Chemins, coupes et plantations : une exploration des stratégies d'aménagement forestier à l'échelle du paysage

L’aménagement forestier est une activité humaine dont les impacts passés et présents sur les forêts du monde sont profonds. De nombreuses interrogations persistent alors quant à comment continuer de satisfaire les besoins humains en produits du bois, tout en préservant les caractéristiques uniques des écosystèmes forestiers naturels. En conséquence, plusieurs stratégies d’aménagement ont vu le jour à travers l’histoire pour tenter de résoudre ce dilemme. La performance de ces stratégies sur différents indicateurs liés aux écosystèmes forestiers reste cependant relativement peu explorée, en particulier à l’échelle du paysage et sur le long terme. Mais la considération de ces questions à de grandes échelles spatio-temporelles devient extrêmement pressante, alors que les changements globaux (et en particulier les changements climatiques) impactent de plus en plus les forêts du monde. L’objectif de cette thèse consiste ainsi à explorer l’impact de différentes stratégies d’aménagement forestier à l’échelle du paysage, et à élaborer de nouvelles pratiques d’aménagement pour aider les forêts à s’adapter plus rapidement aux conditions climatiques, physiques et biologiques futures. Pour ce faire, les travaux de cette thèse utilisent le Forest Landscape Model LANDIS-II, qui permet de simuler l’évolution des forêts d’un paysage à travers plusieurs siècles. LANDIS-II modélise la dynamique des successions végétales et des perturbations naturelles et humaines qui ont lieu dans le paysage simulé, ainsi que l’effet des changements climatiques sur la croissance des arbres ou sur certaines perturbations. Nous avons simulé un territoire de plus de 4 millions d’hectares situés dans la région de la Mauricie, au Québec, en nous basant sur les données publiques d’inventaire forestier et sur les données d’études passées. En premier lieu, nous avons développé et testé une nouvelle extension pour LANDIS-II nommée « FRS » (Forest Roads Simulation), afin de nous permettre de simuler la construction des chemins forestiers nécessaires aux opérations forestières. Cette nouvelle extension nous à alors ensuite permis d’explorer les impacts d’un gradient de stratégies d’aménagements allant de stratégies plus « intensives » basées sur des coupes équiennes (p. ex., des coupes totales) à des stratégies plus « extensives » basées sur des coupes inéquiennes (p. ex., des coupes partielles) à l’échelle du paysage. Plus particulièrement, nous avons pu observer l’impact de ces stratégies sur la quantité de chemins dans le paysage, ainsi que la quantité de vieilles forêts et la fragmentation de ces vieilles forêts. Enfin, nous avons développé une nouvelle stratégie d’aménagement basée sur le concept plus ancien de l’aménagement en TRIAD. Nous y avons néanmoins intégré des plantations fonctionnelles ayant pour but d’augmenter la résilience des peuplements traités à des perturbations futures incertaines influencées par les changements globaux (p. ex., feux, sécheresse, épidémies d’insectes), en augmentant leur diversité de réponses à ces perturbations. Nous avons alors comparé la performance de la TRIAD+ à d’autres stratégies avec ou sans TRIAD et avec ou sans plantations fonctionnelles à travers différents scénarios de changements climatiques. Nous avons mesuré leur effet sur la biomasse d’arbres matures dans le paysage et la diversité fonctionnelle des peuplements, ainsi que différents indicateurs de résiliences pour la biomasse mature du paysage suite à une perturbation extrême que nous avons simulés après 100 ans d’aménagement. Nos résultats peignent un portrait complexe des impacts de l’aménagement forestier à de grandes échelles spatiales et temporelles. Ils soulignent également le besoin pressant d’explorer de nouvelles stratégies d’aménagement, ainsi que de nouvelles méthodes de modélisation de leurs impacts. Le test de notre nouvelle extension FRS pour LANDIS-II a révélé que son algorithme était capable de reproduire convenablement les principales caractéristiques de réseaux de chemins forestiers existants dans deux paysages au Québec. Cette extension gratuite et open-source permet alors à toute équipe de recherche d’intégrer la simulation des chemins forestiers dans des études à l’échelle du paysage dans le futur. Notre exploration d’un gradient de stratégies d’aménagements basées sur des coupes équiennes ou inéquiennes a révélé que les coupes inéquiennes permettaient de préserver plus de vieilles forêts au sein du paysage. Cependant, cette préservation se faisait au prix d’une bien plus grande quantité de chemins forestiers dans le paysage, et d’une plus grande fragmentation des vieilles forêts par ces chemins. La présence de feux de forêt plus fréquents dans le nord de notre zone simulée à réduit les différences entre scénarios, en réduisant naturellement la quantité de vieilles forêts et en augmentant leur fragmentation par des surfaces de forêts plus jeunes. Nos résultats questionnent ainsi le remplacement uniforme des coupes équiennes par des coupes inéquiennes pour des objectifs de conservation, et soulignent l’importance de considérer les régimes de perturbations naturelles dans le choix de leur utilisation. De plus, il est à noter que bien que les stratégies utilisant plus de coupes inéquiennes tendaient à conserver plus de vieilles forêts, celles-ci étaient alors régulièrement perturbées par des coupes partielles périodiques. Enfin, notre nouvelle stratégie TRIAD+ a pu réaliser un bon compromis entre conservation, production et adaptation en comparaison aux autres stratégies testées. En particulier, la TRIAD+ a permis de récolter un volume de bois similaires aux autres stratégies tout en augmentant la taille des aires protégées du paysage, et en augmentant la diversité fonctionnelle des peuplements et la résilience de leur biomasse mature. Cependant, l’augmentation de la résilience de la biomasse mature des peuplements était relativement petite, et même négligeable sur le long terme pour des questions d’aménagement. De plus, toutes nos variables étaient principalement affectées par la présence et l’intensité des changements climatiques au sein de nos simulations, qui ont beaucoup influencé la composition des espèces arbres du paysage simulé. Nos résultats questionnent alors la pertinence des plantations fonctionnelles comme outil pour aider les forêts à s’adapter aux perturbations futures amenées par les changements globaux. Ils questionnent également les limites de modèles comme LANDIS-II pour simuler les processus à l’échelle des peuplements forestiers qui influencent leur résilience, comme ceux en lien avec leur diversité fonctionnelle. Néanmoins, nos résultats démontrent la possibilité d’implémenter des objectifs d’adaptations au sein de stratégies d’aménagement existantes. Les travaux de cette thèse ouvrent ainsi la porte à des études futures, tout en répondant à certaines questions pressantes dans le domaine de l’écologie forestière. Ils démontrent que les stratégies d’aménagement forestier futures devront certainement utiliser un mélange de différentes méthodes et technique de foresterie, afin de maximiser les compromis qui en découlent sur le long terme et à l’échelle du paysage. Ces travaux révèlent également que ces stratégies devront s’adapter aux changements globaux, et aux bouleversements inévitables qu’ils feront subir aux forêts dans le futur.
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\nMOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Aménagement forestier, aménagement inéquien, chemins forestiers, adaptation, changements climatiques, résilience

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