Mises à jour de l’automne 2023 : Perturbations et adaptation axée sur la résistance
Dernière mise à jour : 24 oct.
Pour poursuivre nos mises à jour de l’automne 2023, la communauté Silva21 s’est réunie le mercredi 11 octobre pour discuter des projets de recherche en cours sous le thème de la perturbation et de l’adaptation axée sur la résistance. Nous avons entendu huit PHQ parler de plusieurs projets de recherche! Consultez les résumés de leurs mises à jour ci-dessous.
Vulnérabilité des espèces d’arbres des régions tempérées et boréales de l’Amérique du Nord aux événements climatiques - Sébastien Dumont, PhD student, ULaval
Les écosystèmes forestiers subissent des transformations sans précédent en raison du changement climatique. En particulier, l’augmentation attendue de la fréquence et de l’intensité des événements climatiques aigus tels que la sécheresse, le gel tardif et le dégel hivernal sont susceptibles d’affecter négativement la productivité des forêts. Cependant, les relations entre ces événements climatiques et la croissance des forêts demeurent mal comprises, en partie parce qu’elles n’ont jamais été étudiées à grande échelle en Amérique du Nord.
L’objectif global de ce projet est de caractériser la vulnérabilité des principales espèces de forêts tempérées et boréales du Canada aux événements climatiques aigus. Plus précisément, dans un premier temps, Sébastien quantifiera à grande échelle l’effet des différents stress climatiques sur la croissance des espèces forestières en fonction de leur répartition géographique. La deuxième étape consistera à identifier les caractéristiques des sites et des peuplements qui améliorent la résistance et la résilience des espèces aux différents stress climatiques. Le troisième chapitre du projet visera à fournir une explication biologique de la vulnérabilité des espèces en fonction de leur phénologie foliaire au stade du semis.
Pour atteindre les objectifs 1 et 2, Sébastien utilisera une approche dendrochronologique pour analyser une base de données sans précédent de 54896 carottes d’arbres recueillies sur 22378 sites au Canada et aux États-Unis, combinées à des données climatiques quotidiennes à haute résolution. Le troisième objectif sera abordé en utilisant la phénologie foliaire comme une approche complémentaire pour comprendre la vulnérabilité des semis des espèces d’arbres étudiées dans l’essai de migration assistée TransX.
Sébastien Dumont
PhD student
Université Laval
Supervisor: Alexis Achim
Cadre d’inventaire forestier continu - Chris Mulverhill, Postdoctoral Fellow, UBC
Les inventaires forestiers améliorés (EIF) basés sur des données de lidars constituent une composante fondamentale de la gestion forestière au 21e siècle. Cependant, en raison du coût élevé de l’acquisition de données de terrain et de données lidar, les IEF ne sont mises à jour que sur des intervalles de répétition de 5 ou 10 ans. Un cadre d’inventaire forestier continu a été proposé afin de permettre aux IFE d’être mises à jour sur un intervalle de répétition plus court. Les composantes de ce cadre comprennent l’établissement de l’EFI initial, la surveillance continue du changement à l’aide de données satellitaires optiques, la mise à jour des attributs des cellules modifiées et la prévision de la croissance dans les cellules inchangées. Des manuscrits décrivant le cadre (1) et détectant des changements à l’aide de données satellitaires (2, 3) ont été acceptés dans des publications évaluées par des pairs.
Le travail actuel sur ce projet consiste à mettre à jour les attributs EFI dans les pixels modifiés. Bien que de nombreuses études aient extrapolé temporellement les attributs forestiers, elles utilisent principalement une seule valeur spectrale par an, limitant ainsi la capacité de mise à jour infra-annuelle de l’EFI. Afin d’effectuer la mise à jour EFI dans un contexte en temps quasi réel, des variables d’entrée dérivées qui décrivent les tendances phénologiques récentes pour chaque pixel de la zone d’étude. Des modèles sont ensuite développés pour estimer les attributs forestiers (tels que la surface basale ou le couvert forestier) en fonction des valeurs de l’indice spectral. Les résultats suggèrent que les attributs tels que la hauteur de Lorey ont la plus grande précision d’estimation (r2 0,8, erreur quadratique moyenne relative de 14 %; RMSE %), tandis que les attributs tels que le volume sont moins précisément prédits à l’aide de données optiques (r2 0,78, 30 % RMSE %). Les prochains travaux viseront à appliquer ces modèles et à tester leurs applications dans un contexte de suivi de la croissance d’un inventaire forestier continu.
