The aftermath of novel peatland restoration following in situ oil and gas infrastructure disturbances

Les tourbières boréales des régions des sables bitumineux de l'Alberta sont soumises à de vastes perturbations et à la pollution causée par l'industrie de l'extraction in situ du pétrole et du gaz. En même temps, les tourbières sont reconnues comme des écosystèmes avec d'énormes capacités à stocker du carbone (C) qui ont besoin d'être protégés en période d'augmentation des émissions de gaz à effet de serre et de réchauffement climatique continu d'origine anthropique. Depuis 2015, le gouvernement de l'Alberta a publié de nouvelles réglementations visant à conserver et à protéger les tourbières suite aux perturbations causées par des infrastructures pétrolières et gazières in situ, par une approche de la restauration d'une « capacité foncière équivalente ». Par conséquent, la restauration écologique réglementaire des tourbières vise à rétablir les fonctions primaires des tourbières, soient l'accumulation de tourbe et la séquestration de carbone. Les premiers essais de restauration des tourbières dans ce contexte ont débuté au début des années 2000 et jusqu'à ce jour, très peu de recherches ont été menées à évaluer le succès des différentes techniques de restauration. L'objectif de cette thèse est donc l'évaluation de différentes techniques de restauration de tourbières à la suite de perturbations de plateformes de forage in situ, via l'évaluation des communautés végétales et des fonctions de la tourbière restaurée, en particulier le potentiel d'accumulation de tourbe et le retour de la séquestration du carbone. Trois sous-objectifs étaient axés sur le développement des espèces végétales caractéristiques des tourbières, la production et la décomposition de la matière organique végétale, la biogéochimie et la séquestration du carbone. L'étude a eu lieu sept à dix ans après la restauration. Les sites de recherche étaient deux anciennes plateformes de forage in situ, situées dans les régions des sables bitumineux de Peace River et de Cold Lake, dans le nord de l'Alberta. Dans le cadre de cette étude, nous avons choisi cinq tourbières restaurées, une zone témoin non restaurée d'une ancienne plateforme et 28 milieux humides de référence non perturbés. Les techniques de restauration évaluées comprenaient l'enlèvement complet des matériaux de construction de la plateforme de forage in situ (CR), l'enlèvement partiel du remplissage minéral de la plateforme de forage jusqu'à 15 cm (PR15) au-dessus du niveau de la nappe phréatique (WTL), jusqu'à 5 cm au-dessus du WTL (PR5), et jusqu'à près du WTL de l'écosystème de tourbière non perturbé adjacent (PR0). La revégétalisation s'est faite soit spontanément par l'intermédiaire de la dispersion naturelle des plantes, soit par la plantation active d'espèces vasculaires, en particulier Carex aquatilis, Larix laricina et Salix lutea. Sur deux saisons de croissance, nous avons mesuré l'abondance, la diversité et la richesse des communautés végétales émergentes, la productivité primaire nette (PPN) et la décomposition, ainsi que l'échange brut de l'écosystème (EBE) via l'échange de dioxyde de carbone (CO₂) et les émissions de méthane (CH₄). En outre, nous avons mesuré les facteurs environnementaux, tels que les niveaux d'eau (WTL), la chimie du sol et de l'eau et les concentrations de nutriments. Pour l'approche de restauration CR, une zone d'eau libre peu profonde s'est formée avec des espèces aquatiques flottantes migrant spontanément et une végétation de type marais sur le périmètre. On a observé que ces types de végétation étaient une source de C, où le CH₄ était libéré par les tissus d'aérenchyme bien développés de ces végétaux. La production de biomasse et l'accumulation de tourbe ont été observées de façon marginale, sauf dans un tapis de mousse brune flottant. En conséquence, on a observé que l'approche de restauration par CR avait un potentiel de réchauffement global accru, en raison du bilan positif de C, où plus de C est libéré dans l'atmosphère qu'il n'est absorbé par la pédosphère. PR15 et PR5, qui ont fait l'objet d'introduction d'espèces végétales, nous avons constaté que la diversité et la richesse des espèces étaient les plus faibles parmi les tourbières restaurées. Des conditions trop sèches, avec un niveau d'eau trop profond sous la surface du sol, ont transformé PR5 et PR15 en sources de carbone avec un potentiel de réchauffement global accru, en raison de la libération de CO₂ dans l'atmosphère. La forte production de biomasse a été neutralisée par un taux de décomposition tout aussi élevé et donc par un faible potentiel d'accumulation de tourbe. Le développement des arbustes a eu un effet positif sur l'absorption du carbone. Nous avons observé que le PR0, qui a été spontanément revégétalisé par la migration naturelle des diaspores, a développé une végétation plus similaire aux tourbières de référence avec une plus grande diversité et richesse d'espèces végétales par rapport aux autres zones restaurées. Une couverture dominante de bryophytes ou une végétation arbustive ont contribué à de meilleurs taux d'accumulation de tourbe par rapport aux autres zones d'étude. Le WTL près de la surface était un facteur significatif pour le retour d'une fonction de puits de carbone dans cette zone restaurée (PR0). Nous pensons que la restauration écologique de tourbières peut être réalisée avec l'élimination partielle du remplissage minéral. Les résultats suggèrent que la connectivité hydrologique avec les écosystèmes de tourbières adjacents non perturbés est le facteur limitant le plus important pour le développement de communautés végétales caractéristiques des tourbières ou la restauration des fonctions d'accumulation de tourbe et d'absorption de carbone. En outre, la proximité physique d'une banque de diaspores semble faciliter et accélérer la migration naturelle spontanée de diverses espèces végétales, même sur un sol minéral résiduel des anciennes plateformes de forage. L'introduction active de plantes ne s'est pas avérée avoir des effets significatifs sur la diversification et l'enrichissement des communautés végétales caractéristiques des tourbières.

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