Dynamique à long terme des érablières à leur limite nordique de … · 2018-04-20 · 8 Échantillonnage des charbons ... Merci à Catherine Barthe, Diane Bulot et Gabrielle Lalande

Dynamique à long terme des érablières à leur limite nordique de répartition au Québec

Mémoire

Vanessa Joanne Pilon

Maîtrise en biologie Maître ès sciences (M.Sc.)

Québec, Canada

© Vanessa Joanne Pilon, 2013

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Résumé Les érablières sont des forêts tempérées caducifoliées nordiques et sont considérées comme la formation climacique du Québec méridional. Elles se maintiennent en état de renouvellement par la chablisation du couvert forestier. L’objectif de ce projet était d’étudier la dynamique des feux depuis la déglaciation dans trois érablières situées à leur limite nordique de répartition au Québec. L'identification botanique et la datation au 14C de macrocharbons de bois en surface et enfouis dans le sol minéral montrent que les trois stations se caractérisent par un régime de feux relativement fréquents depuis 1000 à 3500 ans. En dépit de nos prédictions, ces résultats mettent en évidence les capacités de régénération et de résilience de l'érablière à l'occasion de perturbations allogènes comme le feu.

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Table des matières Résumé ............................................................................................................................................................... iii Table des matières .............................................................................................................................................. v

Liste des tableaux .............................................................................................................................................. vii Liste des Figures ................................................................................................................................................ ix

Remerciements .................................................................................................................................................. xi Introduction ......................................................................................................................................................... 1

Objectifs ......................................................................................................................................................... 4

Méthodes ............................................................................................................................................................ 5 Régions d’étude.............................................................................................................................................. 5 Sélection et échantillonnage des stations....................................................................................................... 8 Échantillonnage des charbons ....................................................................................................................... 9 Identification botanique ................................................................................................................................. 10 Datation des charbons et historique des feux............................................................................................... 12

Résultats ........................................................................................................................................................... 15 Caractéristiques des sites échantillonnés..................................................................................................... 15 Datation des peuplements de Rémigny et de Rivière-Éternité .................................................................... 19 Caractéristiques et identification botanique des charbons de bois ............................................................... 21 Composition botanique et abondance des charbons de bois au cours du temps ......................................... 26 Historique des feux ....................................................................................................................................... 30

Discussion ......................................................................................................................................................... 39 Historique des feux ....................................................................................................................................... 39 Origine de l’érablière .................................................................................................................................... 42 Dynamique des charbons de surface ........................................................................................................... 44

Conclusion ........................................................................................................................................................ 47

Bibliographie ..................................................................................................................................................... 49

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Liste des tableaux Tableau 1. Caractéristiques générales des sols des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et

de Mont-Saint-Pierre. La moyenne (± écart-type) de 50 microstations échantillonnées est présentée sauf pour les horizons H et FH. ................................................................................................ 7

Tableau 2. Recouvrement des strates de végétation dans les stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. ............................................................................................................. 15

Tableau 3. Espèces présentes dans les stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. X indique la présence de l'espèce. ..................................................................................... 16

Tableau 4. Nombre de tiges vivantes (n) (DHP ≥ 2 cm) et surface terrière (S.T.) des différentes espèces arborescentes présentes dans les stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. .................................................................................................................................... 17

Tableau 5. Date d’établissement minimum des arbres dominants du peuplement de Rémigny. L’astérisque indique que le cœur de l’arbre échantillonné était absent. L’année d’établissement estimée est présentée entre parenthèses. ..................................................................... 19

Tableau 6. Date d’établissement minimum des arbres dominants du peuplement de Rivière-Éternité. L’astérisque indique que le cœur de l’arbre échantillonné était absent. L’année d’établissement estimée est présentée entre parenthèses. ..................................................................... 20

Tableau 7. Identification botanique et nombre (n) de macrorestes ligneux récoltés à la station de Rémigny.............................................................................................................................................. 21

Tableau 8. Nombre (n), masse moyenne et fraction ≥ 2,5 mg des charbons de surface et extraits du sol minéral dans les stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. ............................................................................................................................................. 21

Tableau 9. Nombre (n) de charbons et proportion (%) des différents taxons identifiés de la station de Rémigny. ................................................................................................................................. 22

Tableau 10. Nombre (n) de charbons et proportion (%) des différents taxons identifiés de la station de Rivière-Éternité. ...................................................................................................................... 24

Tableau 11. Nombre (n) de charbons et proportion (%) des différents taxons identifiés dans l’assemblage du sol minéral de la station de Mont-Saint-Pierre. ............................................................. 25

Tableau 12. Identification botanique, dates 14C en années B.P., dates étalonnées des charbons de surface (S) et du réservoir minéral (M) et nombre de feux de la station de Rémigny. Le scénario 1 présente l’intervalle d’âge calendaire ayant la plus grande probabilité (≤1) associée. Le scénario 2 présente la distribution d’âge calendaire en entier (somme des probabilités = 1) associée à chacune des dates 14C. ............................................................................... 31

Tableau 13. Identification botanique, dates 14C en années B.P., dates étalonnées des charbons de surface (S) et du réservoir minéral (M) et nombre de feux de la station de Rivière-Éternité. Le scénario 1 présente l’intervalle d’âge calendaire ayant la plus grande probabilité (≤1) associée. Le scénario 2 présente la distribution d’âge calendaire en entier (somme des probabilités = 1) associée à chacune des dates 14C. .......................................................... 33

Tableau 14. Identification botanique, dates 14C en années B.P., dates étalonnées des charbons du réservoir minéral et nombre de feux de la station de Mont-Saint-Pierre. Le scénario 1 présente l’intervalle d’âge calendaire ayant la plus grande probabilité (≤1) associée. Le scénario 2 présente la distribution d’âge calendaire en entier (somme des probabilités = 1) associée à chacune des dates 14C. ..................................................................................................... 35

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Liste des Figures Figure 1. Domaines de végétation du Québec méridional et localisation des stations de

Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. Modifié de Payette et Bouchard 2001. ........................................................................................................................................ 5

Figure 2. Schéma de la place-échantillon des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. ..................................................................................................................................... 9

Figure 3. Structure de taille (DHP) des tiges vivantes d’érable à sucre, d’érable rouge et de bouleau jaune dans les stations (A) de Rémigny, (B) de Rivière-Éternité et (C) de Mont-Saint-Pierre. Les tiges sont regroupées en classes de 2 cm. Une tige a été additionnée à chacune des classes pour permettre la représentation logarithmique. ................................................... 18

Figure 4. Pièce carbonisée inconnue extraite du sol minéral dans la station de Mont-Saint-Pierre. Vue (A) du dessus, (B) du dessous et (C) de côté du même échantillon. La partie ligneuse en (A) est un bois d’espèce feuillue. ......................................................................................... 26

Figure 5. Nombre de charbons datés en fonction du temps (classes de 100 ans) dans le réservoir minéral et le réservoir de surface des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. .......................................................................................................................... 28

Figure 6. Nombre de charbons des différents taxons identifiés en fonction du temps (classes de 500 ans) dans les stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. ........................... 29

Figure 7. Distributions de probabilité cumulées (en années calendaires) des dates 14C des charbons de bois des réservoirs de surface et du sol minéral des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. Les astérisques correspondent à des feux décelés par le scénario 1 (noir) et le scénario 2 (gris). ........................................................................... 37

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Remerciements Mes remerciements s’adressent tout d’abord à Serge Payette pour la direction de ce projet à la fois

intéressant et stimulant. J’en retire une formation professionnelle de qualité et une véritable passion pour l’écologie végétale, grâce entre autres, à son enthousiasme et son sens de la pédagogie sans égal.

En second lieu, j’aimerais remercier Martin Lavoie et Hubert Morin pour leurs commentaires lors de mes présentations de projet et de séminaire ainsi que pour l’évaluation de ce manuscrit. Je remercie également Pierre Richard qui a obligeamment répondu à mes interrogations ainsi que pour les données polliniques du lac Couchepaganiche qui ont été très utiles dans l’interprétation des résultats de cette étude. Mes remerciements s’adressent aussi à Ann Delwaide et Barbara Godbout pour leur disponibilité et leurs nombreux conseils qui ont contribué à ma formation en dendrochronologie et en anthracologie.

Cette expérience n’aurait pas été la même sans la présence de Mathieu Frégeau, Francis Saint-Amour, Alexandre Truchon-Savard, Mélanie Jean, Marianne White, Pierre-Luc Couillard et des membres du laboratoire Boudreau. Je les remercie pour les discussions enrichissantes, les échanges d’expertise et les moments mémorables passés en leur compagnie. Je tiens à remercier spécialement Francis pour sa précieuse contribution au travail de terrain ainsi que tous ceux qui ont participé à la récolte d’échantillon à la station de Rémigny. Merci à Catherine Barthe, Diane Bulot et Gabrielle Lalande pour leur importante participation aux travaux de terrain et de laboratoire. Leur patience et minutie ont certes grandement contribué au succès de ce projet.

Finalement, mes remerciements s’adressent à mes parents, Sylvie et Daniel, pour leur soutien inconditionnel dans l’accomplissement de mes projets et à Félix Caza, pour sa présence et son optimisme qui auront été pour moi une source d’inspiration dans la réalisation de ce mémoire et dans la vie, au quotidien.

La réalisation de ce projet a été rendue possible grâce au financement du CRSNG via la Chaire de recherche nordique en écologie des perturbations. Je tiens aussi à remercier le FQRNT pour l’octroi d’une bourse pour la francophonie canadienne et François Lefebvre pour l’accès à son érablière.

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Introduction

La forêt à feuillage décidu couvre une grande surface dans l’est de l’Amérique du Nord. Les espèces d’angiospermes caducifoliées associées à ces forêts atteignent leur limite méridionale de répartition dans le sud des États-Unis due à l’absence de saison froide, tandis que les faibles précipitations limitent leur présence à l’ouest de la région des Grands Lacs (Braun 1964). La partie septentrionale de la forêt tempérée caducifoliée est occupée par l’érablière, une formation dominée par l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.). L’érablière prime dans le Québec méridional et persiste jusqu’à la marge de la forêt boréale malgré une présence occasionnelle au nord du 47e parallèle (Grandtner 1966, Saucier et al. 2009). Dans l’érablière laurentienne qui occupe les basses terres du Saint-Laurent jusqu’à Québec, la basse Gatineau et les Appalaches de la région sherbrookoise, l’érable à sucre est accompagné d’espèces thermophiles comme le tilleul d’Amérique (Tilia

americana L.), le frêne blanc (Fraxinus americana L.), le hêtre à grandes feuilles (Fagus grandifolia Ehrh.), l’ostryer de Virginie (Ostrya virginiana [Mill.] K.Koch) et la pruche du Canada (Tsuga canadensis [L.] Carrière) (Grandtner 1966). Au nord du 46e parallèle, ces espèces sont beaucoup moins fréquentes. Les espèces d’origine appalachienne et qui ont une aire de répartition plus nordique comme le bouleau jaune (Betula

alleghaniensis Britt.), le sapin baumier (Abies balsamea [L.] Mill.), l’épinette blanche (Picea glauca Moench Voss.) et le bouleau à papier (Betula papyrifera Marsh.) deviennent les principales espèces compagnes de l’érable à sucre. En général, la richesse spécifique des érablières et le taux de décomposition de la matière organique diminuent du sud-ouest vers le nord-est tandis que l’acidité et la podzolisation des sols augmentent en réponse à la rigueur des conditions climatiques (Grandtner 1966).

Au cours du dernier Maximum glaciaire il y a environ 21 000 ans, le climat de l’est de l’Amérique du Nord était à la fois plus sec et plus froid qu’aujourd’hui (Jackson et al. 2000). Les érables et les autres espèces thermophiles occupaient à cette époque la basse vallée du Mississippi et la Floride (Davis 1981, Delcourt et Delcourt 1987, Jackson et al. 2000) bien que des microrefuges ont pu abriter certaines espèces à proximité de l’inlandsis (MacLachlan et al. 2005). Entre 13 500 et 13 100 ans étal. B.P. (à moins d’indications contraires, les dates mentionnées dans ce texte sont en années étalonnées B.P.), au Tardiglaciaire, le retrait des glaces a été amorcé dans les Appalaches du sud du Québec (Dyke 2004, Occhietti et al. 2011). À partir de ce moment, de nouveaux terrains ont été rendus disponibles à la migration et à la colonisation des espèces arborescentes. Les assemblages polliniques montrent vers 13 600 ans avant aujourd’hui l’établissement d’un désert périglaciaire dans certaines stations des Appalaches et des collines montérégiennes qui a ensuite été remplacé par une végétation de toundra herbacée et arbustive (Muller et Richard 2001). Vers 10 200 ans, la disparition de la flore toundrique a été suivie d’une période d’afforestation par les espèces arborescentes

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boréales (Muller et Richard 2001). La migration vers les régions boréales actuelles des taxons comme Abies, Picea, Larix et Betula a été achevée entre 10 000 et 3000 ans avant aujourd’hui (Jackson et al. 1997).