Chris Mulverhill
Postdoctoral Fellow, UBC
Supervisor: Nicholas Coops
Project Page
Nouvelles techniques pour évaluer le rétablissement après une perturbation grave et priorisation des mesures d’assainissement - Sarah Smith-Tripp, PhD candidate, UBC
Les images satellites permettent de mieux comprendre la repousse des forêts après les feux de forêt. Cependant, ces observations spectrales des satellites ne capturent pas les mesures forestières structurelles - cruciales pour la sylviculture. Certaines de ces mesures clés comprennent des mesures structurelles comme la proportion de terrain nu et la densité de la tige. Une méthode pour combler la déconnexion structurelle/spectrale entre les données satellitaires et les mesures au sol consiste à comparer les observations spectrales avec les données lidar 3D. Dans ma recherche, j’utilise une approche spatiale et temporelle, fusionnant les données de structure prises en un an avec des zones qui sont 5, 8, 12 et 16 ans après l’incendie.
En comparant les données de différentes années post-incendie avec les observations spectrales historiques, nous pouvons mieux comprendre comment les tendances structurelles dans le rétablissement des forêts peuvent être identifiées à partir de l’imagerie satellite. Mes recherches portent sur la région sub-boréale de l’épinette après les incendies de peuplement de 1984 à 2022. Dans ces environnements, j’ai constaté que les tendances structurelles sont identifiables avec des données spectrales. Il est important de noter que certaines tendances pourraient être classées comme des "zones d’alerte", où les observations satellites suggèrent qu’il y a ou qu’il y aura un faible niveau de repousse de conifères seize ans après l’événement perturbateur. La capacité d’identifier ces zones d’alerte aide à cibler les régions qui pourraient nécessiter des interventions sylvicoles plus intensives pour renforcer le rétablissement des forêts. Cette méthode d’analyse du rétablissement va au-delà de ce que les satellites peuvent fournir, offrant un aperçu plus détaillé qui peut éclairer et améliorer considérablement les pratiques d’aménagement forestier.
Sarah Smith-Tripp
PhD candidate
UBC
Supervisor: Nicholas Coops
Thinning as a tool to increase resistance to stressors - Sergio Alonso Sanchez, MSc student, UBC
Les forêts de l’intérieur de la Colombie-Britannique sont aux prises avec des perturbations sans précédent, comme des infestations d’insectes et des incendies, qui compromettent la stabilité à long terme des peuplements forestiers et réduisent le potentiel du bois récolté. Par conséquent, il est nécessaire d’identifier les structures des peuplements ayant des caractéristiques qui peuvent résister à différents facteurs de stress et il est également prouvé que l’éclaircie commercial (CT) est un outil unique pour atteindre cet objectif (Moreau et coll., 2022). Bien qu’il s’agisse d’un traitement sylvicole courant dans de nombreux types de forêts partout dans le monde, en Colombie-Britannique, nous n’avons toujours pas suffisamment de connaissances et d’expérience opérationnelles pour mettre en œuvre la TC à grande échelle.
Ce projet vise, d’abord, à étudier les pratiques actuelles de tomodensitométrie en Colombie-Britannique au moyen d’études temporelles détaillées des opérations de tomodensitométrie, des données sur les machines, du LiDAR et des données d’inventaire et de récolte des forêts. Ces données aident à comprendre pourquoi les opérateurs de machines peuvent récolter plus ou moins de bois par unité de temps, pour un ensemble particulier de conditions de peuplement. Une analyse ultérieure identifiera les principaux facteurs qui expliquent la productivité des opérations.
Dans la deuxième partie, nous mettrons en œuvre des technologies de pointe en matière de tomodensitométrie et des plans de récolte novateurs en Colombie-Britannique, tout en apportant le savoir-faire d’autres administrations qui ont mis en œuvre avec succès la tomodensitométrie depuis des décennies. De plus, les impacts des opérations sur le peuplement résiduel peuvent être évalués en mesurant les conditions des combustibles, des sols, la réponse à la croissance des arbres et les différents services et valeurs écosystémiques associés.
Les résultats de cette étude pourraient être utilisés pour établir un lien au fil du temps entre la façon dont les peuplements traités réagiront aux différents facteurs de stress et s’aligneront sur les résultats d’autres études et pour stimuler la mise en œuvre réussie des traitements de CT en Colombie-Britannique.
