble des activités ayant un effet sur la forêt en vue d atteindre certains objectifs spécifiques. Par exemple: Approvisionnement constant en fibre (rendement soutenu), protection des sols et de l eau De la fibre, des produits forestiers non ligneux, des aires de récréation, le maintien de la biodiversité Qu est ce qu un écosystème? Organismes vivants (communauté) en interaction entre eux et avec leur environnement Processus régénération croissance mortalité décomposition compétition perturbations succession cycles des éléments nutritifs évolution etc Attributs* arbres populations composition forestière diversité structure d un peuplement structure d un paysage structure d âge groupe fonctionnel *ou patrons, structures, évènements, objets 3
L aménagement forestier écosystémique Un cadre conceptuel qui vise à concilier la récolte de matière ligneuse et le maintien de la structure et des fonctions de l écosystème en aménageant la forêt comme un tout Un des objectifs est de maintenir les capacités de résistance et de résilience de l écosystème Aménagement écosystémique Le début de la réflexion: ESA et les réserves naturelles (1932) protéger l écosystème aussi important que protéger des espèces cibles représenter la diversité des écosystèmes aménager pour tenir compte des fluctuations écologiques créer une zone tampon autour des réserves Aldo Leopold (1949): Penser le territoire comme un organisme 4
Aménagement forestier écosystémique Début des années 90, en foresterie on réalise entre autre que : la biodiversité permet au système de s adapter aux fluctuations et changements environnementaux (la résilience) d où l importance de la maintenir même si on a des zones de conservation, elles ne peuvent suffirent à maintenir toute la diversité biologique ce qui est fait à l échelle du peuplement se répercute à d autres échelles, il faut donc penser sur des territoires plus grands et à plus long terme Critères d aménagement forestier durable (AFD) 1. Conservation de la diversité biologique 2. Maintien et accroissement de la productivité des écosystèmes 3. Conservation des sols et de l eau 4. Contributions aux cycles globaux 5. Bénéfices à la société 6. Responsabilité de la société à l égard du développement durable Conseil canadien des ministres des forêts 1995 5
Plan sommaire de la présentation Quelques rappels Base écologique qui amène ces changements? Capacité à se rétablir après les perturbations Éléments clés permettant la résistance et la résilience Aménagement écosystémique et aménagement écosystémique basé sur la dynamique des perturbations Exemples d enjeux relatifs à ces attributs clés et solutions envisageables Perturbations et fluctuations environnementales Les perturbations font partie des écosystèmes Feu Les espèces y sont adaptées TBÉ Chablis 6
Perturbations et fluctuations environnementales Les activités de récolte et autres traitements sylvicoles sont aussi des perturbations dites anthropiques Perturbations et fluctuations environnementales Il y a aussi des fluctuations environnementales Par exemple: gel précoce gel tardif sécheresse etc. Des mécanismes permettent au système de récupérer face à ces fluctuations Girardin, M.P. 2007. Global Ecology and Biogeography 7
Résistance et résilience Résistance: capacité à absorber une perturbation sans qu elle ne prenne de l ampleur Par exemple: Défenses chimiques contre les attaques d insectes ou ennemis naturels d insectes qui atténuent l ampleur de la perturbation Peuplement de tremble qui peut freiner un feu Résistance et résilience Résilience: capacité et vitesse de retour vers les conditions d origine après une perturbation Par exemple: Épidémie sévère de tordeuse qui change la composition de la forêt Le retour à des peuplements de trembles, de pins gris ou d épinettes après feu 8
