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Québec :::
Note de recherche forestière no 91
Élaboration de classes de qualit4 pour les inventaires de rbgbnbration
JEAN-CMUDE RUEL ' in RENB DOUCET
Ce rapport examlns les rbsultats aprds sept ans d'uns Btude sur les pararndtres affectant la mortalitb de la rkgbnbration pr&tablieapr&s une coupe avec abattage drrectionnel et sentiers de dbbusquage espacbs. La rnortalit6 est survenue surtout au cours des trols pra- mihres annbes, autant pour le sapin que pour I'bpinette noire. Les variables responsables des mortalitbs Blevbs aprds trois ans ont ainsi pu Btre utllisbes pour definir dm classes de qualltb permettant de prbdire Is rnortalit4 aprhs sept ans. Cette dernibre est fortement libe h la proportion de cime verte et A l'importance des blessures mesurses imrnbdiaternent aprbs la coupe. Les tiges de mauvaise qualrt4 prbsentent l'une ou l'autre des caracteristiques suivantes : 1) moins de 33 % de cime verte, 2) une blessure couvrant pius de la moitr4 de la clrconldrence, ou 3) une cime reprkentant entre 33 et66 $b de la hauteur el une blmsure couvrant entre 25 et 50 %de la circonfbrence. La dracrlmlnatlon de la mortallt6 sur la base de cette ctassiflcation Btait moins efficace pour les tiges de moins de 50 cm de hauteur.
Elaborrition d quatity chsses for regenenition Inventoffes. Thls report presents rssuits after 7 yeaw from a study miating the chamc- teristics af coniierous advance regeneratlon to iîs surwvalafter tare- fui togging. 30th balsam flr and bhck spruce rnortaiity occurred rnostly during the fjrst three years. Factors contmlling mortaMy after 3 yeam could thus im used Fo define qua!@ classes that predict mortallty aiîer 7ysars. MorSBI,?y aiter 7 e r s wes reiated to /ive crown ratio and logging wounds measured immedietely afler cutüng. L~ower qualiiy stems had one of the following characfenstics : 1) less than 33 % /ive crewn, 2) a wound covering mors than haif of the stem's circumfersnca, or 3) e /ive crawn ratio bstween 33 and 66 %end a wound covering betiHsen 25 and 50 % of ths circumference. Thls classification was less effective in predicting rnortaifty for stems les$ than 60 cm high.
Key words : advence growth, rnorteltiy, balsam fir. Abies balsamea, black spruce, Picea mariana quality classifimtian.
Mots-cl& : réghnbration prbhtablie, mortalité, sapin baumier, Ables belsmee, Bplnatte noire, Picea mariana, classes da qualitb.
' lngbnleur forestier, Ph.#. , professeur agrdgb, Département des sciences du bois et de Sa for& Faculth de forestaria et de gbomatique, LiniversitB Laval.
lngbnieur forestier, Ph.D., charge de recherches en sylviculture des foras naturelles au SeMce de la recherche appliquk.
Dlrectlon de la recherche foresti8re 2700, rue Einstein SAINTE-FOY (Québec) G1 P 3W8 Canada
Téléphone : (41 8) 643-7994 Télécopieur : (41 8) 643-21 65
Courriel : [email protected]
Introduction Méthodologie
L'Aablissement de la régbndration en quantité suffisante constitue une condition essentielle au renouvellement des peuplements. Au Québec, les peuplements récoltés d i s p a ~ e ~ t habituellement d'uns abondante rdg6nération prddtablie (RUEL 19B9), dont la protection au moment de la récolte constitue une approche peu coûteuse pour obte- nir un niveau suffisant de r6g6nhration. L'efficacité de cette approche repose toutefois sur la capacité de cette reghé- ration A rdagir i t'enlhvement du couvert (FERGUSON 1 984). Cette capacith a fait l'objet de nombreuses discussions (MCCAUGHEY et SCHMIDT 1982), particulièrement dans le cas des marcottes qui constituent l'essentiel de la rdgdnhration prkhtablie des peuplements d'épinette noire (RUEL 1 989). Parmi les variables utilisées pour prbdire la &action de la rBgBnlération prddtablie, on retrouve les suivantes (McCnuc~cret SCHMIDT 1982, FEWL~ON et AM 1980, HATCHER 1964) :
- hauteur,
- âge, - accroissement en hauteur avant la coupe,
- proportion de cime vivante, - Bvolrition de la croissance en hauteur au cours des
annees précédant la coupe.