Les érablières les plus anciennes du Québec ont été répertoriées dans le spectre pollinique du lac Albion, en Estrie, vers 9900 ans avant aujourd’hui (Lavoie et Richard 2000). Un établissement hâtif de l’érablière a également été enregistré en Montérégie, au Mont Saint-Bruno vers 9600 ans et à Bromont vers 9300 ans (Muller et Richard 2001). La migration de l’érable à sucre s’est poursuivie au cours des quatre millénaires suivant ces premières apparitions. Vers 8500 ans avant aujourd’hui, l’espèce a colonisé le Saguenay (P. J. H. Richard, données inédites) et le Témiscamingue (Bennett 1987). L’érable à sucre s’est ensuite établi dans les régions de la Baie-des-Chaleurs (6900 ans, Jetté et Richard 1992), de l’Abitibi (6300 ans, Richard 1980), du Massif des Laurentides (5700 ans, Labelle et Richard 1981) et de la Haute-Gaspésie (5400 ans, Labelle et Richard 1984). Depuis leur premier établissement postglaciaire, les érablières méridionales semblent s’être maintenues jusqu’à aujourd’hui puisque les données polliniques ne montrent pas de retour vers des assemblages de la forêt mixte ou de la forêt boréale (Lavoie et Richard 2000, Muller et Richard 2001, Richard 1977). De la même façon, l’érablière semble s’être maintenue dans les régions plus marginales de la Haute-Gaspésie (Labelle et Richard 1984) et du Bas-Saint-Laurent (Richard et al. 1992). Le caractère parfois discontinu de la courbe pollinique de l’érable à sucre suggère qu’il constitue un élément mineur du paysage comme c’est le cas, dans la région du lac Abitibi (Richard 1980). Par contre, dans la région de la Baie-des-Chaleurs, les représentations polliniques maximales des espèces caducifoliées thermophiles sont atteintes entre 7800 et 5800 ans avant aujourd’hui suggérant une diminution de leur abondance depuis ce temps (Jetté et Richard 1992). C’est au moyen d’une dynamique de petites trouées, où le renversement d’un ou de plusieurs arbres et l’élagage de grosses branches créent des ouvertures dans le couvert forestier (Bormann et Likens 1979), que les érablières se maintiennent depuis leur établissement initial. La chablisation modifie la disponibilité des ressources; la température, l’humidité et la disponibilité de la lumière fluctuent dans les trouées et à leur périphérie (Payette 2010, Runkle 1985). Les trouées se ferment principalement par la croissance des plantules et des gaules auparavant surcimées et par la croissance latérale et verticale des individus en bordure des ouvertures (Payette et al. 1990, Runkle 1982,). Puisque les perturbations de nature catastrophique comme le feu et les chablis de grande superficie ont une fréquence de l’ordre de plusieurs centaines à quelques milliers d’années dans les érablières (Bormann et Likens 1979, Canham et Loucks 1984), c’est la dynamique de petites trouées qui assure la régénération des espèces arborescentes qui forment le couvert forestier.

La dynamique de petites trouées caractéristique des érablières diffère sur plusieurs aspects de la dynamique des milieux boréaux perturbés par le feu et les épidémies d’insectes. Les feux créent des trouées pouvant atteindre plus d’un millier de km2 (Bergeron et al. 2004, Heinselman 1973, Payette et al. 1989), alors

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que l’étendue des ouvertures résultant de chablis varie entre 30 et 400 m2 (McCarthy 2001). Les feux en milieu boréal sont aussi des perturbations généralement sévères qui causent la mortalité d’un grand nombre d’arbres. On observe alors l’établissement d’une nouvelle cohorte équienne. Ces écosystèmes sont par conséquent régis par une dynamique de succession ou de récurrence (Frégeau 2013, Frelich 2002), alors que la dynamique de petites trouées maintient les érablières dans un état de fin de succession. Les perturbations fréquentes de petite superficie créent des forêts inéquiennes, à l’équilibre, ce qui confère aux érablières leur état d’ancienneté (Payette 2010).

L’érablière de la réserve écologique de Tantaré, dans la région de Québec, est caractérisée par une dynamique de petites trouées depuis au moins deux siècles (Payette et al. 1990). Or, l’érable à sucre s’y est établi à l’époque où la station était affectée par le feu (Talon et al. 2005). Dans bien des régions, l’érable à sucre s’est établi à l’Holocène inférieur alors que le climat était plus sec et que la fréquence des feux était élevée au Québec méridional (Carcaillet et Richard 2000, Couillard et al. 2013, Filion 1987). Huit feux ont été décelés entre 10 400 et 6300 ans avant aujourd’hui dans l’érablière de la réserve écologique de Tantaré (Talon et al. 2005). Des charbons d’érable à sucre sont présents dans les assemblages de trois feux successifs entre 9000 et 6300 ans soulignant la présence de l’espèce pendant une période de feux plus fréquents qu’aujourd’hui. L’absence de preuve de feu après 6300 ans suggère que des conditions plus humides à l’Holocène moyen (Carcaillet et Richard 2000, Filion 1987) ont modifié le régime de perturbations et que la forêt se maintient depuis cette époque. Par ailleurs, il est possible que l’abondance de l’érable à sucre à partir de cette période ait réduit l’inflammabilité du milieu et modifié le régime de feux (Talon et al. 2005). L’augmentation de l’abondance de l’érable à sucre dans la région de la forêt de Tantaré vers 5700 ans avant aujourd’hui (Labelle et Richard 1981) coïncide avec une diminution de la fréquence des feux. Les forêts composées d’espèces feuillues (angiospermes) sont moins propices à la propagation du feu dû à la discontinuité du combustible entre le sol et la cime et à la forte humidité du couvert forestier (Cumming 2001, Frelich 2002, Van Wagner 1977). Le passage d’une forêt de conifères à une érablière, tel que déduit dans l’assemblage de charbons de Tantaré, a pu modifier suffisamment les conditions d’inflammabilité du milieu pour empêcher la propagation des feux (Talon et al. 2005). Ce type de transformation du milieu est observable dans les chênaies et les pinèdes de l’est des États-Unis. La densification de l’érable dans ces milieux maintenus par le feu à l’époque précoloniale tend à réduire l’inflammabilité du milieu (Nowacki et Abrams 2008). D’autres études paléoécologiques ont montré des changements de régime de feu et de végétation synchrones au cours de l’Holocène (Clark et al. 1996, Couillard et al. 2013, de Lafontaine et Payette 2011). Le climat semble être la cause à l’origine de ces changements (Delcourt et Delcourt 1987). Les effets proximaux du type de combustible sur le régime de feu et, inversement, l’effet du feu sur l’établissement d’espèces mésophiles comme l’érable à sucre sont difficiles à identifier.

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Talon et al. (2005) ont reconstitué l’historique des feux de l’érablière de la réserve écologique de Tantaré à l’aide de l’analyse des charbons de bois macroscopiques enfouis dans le sol. Après feu, ces charbons sont déposés in situ (Ohlson et Tryterud 2000) et sont enfouis lorsqu’il y a perturbation du sol. Le déracinement des arbres est un mécanisme par lequel la matière organique de surface est enfouie dans la matrice minérale (Bormann et al. 1995, Brown 1977). La bioturbation, la géliturbation et l’enfouissement en réponse à la solifluxion et au colluvionnement sont aussi des processus favorisant l’intégration des charbons de bois dans le sol minéral (Carcaillet et Talon 1996). Les charbons incorporés dans le sol minéral sont à l’abri de la décomposition et peuvent être préservés pendant plusieurs milliers d’années. La datation au 14C et l’identification botanique de ces charbons permettent donc de retracer l’historique des feux et de la composition spécifique du peuplement à l’étude, sur une période plus longue que ne le permet l’analyse des cicatrices de feux (Payette 2010). L’origine locale des charbons fait de la pédoanthracologie un outil paléoécologique original pour la reconstitution plurimillénaire des feux à l’échelle du peuplement (Couillard et

al. 2013, de Lafontaine et Payette 2010, Fesenmyer et Christensen 2010, Frégeau 2013, Gavin et al. 2003, Payette et al. 2012). Dans la présente étude, cette méthode est utilisée afin de décrire la dynamique à long terme des érablières à leur limite de répartition nordique.

Objectifs

Le premier objectif de cette étude est de reconstituer l’historique des feux et de connaître la composition en espèces arborescentes des stations occupées actuellement par des érablières situées à leur limite de répartition nordique, et ce depuis la déglaciation. En lien avec les résultats de Talon et al. (2005), nous supposons que les stations occupées par l’érablière ont été marquées depuis leur établissement initial par un régime de feux fréquents favorisant les taxons boréaux suivi d’une période de feux peu fréquents favorable aux taxons tempérés. Le deuxième objectif vise à évaluer l’effet de la dominance de l’érable à sucre sur le régime de feux. Ainsi, la dominance de l’érable à sucre aurait provoqué un changement du régime des feux en raison des conditions d’inflammabilité qui lui sont associées. Un changement de régime de feu asynchrone entre les stations d’érable à sucre devrait alors être observé compte tenu de l’établissement asynchrone de l’érablière estimé à l’aide des données polliniques. L’hypothèse alternative invoque un changement climatique généralisé à l’Holocène moyen. Les conditions plus humides rapportées au cours de cette période ont pu modifier le régime de feu et, par le fait même, faciliter l’établissement de l’érable à sucre et de plusieurs espèces jugées intolérantes au feu. Si tel est le cas, un changement de régime de feux synchrone devrait être observé dans les stations forestières à l’étude.

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Méthodes

Régions d’étude Trois érablières du Québec méridional situées au Témiscamingue, au Saguenay et en Gaspésie ont

été sélectionnées. Les érablières à l’étude sont situées dans la zone tempérée nordique selon le système de classification écologique du territoire du ministère des Ressources naturelles et de la Faune (Saucier et al. 2011) et dans la région forestière des Grands Lacs et du Saint-Laurent (Rowe 1972).

Figure 1. Domaines de végétation du Québec méridional et localisation des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. Modifié de Payette et Bouchard 2001.

Les trois peuplements sont localisés dans la sous-zone de la forêt mixte, soit le domaine de la sapinière à bouleau jaune. L’érablière à bouleau jaune persiste jusqu’à la limite septentrionale du domaine de la sapinière à bouleau jaune, à la marge de la zone boréale (Saucier et al. 2009). On y observe la disparition du hêtre à grandes feuilles, du peuplier à grandes dents (Populus grandidentata Michx.), du tilleul d’Amérique et du chêne rouge (Quercus rubra L.), alors que l’aire de répartition de l’érable à sucre y atteint sa limite nordique (Saucier et al. 2009). Dans le domaine de la sapinière à bouleau jaune, le sapin baumier, le thuya de l’est (Thuja occidentalis L.), l’épinette blanche et le bouleau jaune forment des peuplements mixtes dans les sites mésiques. L’érablière peut occuper les sites mésiques de haut de pente et les sommets. Dans le sous-domaine de l’est, elle peut aussi être rencontrée à basse altitude, dans les vallées. Dans le sous-domaine de l’ouest, où se trouve le site du Témiscamingue, les espèces associées au feu comme les pins sont bien

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représentées, alors qu’elles sont plutôt dispersées dans le sous-domaine de l’est (Saucier et al. 2009) où sont situés les sites du Saguenay et de la Gaspésie.

Les peuplements à l’étude sont tous exploités pour la production acéricole depuis plusieurs décennies. Les coupes sélectives ont pu modifier la structure de taille des peuplements, l’abondance des différentes espèces arborescentes, ainsi que l’abondance de la régénération. Puisque cette étude porte sur la dynamique des peuplements depuis la déglaciation, les interventions forestières actuelles s’avèrent peu importantes. Elles ne font pas obstacle à la reconstitution de l’histoire holocène de ces stations.

Rémigny, Témiscamingue

La station de Rémigny (47o 44' 17'' N, 79o 04' 56'' O; pente de 13o) est au nord du Témiscamingue, environ 50 km au sud de Rouyn-Noranda (Figure 1). Il s’agit d’un sommet de colline, à environ 310 m au-dessus du niveau de la mer. Cette station se trouve dans la région géologique du Bouclier canadien, plus précisément de la province du Supérieur. Le dépôt est d’origine fluvioglaciaire (Veillette 1996) et le sol est composé d’un loam sableux. L’épaisseur totale de la matière organique varie entre 2,25 et 11,25 cm et le pH de l’horizon organique fibrique est de 4,11 (Tableau 1). La station météorologique de Rémigny enregistre une température moyenne annuelle de 1,9oC et des précipitations moyennes annuelles de 920 mm (Environnement Canada 2013).

Rémigny a été libéré des glaces après la formation de la moraine d’Harricana mise en place par la scission des glaciers du Nouveau-Québec et de la baie d’Hudson. La région a été submergée par le lac proglaciaire Barlow, vraisemblablement peu de temps avant la mise en place de la moraine de Roulier (≈10 800 ans, Veillette 1994) qui se situe à 12 km au nord de la station d’étude. Le niveau maximal du lac proglaciaire dans cette région a atteint 350-360 m au-dessus du niveau de la mer (Veillette 1988), ce qui indique que la station d’étude a été submergée par les eaux du lac Barlow. Par contre, le dépôt ne semble pas de nature glacio-lacustre, mais plutôt d’origine fluvioglaciaire (Veillette 1996). Plusieurs blocs erratiques sont aussi présents dans le peuplement. Au moment de la séparation des lacs Barlow et Ojibway, la limite altitudinale d’immersion des eaux proglaciaires se situait entre 275 et 300 m. La station de Rémigny a été exondée à cette époque (≈10 200 ans, Veillette 1988, 1994). La colonisation végétale dans la région a pu être initiée bien avant la vidange des lacs proglaciaires Agassiz et Ojibway et l’invasion de la mer de Tyrrell (≈ 8 470 ans, Barber et al. 1999).

Rivière-Éternité, Saguenay

La station de Rivière-Éternité (48o 16' 13'' N, 70o 28' 30'' O; pente de 12 à 25o) est à environ 35 km de la ville de Saguenay (secteur La Baie), près du Parc Saguenay (Figure 1). Elle fait partie de la région géologique du Bouclier canadien, plus précisément, de la province de Grenville. Elle est située à une altitude

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de 340 m au-dessus du niveau de la mer. Le sol est composé d’un loam sableux provenant d’un till indifférencié (Ministère de l’Énergie et des Ressources 1990). L’épaisseur totale des horizons organiques varie entre un et neuf cm et le pH de l’horizon organique fibrique est de 3,45 (Tableau 1). La station météorologique de Petit Saguenay, située à 30 km de la station d’étude, enregistre une température moyenne annuelle de 2,5 oC et des précipitations moyennes annuelles de 1000 mm (Environnement Canada 2013).

La station de Rivière-Éternité était vraisemblablement englacée pendant l’épisode Saint-Narcisse (Dionne et Occhietti 1996). Les basses terres du Saguenay et du lac Saint-Jean ont été envahies par les eaux marines à mesure que le lobe glaciaire qui occupait le fjord se retira. La limite de transgression marine se situait à 167 m à l’embouchure du Saguenay et au sud du lac Saint-Jean (LaSalle et Tremblay 1978). La station étudiée a donc été épargnée de l’invasion marine. Elle fut disponible à la colonisation végétale après la mise en place de la moraine Saint-Narcisse (12 800 à 12 200 ans, Occhietti et al. 2011), mais avant 11 000 ans (Dyke et al. 2003).

Tableau 1. Caractéristiques générales des sols des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. La moyenne (± écart-type) de 50 microstations échantillonnées est présentée sauf pour les horizons H et FH.

