Influence de différents agencements de plantation sur le développement racinaire pour assurer l'ancrage et l'alimentation hydrique de peupliers plantés dans du sol recouvrant des pentes de stériles miniers

La revégétalisation des sites miniers doit contrôler l’érosion et redonner au site un aspect naturel. Toutefois, dans les régions forestières canadiennes, les conditions favorisant la reconstruction d’un couvert avec des espèces arborescentes sur rejets miniers sont encore mal connues. Bien que les racines assurent plusieurs rôles cruciaux pour les arbres, peu d’études ont été réalisées sur le développement racinaire des arbres sur des stériles miniers. Notamment, les racines jouent un rôle essentiel dans l’alimentation hydrique et minérale ainsi que pour assurer l’ancrage des arbres. Ce projet de doctorat consiste à étudier l’influence de différents agencements de plantation sur la survie et le développement racinaire pour assurer l’ancrage et l’alimentation hydrique des peupliers hybrides plantés sur des pentes de stériles miniers recouvertes de sol superficiel. On a étudié les modifications et les changements importants au niveau du système racinaire, en réponse à différents facteurs. Les principaux facteurs considérés sont : l’espacement entre les arbres, l’hydroensemencement herbacé, la qualité de la couverture de sol, et le matériel de plantation. \nCette étude s’est déroulée dans une mine d’or à ciel ouvert située dans la forêt boréale canadienne à Malartic, Québec, Canada. Dans le cadre de cette étude deux plantations de peupliers hybrides ont été installées en 2013 sur des pentes de stériles miniers (33 %) recouvertes de sol. La première plantation de peuplier hybride (P. maximowiczii A. Henry × P. balsamifera L. [M × B] – clone 915 319), visait à étudier l’effet de la compétition inter et intra-spécifique sur l’exposition au stress hydrique, le développement racinaire ainsi que sur l’ancrage des arbres plantés. Quatre traitements répartis aléatoirement dans trois blocs de répétition (total de 12 parcelles expérimentales) ont été évalués : 1 × 1m (10 000 tiges/ha) ; 4 × 4 m (625 tiges/ha) ; 2 ×2 m sans hydroensemencement (2 500 tiges/ha) ; 2×2 m avec hydroensemencement herbacé. \nLa deuxième plantation de peuplier hybride (Populus maximowiczii × Populus balsamifera (M × B) - clone 915318) a été établie pour évaluer l’effet de différents matériels de plantation (boutures, plançons et plants à racines nues) ainsi que de la qualité du sol (50 cm de sol superficiel versus 40 cm de sol minéral + 10 cm de sol superficiel) sur le développement des racines grossières et l’ancrage des arbres. Le dispositif en blocs aléatoires comporte 18 parcelles expérimentales, soit 3 blocs (répliquats) × 3 matériels de plantation × 2 qualités du sol. Les résultats de cette étude confirment la possibilité d’utiliser le peuplier hybride pour revégétaliser les sites miniers, notamment les pentes de roches stériles. Ainsi, quatre ans après plantation, les deux clones de peupliers hybrides testés dans cette étude ont montré un taux élevé de survie (>95 %). \nLes peupliers hybrides ont répondu à l’intensification de la compétition pour les ressources, résultant de la diminution de l’espacement entre les arbres et de l’ensemencement herbacé, par une diminution de potentiel hydrique la 3e année après plantation. La réaction des peupliers vis-à-vis de la contrainte hydrique engendrée par la compétition a été caractérisée par une réduction de la croissance aérienne (hauteur maximale, diamètre basal) ainsi que par la diminution de la surface foliaire des arbres. Au niveau des racines, les peupliers hybrides ont investi plus d’énergie pour un contact plus élevé avec les nutriments et l’eau diffus dans le sol, en augmentant leur longueur de racines fines (<2 mm) par volume de sol et leur longueur par unité de masse racinaire. Ces modifications au niveau aérien et souterrain constituent une acclimatation du clone utilisé aux conditions de stress hydrique. \nLes résultats montrent qu’un niveau de compétition plus élevé peut réduire l’ancrage des arbres. En effet, les résultats des tests d’arrachement latéraux réalisés à la quatrième saison de croissance montrent que la résistance maximale à la force d’arrachement observée dans les deux traitements avec un niveau plus élevé de compétition a été plus faible que les deux autres traitements. L’analyse de l’architecture racinaire a révélé un système racinaire plus ramifié des arbres des traitements 2 × 2 m et 4 × 4 m. Les peupliers hybrides dans ces parcelles ont été également caractérisés par des diamètres racinaires moyens plus élevés et un nombre total de racines plus élevé. Les deux traitements 2 × 2 m et 4 × 4 m pourraient donc être recommandés comme espacement entre les arbres, pour revégétaliser les pentes de stériles miniers. Après quatre saisons de croissance, la résistance maximale à l’arrachement n’a pas été affectée par le matériel de plantation (boutures, plançons et plants à racines nues) ou la qualité de sol de couverture (50 cm de sol superficiel versus 40 cm de sol minéral + 10 cm de sol superficiel). Il n’y a pas de différence significative pour l’architecture racinaire et la stabilité des arbres plantés en fonction des trois types de plants utilisés ou de la qualité de sol. Notamment, le nombre de racines latérales, le diamètre moyen des racines, la biomasse racinaire, la biomasse aérienne et le rapport aérien/souterrain n’ont pas été affectés par les deux facteurs étudiés. La survie et la croissance des arbres (hauteur maximale, diamètre basal) n’ont également pas été affectées par le matériel de plantation ou la qualité de sol. En examinant certains facteurs de l’agencement de plantation qui influencent le développement du système racinaire des arbres, ce projet de doctorat a permis de préciser des conditions permettant de pérenniser la reconstitution d’un couvert végétal avec les arbres, dans les sites miniers. L’étude a fourni une compréhension quantitative et qualitative de l’effet des facteurs étudiés sur l’architecture racinaire du peuplier hybride sur des pentes de stériles miniers, ce qui pourrait permettre de servir de base pour des recommandations sur l’agencement de plantation à adopter pour le reboisement des pentes de stériles.

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