Au Quhbec, la définition d'une tige acceptable en régbn6- ration naturelle a Bvolu6 au cours des dernlbres annhes. Ainsi, en 1988, une tige devait svoir une hauteur comprise entre 5 cm et 3 rn, Btre saine et de bonne qualit4 (Qués~c 1988). En t 998 par contre, la rbghndration acceptable est définie comme suit (QU~BEC 1998) : foute tige vivante non blessb d'une essence cornmerciak déside comprenenl les stades du semis au gaulis, y compris les dregeons et les marcottes dont le pourcentage de cime vivante est d'au moins 50 $4 de la hauteur fotale de la tige.
La capacitb de réaction de cette r&génératîon, ou celle de tiges ne &pondant pas A ces crithres, demeure toutefois prbciser.
Ce rapport prbsente les rhsultats d'uns &ride visant .3 cerner les caract6ristiques responsables de la survre et du dbve- lcppement de la régénération prkétablie laissée sur les par- terres de coupe. Les deux espèces &tudi&es sont l'épinette noire (Picea mariana [Mill.] B.S.F) et le sapin baumier (Abies balsamee [L.] Mill.). La rnortalitd apr8s un an avait 6th ana- lysBe par Ruel et al. (1 991) et celle aprhs trois ans avait kt6 traitée par Ruel et al. (1995). La prhssnte note propose, partir des donnees de survie sept ans aprds la coupe, une nouvelle classification de la rhg8nbration selon sa capacitb $i survivre B la coupe. etant donné que les analyses statis- tiques rBafisBes sur les donnBes fournissent des rbsultats presque identiques Aceux de trois ans, elles ne seront pas présentées en dktail. Le lecteur pourra se rdférer h RUEL et 81. (1 995).
L'Btude camporle trois secteurs de coupe rhgkn8r8s en Bpinette noire et trois en sapin. Les secteurs domines par l'épinette noire se repartissent ainsi : deux au LacSaint- Jean (Unit& de gestion 23 et 24) et un sur la Cote-Nord (Unit4 de gestion 93). Les secteurs de sapin se retrouvent au LacSaint-Jean (Unité de gestion 24), sur la Côte-Nord (Unité de gestion 93) et en GaspBsie (Unith de gestian 14). A l'exception du dernier secteur qui se situe dans la région Bcologique 8b, 1'8tudese situe dans la region 11 a (THIWLT 1985). Les caract6ristiques des différents secteurs sont pré- sentdes au tableau 1 .
Un BchantiTlonnage systématique stratifie en fonction de quatre classes de hauteur et de cinq classes préliminaires de qualité a ét8 rkalisé en s'assurant d'une répartition Bgale entre les ciifferentes classes. Des virées permanentes ont &lé &tabries en dragonale avec les sentiers de dbbusquage, avec des points d'échantillonnage tous les 15 m. A I'inté- rieur d'un rayon de 5 m autour de chaque point, des tiges ont Bté sélectionn8es jusqu'à concurrence de six, sans retenlr deux tiges de marne hauteur et de même qualitk. L'bchantillonnage s"st poursuivi jusqu'8 obtenir 12 tiges par combinaison, pour un total de 240 tiges par secteur. Celles-ci ont 4tB identifiees en permanence sur le terrain. Dans un des secteurs, la difficultb de trouver des tiges de certaines classes particulidres nous a amenés B cesser l'échantillonnage sans que cet objectif n'ait 4th atteint.
Uns premiére mesure rbalisée dans les prernierç mois aprds la coupe a permis de noter pour chaque tige les caraçtéris- tiques suivantes :
- hauteur, - longueur de cime verte,
- croissance en hauteur des trois dernières annbes, -diamètre de la base de la cime,
- distance horizontale séparant le pied de la tige de la projection du sommet de l'arbre,
- distance horizontale entre le pied de la trge et le point de redressement pour les arbres courbks,
- hauteur du point de redressement,
- dimensions et localisation des blessures au tronc, - importance des blessures aux branches,
- indice de blessures aux racines,
- état de la flhche terminale.
Un inventaire a Bth refait di la fin de la saison de croissance suivante, ainsi qu'aprhs trois et sept ans, afin d'.évaluer la rnortal rt4.