Station Texture

horizon B

Épaisseur horizon organique (cm) pH

horizon F L F FH H Total

Rémigny Loam sableux 0,84 (0,53)

3,52 (1,84)

1,13 (0,64)

0,85 (0,64)

5,19 (2,27) 4,11

Rivière-Éternité Loam sableux 1,16 (0,99)

2,82 (1,34)

3,58 (1,11)

1,11 (0,67)

5,09 (2,06) 3,45

Mont-Saint-Pierre Loam argileux 0,69 (0,29)

1,99 (1,13)

2,58 (1,54)

1,25 (0,96)

3,72 (1,79) 4,81

Mont-Saint-Pierre, Gaspésie

La station de Mont-Saint-Pierre (49o 10' 25'' N, 65o 48' 41'' O; pente de 13o), au nord de la Gaspésie, est située à 50 km à l’est de Sainte-Anne-des-Monts (Figure 1). Elle est localisée à environ 5 km à l’intérieur des terres, dans la vallée, à une altitude de 70 m au-dessus du niveau de la mer. La Gaspésie se trouve dans la région géologique des Appalaches, plus précisément dans la province de l’Orogène des Appalaches. Le dépôt de la station étudiée est un till indifférencié, mais un dépôt d’altération occupe le pied du versant (Ministère des Forêts 1992). Le sol est composé de loam argileux. L’épaisseur totale des horizons organiques varie entre 1 et 9,5 cm. Le pH de l’horizon organique fibrique est de 4,81 (Tableau 1). La matière organique

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complètement décomposée est mêlée à l’horizon fibrique et forme un horizon FH. La station météorologique de Mont-Louis, située à 8 km du peuplement étudié, enregistre une température annuelle moyenne de 3,3 oC et des précipitations moyennes annuelles de 885 mm (Environnement Canada 2013).

Entre 18 000 et 13 000 ans avant aujourd’hui, le courant glaciaire et la baie de vêlage d’icebergs dans le corridor du Saint-Laurent ont provoqué la séparation de l’inlandsis laurentidien et des glaciers des Appalaches (Occhietti et al. 2011). La côte nord de la Gaspésie a été libérée très tôt des glaces, mais vers 14 000 ans la limite des glaces se situait encore près de la côte (Richard et al. 1997). Les basses terres et les vallées côtières ont été envahies par les eaux de la mer de Goldthwait. La limite de transgression marine se situait à 55 m d’altitude à Mont-Saint-Pierre (Richard et al. 1997). La station d’étude étant à 70 m d’altitude n’a pas été envahie par les eaux marines. La datation de la gyttja du lac Turcotte, situé sur le plateau appalachien à 4 km au sud-est de la station, suggère que l’afforestation des sites exondés de la région a été entamée vers 12 000 ans avant aujourd’hui (Labelle et Richard 1984).

Sélection et échantillonnage des stations

Les données numériques écoforestières du 3e et du 4e inventaire (Ministère des Ressources naturelles et de la Faune 1991-présent) ont été utilisées afin d’identifier les peuplements potentiels dans les différentes régions d’étude. Les érablières retenues devaient être accessibles par la route et présenter des conditions de drainage similaires à celle de la station de Talon et al. (2005). Nous avons choisi de préférence des stations où la colonisation végétale a pu débuter peu de temps après le retrait des glaces wisconsiniennes. À chacune des trois stations, un point de localisation a été choisi à 40 m ou plus à l’intérieur des marges du peuplement et la place-échantillon a été tirée aléatoirement en amont ou en aval de ce point. Les places-échantillons de forme rectangulaire avaient des dimensions de 50 m x 20 m et ont été orientées perpendiculairement à la pente. L’échantillonnage a été réalisé au cours de l’été 2011, à l’exception de la récolte de macrorestes ligneux (souches) et du prélèvement de carottes d’arbres de la station de Rémigny qui ont été effectués au printemps 2012 et du prélèvement de carottes d’arbres de la station de Rivière-Éternité qui a été effectué à l’été 2013.

Les plantules et les gaules (DHP < 2 cm) des espèces arborescentes ont été dénombrés dans huit sous-placettes de 2,5 m x 2,5 m qui couvraient une superficie totale de 50 m2 (Figure 2). Le nombre de plantules et de gaules recensés a ensuite été extrapolé à la place-échantillon entière. Le diamètre à hauteur de poitrine (DHP, 1,3 m) de tous les individus arborescents (DHP ≥ 2 cm) à l’intérieur de la place-échantillon a été mesuré afin de déterminer la surface terrière et la structure de taille des différentes espèces. Dans chacune des stations, une liste des espèces arborescentes, arbustives et herbacées présentes a été dressée.

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Le pH de l’horizon organique fibrique a été mesuré et la granulométrie des sédiments de l’horizon B a été obtenue par décantation, d’un échantillon de sol récolté au centre de la place-échantillon.

Dix-huit et 12 arbres dominants ont été carottés à 30 cm du collet respectivement dans les peuplements de Rémigny et de Rivière-Éternité. L’âge minimum de ces arbres a été déterminé par le dénombrement des cernes de croissance. Lorsque le cœur de l’arbre était absent, le nombre de cernes manquants a été estimé en fonction de la largeur des 20 premiers cernes de croissance visibles et du diamètre de la tige au moment de formation du premier cerne dénombré (Norton et al. 1987). Des souches d’arbres de la station de Rémigny ont aussi été indentifiées. Deux échantillons identifiés « pin blanc ou pin rouge » ont été datés au 14C afin de déterminer leur âge.

Figure 2. Schéma de la place-échantillon des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre.

Échantillonnage des charbons

À chaque station, une microstation a été échantillonnée tous les 2 m le long des segments supérieur et inférieur de la place-échantillon (Figure 2). À chaque microstation, une surface de 20 cm x 20 cm a été examinée afin de vérifier la présence de charbons dans l’horizon organique et au contact du sol minéral. L’épaisseur de l’horizon organique a été mesurée, puis la matière organique a été enlevée et les charbons prélevés. Lors de l’échantillonnage, toute intrusion de charbons de surface dans le sol minéral a été évitée. Un échantillon de sol minéral a ensuite été prélevé dans chacune des 50 microstations des trois stations d’étude à l’aide d’une sonde pédologique. Cette dernière permet de retirer une carotte de sol ayant une longueur de 15 cm et un volume de 750 cm3.

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Un deuxième échantillonnage de surface a été effectué en 2012 dans la station de Rémigny, à l’extérieur de la place-échantillon originale. La matière organique et le contact du sol minéral ont été observés dans 10 microstations espacées de 5 m le long d’un transect de 50 m. Les charbons de surface ont été identifiés botaniquement et comparés à ceux du premier échantillonnage.

Le sol de la station de Mont-Saint-Pierre contenait des plaquettes de schiste qui ont rendu difficile l’utilisation de la sonde pédologique. L’échantillonnage des microstations a été complété manuellement, lorsque nécessaire. Les plus grosses plaquettes de schiste ont été retirées afin de récolter un volume de 750 cm3 de sol compact.

Au laboratoire, chaque échantillon de sol minéral a été traité avec une solution de NaOH (2 %) pendant 24 h afin de défloculer la matière organique et faciliter le tamisage. Les échantillons ont ensuite été nettoyés par jet d’eau à l’aide de tamis de 850 μm, 2 mm et 4 mm. Les charbons de bois ont été extraits des filtrats de tamis par triage manuel sous une loupe binoculaire. Les charbons extraits ont été séchés à la température de la pièce avant d’être pesés à l’aide d’une balance électronique.

Les pièces dont le plus long segment mesurait ≥ 2 mm et qui pesaient ≥ 2,5 mg ont été examinées au microscope à lumière incidente, à un grossissement de 200, 500 et 1000x. Les charbons de bois ont été sectionnés afin d’observer les plans anatomiques transversaux, radiaux et tangentiels. Lorsque l’état de conservation des structures anatomiques le permettait, les charbons ont été identifiés au niveau botanique. Les critères anatomiques du bois décrits par Hoadley (1990), Inside Wood (2004), Jacquiot et al. (1973), Panshin et de Zeeuw (1980), Wheeler (2011), ainsi que la collection de référence de bois brulé du Centre d’études nordiques (Université Laval, Québec) ont été utilisés pour l’identification des pièces carbonisées.

Identification botanique

Puisqu’il n’est pas toujours possible d’identifier les charbons de bois au genre ou à l’espèce, des groupes de taxons ont été créés. Chez les conifères, le groupe « Picea sp./Larix laricina » comprend les charbons présentant des rayons fusiformes et des ponctuations de champs de croisement petites (picéoïdes et cupressoïdes). Le torus des ponctuations aérolées est plus épais et présente une surface grumeleuse chez le mélèze laricin (Larix laricina [Du Roi] K. Koch) (Marguerie et al. 2000). L’utilisation d’un microscope permettant un plus grand grossissement est nécessaire afin d’observer cette structure. Le mélèze laricin présente également une transition abrupte entre le bois initial et le bois final, ainsi qu’une bisériation fréquente des ponctuations aérolées sur les trachéides longitudinales (Marguerie et al. 2000). Toutefois, la taille et l’état des structures anatomiques des charbons observés n’ont pas permis d’utiliser ces critères avec certitude.

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Le pin rouge (Pinus resinosa Ait.) et le pin blanc (Pinus strobus L.) se distinguent à l’aide de la forme des trachéides transversales (de rayon). Elles sont dentées chez le pin rouge et lisses chez le pin blanc. Aussi, les dernières trachéides longitudinales du bois final du pin blanc ont des ponctuations sur leur paroi tangentielle alors qu’elles sont rares ou absentes chez le pin rouge (Panshin et de Zeeuw 1980). Puisque ces deux structures anatomiques sont rarement visibles sur le bois brulé, les charbons des deux espèces n’ont pas été distingués.

La vitrification de plusieurs charbons semble avoir rendu visibles les ponctuations de la paroi terminale des cellules de parenchyme de rayon. Ces ponctuations donnent une forme noduleuse à la paroi terminale chez certains conifères, tandis que la paroi apparaît lisse chez les pins (Kukachka 1960, Panshin et de Zeeuw 1980), l’if du Canada (Taxus canadensis Marsh.) et le thuya occidental (Hoadley 1990). Le groupe « Conifère à parois terminales noduleuses » a donc été créé et inclus Picea sp., Larix laricina, Abies

balsamea, Juniperus sp. et Tsuga canadensis.

Chez les espèces d’angiospermes, l’érable à sucre peut être facilement différencié des autres érables puisqu’il présente des rayons de parenchyme de deux tailles distinctes. Les rayons les plus gros ont de trois à huit cellules en largeur tangentielle (généralement cinq à sept), alors que les plus étroits sont généralement unisériés. Les autres espèces du genre Acer ont des rayons de largeur variable, entre une et cinq cellules (Panshin et de Zeeuw 1980).

Les bouleaux ne sont généralement pas identifiés au niveau de l’espèce. Selon Miller et Cahow (1989), le bouleau jaune et le bouleau à papier peuvent être différenciés. Les rayons de parenchyme du bouleau jaune ont souvent une largeur tangentielle de quatre ou cinq cellules, alors que les rayons du bouleau à papier ont une largeur de deux à trois cellules. Ces cellules de parenchyme de rayon seraient aussi plutôt arrondies chez le bouleau jaune et allongées chez le bouleau à papier. Il n’est pas possible cependant de distinguer le bouleau gris (Betula populifolia Marsh.) du bouleau à papier et du bouleau jaune. Une confirmation de la validité de ces critères anatomiques sur un plus grand nombre d’arbres est nécessaire avant de pouvoir les utiliser avec confiance.

Plusieurs pièces carbonisées présentent une forme lamellaire plutôt qu’une forme tridimensionnelle. Ces lamelles carbonisées semblent s’être détachées du bois en direction longitudinale (axiale); par conséquent, leur plan anatomique transversal est trop étroit pour l’évaluation de certains critères clés. La majorité de ces pièces n’ont pas pu être identifiées au genre ou à l’espèce. Toutefois, lorsque les charbons renferment des épaississements spiralés sur leurs vaisseaux et des rayons de parenchyme d’une largeur minimale de six cellules, ils sont inclus dans le groupe des « Feuillus tempérés ». Ce groupe inclus Acer

saccharum, Prunus sp., Amelanchier sp., Tillia americana et Ulmus sp. (Inside Wood 2004, Jacquiot et al.

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1973, Panshin et deZeeuw 1980, Wheeler 2011, observations personnelles). Lorsqu’il était impossible d’évaluer la largeur des rayons, les charbons ont été classés sous le nom de « Feuillus avec épaississements spiralés ». À ce groupe s’ajoute les taxons Acer sp., Corylus sp., Ostrya virginiana et Sorbus sp. Les taxons feuillus (angiospermes) de la zone boréale (Betula, Alnus, Salix et Populus) ne renferment pas d’épaississements sur leurs vaisseaux et ont des rayons étroits (Panshin et deZeeuw 1980), ce qui a permis de les exclure malgré le petit nombre de structures anatomiques visibles.

Datation des charbons et historique des feux

L’historique des feux a été reconstitué à l’aide de la datation 14C (méthode SMA : spectrométrie de masse par accélérateur) de charbons de bois. Vingt-cinq charbons du sol minéral et 25 charbons issus du réservoir de surface de la station de Rémigny ont été datés. Trente-cinq charbons du sol minéral et cinq du réservoir de surface de la station de Rivière-Éternité ont été datés. À Mont-Saint-Pierre, aucun charbon n’a été trouvé en surface, mais 25 charbons issus du sol minéral ont été datés.

Les charbons ont été sélectionnés en tenant compte de leur répartition spatiale dans la place-échantillon. Un seul échantillon a été daté par carotte de sol, sauf lorsque des charbons de plusieurs taxons s’y trouvaient. Dans ces cas, deux pièces d’une même carotte ont pu être datées. Il a été établi a priori qu’un nombre égal de charbons de conifères du groupe « Picea sp./Larix laricina » et d’érable à sucre serait choisi et, qu’advenant une identification indéterminée, un nombre équivalent de conifères et de feuillus tempérés allaient être sélectionnés. Étant donné le petit nombre de charbons d’érable à sucre, cette règle n’a été que partiellement respectée. Des charbons de taxons ayant une répartition qui chevauche les zones boréale et tempérée (Betula sp., Populus sp. et Abies sp.), ainsi que des pièces non identifiées (charbons vitrifiés et charbons minéralisés, etc.) ont aussi été datées dans le but d’éviter un biais dans l’historique des feux et de tenir compte de la répartition spatiale des charbons.

