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Risque de feux, résilience et aménagement forestier

L’aménagement durable des forêts implique l’obtention d’un certain volume de bois et de bonnes dimensions d’arbres à l’intérieur d’une période de temps raisonnable. Toutefois, il faut également s’assurer que, face à l’occurrence de perturbations naturelles, la capacité de régénération des écosystèmes soit suffisante pour maintenir des forêts de densité et de productivité satisfaisante pour soutenir les activités d’aménagement. Dans ce contexte, l’étude des perturbations par le feu et de leurs effets sur la résilience des forêts dans les zones à aménager est une condition indispensable à la réalisation d’un aménagement forestier durable.

Notre projet de recherche interdisciplinaire avait pour principal objectif d’anticiper les conséquences des changements climatiques en cours sur le régime de perturbations par le feu et de ses incidences sur la capacité de la forêt à se rétablir suite à ces perturbations. Ce projet visait 1) à évaluer les liens entre l’aridité du milieu, la récurrence des feux et la capacité de retour à des forêts fermées et récoltables après perturbation, 2) reconstituer la récurrence des feux et la résilience forestière au cours des derniers millénaires à partir des charbons de bois préservés dans des sédiments lacustres et tourbeux, 3) à établir les relations climat-feu pour le passé (lointain et proche) et le présent et utilise er ces liens afin de faire une modélisation robuste de la fréquence future des feux et finalement 4) à évaluer l’effet de la fréquence des feux sur les rendements forestiers  actuels et futurs de ce territoire et proposer deux indicateurs aidant à définir des stratégies d’aménagement forestier appropriées selon les conditions environnementales.

Objectif 1 

Nous avons d’abord caractérisé la récurrence des feux dans un grand territoire de part et d’autre de la limite nordique d’attribution des forêts (MNR 2000) dans de grandes sections de territoire appelée les unités de paysage. Nous avons également évalué la récurrence pour différentes conditions de combinaisons de dépôt-drainage triées selon leur potentiel d’assèchement du sol et de la végétation. Dix grandes zones homogènes en termes de récurrence d de feu ont été observées en tenant compte des combinaisons de dépôt drainage. La récurrence de feu de ces zones variait de 90 ans à plus de 700 ans et les dépôts les plus secs montraient une tendance à brûler davantage, bien qu’ils ne puissent expliquer seuls les variations de la récurrence de feu à une échelle régionale. Nos résultats suggèrent qu’une combinaison des facteurs climatiques (précipitation, température, indice d’aridité) et des facteurs plus locaux (dépôts et drainage) explique des variations de récurrence de feu à l’échelle régionale.

Pour ce territoire, nous avons étudié le rétablissement après feu en utilisant le temps écoulé pour passer du stade de brûlis (forêt de moins de 2m de hauteur) au stade de régénération (forêt de plus de 2m de hauteur) puis au stade de jeune forêt (forêt de plus de 7 m de hauteur) à partir de données cartographiques. Le meilleur modèle statistique indique que le type de dépôt de surface, l’indice de sécheresse canadien et les précipitations durant la saison de croissance de la saison du feu expliquent le temps requis pour passer d’un stade à l’autre. Un rétablissement rapide et une végétation forestière dense sont associés à des dépôts de till subhydrique seulement dans les régions caractérisées par un cycle de feu long (>500 ans). À l’inverse, une régénération lente propice à une jeune forêt clairsemée était habituellement associée aux régions caractérisées par un cycle de feu court (<200 ans) et la présence de dépôts grossiers secs. Nos résultats indiquent aussi qu’un rétablissement lent et une faible régénération forestière vont très probablement suivre les feux qui se produisent lors d’années sèches, peu importe le type de dépôt et la région.

L’analyse du la densité de près de 160 placettes échantillonnées sur un très grand territoire au nord de la limite nordique actuelle révèle que, de manière générale, la composition après le feu est assez semblable à celle observée avant le feu. De plus, la densité avant feu correspond assez bien à celle retrouvée après feu. Ainsi, lorsque les peuplements sont déjà ouverts avant le feu, ils ont tendance à l’être aussi après le feu. Par contre, une partie des sites présentent de moins bonnes densités après le feu qu’avant ce qui suggère que ces peuplements s’ouvrent. Ces sites présentent soit de mauvais drainages ou sont très secs.