Tableau 1. Caract~rlsflques des stations par esphce et par unltd de gestion
tpingtte noire Sapin baumier
Drainage*
Texture
Pente
Profondeur de la nappe phréatique (cm)
Épaisseur du dépôt (cm)
U.G. 23 U.G. 24 U.G. 93 U.G. 14 U.G. 24 U.G. 93
Till Iauren- tidien
imparfait
sable loamaux
O-10%
-
> 55
Till iauren- tidlen
mauvais
sable loamux
0-1094
50
> 50
Till lauren- tidien
modAr6
sabla loarneux
O - 5 %
-
> 55
Till calcaire
irnparfaR
loam sableux
O - 5 %
-
> 50
Till lauren- tidien
très mauvais
loam
O - 20
10
65
Till iauren- tidien
imparfait
loam sableux
10 - 20
80
Selon Commission canadlenn~ de pbdol~gie (1 978).
La mortalite survenue au cours de la premibre annde a atteint 24 % pour le sapin et 19 % pour I'hpinette noire (Figure 1). Elle variait avec la hauteur et la qualit6 des çemis. Au cours des deux annees subs8quentes, la rnortalitd a été beaucoup plus faible et elle &ait répartie de façon plus uniforme entre les classes de hauteur (RUEL et al. 1995). Entre trois et sept ans, la mortalité est derneurhe faible. Les niveaux de mortalité peuvent sembler élaiéç si on les com- pare, pax exemple aux travaux de MCCAUGHEY et FERQUSON (1988). Ils ne prétendent toutefois pas refldter la mortalitb moyenne d'un parterre de coupe, puisque I'échanlllon- nage visait A inclure une quantite suffkante des diffbrentes qualités de régénération, sans égard à leur importance relative sur fe parterre. II est probable que les tiges de mauvaise qualité aient Btb proportionnellement plus nombreuses dans l'échantillon que sur le terrain.
Les variables permettant de mieux prédire la survie de l'bpi- nene noire a p r h trois ans Btaient les sutvantes (RUEL et al. 1995) : hauteur, croissance avant wupe, rapport de cime vivante, inclinaison des tiges, distance du point de redressement et deux indices de blessures. Pour le sapin, l'inclinaison des tiges et l'un ou Ibuu2re des indices de bles- sures demeuraient en relation avec la survie. Ces analyses ont étb reprises aprds sept ans mais, compte tenu de la faible mortalite survenue entre ces deux moments d'obser- vatron, les conclusions demeurent les d m e s . Les r8sultats de ces analyses ne seront donc pas prbsentds nouveau.
A partir des analyses statistiques, on a ensuite procbd4 B une analyse des principales variables influençant la morta- lit& La proportion de cime verte et la proportion de la cir- conference affectde par la plus grande blessure ont retenu notre attention de façon particulidre.
La figure 2 prdsente la relation entre la marialit6 et la pro- portion de cime verte. Pour les deux espèces, la survie est trds bonne lorsque la cime verte reprbsente plus des deux tiers du plant. Elle est faible lorsque la cime verte constitue moins du tiers du plant. Pluçreurç auteurs ont aussi ob- sew6 que cette variable était un bon indice de la capacité de rbaction de la rdgdnhration pr46tablie (TESCH et al. 19913 ; HELMÇ et ~ T T A N M ~ D 1 ; MCCAUGHM Bf SOHMIOT, 1982; SEIEL 1980). SEIDEL (1900) recommande même, pour le sapin grandissirne (Abies grandis [Dougl.] Lindl.) da ne pas tenir compte des individus ne possédant pas 50 % de cime vivante. Çetts variable reflète probablement le degr6 d'oppression de la tige avant la mupe (SEIDEL 1980).
Pour les deux esphces, la mortalitb augmente avec la pro- portion de la circonférence affectée par la principale bles- sure (Figure 3). Lorsque la blessure couvre plus de la moitig de la circonférence, la survis est très faible. Par contre, lors- qu'elle couvre moins de 1 O %, elle est excellente. RUEL et al. (1 995) avaient observé une certaine r6cupdratFon chez les semis dont Fa principale blessure couvrait moins de 25 % de la circonférence. Selon Tfscn et al. (1 995) et OUVER (1 9851, les semis vigoureux ayant subi des blessures mineures pourraient être incluç dans les inventaires de régbnération. rimpact de ces blessures sur la prdsence de carie devrait toutefois etre étudib à plus long terme et il demeure que les opérations de récolte devraient tenter d'en minimiser l'importance.