Les charbons de bois ont été prétraités au laboratoire de radiochronologie du Centre d’études nordiques et datés aux laboratoires du Center for Applied Isotope Studies (University of Georgia, Athens, Georgia, USA) et du Keck Carbon Cycle AMS facility (University of California, Irvine, California, USA). Étant donné les variations de la fraction de 14C atmosphérique au cours du temps, il est nécessaire d’étalonner les dates au radiocarbone (années B.P.) en âge calendaire (années étal. B.P.). Le logiciel Calib 6.0 (Stuiver et al. 2005) et la base de données IntCal09.14C (Reimer et al. 2009) ont été utilisés pour déterminer les distributions de probabilité en âge calendaire associées à chacune des dates 14C (± 2 écarts-types). Pour chacune des datations, la médiane de la distribution de probabilité, c’est-à-dire l’année calendaire où la somme cumulée des probabilités atteint 0,5, a été retenue comme date étalonnée. Puisque les distributions de probabilité sont rarement normales et souvent multimodales et discontinues, deux scénarios d’historique de feux sont

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présentés. Dans le scénario 1, la médiane de l’intervalle de temps (en âge calendaire) ayant la plus grande probabilité associée (< 1) est retenue comme date étalonnée. Dans le scénario 2, la médiane de la distribution de probabilité en âge calendaire, en son entier (somme des probabilités = 1), a été retenue comme date étalonnée. Puisque les résultats sont en années avant 1950, 62 années ont été ajoutées à chacune des dates étalonnées. Dans ce mémoire, les dates en années étal. B.P. sont donc des années avant 2012.

Les charbons dont les distributions de probabilité sont chevauchantes ont été considérés comme étant issus du même feu. Lorsque la distribution de probabilité d’un échantillon est multimodale et discontinue, le scénario 1 utilise le chevauchement de l’intervalle de temps (en âge calendaire) qui a la plus grande probabilité associée (< 1) pour différencier les feux. Dans le scénario 2, la distribution de probabilité en âge calendaire en son entier (somme des probabilités = 1) est utilisée pour distinguer les feux. Conséquemment, les intervalles utilisés dans le scénario 2 couvrent une plus grande période de temps que ceux du scénario 1 et les chevauchements de distributions entre les différents échantillons sont plus fréquents. Le scénario 2 est donc plus conservateur quant au nombre de feux distingués.

Le scénario 1 est considéré comme plus probable sauf pour les derniers 400 ans avant aujourd'hui. Pendant cette période, les minimums d’activité solaire Maunder et Dalton ont causé une forte production de 14C atmosphérique, tandis que la combustion d’hydrocarbure qui s’accentue depuis le début de la révolution industrielle tant à diminuer la fraction de 14C atmosphérique (Damon et Peristykh 2000). Le début des essais nucléaires ont aussi causé une augmentation abrupte à la fin de cette période. En raison de ces grandes variations de la fraction de 14C atmosphérique, la courbe d'étalonnage des derniers 400 ans avant aujourd'hui montre une distribution en dents de scie. Conséquemment, il est plus difficile d’attribuer un âge calendaire aux dates 14C de cette période et le scénario 1 peut identifier un nombre improbable de feux.

Dans chacune des stations étudiées, certaines périodes de temps sont représentées par des séries de plus de 10 charbons dont les distributions de probabilité en années calendaires sont chevauchantes. Dans ces cas, certains charbons peuvent provenir de deux feux différents. Lorsque la distribution d'âge calendaire associée à la date d’un charbon chevauche deux feux, ce charbon est considéré issu du feu avec lequel sa distribution d’âge calendaire partage le plus grand nombre d’années. La date estimée d’un feu est la moyenne des dates étalonnées des charbons issus de ce feu.

Des intervalles de feu dans chaque station ont été calculés. Un intervalle de feu correspond au nombre d’années qui séparent deux évènements de feu et un intervalle de feu moyen est la moyenne de tous les intervalles qui séparent les feux de la période évaluée.

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Résultats

Caractéristiques des sites échantillonnés

Les trois érablières sélectionnées sont représentatives de la formation de l’érablière à bouleau jaune décrite par Grandtner (1966). Le bouleau à papier et le sapin baumier sont parfois présents et le sous-bois est dominé par l’érable de Pennsylvanie (Acer pensylvanicum L.), l’érable à épis (Acer spicatum Lam.) et le noisetier à long bec (Corylus cornuta Marsh.). Les taxons plus thermophiles comme le frêne, le noyer, l’orme et le tilleul sont absents. Les mousses et les lichens sont présents seulement sur les troncs et le bois en décomposition (Tableau 2). La strate arbustive de toutes les stations est dominée par l’érable à épis, le noisetier à long bec et les plantules et les gaules d’érable à sucre. La dryoptéride spinuleuse (Dryopteris

carthusiana [Vill.] H.P. Fuchs), le maïanthème du Canada (Maïanthemum canadense Desf.), l'aralie à tige nue (Aralia nudicaulis L.) et la clintonie boréale (Clintonia borealis [Ait.] Raf.) sont aussi présents et abondants dans toutes les stations (Tableau 3).

Tableau 2. Recouvrement des strates de végétation dans les stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre.

Station Classe de recouvrement (%)

Muscinale Herbacée Arbustive (hauteur < 5 m)

Arborescente (hauteur > 5 m)

Rémigny <1 1-25 75-100 75-100

Rivière-Éternité <1 1-25 75-100 75-100

Mont-Saint-Pierre <1 75-100 25-50 75-100

L’érable à sucre domine quant au nombre d’individus arborescents dans toutes les stations (Tableau 4). Le peuplement de Rémigny semble plus diversifié que ceux de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. Les forts pourcentages de surface terrière de l’érable à sucre et l’apparence presque monospécifique des peuplements de Mont-Saint-Pierre et de Rivière-Éternité sont probablement le reflet de l’intensité des interventions forestières faites dans le but d’augmenter la production acéricole.

Les tiges ayant un DHP < 2 cm sont aussi plus nombreuses à Rivière-Éternité et à Mont-Saint-Pierre (Figure 3). Cette grande abondance de plantules et des gaules pourrait aussi être un artifice causé par les interventions forestières. Néanmoins, la structure de taille des trois érablières montre une distribution en J inversé (Figure 3). L’abondance des individus des premières classes de diamètre témoigne de la forte régénération sous la voute forestière. Les trois peuplements ont une structure inéquienne. Les plus gros

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arbres de Rémigny ont un DHP de 42 cm, alors que ceux de Mont-Saint-Pierre et de Rivière-Éternité atteignent respectivement 66 cm et 62 cm de diamètre.

Tableau 3. Espèces présentes dans les stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. X indique la présence de l'espèce.

Strate Espèce Stations

Rémigny Rivière-Éternité Mont-Saint-Pierre

Arborescente

Abies balsamea X X X

Acer rubrum X

Acer saccharum X X X

Betula alleghaniensis X X

Betula papyrifera X X

Picea glauca X X X

Prunus pensylvanica X X

Thuja occidentalis X

Arbustive

Acer pensylvanicum X

Acer spicatum X X X

Corylus cornuta X X X

Diervilla lonicera X

Dirca palustris X

Lonicera canadensis X X

Rubus idaeus X

Sambucus racemosa subsp. pubens X

Taxus canadensis X X

Herbacée

Actaea pachypoda X

Actaea rubra X

Aralia nudicaulis X X X

Clintonia borealis X X X

Maianthemum canadense X X X

Maianthemum racemosum X

Monotropa uniflora X

Streptopus lanceolatus var. lanceolatus X

Trientalis borealis X X

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Tableau 3. (Suite)

Strate Espèce Rémigny Rivière-Éternité Mont-Saint-Pierre

Herbacée

Trillium erectum X X

Oclemena acuminata X

Athyrium filix-femina X

Dryopteris carthusiana X X X

Huperzia lucidula X

Lycopodium obscurum X

Osmundastrum cinnamomeum X

Phegopteris connectilis X

Polypodium virginianum X

Tableau 4. Nombre de tiges vivantes (n) (DHP ≥ 2 cm) et surface terrière (S.T.) des différentes espèces arborescentes présentes dans les stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre.

Espèces Rémigny Rivière-Éternité Mont-Saint-Pierre

n S.T. (m2)

S.T. (%) n

S.T. (m2)

S.T. (%) n

S.T. (m2)

S.T. (%)

Acer saccharum 31 1,02 53 95 3,03 87 86 2,52 100

Acer rubrum 12 0,05 3 0 0 0 0 0 0

Betula alleghaniensis 17 0,66 34 0 0 0 0 0 0

Betula papyrifera 2 0,02 1 5 0,44 13 0 0 0

Prunus pensylvanica 2 0,01 0 0 0 0 0 0 0

Abies balsamea 5 0,10 5 1 0 0 0 0 0

Picea glauca 2 0,07 4 0 0 0 0 0 0

18

1

10

100

1000

10000

100000

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64DHP (cm)

C) Mont-Saint-Pierre

Figure 3. Structure de taille (DHP) des tiges vivantes d’érable à sucre, d’érable rouge et de bouleau jaune dans les stations (A) de Rémigny, (B) de Rivière-Éternité et (C) de Mont-Saint-Pierre. Les tiges sont regroupées en classes de 2 cm. Une tige a été additionnée à chacune des classes pour permettre la représentation logarithmique.

1

10

100

1000

10000

100000A) Rémigny Érable à sucre

Érable rouge

Bouleau jaune

1

10

100

1000

10000

100000

n tig

es

B) Rivière-Éternité

19

Datation des peuplements de Rémigny et de Rivière-Éternité

Étant donné la présence de charbons dans le réservoir de surface à Rémigny et à Rivière-Éternité, l’âge minimum des peuplements a été évalué. La composition spécifique des souches qui se trouvaient à Rémigny a aussi été analysée.

À la station de Rémigny, le dénombrement des cernes de croissance a permis de déterminer que le plus vieil arbre a un âge minimum de 160 ans. Le premier cerne visible date de 1853. Le cœur de cet arbre n’a pas été observé et on estime à 49 le nombre de cernes manquants. L’année d’établissement de cet arbre est donc estimée à 1804 (B9, Tableau 5). L’âge du peuplement après feu est donc antérieur à l’an 1853, peut-être antérieur à l’an 1804. Les arbres carottés ne portaient pas de cicatrice de feu, ce qui suggère que le passage du dernier feu précède leur établissement.

Tableau 5. Date d’établissement minimum des arbres dominants du peuplement de Rémigny. L’astérisque indique que le cœur de l’arbre échantillonné était absent. L’année d’établissement estimée est présentée entre parenthèses.

Numéro Espèce Année d’établissement minimum

B9 Acer saccharum 1853* (1804)

B7 Acer saccharum 1881*

C2 Acer saccharum 1883


B2 Acer saccharum 1894

C3 Acer saccharum 1896

B3 Acer saccharum 1897*

A6 Betula alleghaniensis 1899




C1 Acer saccharum 1923* (1912)

A1 Acer saccharum 1924

A2 Acer saccharum 1927

A4 Picea glauca 1971



A5 Abies balsamea 1978

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À la station de Rivière-Éternité, dix érables à sucre et deux bouleaux à papier ont été carottés afin d’estimer leur âge minimum. Ces arbres avaient un DHP variant entre 58 et 77 cm. Malheureusement, le cœur de la majorité des érables était pourri. Les premiers cernes du bouleau à papier no. 10 (Tableau 6), ainsi que des érables no. 11 et. 12 sont datés respectivement de 1822, 1867 et 1855. Puisque les carottes de ces trois arbres ne comprenaient pas le cœur et qu’elles ont été extraites à 30 cm du collet, l’année d’établissement précise est beaucoup plus ancienne. Étant donné que ces arbres ne portaient pas de cicatrice de feu, leur établissement est donc postérieur au passage du dernier feu. La précision du dénombrement des cernes des érables no. 6, 2, 11 et 12 a été vérifiée à l’aide d’une série dendrochronologique de référence provenant d’une autre station d’érable à sucre de Rivière-Éternité (Payette et al. 1996).

Tableau 6. Date d’établissement minimum des arbres dominants du peuplement de Rivière-Éternité. L’astérisque indique que le cœur de l’arbre échantillonné était absent. L’année d’établissement estimée est présentée entre parenthèses.

Vingt-cinq souches ont été dénombrées à la station de Rémigny. Seize d’entre elles sont des souches en position de vie et neuf autres sont des troncs au sol. L’identification botanique de ces macrorestes ligneux a permis de recenser 11 pins, cinq bouleaux, cinq épinettes et trois sapins ou thuyas (Tableau 7). Aucune souche d’érable n’a été trouvée.

Deux échantillons de pin blanc (ou pin rouge), l’un provenant d’une souche en position de vie et l’autre d’un tronc au sol, ont été datés au 14C. Les résultats de la datation ont donné respectivement un âge 14C de 125 (± 15) ans B.P. (UCIAMS-118487) et de 115 (± 20) ans B.P. (UCIAMS-118488). La

Numéro Espèce Année d’établissement minimum

1 Acer saccharum 1942*


3

Acer saccharum 1922*


5 Betula papyrifera 1893*





10 Betula papyrifera 1822* (1725)



21

distribution d’âge calendaire ayant la plus grande probabilité indique que ces arbres sont morts entre les années 1805 et 1895. L’état de décomposition des souches ne permet pas de déterminer si les arbres ont été coupés ou s’ils sont morts de cause naturelle. Par conséquent, l’assemblage des macrorestes ligneux représente soit la composition en espèce du peuplement avant feu, les arbres retirés par coupe sélective, les arbres morts naturellement après feu ou encore un ensemble de ces différentes possibilités.

Tableau 7. Identification botanique et nombre (n) de macrorestes ligneux récoltés à la station de Rémigny.

Taxon n

Pinus strobus/resinosa 6

Pinus cf strobus 3

Pinus sp. 2

Abies balsamea/Thuja occidentalis 2

cf Thuja occidentalis 1

Picea/ Larix cf Picea sp. 5

Feuillu (excluant Acer sp.) 1

Betula papyrifera 2

Betula sp. 3

Caractéristiques et identification botanique des charbons de bois

Rémigny — Environ le tiers des microstations échantillonnées renferment des charbons de bois au contact du sol minéral et de l’horizon organique de surface. Ces charbons étaient généralement gros et angulaires. Cent charbons ont été récoltés en surface, dont 95 % avaient une masse supérieure à 2,5 mg (Tableau 8). Lors du second échantillonnage, un total de 65 charbons ont été extraits au contact du sol minéral et de l’horizon organique des 10 microstations échantillonnées le long du transect.

Tableau 8. Nombre (n), masse moyenne et fraction ≥ 2,5 mg des charbons de surface et extraits du sol minéral dans les stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre.