Objectif 2 

Les travaux de deux étudiants ont permis une reconstitution de l’historique des feux pour les derniers 7000 ans à partir des charbons de bois accumulés dans les sédiments de six lacs en Jamésie selon un gradient sud-nord, du 51e au 53e parallèle Nord. Les données mettent en évidence une période de haute fréquence de feux entre 7000 et 5000 ans avant aujourd’hui (BP) avec un événement de feu tous les 130 ans en moyenne. Par la suite, on enregistre une diminution graduelle de la fréquence des feux jusqu’à nos jours avec en moyenne un feu tous les 250 ans. En dessous du 51°N, la fréquence des feux était au maximum entre 5000 et 3000 BP. Les données mettent en évidence une diminution de la fréquence des feux au sud de la Baie James à partir de 3000 BP et la fréquence des feux actuelle est la plus faible enregistrée depuis 7000 ans. Si l’augmentation de températures prévue pour les prochaines décennies n’est pas compensée par une augmentation des précipitations, le scénario holocène pourrait se répéter (situation avant 3000 ans) et l’occurrence des feux pourrait augmenter à la limite nordique de la forêt boréale commerciale au Québec, limitant la marge de manœuvre pour la récolte forestière.

Objectif 3 

Nous avons réussi à reconstruire la fréquence des feux avec les données de croissance des arbres. De plus, nous avons calibré un modèle pour notre territoire, qui nous a permis de montrer que le climat récent induit une diminution de la croissance de l’épinette noire et une augmentation de celle du pin gris. Chez l’épinette noire, il semble y avoir une diminution de l’efficacité d’utilisation du carbone depuis 1950. L’accroissement des températures dans la région de 0,02oC année-1 amène une augmentation de la respiration qui excède l’accroissement de la productivité primaire brute. L’accroissement en productivité primaire brute chez l’épinette noire se retrouve également moindre que chez le pin gris. À ce sujet, les simulations indiquent un accroissement de l’impact négatif des sécheresses printanières sur la croissance de cette espèce. Il reste à déterminer si cette signature des changements climatiques en cours est également présente dans les régimes de feux. Sur la base de ces observations, nous postulons qu’il y aurait eu en parallèle une augmentation de l’activité des feux sur le territoire depuis 1950 en raison de l’allongement de la saison de feux amené par des printemps hâtifs.

Objectif 4

Même si les peuplements purs d’épinette noire dominent dans la région d’étude, l’abondance du pin gris, lui, est en relation avec la régionalisation de la récurrence observée à l’objectif 1, le pin gris étant plus abondant là où le taux de brûlage est élevé. L’abondance de peuplements de pin gris a un effet non négligeable sur le pourcentage de peuplements productifs qui ont une croissance suffisamment rapide pour faire face au risque de feu du territoire. Cela est dû au fait qu’en moyenne, dans la zone où le pin gris est plus abondant, l’épinette noire requiert entre 90 et 120 ans pour atteindre le double seuil de productivité, alors que le pin gris n’en requiert en moyenne que 60 ans. Ce résultat vient appuyer le mécanisme de rétroaction dynamique existant entre le cycle de feu et la productivité forestière (Girardin et al. 2012), qui permettrait de mettre au point des stratégies d’aménagement pouvant s’adapter aux changements de régime de feu causés par les changements climatiques.

En conclusion, la récurrence des feux affecte le retour de la forêt lorsque combinée à certains types de milieux physiques. Les conditions climatiques futures semblent propices à une augmentation des feux à des niveaux semblables à ceux du début de l’Holocène. Ceci affectera la capacité des forêts à faire face aux risques de feux et la capacité de la forêt à se refermer. De plus, l’augmentation des températures prévue semble néfaste à la croissance de l’épinette noire. Le pin gris est peut-être moins sensible à ce phénomène tout en étant moins vulnérable au risque de feu.

 

Chercheur principal : Yves Bergeron, Université du Québec à Montréal

Titre original : Risque de feux, résilience et aménagement forestier à la limite nordique d’attribution des forêts au Québec dans un contexte de changement climatique

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