Années après coupe
Flgure 1. &volution de la mortalité cumulde.
O Sapin Épinette noire
Figure 2. Mortelit4 cumulde selon la proportion de cime verte.
Cime verte
O 0133% 133-66% [3 plus de 66%
Proportion
O 0-1 0% 1 10-25% 125-50% B plus de 50%
Sapin Épinette noire
Figure 3. Mortalfi6 cumul4e selon la proportion de la circonfkrence touchde par la plus grande blessure,
Lors de la mise en place de l'étude, cinq classes préliminai- res de qualit6 avaient &te définies (RUEL et al. 1931 et 1995). Bien que ces classes discriminent bien las chances de sume de la rég&n8ration, elles se pratent mal A la prise de d6ci- sion lors des inventaires de régdnération. Une classifica- tion opérationnelle devrait définir les caractbristiques d'une regendration posskdant de bonnes chances de survie. Nous avons tenté d'hlaborer une telle classification, a partir des relations iprdsentbes aux figures 2 et 3. En plus de la proportion de cime verte et de l'importance des blessures, I'rndinaison des tiges a aussi étér considérbe, mais elle n'a pas permis d'ambliorer la capacitd prbdictive de la classifi- cation. Les tiges de qualit6 inférieure présentent donc l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes :
- moins de 33 % de cime verte ;
- une blessure couvrant pius de la moltib de la circon- ference ;
-une cime reprbssntant entre 33 et 86 % da la hauteur et une blessure couvrant entre 25 et 50 % de la crrcon- fdrence.
Cette classification separe les tiges Btudihes en deux groupes presentant des taux de mortalite fort diftdrents (figure 4). Les tiges de qualit6 supkrieure prbsentent des taux de mortalite inférieurs a 30 %, à l'exception des petites tiges où un effort supplhentaire pour ambliorer la
classification en reajustant les limites utilisbes et en incor- porant la croissanoe avant la coupe n'a pas porte fruit. Par contre, les tiges de qualité infbrieure prbsentent systkmati- quement des mortalités supkrieures 950 46. De plus, elles pourraient avoir un taux d'accroissement en hauteur infé- rieur i celui des tiges de bonne qualit&. Meme s'il nous a été impossible de mettre cet aspect en hidence dans la cas présent, il a déjà @té constat6 dans d'autres &tudes ( iDouw et al. 1 %, T~scn et al. f 9B, F ~ S O N ei ADAMS 1 980).
La même classification a été reprise en excluant la mortalité survenue durant la première annhe (Figure 5), pour tenir compte du fait que les inventaires de r8g8ndration ont habituellement lieu au moins un ans aprgs la coupe. On prbsume ici que les changements de qualitb ou de classe de hauteur sont négligeables durant ceîttte pdriode. Les classes de qualit6 permettent encore de discriminer des taux de mortalite difihrents. Il est pariiculi&rement intdnes- sant de noter que la difficulté de prédire la survie des peti- tes figes ne ressort pas lorsque l'inventaire est effectué un an aprds la coupe. En effet, les petites tiges de bonne qua- lit6 présentent des taux de mortalite inférieurs à 20 % pour les deux esphces alors que ce taux est le double pour les tiges de qualité inférieure. De plus, l'inventaire kalis6 un an aprés la coupe permet d18valuer la kgénération avec un bon degré de précision, œ qui est particuliérernent important lors- qu'il faut décider si un effort de reboisement sera nkcessaire.
Supérieure Inférieure Sup6rieure Inférieure
Qualité
Figure 4. MortalitB cumul6e selon la classe de qualitB.
Hauteur O G0,6 m 0 , 6 m3 m P! 3 m et plus 1
'al 40
tu CI
O Supérieure Inférieure Supérieure Inférieure
Qualité Rgrire 5. Mortalite survenue aprhs la prernidre annhe, selon la classa de qualit&.