Station Réservoir n Masse moyenne (mg) Écart-type ≥ 2,5 mg (%)

Rémigny Surface 100 31,8 78,0 95

Minéral 958 4,3 10,8 39

Rivière-Éternité Minéral 739 4,5 13,9 41

Mont-Saint-Pierre Minéral 609 2,23 2,95 26

22

Tableau 9. Nombre (n) de charbons et proportion (%) des différents taxons identifiés de la station de Rémigny.

Taxon

Surface (transect)

Surface (place-échantillon) Minéral

n % n % n %

Conifère non identifié 35 54 21 21 54 15

Abies balsamea/Thuja occidentalis 0 0 16 16 0 0

Picea sp./Larix laricina 13 20 24 24 22 6

Pinus strobus/resinosa 9 14 6 6 37 10

Taxus canadensis 0 0 0 0 1 <1

Feuillu non identifié 1 2 16 16 93 25

Corylus sp. 0 0 1 1 0 0

Populus sp. 0 0 0 0 1 <1

Betula sp. 2 3 11 11 21 6

Betulaceae 0 0 0 0 2 1

Acer sp. 0 0 0 0 2 1

Acer « tendre » 0 0 2 2 4 1

Acer saccharum 0 0 0 0 2 1

Charbon non identifié 5 8 3 3 130 35

Parmi les charbons extraient de la place-échantillon, les conifères représentent 67 % de la composition de l’assemblage de surface (Tableau 9). Le sapin baumier ou le thuya de l’est forment 16 % de l’assemblage, mais ces charbons proviennent d’une seule microstation. Il est donc probable que tous les charbons de sapin ou de thuya de l’est proviennent de la carbonisation d’un même arbre. Les feuillus (angiospermes) représentent 30 % des charbons de surface, dont la majorité est représentée par des bouleaux. Aucun érable à sucre n’a été répertorié dans le réservoir de surface. Deux charbons de ce réservoir ont été identifiés sous la dénomination d’érable « tendre ». Ce sont des charbons d’érables arbustifs ou d’érable rouge. La vitrification ou la minéralisation de 3 % des charbons est trop importante pour permettre leur identification.

Parmi les 65 charbons extraient à la surface du sol minéral, le long du transect, lors du deuxième échantillonnage, 57 sont des conifères. Trente-cinq charbons proviennent de conifères non identifiés; 14

23

charbons renferment des rayons fusiformes et proviennent, par conséquent, d’épinette, de mélèze ou de pin. Neuf pins blancs (ou pins rouges) et 13 épinettes (ou mélèze laricin) ont été identifiés. Seulement trois charbons d’espèces feuillues ont été extraits, dont deux charbons correspondent à des bouleaux et l’autre provient d’un feuillu non identifié mais qui n’est toutefois pas un érable à sucre vu l’absence d’épaississements spiralés.

Les charbons sont plus abondants dans le sol minéral que dans le réservoir de surface. Leur masse moyenne est, par contre, plus petite que celle des charbons de surface. Un total de 958 charbons ont été extraits des 50 carottes. De ces charbons, 39 % ont une masse supérieure à 2,5 mg (Tableau 8).

Les conifères et les angiospermes représentent respectivement 31 et 35 % des pièces extraites du sol minéral (Tableau 9). Seulement deux charbons se rapportent à des érables à sucre. Les autres charbons d’espèces feuillues sont des érables « tendres » et des bouleaux. Un charbon de peuplier a aussi été répertorié. Les feuillus non identifiés représentent 25 % de l’assemblage du réservoir minéral. L’absence d’épaississements spiralés a été constatée chez les charbons où les vaisseaux étaient visibles, suggérant que l’érable à sucre est absent ou rare parmi les charbons de feuillus non identifiés. Plusieurs charbons (35 %) sont trop altérés pour être identifiés et ils sont classés dans la catégorie « Charbons non identifiés ».

Rivière-Éternité — Seulement cinq microstations renfermaient des charbons de bois au contact du sol minéral et de l’horizon organique. Une de ces microstations comprenait trois charbons tridimensionnels et angulaires, tandis que les charbons des quatre autres microstations présentaient une structure lamellaire et étaient disposés en une couche mince au contact du sol minéral. Plusieurs dizaines de fragments ont été recueillis à chacune de ces quatre microstations, mais ils n’ont pas tous été identifiés. La coupe anatomique transversale des pièces lamellaires est trop mince pour évaluer la disposition des pores. Les structures du bois généralement observables sur les coupes anatomiques radiales et tangentielles étaient aussi mal préservées. Leur identification est conséquemment plus difficile que celle des pièces angulaires et tridimensionnelles des charbons du sol minéral.

Les charbons de surface récoltés à la station de Rivière-Éternité proviennent tous d’espèces feuillues (Tableau 10). Les trois pièces tridimensionnelles et angulaires sont des érables à sucre. Les charbons de trois microstations renferment des épaississements spiralés. Selon l’état de préservation des structures du bois, ces charbons sont identifiés comme « feuillu avec épaississements spiralés », érable ou érable à sucre. Une des quatre microstations ne contenait que des charbons sans épaississements spiralés, confirmant que ce ne sont pas des érables.

24

Un total de 739 charbons ont été extraits du sol minéral. Leur masse moyenne de 4,5 mg est comparable à celle des charbons de Rémigny. Quarante et un pour cent de ces charbons ont une masse supérieure à 2,5 mg (Tableau 8).

Tableau 10. Nombre (n) de charbons et proportion (%) des différents taxons identifiés de la station de Rivière-Éternité.

Taxon Surface Minéral

n n %

Conifère non identifié 0 38 13

Conifère non identifié (excluant Pinus sp.) 0 9 3

Conifère avec canaux résinifères (Pinus sp./Picea sp./Larix laricina) 0 1 <1

Conifère à parois terminales noduleuses 0 11 4

Abies balsamea 0 1 <1

Picea sp./Larix laricina 0 12 4

Feuillu non identifié 1 21 7

Betula sp. 0 44 15

Betulaceae 0 4 1

Feuillu sans épaississements spiralés 2 15 5

Acer sp. 2 1 <1

Acer « tendre » 0 3 1

Acer saccharum et cf. Acer saccharum 9 31 10

Feuillu tempéré 0 9 3

Feuillu avec épaississements spiralés 6 7 2

Charbon non identifié 1 89 30

Autre structure végétale 0 5 2

Les conifères représentent 24 % de l’assemblage de charbons du sol minéral de Rivière-Éternité (Tableau 10). L’épinette (ou le mélèze) est le conifère identifié le plus souvent. Aucun pin n’a été répertorié. Les feuillus représentent 45 % des charbons et l’érable à sucre 10 %. Puisqu’il est improbable que ces charbons proviennent de bois de tilleul ou d’ostryer, une proportion importante, peut-être la totalité, des « feuillus tempérés » et des « feuillus avec épaississements spiralés » sont vraisemblablement des érables. Il est cependant possible que ce soit des charbons de cerisier ou d’orme. Les charbons non identifiés à cause de l’altération des structures du bois représentent 30 % de l’assemblage.

25

Mont-Saint-Pierre — Aucun charbon n’a été trouvé dans l’horizon de sol organique ou au contact du sol minéral. Un total de 609 charbons ont été extraits du sol minéral, dont 26 % avaient une masse supérieure à 2,5 mg. Parmi ces charbons, 33 % provenaient d’une structure inconnue (Figure 4). Certains échantillons de cette structure inconnue semblent fixés sur du bois d’une espèce feuillue. Il est possible que ce soit une structure de champignon croissant sur le bois en décomposition, mais il est aussi possible que ce soit un organe végétal quelconque carbonisé.

Les confières représentent 12 % des charbons de bois (Tableau 11). Les structures visibles sur ces charbons permettaient d’éliminer certains taxons, mais l’identification au niveau du genre ou de l’espèce s’est avérée impossible. Les charbons provenant de bois de feuillus représentent 38 % de l’assemblage. Tout comme les charbons de conifères, très peu de pièces sont identifiables au niveau du genre ou de l’espèce. Six érables à sucre ont pu être identifiés. La largeur des rayons ainsi que la présence d’épaississements spiralés sur les vaisseaux ont permis de classer 15 charbons dans la catégorie des feuillus tempérés. L’altération ou l’absence de structure de xylème n’a pas permis l’identification de 15 % des charbons. Plusieurs de ces charbons semblent provenir d’une structure parenchymateuse.

Tableau 11. Nombre (n) de charbons et proportion (%) des différents taxons identifiés dans l’assemblage du sol minéral de la station de Mont-Saint-Pierre.

Taxon n %

Conifère non identifié 15 6

Conifère non identifié (excluant Pinus sp.) 4 2

Conifère à parois terminales noduleuses 6 2

Abies balsamea/Thuja occidentalis 1 <1

Picea sp./Larix laricina 1 <1

Pinus strobus/resinosa 3 1

Feuillu non identifié 34 14

Betula sp. 5 2

Feuillu sans épaississements spiralés 1 <1

cf Acer saccharum 4 2

Feuillu tempéré 15 6

Feuillu avec épaississements spiralés 35 14

Charbon non identifié 38 15

Structure inconnue 82 33

Autre structure végétale 5 2

26

Figure 4. Pièce carbonisée inconnue extraite du sol minéral dans la station de Mont-Saint-Pierre. Vue (A) du dessus, (B) du dessous et (C) de côté du même échantillon. La partie ligneuse en (A) est un bois d’espèce feuillue.

Composition botanique et abondance des charbons de bois au cours du temps

Les tableaux 12, 13 et 14 présentent les résultats de datation des charbons. Les charbons les plus anciens datent de 9550 ans à Rivière-Éternité, 7140 ans à Rémigny et 1005 ans à Mont-Saint-Pierre. La période de feu recensé est donc très courte à Mont-Saint-Pierre, alors qu’elle couvre presque toute la période qui a suivi la déglaciation à Rivière-Éternité. Toutefois, seulement neuf charbons sont plus vieux que 3500 ans soit quatre à Rémigny et cinq à Rivière-Éternité.

Le réservoir de surface couvre une période de feu plus courte que le réservoir minéral (Figure 5). Le charbon de surface le plus ancien à Rémigny date d’environ 1720 ans. Quinze des 25 charbons de surface de ce site sont plus jeunes que 250 ans. Les cinq charbons de surface datés à Rivière-Éternité couvrent la période entre 100 et 500 ans.

Il n’y a pas de tendance évidente dans la composition botanique des charbons datés de la station de Rémigny (Figure 6A). Les quatre charbons les plus anciens sont un pin blanc (ou pin rouge), un conifère indéterminé et deux pièces non identifiées. Les deux charbons d’érable à sucre identifiés sont datés à environ 720 ans. L’assemblage de charbons montre la présence de conifères et de bouleaux avant et après cette date. Les feux de la période entre 1000 ans et 3000 ans sont représentés surtout par des charbons de feuillus (autres que l’érable à sucre), tandis que l’on observe une forte représentation des conifères chez les charbons provenant des feux du dernier millénaire.

À Rivière-Éternité, les 5 charbons datés entre 9600 ans et 6100 ans sont quatre Picea sp./Larix

laricina et un conifère indéterminé (Figure 6B). On trouve des charbons de bouleau, d’épinette (ou mélèze), de conifère, de feuillus tempérés et d’érable à sucre datés entre 100 ans et 3000 ans. Le charbon d’érable à

27

sucre le plus ancien date de 1970 ans, tandis que les huit autres érables à sucre sont tous plus jeunes que 500 ans. Les charbons de conifères sont également présents entre 350 et 1200 ans avant aujourd’hui. Des charbons de conifères indéterminés ou de conifères dont le seul critère diagnostique visible est la paroi terminale du parenchyme de rayon dominent l’assemblage pendant cette période. Il est possible que les charbons à parois terminales noduleuses soient des sapins. Cette espèce est reconnaissable principalement par l’absence de canaux résinifères et de trachéides transversales (de rayon). Dans le cas de ces charbons, ils étaient souvent trop altérés ou trop petits pour confirmer l’absence de ces structures anatomiques. Les charbons de conifères dont l’état de leur structure permettait l’identification sont les plus anciens de cette station.

À Mont-Saint-Pierre, les charbons d’érable à sucre et de feuillu tempéré sont plus jeunes que les charbons de conifères et de bouleau et les charbons non identifiés (Figure 6C). Toutefois, le charbon de feuillu avec épaississements spiralés le plus ancien date de 830 ans, alors que le conifère le plus ancien date d’environ 1000 ans. La période recensée est trop courte pour identifier une tendance dans la composition botanique.

28

Figure 5. Nombre de charbons datés en fonction du temps (classes de 100 ans) dans le réservoir minéral et le réservoir de surface des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre.

0

4

8

12

0100020003000400050006000700080009000

Année étal. B.P.


0

4

8

12 A) Rémigny

Surface

Minéral

0

4

8

12

Nomb

re de

char

bons


29

Figure 6. Nombre de charbons des différents taxons identifiés en fonction du temps (classes de 500 ans) dans les stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre.

0

5

10

15

20A) Rémigny

Feuillu indéterminéFeuillus (sauf Acer saccharum)Acer saccharumPicea sp./Larix laricinaPinus strobus/resinosaAbies balsamea/Thuya occidentalisConifère indéterminéIndéterminé

Betula sp./Populus sp./Feuillus excluant Acer saccharum Acer saccharum et feuillus tempérés

Picea sp./Larix laricina

Pinus strobus/Pinus resinosa Abies balsamea/Thuja occidentalis

0

5

10

15

20

Nomb

re de

char

bons


0

5

10

15

20

0100020003000400050006000700080009000

Années étal. B.P.


30

Historique des feux

Rémigny

L’assemblage de charbons datés de la station de Rémigny permet de reconstituer l’historique des feux depuis environ 7140 ans (Tableau 12, Figure 7). Selon le scénario 1, 21 feux ont eu lieu. Dans ce cas, l’intervalle de feu moyen est de 350 ans et l’intervalle de feu moyen du dernier 2000 ans est de ≈170 ans. Le scénario 2 distingue 17 feux et l’intervalle de feu moyen est de 430 ans. L’intervalle de feu moyen des derniers 2000 ans est de 210 ans. Les deux charbons qui représentent les feux 4 et 5 (Tableau 12) couvrent la période entre 3330 et 3500 ans et proviennent de feux différents selon les deux scénarios. Or, seulement quatre ans séparent les distributions de probabilité en âge calendaire et 70 ans séparent les dates estimées de feu. Ces deux charbons proviennent de la même carotte de sol. Le premier est un feuillu indéterminé et l’autre un bouleau. Il est donc possible que ces deux charbons soient issus du même feu malgré qu’ils soient indépendants dans les deux scénarios.