Résistance et résilience perturbation résistance perturbation Résilience Modifié de Gunderson 2000 Deux familles de facteurs importants pour la résistance/résilience Biodiversité Gène, espèces, communautés, paysages Legs biologiques Bois verts, Bois morts Graines, rejets Biologie des sols 9
La biodiversité La biodiversité exemple au niveau du Marcottage peuplement Dynamique forestière en forêt Feu boréale mixte Feu Feu Trouées TBE TBE Trouées 1ère cohorte 2ème cohorte 3ème cohorte 100 ans 200 ans 300 ans Temps depuis feu 10
La biodiversité exemple au niveau du peuplement % Surface terrière 100 Résineux 75 Biomasse (kg/m 2 ) 24 18 50 25 Feuillus 12 6 0 0 50 100 150 200 250 % mortalité Années depuis feu 100 75 50 0 0 50 100 150 200 250 % recouvrement 100 20 25 0 0 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 80 60 40 Années depuis feu Bergeron et Harvey 1997 La biodiversité exemple au niveau du paysage Forte mortalité Faible mortalité Capuccino et al. 1998 résineux mixte feuillus 11
Les legs biologiques Éléments vivants ou morts hérités suite à une perturbation: Graines dans les cocottes de pin gris ou d épinettes Racines de tremble Matière organique au sol Arbres morts Arbres verts Les legs biologiques Partiellement brûlé Non brûlé Sévèrement brûlé 12
Les legs biologiques Dans des sites où on a fait de la récupération on a eu beaucoup moins de régénération résineuse comparativement à des sites brûlés seulement Greene et al. 2006 Plan sommaire de la présentation Quelques rappels Base écologique qui amène ces changements? Capacité à se rétablir après les perturbations Éléments clés permettant la résistance et la résilience Biodiversité Legs biologiques À différentes échelles spatiales et temporelles Aménagement écosystémique et aménagement écosystémique basé sur la dynamique des perturbations Exemples d enjeux relatifs à ces attributs clés et solutions envisageables 13
Plan sommaire de la présentation Quelques rappels Base écologique qui amène ces changements? Aménagement écosystémique et aménagement écosystémique basé sur la dynamique des perturbations Exemples d enjeux relatifs à ces attributs clés et solutions envisageables L aménagement écosystémique Un cadre conceptuel qui vise à concilier la récolte de matière ligneuse et le maintien de la structure et des fonctions de l écosystème en aménageant la forêt comme un tout Un des objectifs est de maintenir les capacités de résistance et de résilience de l écosystème 14
Ce que l aménagement écosystémique implique Vise à maintenir l intégrité écologique (i.e. limiter les atteintes et s assurer du maintien de toutes les composantes des écosystèmes forestiers) Approche hiérarchique qui considère plusieurs échelles temporelles et spatiales Cibles écologiques se basant sur les meilleures connaissances disponibles Ce que l aménagement écosystémique implique Stratégies d atténuation des différences entre les écosystèmes naturels et aménagés Planification unique pour les différentes ressources, valeurs (écologiques, économiques, sociales) et bénéfices du territoire Monitoring Adaptabilité 15
Attributs clés à maintenir (pour résistance/résilience) Composition forestière (peuplement et paysage) Structure verticale et horizontale (peuplement et paysage) Débris ligneux debout et au sol Matière organique et processus du sol Plusieurs attributs forestiers clés découlent du régime naturel des perturbations Composition et structure forestières Intervalles et cycle Âge des peuplements, quantité de vieilles forêts Intervalles et cycle Agencement spatial des types de forêt Taille et nombre Forêts résiduelles dans les zones perturbées Sévérité Arbres résiduels vivants et morts Sévérité Processus du sol Sévérité Modifié de: Forest management guide for natural disturbance pattern emulation 16