#
Hauteur
0-0,6 m i 0,6 rn-3 m E 3 m et plus
Cette classification diffhre h certains Bgards de celle qui est actueflemant utilisée dans les Inventaires de r6g6n4ration. En premier lieu, la classification en vigueur ne considerg l'effet de la proportion de cime vivante que dans le cas d'une régénbration d'origine végétative (QUEBEC 1998). Or, nos rdsultats demontrent que cette variable joue un rôle tout aussi important dans le cas des semis. Nous avons aussi c h ~ i s i de travailler plutbt avec trois nrveaux de proportion de cime vivante. Le premier, soit lorsque cette proportion est infbtieure au tiers, declasse automatiquement la tige. Le second, par contre, n'inteniient que pour les tiges ayant subi des blessures rnodhrdment importantes. Une autre diffdrence importante entre notre classification et calle en vigueur es? que cette dernihm d6dasse toute tige blessée. Or, nos résultats demontrent que les tiges vigoureuses par- viennent d survivre .4 des blessures mineures. Les tiges prbsentant des blessures importantes devraient donc être d~dass6es alors que celles qui présentent des blessures d'importance moyenne seraient déclassbes uniquement si leur cime n'est pas suffisamment ddveloppbe.
II est aussi A noter que les tiges de plus de 3 m de hauteur présentent des taux de survie qui se comparent avanta- geusement h ceux des tiges plus petites. L'enlhvement du couvert expose la rhg&n&ration prbétablie A un strass hy- drique relativement important pouvant même occasionner Sa mort ~ U C K E R 8 td . 1987, FEROUSON 9f ADAMS 1980, TUCKER et EMM~NQHAM 1977). La reprise de crorssance est souvent plus tardive chez les arbres les plus gros et en particulier chez ceux dont la cime est peu développée, car I'bcart en- tre leur capacith de photosynthbse et leurs besoins en res- piration est pluta faible (FERQUSON et ADAMS 1 g8O). Dans une étude portant sur les Bpinettes noire et blanche ainsi que le sapin de l'Ouest (Abies Iasiocerpa [Hook.] Nutt.), CROSSLEY (197ô) n'avait observé que peu de mortalité par chablia et insolation chez les arbres rés~duels laiçs8s sur le parterre de coupe. Mâme si la reprise de croissance est plus tardive chez les arbres les plus hauts, plusieurs auteurs ont ob- seni8 que ceux-ci demeuraient capables de rbagir et de contribuer de fapn significative au futur peuplement (Pnoui~ et Daucm 1992a, 1992b ; JOHNSTONE 1978 ; POTHIER et al. am).
Cette Btude fournit des rbsultats qui devraient nous permettre de raffiner nos inventaires de reg6ndration afin d'obtenir une meilleure prddiction de l'évolution des par- terres de coupe. Dans un premier temps, l'inclusion d'une notion de qualit6 reposant sur des bases scientifiques per- mettrait de considbrer les chances de survie lors des in- ventaires de r6g8n&ration. Cette notion de qualitk repose essentiellement sur la proportion de cime vivante et I'im- portance des blessures. Puisque la mortalitd se concentre dans les trois premières annees apr6s la coupe, un inven- taire réalis4 aptes cette pbriode devrait permettre de se faire une meilleure idée de l'évolution subsbquente du parterre. Une telle approcha pourrait toutefois emp4cher le reboise- ment rapide, par plantation, des aires de coupe non ré@- nérées. Ces bons résultats obtenus en excluant la mortalite
de la prernihre a n d e sugghrent toutefois que f'on pourrait réaliser les inventaires de rdgdndration un an aprhs Fa coupe, si l'on veut intervenir rapidement afin de réduire les problhrnes occasionn8is par la vhghtation cornphtitrice. Enfin, l'excellente survie initiale des tiges d'une hauteur supdrieure à 3 m vient appuyer la d8cisionl prise il y a quelques années, de les inclure dans les inventaires de r8g~nhration.
Remerciements
Les auteurs tiennent A remercier MM. Jocelyn Boily, Gilles Rhhaume, Bruno Canuel et Louis Faucher qui ont parti- cipé A la supervrsion des travaux. La participation des uni- tés de gestion en cause, ainsi que des compagnies Price, Stone-Çonsolidated, Quebec et Ontario, et Gaspésia mérite aussi d'être soulignhe, puisque ces organismes ont fourni le personnel qui a rdalish las invenlaire de terrain.
Ce texte est un rapport partiel du projet de rechercha no 0903-455E : u Effets dels des traitements sylvicoles : coupe avec protectron de la régt5nbration et des sols (CPRS), volet qualité de la reghn6ration m.
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