La période entre 570 et 980 ans est représentée par une série de 17 charbons dont les distributions de probabilité se chevauchent successivement. Dans les deux scénarios, cinq charbons de cette série ont des distributions de probabilité différentes permettant de distinguer cinq évènements de feux. L’intervalle de feu moyen de cette période est 81 ans selon le scénario 1 et de 73 ans selon le scénario 2.

Quinze charbons couvrent la période entre 60 et 360 ans avant aujourd’hui. La courbe d’étalonnage de cette période n’est pas linéaire; elle présente plutôt une distribution en forme de dents de scie en raison des grandes variations dans la fraction atmosphérique du 14C. En réponse à ces importantes variations, les distributions de probabilité en âge calendaire couvrent toutes environ la même période entre 60 et 350 ans et le scénario 2 décèle un seul feu. Par contre, les distributions sont discontinues, planes et ne présentent pas de mode clairement défini. Les meilleurs intervalles couvrent des fenêtres de temps plus étroites et ont tendance à distinguer plus de feux. Pour cette raison, le scénario 1 décèle trois feux. Notons que les charbons du feu no.21 (Tableau 12) ont presque tous un âge calendaire plus jeune que l’âge minimal de l’arbre le plus vieux (Tableau 5). La structure de la forêt actuelle laisse supposer qu’il est improbable qu’un feu ait eu lieu après l’établissement de cet arbre. Il plausible que les dates étalonnées et le regroupement des charbons soient erronés dans le scénario 1, pour les derniers 360 ans avant aujourd’hui, et qu’il y ait eu deux feux plutôt que trois.

La date 30 ± 15 ans B.P. (UCIAMS 115348), obtenue d’un charbon de Pinus strobus/resinosa

semble erronée. La distribution d’âge calendaire entière associée à cette date 14C est plus récente que l’âge minimal de l’arbre le plus vieux. Aussi, les datations de trois charbons ont donné un âge « moderne » signifiant

31

qu’ils seraient plus jeunes que l’année 1950. Il est possible qu’une forme de contamination par du carbone d’origine récente ait rajeuni l’âge de ces charbons de surface.

En raison des feux 4 et 5 qui ne sont peut-être qu’un seul évènement (Tableau 12) et des trois derniers feux décelés qui ne sont qu’un ou deux évènements réels, le nombre de feux de la station de Rémigny serait 19 ou 20 plutôt que 21.

Tableau 12. Identification botanique, dates 14C en années B.P., dates étalonnées des charbons de surface (S) et du

réservoir minéral (M) et nombre de feux de la station de Rémigny. Le scénario 1 présente l’intervalle d’âge calendaire

ayant la plus grande probabilité (≤1) associée. Le scénario 2 présente la distribution d’âge calendaire en entier (somme des probabilités = 1) associée à chacune des dates 14C.

Num

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bora

toire

(U

CIAM

S)

Rése

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Scénario 1 Scénario 2

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Médi

ane *

n fe

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mul

.

114 155 M Indéterminé 6165±20 7061-7222 1,00 7139 1 7061-7222 7139 1 114 164 M Indéterminé 5615±20 6445-6504 0,50 6414 2 6379-6504 6446 2 114 474 M Pinus strobus/resinosa 5275±20 6099-6183 0,45 6150 3 6009-6240 6140 3 114 153 M Conifère indéterminé 4640±15 5447-5509 0,83 5485 4 5377-5509 5480 4 115 338 M Betula sp. 3195±15 3443-3509 1,00 3476 5 3443-3509 3476 5 115 335 M Feuillu indéterminé 3105±15 3383-3439 0,80 3411 6 3328-3439 3406 6 114 165 M Betula sp. 2850±20 2979-3070 0,79 3023 7 2940-3123 3020 7 115 337 M Feuillu indéterminé 2765±15 2855-2949 0,92 2915 8 2855-2983 2918 113 469 M Feuillu indéterminé 2115±20 2099-2210 0,92 2153 9 2067-2210 2148 8 115 336 M Betula sp. 2030±15 1991-2067 0,95 2034 10 1991-2100 2036 113 488 M Indéterminé 1840±20 1775-1887 1,00 1834 11 1775-1917 1835 9 115 782 S Indéterminé 1745±15 1669-1771 1,00 1717 12 1669-1771 1717 10 114 152 M cf. Pinus strobus/resinosa 1485±15 1396-1465 1,00 1428

13 1396-1465 1428

11 115 332 M Acer sp. 1465±20 1370-1450 1,00 1410 1370-1450 1410 115 781 S Betula sp. 1415±15 1358-1403 1,00 1375 1358-1403 1375 106 262 S Betula sp. 930±20 855-977 1,00 914 14 855-977 914 12 113 503 M Indéterminé 880±20 795-861 0,77 831 15

795-963 840 106 264 S Pinus strobus/resinosa 840±15 785-847 0,93 811 760-847 807 13 114 452 S Betula sp. 760±20 733-786 1,00 748

16

733-786 748

14 115 343 S Feuillu indéterminé 755±20 731-785 1,00 746 731-785 746 115 334 M Indéterminé 755±15 731-774 0,99 743 731-783 744 115 342 S Pinus strobus/resinosa 755±15 731-774 0,99 743 731-783 744 114 475 M Conifère indéterminé 730±15 727-748 1,00 736 727-748 736 113 489 M Acer cf saccharum 680±15 710-734 0,78 723 630-734 720 15 113 490 M Acer cf saccharum 675±15 708-733 0,70 721 628-733 718

32

Tableau 12. (suite) N

umér

o de

labo

rato

ire

(UCI

AMS)

Rés

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Méd

iane *

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ux cu

mul

.

115 333 M Pinus strobus/resinosa 605±20 642-713 0,78 677 17

612-714 665

15 113 487 M Populus sp. 610±20 641-714 0,78 678 609-713 665 114 154 M Picea sp./Larix laricina 570±15 659-695 0,58 677 599-695 668 115 344 S Feuillu indéterminé 540±25 578-621 0,75 600

18

578-691 605

115 349 S Conifère avec canaux résinifères

515±20 574-609 1,00 591 574-609 591 16 114 451 M Conifère indéterminé 490±20 569-599 1,00 583 569-599 583

115 341 S Picea sp./Larix laricina 485±15 570-595 1,00 581 570-595 581 113 491 M Pinus strobus/resinosa 255±20 345-378 0,84 360 19 215-483 359

17

115 347 S Conifère indéterminé 215±20 211-249 0,49 223

20

61-365 229 113 485 M Picea sp./Larix laricina 175±15 229-279 0,52 251 60-345 246 106 265 S Picea sp./Larix laricina 165±15 230-282 0,55 258 60-345 250 115 779 S Picea sp./Larix laricina 160±15 231-284 0,53 258 60-345 251 113 502 M Picea sp./Larix laricina 150±15 232-286 0,43 261 60-343 247 106 261 S Acer « tendre » 150±15 232-286 0,43 261 60-343 247 115 345 S Picea sp./Larix laricina 145±15 234-287 0,35 264 59-340 235 114 471 S Conifère (sauf Pinus) 135±15 127-180 0,31 154

21

59-333 184 115 780 S Picea sp./Larix laricina 130±15 122-181 0,39 153 59-331 173

115 339 S Abies balsamea/Thuja occidentalis

125±20 119-210 0,53 162 59-331 174

106 263 S Abies balsamea/Thuja occidentalis

115±20 117-207 0,57 161 59-329 172 114 472 S Conifère indéterminé 115±20 117-207 0,57 161 59-329 171 114 473 S Picea sp./Larix laricina 95±25 86-203 0,72 142 58-324 169 115 348 S Pinus strobus/resinosa 30±15 109-117 0,94 112 58-117 66 106 266 S Betula sp. Moderne 115 346 S Feuillu indéterminé Moderne 115 340 S Feuillu indéterminé Moderne

*Années avant 2012

Rivière-Éternité

L’assemblage des charbons de la station de Rivière-Éternité couvre la période entre 100 et 9550 ans avant aujourd’hui et décèle 14 à 17 feux (Tableau 13, Figure 7). L’intervalle de feu moyen pour la période entière est de 625 ans selon le scénario 1 et de 717 ans selon le scénario 2. Au cours des derniers 2000 ans, l’intervalle moyen est plus court, soit 207 ans selon le scénario 1 et 256 ans selon le scénario 2.

33

Au cours de la période s’échelonnant entre 9550 et 450 ans, les deux scénarios comprennent 13 feux et le même groupement des charbons par chevauchement des distributions de probabilité. Les scénarios diffèrent seulement pour les derniers 400 ans. Comme chez l’historique des feux de la station de Rémigny, le scénario 1 distingue trois feux et le scénario 2 en comprend un seul. Selon le scénario 1, la date estimée du dernier feu est 145 ans, soit l’année 1867. Étant donné qu’au moins trois des arbres carottés se sont établis bien avant l’année 1867, la date estimée de ce feu semble trop récente. Selon le scénario 2 et en supposant que les dates étalonnées des trois charbons les plus jeunes sont erronées dans le scénario 1, on estime que le dernier feu eut lieu il y a plus de 210 ans. Les derniers 400 ans avant aujourd’hui de cette station comprennent donc un ou deux feux, mais pas trois.

Tableau 13. Identification botanique, dates 14C en années B.P., dates étalonnées des charbons de surface (S) et du réservoir minéral (M) et nombre de feux de la station de Rivière-Éternité. Le scénario 1 présente l’intervalle d’âge calendaire ayant la plus grande probabilité (≤1) associée. Le scénario 2 présente la distribution d’âge calendaire en entier (somme des probabilités = 1) associée à chacune des dates 14C.

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Scénario 1 Scénario 2 Me

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.

C121647 M cf. Picea sp./Larix laricina 8450±25 9503 - 9585 1 9544 1

9503 - 9587 9544 1 G12477 M Picea sp./Larix laricina 8380±25 9458 - 9539 0,78 9498 9368 - 9539 9490

2 G12478 M Picea sp./Larix laricina 8290±25 9297 - 9482 0,91 9383 2 9205 - 9482 9372 C117553 M Picea sp./Larix laricina 7415±25 8244 - 8382 1 8319 3 8244 - 8382 8319 3 C118505 M Conifère indéterminé 5285±20 6052 - 6186 0,77 6122 4 6016 - 6241 6144 4 C118821 M Indéterminé 2880±20 3006 - 3139 1 3067 5 2992 - 3139 3066 5 C121624 M Betula sp. 2370±15 2405 - 2431 0,76 2415 6 2404 - 2517 2417 6 C118486 M Betula sp. 2030±25 1983 - 2121 0,98 2039

7 1961 - 2121 2039

7 G12476 M Acer saccharum 1970±20 1937 - 2013 0,92 1974 1937 - 2048 1977 C117552 M Betula sp. 1910±20 1881 - 1959 1 1917

8 1881 - 1979 1917

8 C119895 M Acer (sauf Acer saccharum) 1880±25 1797 - 1941 1 1892 1797 - 1941 1892 C118506 M Betula sp. 1245±20 1228 - 1327 0,82 1279

9 1149 - 1327 1271

9 C118503 M Conifère indéterminé 1195±15 1129 - 1234 1 1179 1129 - 1234 1179 G12693 M Conifère indéterminé 1130±20 1031 - 1132 1 1081

10 1031 - 1132 1081

10 C121626 M Conifère à parois terminales

noduleuses 1115±20 1031 - 1122 1 1074 1031 - 1122 1074

C117557 M Conifère à parois terminales noduleuses

1045±25 985 - 1046 0,94 1011 11

985 - 1046 1013 11


1040±20 988 - 1037 1 1009 988 - 1037 1009

34

Tableau 13. (suite)

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1

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G12481 M Picea sp./Larix laricina 1040±20 988 - 1037 1 1009

11

988 - 1037 1009

11


1035±20 987 - 1033 1 1008 987 - 1033 1008


1035±20 987 - 1033 1 1008 987 - 1033 1008


1015±20 979 - 1025 1 998 979 - 1025 998

C118820 M Indéterminé 1015±15 984 - 1020 1 996 984 - 1020 996


1005±15 978 - 1019 1 991 978 - 1019 991

C118504 M Conifère indéterminé 825±15 753 - 829 1 789 12 753 - 829 789 12 G12475 M Acer saccharum 320±20 410 - 521 0,79 459

13

369 - 521 448

13 C117551 M cf Acer saccharum 315±20 411 - 502 0,74 458 368 - 518 449 C121075 S Acer saccharum 300±15 435 - 491 0,69 469 365 - 491 459 G12479 M Acer saccharum 290±20 420 - 492 0,65 467 359 - 492 453 C121625 M Conifère indéterminé 285±15 453 - 489 0,49

* 370 359 - 489 442

G12480 M Acer saccharum 250±20 344 - 376 0,82 359 14 62 - 478 357

14

C121079 S Feuillu avec épaississements spiralés

185±15 225 - 277 0,47 244 15

61 - 347 240

C121077 S Feuillu (sauf Acer) 180±15 228 - 278 0,5 247 60 - 346 243 C121078 S cf.Acer saccharum 120±15 120 - 206 0,6 160

16 59 - 328 169

C119896 M cf. Acer saccharum 115±20 117 - 207 0,57 161 59 - 329 171 C121076 S cf. Acer saccharum 75±15 95 - 135 0,58 113 58 - 315 121

1-C=UCIAMS, G=UGAMS * Année avant 2012

Mont-Saint-Pierre

Les feux recensés à la station de Mont-Saint-Pierre couvrent la période entre 150 et 1000 ans avant aujourd’hui. Le scénario 1 comprend huit feux alors que le scénario 2 en identifie six (Tableau 14, Figure 7). L’intervalle de feu moyen est de 119 ans selon le scénario 1 et de 154 ans selon le scénario 2.

Les distributions de probabilité en années calendaires des 18 charbons les plus anciens sont chevauchantes de façon consécutive chez les deux scénarios. Ils couvrent la période de 800 et 1000 ans avant aujourd’hui. Trois charbons de cette série ont des distributions d’âge calendaire différentes suggérant l’incidence de trois feux pendant cette période de 200 ans.