S INSPIRER DES PERTURBATIONS NATURELLES Intervalles Variabilité naturelle Superficie Sévérité S INSPIRER DES PERTURBATIONS NATURELLES Intervalles Variabilité naturelle Aménagement Superficie Sévérité 17
S INSPIRER DES PERTURBATIONS NATURELLES Intervalles Variabilité naturelle Aménagement Aménagement écosystémique Superficie Sévérité Plan sommaire de la présentation Quelques rappels Base écologique qui amène ces changements? Aménagement écosystémique et Aménagement écosystémique basé sur la dynamique des perturbations Exemples d enjeux relatifs à ces attributs clés et solutions envisageables 18
Exemples d enjeux relatifs à la biodiversité et à la productivité des écosystèmes forestiers du Canada Composition forestière Quantité de vieilles forêts Structure interne des peuplements Organisation spatiale des habitats Bois mort Maintien de la productivité Intervalle depuis le feu Dynamique forestière en forêt boréale résineuse Feu Feu Feu Trouées Structures irrégulières Vieilles forêts Sapinière 100 Feu ans 200 Feu ans 300 Feu ans Temps depuis Trouées feu TBE TBE 19
Succession en forêt résineuse Ceinture d argile 100 200 300 Exemple de succession dans la pessière Surface terrière marchande (m de l est 2 /ha) vivante morte (sur pied) débris (sol) EE eq. J 22 (9-35) 2 (0-4) 0 (0-0) EE eq. 25 (12-39) 3 (1-6) 2 (1-3) ES ineq 28 (20-39) 5 (2-10) 5 (2-10) SE ineq 22 (9-32) 9 (5-14) 9 (2-13) 99 149 207 225 tdf EE eq. j EE eq ES ineq. SE ineq. 20
Quantité de forêts de plus de 100 ans sous un régime naturel des feux (300 dernières années) 20% 70% 20% 70% 55% La quantité de vieilles forêts diminue Forêt naturelle Régénération Forêt aménagée 50 à 70 % Régénération Moins de 10%? 21
La perte des vieilles forêts implique la perte de biodiversité coupe Insectes trouées régénération Temps Adapté de Bergeron et al. (2002) Trois approches pour maintenir les habitats, dont les vieilles forêts Aires protégées Allonger les rotations Pratiquer une sylviculture adaptée 22
Quantité de forêts de plus de 100 ans sous un régime naturel des feux (300 dernières années) 20% 70% 70% 20% 55% Historique des feux dans l holocène (Abitibi) Cyr et al. en prép. 23
* Cyr et al. en prép. Constats de la dynamique naturelle À l échelle du paysage, une grande partie de la forêt boréale de l est du Canada est constituée de vieilles forêts À l échelle du peuplement, la structure de ces vieux peuplements est généralement complexe et diversifiée 24
L aménagement actuel : Rajeunit la forêt en pratiquant surtout des coupes de type CPRS Génère des forêts peu structurées Dans une perspective d aménagement écosystémique, cela confirme l importance... d allonger les révolutions et de diversifier les pratiques forestières sur une grande proportion du territoire afin de maintenir des forêts plus vieilles et structurées Constat Avec un aménagement écosystémique, il faut tenir compte des spécificités régionales (climat, milieux physiques, régimes de perturbations naturelles et dynamique qui en découle) Ainsi la quantité de forêts à aménager comme des forêts qui surviennent après feu diffère entre le nord de l Alberta, l Abitibi et la Côte-Nord 25
Exemples d enjeux relatifs à la biodiversité et à la productivité des écosystèmes forestiers du Canada Composition forestière Structure d âge des forêts Structure interne des peuplements Organisation spatiale des habitats Bois mort Maintien de la productivité Milieu riverain Accès au territoire Taille des feux et espacement entre feux Agencement spatial a) N = 10 b) N = 155 0 50 100 Kilomètres 0 50 100 Kilomètres Figure 18. Distribution spatiale a) des brûlis et 1 000 hectares de 1973 à 1997. Tiré de la thèse de Nathalie Perron 35 26
Constats Les aires en régénération naturelle peuvent être très grandes Par contre, les distances entre ces aires sont également très grandes (> > 10 km) Ce qui crée une mosaïque forestière dominée par les forêts matures et vieilles dans de très grands massifs Agencement spatial a) N = 10 b) N = 155 0 50 100 Kilomètres 0 50 100 Kilomètres Figure 18. Distribution spatiale a) des brûlis et b) des coupes de plus de 1 000 hectares de 1973 à 1997. Tiré de la thèse de Nathalie Perron 35 27
