Croissance de l'épinette noire et séquestration du carbone dans les tourbières forestières de la pessière à mousses de l'ouest du Québec

Les tourbières forestières, mises en place par le processus de paludification, sont largement répandues dans les régions boréales de l’hémisphère nord. Ces écosystèmes pourraient jouer un rôle majeur dans le cycle du carbone et l’atténuation des changements climatiques, mais leur fonction de séquestration du carbone ainsi que les mécanismes écophysiologiques qui soutiennent la croissance des arbres dans ces milieux demeurent très peu documentés. Cette étude vise dans un premier temps à caractériser la croissance de l’épinette noire au sein des tourbières forestières boréales, en s’attardant aux mécanismes écophysiologiques impliqués, puis à évaluer le potentiel de séquestration du carbone de ces écosystèmes. Trois sites représentant différents degrés de paludification (épaisseurs de tourbe) ont été sélectionnés dans une tourbière forestière de la pessière à mousses de l’ouest du Québec. Trois carottes de tourbe et soixante épinettes noires ont été analysées en combinant les approches paléoécohydrologique (perte au feu, macrorestes végétaux, thécamoebiens, datations 14C et 210Pb), dendrochronologique (croissance radiale) et géochimique (δ13C, δ18O). Les résultats montrent un déclin significatif de la croissance de l’épinette noire avec l’accumulation de couches organiques au sol. Les résultats n’ont toutefois montré aucune relation directe entre les variations du niveau de la nappe phréatique et la croissance des tiges. L’analyse des cernes d’arbre a révélé des tendances très similaires entre les trois sites en ce qui a trait aux relations cernes-climat et au comportement écophysiologique de l’épinette noire. Ces résultats suggèrent que le métabolisme de celle-ci ainsi que sa réponse au climat sont très peu altérés par le degré de paludification. Une importante augmentation de l’efficacité intrinsèque d’utilisation de l’eau par les arbres de l’ordre de 40% a notamment été observée aux trois sites avec l’augmentation de la concentration de CO2 atmosphérique, mais cela ne s’est pas traduit par une croissance accrue des tiges. L’absence de stimulation de croissance pourrait s’expliquer par une allocation préférentielle du carbone aux racines plutôt qu’à la tige afin d’assurer une meilleure absorption des nutriments et un meilleur ancrage des arbres dans la tourbe. Une diminution de la sensibilité des arbres au climat et à l’augmentation de la concentration de CO2 atmosphérique a toutefois été observée à partir des années 1980. Celle-ci pourrait s’expliquer par l’âge du peuplement, un changement de stratégie dans l’allocation du carbone, l’abaissement apparent de la nappe phréatique observé récemment aux trois sites et/ou une diminution de la disponibilité des nutriments qui pourrait avoir limité l’assimilation du carbone. Les données générées indiquent également que les tourbières forestières renferment des quantités importantes de carbone. Les taux apparents récents d’accumulation du carbone (RERCA) obtenus pour les trois sites (83,5-91,3 g C m−2 an−1) sont très similaires aux valeurs observées dans les tourbières boréales non forestières. Toutefois, les faibles taux apparents d’accumulation à long terme du carbone (LORCA) des trois sites (6,0-18,0 g C m-² an-1) indiquent que les tourbières forestières sont des puits de carbone moins efficaces que les tourbières non forestières sur des échelles de temps millénaires. Les résultats suggèrent en effet une décomposition de la tourbe plus élevée et une combustion des horizons organiques plus importante lors de feux, considérant la plus grande biomasse ligneuse des tourbières forestières. La comparaison des stocks de carbone de la biomasse aérienne des arbres et des couches organiques du sol a révélé des valeurs significativement plus élevées dans les horizons de tourbe (22,6-66,0 kg m-2) que dans les arbres (2,3-4,5 kg m-2) pour tous les sites. La comparaison de ces données sur une période de temps équivalente (200 dernières années) a montré que les couches organiques peuvent avoir une plus grande capacité de stockage du carbone que les arbres, et ce, même dans une perspective à court terme (échelles de temps centenaires). Cette étude a permis de mieux comprendre la croissance de l’épinette noire et la dynamique du carbone au sein des tourbières forestières boréales et de souligner l’importance de l’accumulation de matière organique au sol pour la séquestration du carbone. \n_____________________________________________________________________________ \nMOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : biome boréal, carbone, écophysiologie, épinette noire, isotope stable, paléoécologie, paludification, productivité forestière, tourbière forestière

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