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

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

Je suis venu, j’ai vu, j’ai vaincu !

• 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 trois axes de recherche

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

Changements globaux (e.g. sécheresse, déposition de

N, usage des terres)

Aménagement et pratiques - agroforesterie vs agriculture

- plantations forestières - application de cendres

Composition, diversité et traits des arbres

Relations plante-plante, Productivité des plantes

Propriétés physico-chimique du sol

Fonctions et services écosystémiques - cyclage des éléments nutritifs - séquestration du C - contrôle des émissions de GES - conservation de la biodiversité

Les systèmes agroforestiers intercalaires (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).

Les principaux résultats sur les SAI

LER = Superficie de sol nécessaire, en séparant arbres et cultures, pour obtenir la même production qu’un hectare en agroforesterie.

LER = 1,5 à 2,4

1 ha

1.5-2.4 ha

De jeunes systèmes agroforestiers très productifs. Étonnant!

Rivest et al. 2009. Agricult Ecosyst Environ

Rivest et al. 2009. J Environ Manag

Dispositif 1 de la ferme Solvial 10 ha - plantation mai 2012

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

Un réseau grandissant de parcelles expérimentales sur les SAI

2004: 2 sites (7 ha) 2011: 3 sites (10 ha) 2012: 3 sites (30 ha) 2013: 2 sites (15 ha)

2014-15: 3 sites (40 ha)

Les haies brise-vent et bandes riveraines agroforestières

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).

Effet du gradient d’intensification des pratiques agricoles sur la performance des arbres plantés en bandes riveraines

Bourgeois, Vanasse, Rivest et Poulin. Soumis.

Le plus important système agroforestier d’Europe : 3 millions d’hectares

Savanes anthropisées 10-60 arbres isolés par ha

Prairies spontanées pâturées

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

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.

Optimisation de la régie est des conditions propices à la culture du ginseng à cinq folioles en érablière en Outaouais

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 (CO2, N2O et CH4) 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.

Diversité microbienne des sols et émissions de gaz à effet de serre dans les plantations multi-espèces et en agroforesterie

Impact des plantations forestières sur la biodiversité

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’érable face au hêtre

O1 - Quantifier les émissions de GES (CO2, N2O et CH4) 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.

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).

Merci de votre attention !

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