L aménagement actuel : Agglomère les aires en régénération Agglomère des zones de coupe et des zones de feu En conséquence, réduit et morcèle les massifs de forêts matures et anciennes Même si la superficie d un parterre de coupe est restreint, elles s agglomèrent dans le temps et l espace 28
Il arrive que les coupes s agglomèrent avec les feux créant ainsi de très grandes aires en régénération Déjà au sud du front de coupe les grands massifs sont raréfiés Front de coupe 2000 29
Aménagement écosystémique On doit maintenir des massifs matures Utiliser des traitements sylvicoles qui permettent à la forêt de retrouver son état de fermeture rapidement Éviter de créer de très grandes zones en régénération, car les grands feux auront toujours lieu Exemples d enjeux relatifs à la biodiversité et à la productivité des écosystèmes forestiers du Canada Composition forestière Structure d âge des forêts Structure interne des peuplements Organisation spatiale des habitats Bois mort Maintien de la productivité Milieu riverain Accès au territoire Sévérité du feu au sol 30
Entourbement Feu Feu Feu Trouées tourbe 1 ère cohorte 2 ème cohorte 3 ème cohorte Temps depuis feu Augmentation de l épaisseur de la matière organique Augmentation de l humidité du sol Diminution de la croissance Diminution de la densité Entourbement coupe coupe coupe Trouées tourbe 1 ère cohorte 2 ème cohorte 3 ème cohorte Temps depuis feu 31
Maintenir les processus au niveau du sol implique Utiliser des préparations de terrain ou de brûlages dirigés MAINTENIR LES PROCESSUS AU NIVEAU DU SOL IMPLIQUE Monticules Placeaux Scarifiage-rouleau écraseur Feu suivi par écrasement 32
Résumé Une approche d aménagement forestier écosystémique basé sur les perturbations naturelles Vise le maintien de l intégrité du système, entre autre de sa capacité à faire face aux fluctuations environnementales Biodiversité (attributs, processus); legs biologiques Focus sur les conditions que l on veut laisser plutôt que sur l émulation des perturbations à proprement parler Résumé Les exemples proposés ici indiquent qu on peut Ralentir le rajeunissement de la forêt boréale et favoriser le maintien des vieilles forêts si on accepte d espacer les entrées dans la forêt (allongement de la révolution) et de mettre en oeuvre des traitements sylvicoles à forte rétention Maintenir et recréer de grandes aires en forêts avec les attributs de vieilles forêts (forte rétention) mais de grandes agglomérations de forêts en régénération seraient toutefois encore possibles Utiliser des interventions dures pour le maintien de certaines conditions ou processus 33
Ce que l aménagement écosystémique implique Changer de perspectives: penser à plus long terme, planifier autant ce qu on laisse que ce qu on récolte Accepter la complexité: différences régionales, des aménagements distincts, plusieurs façons de faire sont nécessaires Devenir humble: on ne sait pas tout, on ne contrôle pas tout, d où la nécessité d agir avec prudence et de mesurer les résultats de nos actions Remerciements Nombreuses personnes de nombreuses institutions SCF, RGDF, CEF pour contribution financière 34
Exemple de succession dans la pessière Surface terrière marchande (m de l est 2 /ha) vivante morte (sur pied) débris (sol) EE eq. J 22 (9-35) 2 (0-4) 0 (0-0) EE eq. 25 (12-39) 3 (1-6) 2 (1-3) ES ineq 28 (20-39) 5 (2-10) 5 (2-10) SE ineq 22 (9-32) 9 (5-14) 9 (2-13) 99 149 207 225 tdf EE eq. j EE eq ES ineq. SE ineq. 35
30 Surface terrière (m 2 /ha) 28 26 24 22 Pessière irrégulière Sapinière irrégulière Sapinière irrégulière 20 1960 1970 1980 1990 2000 Temps 36