35

Deux des charbons datés sont issus du feu 1 (Tableau 14) chez le scénario 1 et du feu 2 chez le scénario 2. Ce sont des échantillons dont les probabilités associées au meilleur intervalle d’âge calendaire sont relativement faibles (0,51 et 0,44). Il est possible que les dates étalonnées de ces deux charbons soient à l’extérieur de l’intervalle d’âge calendaire ayant la plus haute probabilité. Leurs distributions entières (somme des probabilités=1), en âge calendaire, s’apparentent plutôt à celles des charbons issus du feu 2 (Tableau 14). Pour cette raison, le feu 1 tel que présenté dans le scénario 2 est plus probable.

Les charbons des derniers 550 ans avant aujourd’hui comprennent quatre feux dans le scénario 1 et deux feux dans le scénario 2. Tout comme l’historique des feux des stations de Rémigny et de Rivière-Éternité, les variations de 14C atmosphérique au cours de cette période rendent l’interprétation des dates difficile. Selon le scénario 1, le dernier feu date d’environ 1850. Comme pour les stations précédentes, une analyse dendrochronologique permettrait de valider cette date.

Tableau 14. Identification botanique, dates 14C en années B.P., dates étalonnées des charbons du réservoir minéral et nombre de feux de la station de Mont-Saint-Pierre. Le scénario 1 présente l’intervalle d’âge calendaire ayant la plus grande probabilité (≤1) associée. Le scénario 2 présente la distribution d’âge calendaire en entier (somme des probabilités = 1) associée à chacune des dates 14C.

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119 899 Conifère indéterminé 1025±20 984 - 1026 1 1004

1

984 - 1026 1004

1 119 915 Pinus strobus/resinosa 1020±20 982 - 1025 1 1001 982 - 1025 1001 119 911 Conifère indéterminé 1015±20 979 - 1025 1 998 979 - 1025 998 119 885 Conifère indéterminé 1010±20 972 - 1026 1 994 972 - 1026 994 119 918 Pinus strobus/resinosa 975±20 960 – 995 0,51 980 860 – 995 957

2

119 897 Conifère à parois terminales noduleuses 970±20 960 - 994 0,44 979 859 – 994 922

118 823 Betula sp. 955±15 859 – 932 0,69 899

2

859 – 988 912 119 898 Conifère indéterminé 945±20 857 - 937 0,71 898 857 – 985 912

120 629 Conifère à parois terminales noduleuses 935±15 857 – 949 0,8 901 857 – 977 912

119 913 Indéterminé 935±20 857 - 978 1 913 857 - 978 913 119 917 Conifère indéterminé 930±20 855 - 977 1 914 855 - 977 914

36

Tableau 14. (suite) N

umér

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119 916 Conifère à parois terminales noduleuses 930±20 855 -977 1 914

2

855 -977 914

2

119 886 Picea sp./Larix laricina 920±20 849 -976 1 916 849 -976 916

119 901 Conifère à parois terminales noduleuses 920±20 849 – 976 1 916 849 – 976 916

119 912 Conifère indéterminé 885±20 796 – 863 0,68 834

3

796 – 965 847 119 900 Conifère indéterminé 885±20 796 - 863 0,68 834 796 – 965 848

118 824 Feuillu avec épaississements spiralés 870±20 792 – 859 0,91 826 792 – 960 830

118 822 Indéterminé 845±15 787 - 851 0,98 814 761 – 851 813 3 121 074 Feuillu indéterminé 695±15 714 – 739 0,96 727 4 634 – 739 726 4 119 914 Feuillu tempéré 365±20 489 - 559 0,6 523 5 382 – 559 500

5 118 826 cf. Acer saccharum 335±15 408 – 475 0,51 435 6

377 – 527 441 118 828 Feuillu indéterminé 285±15 453 - 489 0,49 473 359 – 489 442 118 827 Feuillu tempéré 240±15 346 – 367 0,78 356 7 216 – 367 353

6 118 829 cf. Acer saccharum 130±15 122 - 181 0,39 153 8 59 – 331 172 118 825 Feuillu tempéré 105±20 114 - 203 0,58 160 59 – 324 171

*Années avant 2012

37

Figure 7. Distributions de probabilité cumulées (en années calendaires) des dates 14C des charbons de bois des réservoirs de surface et du sol minéral des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. Les astérisques correspondent à des feux décelés par le scénario 1 (noir) et le scénario 2 (gris).

0

0,002

0,004

0,006

A) Rémigny

0

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0,002

0,004

0,006

0100020003000400050006000700080009000Années étal. B.P.


Scénario 1

Scénario 2

39

Discussion

L’analyse des charbons de bois à la surface du sol et enfouis dans le sol minéral a permis de reconstituer l’historique des feux de trois érablières du domaine de la forêt mixte, à la limite nordique de répartition des forêts tempérées caducifoliées. Les stations de Rémigny et de Rivière-Éternité ont révélé une longue histoire postglaciaire, tandis qu’à la station de Mont-Saint-Pierre l’historique des feux se rapporte aux derniers 1000 ans. Les trois stations ont été affectées par des feux relativement fréquents au cours des derniers 1000 ans à 3500 ans. La prémisse selon laquelle les érablières étudiées sont des forêts millénaires, qui se maintiennent par des perturbations d’échelle locale depuis leur établissement postglaciaire est donc infirmée. Conséquemment, les résultats de cette recherche ne permettent pas de répondre par l’affirmative au deuxième objectif du projet qui était d’évaluer le rôle de la dominance de l’érable à sucre dans le changement de régime de feu, tel qu’observé à l’Holocène moyen, dans l’érablière de la réserve écologique de Tantaré (Talon et al. 2005).

Historique des feux

L’érablière de Tantaré a subi le passage d’au moins huit feux entre 10 500 et 6300 ans (Talon et al. 2005). La forêt se maintient vraisemblablement, sans perturbation sévère, depuis cette période. Le changement de régime de feux de cette station coïncide avec le moment où l’érable à sucre s’est établi en dominance dans la région, soit vers 5700 ans d’après les données polliniques (Labelle et Richard 1981). L’historique des feux des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre diffère de celui de la station de Tantaré sous deux aspects principaux : les peuplements ont brûlé à répétition au cours des derniers millénaires et l’érablière semble s’y être développée plusieurs milliers d’années après l’arrivée de l’espèce à l’échelle régionale, du moins selon les données polliniques (Bennett 1987, Labelle et Richard 1984, Richard 1980, P. J. H. Richard données inédites).

Holocène inférieur à moyen

L’assemblage des charbons de la station de Rivière-Éternité révèle le plus long historique des feux parmi les stations étudiées. Le premier évènement de feu qui a été recensé est survenu 1500 à 2000 ans après la déglaciation de la station. Comme à Tantaré, les feux ayant sévi entre 9500 et 8300 ans sont représentés par des charbons d’épinette (ou de mélèze) témoignant d’une plus grande abondance des taxons boréaux. Il s’agit également d’une période de feu fréquent dans les sapinières d’altitude de la Réserve faunique des Laurentides (Couillard et al. 2013).

Un seul feu a été trouvé pendant la période entre 8300 et 3500 ans avant aujourd’hui à la station de Rivière-Éternité. L’ouverture de la baie d’Hudson et le drainage rapide des lacs proglaciaires Agassiz et

40

Ojibway vers 8470 ans (Barber et al. 1999) sont peut-être en cause dans ce changement de régime de feux. La stabilisation de dunes paraboliques dans les basses terres du Saint-Laurent après cet évènement suggère aussi l’apparition de conditions climatiques plus humides (Filion 1987) moins favorables à l’ignition et à la propagation des feux. Carcaillet et Richard (2000) ont montré que l’accumulation de microcharbons dans les sédiments de plusieurs lacs du Québec méridional était faible entre 7000 et 3000 ans avant aujourd’hui, ce qui serait aussi indicatif d’une faible fréquence de feux en comparaison au reste de la période postglaciaire. Or, les quatre premiers feux décelés à la station de Rémigny sont survenus entre 7140 et 5400 ans avant aujourd’hui. L’historique des feux de la station de Rémigny, si elle est complète, débute donc après le drainage des lacs proglaciaires Agassiz et Ojibway, et ce malgré l’exondation du site estimée vers 10 200 ans (Veillette 1988, 1994). Les trois premiers millénaires de colonisation végétale ont été caractérisés par un régime de feux peu fréquents, ou encore les feux de cette période n’ont pas été décelés par notre méthode d’analyse.

Holocène supérieur

À Rivière-Éternité et à Rémigny, un régime de feux plus fréquents a sévi respectivement depuis 3100 et 3500 ans. Des feux fréquents sont survenus depuis au moins 1000 ans à la station de Mont-Saint-Pierre. La diminution ou l’arrêt de l’activité des feux depuis 6300 ans à Tantaré (Talon et al. 2005) et depuis 4500 ans dans les sapinières d’altitude de la Réserve faunique des Laurentides (Couillard et al. 2013) n’a pas son équivalent dans l’historique des feux des érablières de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre. La région du massif des Laurentides semble être caractérisée par un climat moins propice à la propagation du feu depuis l’Holocène moyen, tendance qui ne semble pas enregistrée dans les autres régions de la forêt mixte du Québec.

Plusieurs études montrent une augmentation de l’activité des feux dans d’autres régions au cours de l’Holocène supérieur. Dans la zone boréale, un plus grand nombre de feux est survenu au cours des derniers 5000 ans dans des pessières d’épinette noire et des pinèdes de pin gris au nord du Lac-Saint-Jean (Frégeau 2013), ainsi que dans des sapinières d’altitude (de Lafontaine et Payette 2011). Six lacs de la forêt mixte de l’est montrent aussi une plus grande accumulation de microcharbons dans les sédiments lacustres en comparaison à leur moyenne postglaciaire depuis 1000 à 2000 ans (Carcaillet et Richard 2000). Une tendance semblable d’une augmentation de l’accumulation de charbons lacustres a aussi été décelée dans un lac d’Abitibi depuis 3500 ans (Carcaillet et al. 2001). Des feux plus fréquents à l’Holocène supérieur ont aussi provoqué la disparition de la forêt, à la limite des arbres, au Québec subarctique (Asselin et Payette 2005, Payette et Gagnon 1985).

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Bien qu’une augmentation de l’activité des feux semble évidente depuis 3500 ans à Rémigny et à Rivière-Éternité, la possibilité que les conditions taphonomiques des charbons réduisent les chances de répertorier des feux anciens ne peut être exclue. L’abondance des charbons de surface tend à diminuer avec le temps à cause de leur dégradation naturelle et de leur combustion par les feux successifs (Payette et al. 2012). Ainsi, la probabilité de survie d’un charbon diminue avec le temps. La sélection aléatoire des charbons pour la datation tant ainsi à favoriser davantage le recensement de feux récents. Le grand nombre de charbons datés dans cette étude permet néanmoins d’établir un portrait réaliste de l’historique des feux.

L’intervalle de feu moyen d’environ 200 ans ou moins calculé pour les derniers 1000 à 2000 ans à Rémigny, à Rivière-Éternité et à Mont-Saint-Pierre s’apparente à l’intervalle moyen de 185 ans calculé par Frégeau (2013) dans la forêt boréale au nord du Lac-Saint-Jean. Pourtant, les conditions plus humides de l’est du Québec tendent à favoriser une longue période de rotation des feux, pouvant même dépasser les 500 ans (Bouchard et al. 2008, Foster 1983), du moins au nord du fleuve St-Laurent sur la Côte-Nord et au Labrador. Pour cette raison, l’intervalle de feux de 150 ans ou moins calculé à la station de Mont-Saint-Pierre est surprenant, alors qu’aucun charbon n’a été trouvé dans les sols des sapinières et des pessières d’épinette blanche d’altitude des stations avoisinantes du Mont Logan et du Mont Jacques-Cartier (de Lafontaine et Payette 2010). Ces résultats suggèrent que la vallée du Mont-Saint-Pierre est plus souvent perturbée par les feux que les stations de haute altitude. Notons que les précipitations moyennes annuelles de la station météorologique de Mont-Louis ne sont que de 885 mm et que celles de Ste-Anne–des-Monts ne sont que de 865 mm (Environnement Canada 2013). Bien que cette région soit considérée comme étant humide, les précipitations moyennes annuelles sont plus faibles que celles de la station de Petit Saguenay (1000 mm) et de Rémigny (920 mm).

Les vallées du nord de la Gaspésie sont habitées par les autochtones depuis 6000 ans et par les colons européens depuis le 17e siècle (Bélanger et al. 1981). Les preuves de déclenchement de feux par les autochtones sont rares et imprécises (Russell 1983). Day (1953) remarque que l’utilisation du feu était plus fréquente dans les régions où l’agriculture et la chasse au bison étaient pratiquées comparée aux régions habitées par les pêcheurs-chasseurs-cueilleurs. Ces observations suggèrent que les Amérindiens de la Gaspésie ne répandaient pas le feu de façon intentionnelle, mais il est possible que l’échapée de quelques feux ait augmenté artificiellement la fréquence de feux.

Hétu (1990) signale la présence de souches calcinées et de charbons de bois de surface sur des éboulis de la vallée du Mont-Saint-Pierre. Un feu très sévère aurait sévi dans le nord de la Gaspésie en 1867 (Bélanger et al. 1981). Il est probable que ce grand feu ait été le dernier feu répertorié dans l’assemblage de charbon. D’après des données d’archives, plusieurs feux seraient aussi survenus au cours du 20e siècle dans la région de la Baie-des-Chaleurs (Lauzon et al. 2007), ainsi qu’au Nouveau-Brunswick (Wein et Moore 1977).

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L’assemblage de charbons de Mont-Saint-Pierre révèle un historique des feux beaucoup plus court que celui des autres stations. Bien qu’il soit toujours possible que la reconstitution soit complète, il est plus probable que le dépôt d’altération qui occupe le pied du versant soit à l’origine de l’historique écourté de cette station. Hétu (1990) a montré que la dynamique du front forestier sur talus d’éboulis d’un versant à l’est de la vallée de Mont-Saint-Pierre est contrôlée par les avalanches. La neige transporte d’importantes quantités de pierraille qui forment alors un cône de débris qui ensevelit le sol et la végétation d’origine. Il est donc probable que le sol échantillonné à Mont-Saint-Pierre soit contemporain d’un évènement d’enfouissement important et qu’il ne renferme que les charbons de bois formés depuis ce temps.

