Plantation de peuplier hybride dans la région boréale du Canada: Espacement entre les arbres, déploiement mixte et modélisation éco-physiologique de l'assimilation du carbone à l'échelle de la canopée

Cette thèse avait pour objectifs i) d'étudier la réponse morphologique et physiologique \ndu peuplier hybride aux variations de l'intensité de la compétition intraclonale, ii) de \ncomparer la productivité des plantations pures vs mixtes de peuplier hybride avec celles de \nl'épinette blanche ou de Norvège et iii) de développer un modèle éco-physiologique de la \nphotosynthèse à l'échelle de la canopée. \nTrois parcelles expérimentales ont été installées en 2003 en Abitibi-Témiscamingue, \nQuébec, Canada. Deux clones de peuplier hybride (P. balsamifera x trichocarpa (BT747) et \nP. maximowiczii x balsamifera (MB915)), une famille génétiquement améliorée d'épinette \nblanche (Picea glauca (WS)) et une famille génétiquement améliorée d'épinette de Norvège \n(Picea abies (NS)) ont été utilisés. Le dispositif expérimental comprend trois différents \nespacements (1x1 m, 3x3 m et 5x5 m) et trois types de plantations : pure épinette, pure \npeuplier hybride et mélange peuplier hybride-épinette (1: 1). \nAprès six saisons de croissance, La réponse en termes de croissance des deux clones de \npeuplier hybride aux changements de l'espacement entre les arbres a été différente. \nL'accroissement de la compétition intraclonale avec la réduction de l'espacement entre les \narbres s'est traduit par une réduction de la croissance en hauteur et en diamètre à hauteur de \npoitrine (dhp) chez le clone MB915. Chez le clone BT747, la croissance en hauteur a été \nfavorisée par l'intensification de la compétition alors que la croissance en dhp a été insensible \naux variations de la compétition. \nLa réponse morphologique des deux peupliers hybrides à l'intensification de la \ncompétition entre les arbres a été caractérisée par une réduction du volume du houppier, \nl'augmentation de la courbature des branches, la réduction de la croissance et de la biomasse \nallouée aux branches. La réduction de la biomasse allouée au feuillage a été observée \nseulement chez le clone MB915. Ces changements structuraux ont contribué à la migration \nde la surface foliaire vers la strate supérieure du houppier. La profondeur des racines, \nl'allocation de la biomasse aux racines et le degré de syllepsie n'ont pas été affectés par \nl'intensité de la compétition intraclonale. \nL'accroissement de la compétition, avec la réduction de l'espacement s'est traduit au \nniveau physiologique et à l'échelle du houppier par: (1) une réduction de la teneur en azote \nfoliaire par unité de surface foliaire (Narea), (2) une augmentation de la surface foliaire \nspécifique (SLA), (3) une augmentation de l'utilisation photosynthétique de l'azote (PNUE), \n(4) une réduction de la respiration à l'obscurité et (5) une réduction du point de compensation \nlumineuse (Lcp). La pente de la relation entre la photosynthèse à saturation lumineuse (Amax) \net Narea était la plus forte lorsque l'espacement était le plus faible et elle était plus grande pour \nle clone MB915 par rapport au clone BT747. \nLa mixture entre le peuplier hybride et l'épinette a été bénéfique pour la croissance des \ndeux clones de peuplier hybride en espacement 1 x 1 m et 3 x 3 m. Cependant, la croissance des \népinettes était, à ce stade de la plantation, généralement insensible au déploiement et à \nl'espacement. Due aux grandes différences de croissance entre le peuplier hybride et \nl'épinette, la biomasse produite après six années de croissance en parcelles mixtes a été \ninférieure à celle produite dans les parcelles monoclonales de peuplier hybride à l'exception \nde la mixture entre le clone MB915 et l'épinette blanche. La distribution verticale des racines \nfines a cependant été similaire entre les différents déploiements. L'interaction positive entre \nle peuplier hybride et l'épinette est attribuée à la stratification de la canopée qui a par \nconséquent réduit la compétition pour la lumière dans la parcelle. \nLe modèle développé dans cette thèse se veut plus réaliste dans la représentation de \nl'hétérogénéité physiologique au sein de la canopée par rapport aux modèles existants. Ainsi, \nles paramètres de la photosynthèse ont été modélisés en fonction des propriétés \nstoechiométriques et morphologiques des feuilles. La conductance stomatique a été modélisée \npar l'approche empirique de Ball (Ball et al., 1987). Le passage de l'échelle foliaire à \nl'échelle de la canopée a été réalisé par la subdivision de la canopée en quatre couches \nverticales proportionnellement à la hauteur de la canopée. Les résultats montrent une très \nbonne adéquation du modèle pour la prédiction des échanges gazeux foliaires (photosynthèse \net conductance stomatique). Les simulations à l 'échelle de la canopée ont montré une nette \ncorrélation entre la photosynthèse à l'échelle de la canopée et l'indice de surface foliaire \n(LAI). \nNous concluons que l'acclimatation des arbres aux changements de l'intensité de la \ncompétition intraclonale est un processus contrôlé à la fois par la morphologie et la \nphysiologie de l'arbre (whole plant process). Principalement, l'acclimatation se traduit d'une \npart par la modulation de l'orientation et l'allocation de la biomasse aux branches pour une \nmeilleure distribution de la surface foliaire totale de l'arbre et d'autre part par la modulation \nde surface foliaire spécifique (SLA) pour une meilleure utilisation photosynthétique de \nl'azote à l'échelle de la feuille, une réduction de la respiration foliaire, une optimisation de la \ndistribution de l'azote à l'intérieur du houppier. Nous pensons aussi que les plantations \nmixtes de peuplier hybride-épinette pourraient être plus productives ou du moins similaires \naux parcelles monoclonales à mesure que la compétition s'accentuera dans les parcelles pures \nde peuplier.

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