Processus de stockage du carbone dans les sols mésiques en pessière à mousses au Québec

Les forêts boréales renferment d'importantes quantités de carbone organique, principalement dans leurs sols. Elles constituent ainsi une composante critique du cycle du carbone terrestre et jouent, par là-même, un rôle de premier plan dans la régulation du climat planétaire. Accroître les stocks de carbone dans les écosystèmes terrestres, et particulièrement dans les sols des forêts boréales, est une des stratégies proposées pour atténuer le réchauffement climatique à moindre coût. L'amplitude et la direction du développement des réservoirs de carbone du sol qui surviendra en lien avec des modifications environnementales, induits par le réchauffement climatique, sont néanmoins incertaines. Les sols pourraient accumuler davantage de carbone avec l'accroissement de la productivité de l'écosystème, ce qui améliorerait la chimie de l'atmosphère et atténuerait le réchauffement climatique. A l'inverse, si la décomposition du carbone par les microorganismes du sol est stimulée avec l'augmentation des températures, les sols pourraient accélérer le réchauffement climatique en retournant du carbone vers l'atmosphère. Comprendre les variabilités spatiale et temporelle des stocks de carbone dans les sols, ainsi que les processus qui régissent sa séquestration à long terme apparaissent ainsi être des clés essentielles pour adapter des pratiques d'aménagement du territoire raisonnées pour participer aux efforts d'atténuation du réchauffement climatique. L'objectif général de nos travaux était ainsi d'approfondir notre compréhension des processus de stockage du carbone dans les sols forestiers, avec l'étude de cas des sols à drainage modéré de la pessière à mousses au Québec. En se basant sur l'échantillonnage des sols dans 72 sites d'étude, répartis le long d'une chronoséquence après feu (de 2 à 314 ans) et dans un vaste territoire caractérisé par une variabilité climatique, nos travaux visaient à déterminer les principaux facteurs de contrôle et les mécanismes rattachés aux processus de stockage du carbone dans les sols. Pour chacun des sites étudiés, nous avons analysé la quantité et la qualité des réservoirs de carbone du sol. La quantité de carbone du sol à 1 'échelle du peuplement a été calculée à partir des données récoltées au terrain et de la concentration des échantillons en carbone déterminée en laboratoire. La qualité du carbone a été déterminée avec une méthode d'incubation des sols en atmosphère contrôlée pour évaluer la réactivité biologique du carbone, et avec l'hydrolyse acide des échantillons pour évaluer la récalcitrance du carbone. Nous avons aussi déterminé certaines propriétés physico-chimiques des sols par des analyses standardisées. D'abord, nos résultats ont montré que seules les variables climatiques liées à la disponibilité en eau, et non pas aux températures, n'exerçaient qu'un contrôle indirect sur l'accumulation du carbone dans le sol. L'effet indirect du climat s'exprimait au travers de l'influence directe des variables liées à la disponibilité en eau sur la strate des mousses, qui elle-même avait une influence directe sur l'accumulation ou indirecte sur la réactivité biologique du carbone dans le sol. Le climat influençait aussi la complexation organométallique. Le temps écoulé depuis le dernier feu était le principal déterminant de l'accumulation de carbone dans l'horizon organique développé en surface du sol. Le temps depuis le dernier feu déterminait aussi le stock de carbone dans le sol minéral et la réactivité biologique du carbone dans l'horizon organique au travers de son influence sur le pH du sol. En limitant l'activité microbienne, le pH du sol a été identifié comme étant un facteur majeur de contrôle direct du stock de carbone dans le sol minéral, de la réactivité biologique du carbone dans 1 'horizon organique et dans le sol minéral. Le pH du sol modulait aussi les processus de complexation organométallique et influençait la quantité d'aluminium échangeable. Or la complexation organométallique influençait directement le stock et la réactivité biologique du carbone et l'aluminium échangeable influençait directement la réactivité biologique du carbone dans le sol minéral. Les résultats de la thèse remettent en question le postulat de base utilisé dans les exercices de modélisation pour projeter 1 'évolution du climat futur, fondé sur la dépendance de la décomposition microbienne aux températures. Dans leur ensemble, nos travaux montrent que la dynamique du carbone organique du sol est contrôlée par des interactions complexes entre plusieurs facteurs bio-physicochimiques et que les conditions physico-chimiques du sol, tel que l'acidité, propres aux forêts anciennes sont favorables à l'accumulation du carbone dans le sol. Sur la base de nos résultats et pour séquestrer davantage de carbone en forêt boréale, nous préconisons de maintenir des attributs de forêts anciennes au sein du territoire, tout en conservant les mécanismes responsables de la séquestration de carbone dans les sols. Pour ce faire, il faudrait créer davantage d'aires naturelles protégées, augmenter la durée des rotations et adopter les coupes partielles dans les pratiques d'aménagement sylvicoles.

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