Origine de l’érablière

Nos résultats ne permettent pas d’évaluer l’effet de la dominance de l’érable à sucre sur le régime de feu. Au Saguenay, les données polliniques du lac Couchepaganiche (P. J. H.Richard, données inédites) indiquent que l’érable à sucre s’est établi et se maintient dans la région depuis 8500 ans. L’arrivée de l’érable à sucre date aussi de 8000 ans au sud du Témiscamingue (Bennett 1987) et de 6800 ans en Abitibi (Richard 1980). On peut estimer que l’espèce est arrivée dans la région de Rémigny pendant cette période. D’après ces données, l’érable à sucre s’est établi dans ces régions alors que les stations étudiées étaient sous un régime de feux peu fréquents. L’hypothèse selon laquelle le climat plus humide et peu favorable à la propagation du feu a facilité l’expansion de l’érable à sucre semble plausible à l’échelle régionale, bien que l’on n’a pas été en mesure de la vérifier à l’échelle locale.

Puisque très peu de charbons datent de la période avant 3000 ans, il n’est pas possible de connaître en détail la composition spécifique des peuplements des stations de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre avant cette date. À Rivière-Éternité, le charbon d’érable à sucre le plus ancien date de 1980 ans, alors qu’à Rémigny les deux seuls charbons d’érable à sucre identifiés datent de 720 ans, soit plusieurs milliers d’années après la première mention de la présence de l’espèce selon les données polliniques (Bennett 1987, Richard 1980, P. J. H. Richard données inédites). Les charbons de « feuillus » ou d’érable à sucre ne dominent respectivement les assemblages que depuis 730 et 450 ans à Mont-Saint-Pierre et à Rivière-Éternité. Les charbons des feux précédents correspondent à un mélange de conifères, de bouleau et de pièces non identifiées. Le pin blanc (ou le pin rouge) semble être une espèce récurrente dans le peuplement de Rémigny depuis 6100 ans. Contrairement au peuplement de Tantaré, les érablières de Rémigny et de Rivière-Éternité pourraient s’être établies bien après l’arrivée post-glaciaire de l’érable à sucre dans ces régions.

Muller et Richard (2001) décrivent l’établissement de l’érablière en Montérégie comme un changement de dominance entre espèces présentes contrairement à la colonisation des taxons boréaux qui

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se serait plutôt réalisée sous forme de migration, grâce à l’avantage compétitif qu’avaient les espèces nouvellement établies. Ce mode d’établissement de l’érablière, tel qu’observé en Montérégie, pourrait expliquer l’absence de synchronie entre l’établissement régional identifié par les données polliniques et l’établissement local montré par l’assemblage de charbons de bois dans les stations de Rémigny et de Rivière-Éternité.

Rémigny — L’historique du peuplement de Rémigny est singulier, puisque l’érable à sucre semble être l’espèce dominante depuis le dernier feu seulement. Parmi tous les charbons analysés, deux érables à sucre ont été identifiés et témoignent de la présence de l’espèce dans le passé. Toutefois, l’absence de fragments d’érable à sucre parmi les macrorestes ligneux et les deux assemblages de charbons de surface (place-échantillon en 2011 et transect en 2012) suggère que sa présence était sporadique ou peu abondante au cours des derniers millénaires. Puisque les assemblages de charbons des stations de Tantaré, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre renferment plusieurs charbons d’érable à sucre et de « feuillus tempérés », on peut supposer que l’espèce produit des charbons lorsqu’elle est présente. La formation de l’érablière de Rémigny semble donc contemporaine du dernier feu survenu il y a 160 à 220 ans.

La composition spécifique du peuplement paraît aujourd’hui certainement moins diversifiée qu’elle ne l’était après le dernier feu, avant les interventions anthropiques. Plusieurs espèces compagnes comme l’érable rouge et le bouleau jaune ont été éliminées pour favoriser la production acéricole. Avant même la colonisation agricole au Témiscamingue, les pins rouges, les pins blancs et les épinettes blanches ont pu être éliminés puisque ces espèces étaient sélectionnées par l’industrie forestière au 19e siècle et au début du 20e siècle (Brown 1981, Vincent et al. 1995). Une coupe sélective pourrait expliquer l’abondance du pin dans l’assemblage des souches en surface. Notons que les deux échantillons de souche de pins datés au 14C montrent que ces deux arbres sont morts environ au même moment que le dernier feu. L’assemblage botanique des souches représente donc la composition spécifique au moment du dernier feu ou encore la composition botanique des arbres retirés par coupe sélective. L’état de décomposition avancé des souches n’a pas permis de déterminer si les troncs avaient été coupés. La structure inéquienne de la forêt indique que le peuplement a atteint l’état d’équilibre. Il n’est pas possible de déterminer si l’érable à sucre dominait la cohorte après feu ou s’il y eut un stade pionnier constitué d’autres espèces. Par exemple, dans une étude exhaustive des forêts du Témiscamingue Brown (1981), mentionne la présence de bétulaies blanches à érable rouge et à sapin baumier issues de feux qui évoluent vers une érablière à bouleau jaune décrite comme la forêt climacique de la région. L’âge des arbres vivants les plus vieux de la station de Rémigny suggère néanmoins que l’érable à sucre s’est établi quelques années jusqu’à 80 ans après le dernier feu.

La régénération des conifères n’a pas suffi pour assurer leur dominance de la station de Rémigny. En bordure du peuplement, le sapin baumier et le thuya occidental dominent, tandis que le pin rouge et le pin

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blanc sont abondants sur le versant ouest de la colline. Plusieurs semenciers sont donc présents à proximité de l’érablière. Au Témiscamingue, Brown (1981) note la présence de grands arbres adultes et des semis de pin blanc dans les érablières sur sol riche, mais il souligne l’absence d’arbres de taille moyenne. Le feu aurait pu favoriser la régénération du pin, mais sa survie sous la voute forestière des érablières semble plutôt précaire (Brown 1981). La cohorte après feu de la forêt de Rémigny, avant les interventions humaines, était peut-être un groupement de pins, d’érables et de bouleaux.

Il est possible que la coupe forestière soit responsable de la densification de l’érable à sucre. Plusieurs études sur la forêt préindustrielle dans le Bas-Saint-Laurent (Boucher et al. 2006, Dupuis et al. 2011) et dans le nord-est des États-Unis (Bürgi et al. 2000, Siccama 1971) rapportent une densification de l’érable à sucre en réponse aux perturbations anthropiques. La capacité de l’érable à sucre de se reproduire par rejet de souche ou par graine et sa résilience face à des perturbations successives expliquent la convergence des forêts de succession secondaire vers l’érablière dans la région du Haut-Saint-Laurent (Brisson et al. 1988). La succession après coupe et dans les champs abandonnés de cette région suit le modèle de la « composition floristique initiale » d’Egler (1954) (Brisson et al. 1988). L’érable à sucre s’établit immédiatement après la perturbation, mais sa croissance lente le maintien sous le couvert forestier alors dominé par les espèces à croissance rapide. Il est possible que ce type de succession se soit produit à la station de Rémigny.

Dynamique des charbons de surface

Les charbons de surface de Rémigny ont permis de reconstituer l’historique des feux des derniers 1700 ans. Le temps de séjour des charbons à la surface du sol de ce site est le même que celui d’une pinède de pin gris à Sept-Îles (Payette et al. 2012) et semblable à celui des peuplements de pins gris et d’épinettes noires du domaine de la pessière à mousses (Frégeau 2013). Les charbons de surface présentent un potentiel considérable pour la reconstitution de l’historique des feux des derniers 1500-2000 ans.

Or, l’absence de charbons de surface n’est pas symptomatique de l’absence de feux au cours des derniers millénaires. Les charbons de surface sont très peu abondants à la station de Rivière-Éternité et vraisemblablement absents ou rares à la station de Mont-Saint-Pierre malgré la récurrence des feux depuis au moins 1000 ans. Contrairement à la station de Rémigny, les feux des derniers 700 ans à la station de Mont-Saint-Pierre et des derniers 500 ans à la station de Rivière-Éternité sont représentés principalement par des charbons d’érable à sucre et de « feuillus tempérés ». Sans connaître la composition exacte de ces forêts lors du passage des derniers feux, ces données suggèrent que l’érable à sucre était une espèce abondante. Il est possible que le feu laisse moins de traces dans les forêts dominées par des espèces feuillues (angiospermes) que dans les forêts de conifères. La probabilité de propagation des feux de cime est moins grande dans les forêts à feuillage décidu à cause de la discontinuité du combustible entre le sol et la cime et à cause de la

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faible inflammabilité du feuillage (Cumming 2001, Frelich 2002, Van Wagner 1977). Les charbons de surface de la station de Rivière-Éternité, qui présentent une structure lamellaire, proviennent peut-être de bois au sol, en décomposition, qui brûle lors du passage de feux de surface. Les charbons de surface de la station de Rémigny, dont la majorité est composée de conifères, qui ont une forme tridimensionnelle (non lamellaire) proviendraient plutôt de la combustion de branches. La faible abondance des charbons dans le réservoir de surface pourrait être expliquée par la dominance d’angiospermes caducifoliées ou par le passage de feux de surface qui n’atteignent pas la cime des arbres.

La datation au 14C permet de déterminer l’âge de la mort d’un organisme vivant. Si le bois produisant des charbons dans une érablière est au sol pendant une période de temps considérable, il pourrait y avoir une différence significative entre la date du feu et la date de la mort du bois carbonisé. Il est possible que l’erreur induite (Gavin 2001) soit plus grande dans une érablière que dans une forêt de conifères caractérisée par un régime de feux fréquent. Notons que seul le bois mort entre deux feux s’avère problématique. Par exemple, la datation des deux souches de pin à Rémigny indique que ces arbres sont morts lors du dernier feu ou très peu de temps après. Advenant la combustion de ces souches, la datation des charbons qui en proviennent permettra alors de reporter le feu au 18e siècle, bien que ce ne soit pas celui qui les a produits. En revanche, pour qu’un charbon soit identifiable, la structure du bois doit être suffisamment préservée avant le passage du feu. Les macrorestes ligneux en état de décomposition avancée ne laissent pas de charbons identifiables.

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Conclusion

L’historique des feux de trois érablières du domaine de la sapinière à bouleau jaune a été reconstitué à l’aide de la datation et de l’identification botanique des charbons de bois macroscopiques à la surface et enfouis dans le sol minéral. Malgré l’incidence de quelques feux à l’Holocène inférieur et à l’Holocène moyen, nos données montrent que les stations de Rémigny, Rivière-Éternité et Mont-Saint-Pierre ont été caractérisées par un régime de feux plus fréquents depuis 1000 à 3500 ans. L’intervalle de feu moyen de 250 ans ou moins des derniers millénaires s’apparente plutôt à celui des milieux boréaux qu’à celui de la forêt tempérée caducifoliée.

Les érablières étudiées pourraient avoir une origine récente. L’érablière de Rémigny s’est établie après le dernier feu qui eut lieu il y a 160 à 220 ans, tandis que l’érable à sucre apparait vers 2000 ans avant aujourd’hui dans l’assemblage des charbons de la station de Rivière-Éternité, soit plusieurs milliers d’années après l’arrivée de l’espèce dans les régions du Témiscamingue et du Saguenay. Étant donné cet établissement apparemment tardif, l’effet de la dominance de l’érable à sucre sur le régime de feux n’a pas pu être vérifié dans la présente étude. Certes, les périodes d’établissement régional de l’érable à sucre basé sur les données polliniques sont également des périodes de faible fréquence de feux dans les stations étudiées, témoignant peut-être d’un climat plus humide favorable à l’établissement de l’érable à sucre. Une étude à portée régionale serait nécessaire pour confirmer cette tendance. Étant donné le peu de charbons datant de ces périodes dans les stations étudiées, il n’est pas possible de connaître en détail la composition en espèces à l’échelle locale selon notre méthode d’analyse.

Les assemblages de charbons des stations de Tantaré (Talon et al. 2005), de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre montrent la présence de l’érable à sucre avant et après plusieurs feux consécutifs. D’autres études mentionnent l’existence d’érablières établies après un feu dans les régions de Péribonka (Bilodeau 1992) et de Mont-Laurier (Nolet et al. 2008). L’expansion de l’érablière à la suite d’interventions humaines est aussi un phénomène connu dans la région du Bas-Saint-Laurent (Boucher et al. 2006, Dupuis et al. 2011). Les chênaies et les pinèdes du nord-est des États-Unis sont aussi envahies par l’érable à sucre à la suite de perturbations anthropiques qui persistent depuis la colonisation (Abrams 2005, Nowacki et Abrams 2008). La résilience de l’érable à sucre par rapport au feu est manifeste depuis 500 à 700 ans dans les stations de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre, ce qui montre l’importance de la portée temporelle du phénomène. En ce sens, les érablières situées à la limite nordique de leur répartition ne paraissent pas être en état de précarité (Bilodeau 1992). Ces données montrent plutôt l’opportunisme et la grande résilience des érablières face aux perturbations naturelles et anthropiques. Grandtner (1966) est d’avis que l’érablière à bouleau jaune

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nordique peut évoluer vers un autre type forestier à cause des conditions climatiques et édaphiques extrêmes. L’historique des feux des érablières de notre étude montre plutôt une situation contraire.

En termes de composition spécifique, les érablières de Rémigny, de Rivière-Éternité et de Mont-Saint-Pierre correspondent au stade de « quasiclimax » de Dansereau (1946) et de climax nordique de Grandtner (1966). La dynamique décrite dans cette étude est différente de celle des érablières dites climaciques, puisqu’elles ne sont pas maintenues seulement par des processus autogènes. Elles s’établissent peu de temps après une perturbation et malgré une fréquence élevée, le passage des feux ne maintient pas les érablières de Mont-Saint-Pierre et de Rivière-Éternité à des stades pionniers ou de sous-climax.

La résilience de l’érable à sucre en réponse au régime de feux fréquents montre que la dynamique des érablières nordiques est différente de celle de l’érablière de Tantaré qui se maintient vraisemblablement en l’absence de feux depuis 6300 ans. Il est possible que la dynamique des érablières méridionales, qui se trouvent au cœur de la forêt tempérée caducifoliée du Québec, ressemble davantage à celle de l’érablière de Tantaré. Il est aussi probable que la dominance de l’érable à sucre à l’échelle du paysage dans cette région ait un effet de coupe-feu qui n’existe pas à la limite nordique de répartition de l’érablière, bien que cette hypothèse reste à vérifier. L’utilisation de méthodes paléoécologiques comme la pédoanthracologie dans des stations au cœur du domaine de l’érablière est nécessaire en vue d’élucider la dynamique plurimillénaire de ces forêts.

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