Sergio Alonso Sanchez
MSc student
University of British Columbia
Supervisor: Dominik Roeser
Migration assistée ciblée; de la théorie à la mise en œuvre - Joao Paulo Czarnecki de Liz, PhD student, ULaval
Le changement climatique pose des incertitudes et des défis pour les pratiques forestières, nécessitant des mesures d’adaptation pour protéger les forêts et leurs services. La migration assistée (MA) est devenue une stratégie d’adaptation potentielle pour conserver les écosystèmes et maintenir la production forestière. La mise en œuvre de la MA exige une analyse exhaustive tenant compte de divers facteurs. Les modèles de distribution spatiale (SDM) intégrant des approches multivariées et des facteurs topographiques sont devenus de plus en plus importants dans l’évaluation du caractère convenable de l’habitat et la planification de la gestion des espèces. Les données de terrain à haute résolution dérivées du LiDAR facilitent la caractérisation du microrelief du terrain, de l’aspect, de la pente et d’autres indices topographiques, permettant une représentation plus fine des processus écologiques. Alors que les efforts de recherche antérieurs visaient à soutenir la mise en œuvre de la MA à l’échelle opérationnelle par diverses études et expériences, une caractérisation plus complète des sites potentiels au niveau du peuplement est essentielle pour atténuer les risques de défaillance.
Cette étude porte sur l’érable à sucre (Acer saccharum), une espèce commercialement précieuse en Amérique du Nord qui devrait déplacer son aire de répartition vers le nord en réponse aux changements climatiques. L’objectif de ce travail était d’examiner dans quelle mesure les facteurs topographiques peuvent améliorer la modélisation de la distribution de la GO et dans quelle mesure ces facteurs déterminent les sites qui conviennent à la GO dans différents scénarios climatiques futurs. En examinant les réponses de l’érable à sucre aux facteurs biotiques et abiotiques, en particulier dans son aire de répartition la plus septentrionale, nous visons à mieux comprendre ses besoins écologiques et à élaborer des stratégies de gestion efficaces pour sa survie et sa croissance.
Nos résultats suggèrent que la position et l’aspect topographiques sont les variables topographiques les plus importantes avec le potentiel d’améliorer la modélisation de la distribution de l’érable à sucre et d’expliquer sa présence dans la région d’étude. De plus, en évaluant les projections climatiques, nos résultats suggèrent que l’espèce est susceptible de migrer vers le bas de la pente en occupant les vallées par des augmentations relativement faibles des moyennes annuelles de température et de précipitations. Dans le scénario climatique le plus optimiste (SSP126), la zone d’étude passerait d’un faible pourcentage de zones convenables à un faible pourcentage de zones non convenables au cours des 30 premières années de changements. Ces résultats peuvent soutenir la mise en œuvre de la MA à l’échelle du stand et, avec les représentations explicitées spatialement, ils peuvent fournir des références pratiques aux praticiens pour guider leurs actions sur le terrain.
Les résultats soulignent également que certains changements dans des zones spécifiques sont susceptibles de se produire plus rapidement que prévu, nécessitant des réponses rapides à trois questions principales : Dans quelle mesure l’érable à sucre s’aligne-t-il avec les caractéristiques physiques, chimiques et biologiques du sol de ces habitats? La composition actuelle des espèces d’arbres offre-t-elle des conditions suffisantes pour établir l’érable à sucre dans le contexte de la migration assistée, compte tenu des relations concurrentielles et de facilitation? Et enfin, au lieu de se concentrer uniquement sur une approche mono-espèce, la mise en œuvre de la "migration assistée par l’écosystème" est-elle un paradigme plausible?
Joao Paulo Czarnecki de Liz
PhD student
Université Laval
Supervisor: Alexis Achim
joao-paulo.czarnecki-de-liz.1@ulaval.ca
Fournir une migration assistée; de la théorie à l’application - Jacob Ravn, PhD student, UNB
À mesure que le climat se réchauffe, on s’intéresse de plus en plus aux stratégies sylvicoles d’adaptation pour atténuer les effets des changements climatiques sur les forêts du Canada. La migration assistée opérationnelle (MA), une stratégie clé de reboisement pour réduire la mauvaise adaptation des forêts au changement climatique, propose de planter des populations adaptées à l’avenir (généralement au sud, des sources de semences adaptées plus sèches) d’arbres plus au nord pour améliorer la santé et la performance des forêts. Bien qu’il puisse y avoir des connaissances limitées ou une méfiance opérationnelle concernant les distances de transfert de semences sûres pour certaines espèces, il existe des obstacles beaucoup plus pratiques qui entravent ce processus. L’une des plus importantes est une préoccupation qui prend rapidement de l’ampleur en ce qui concerne la simple acquisition de semences et de plants de qualité nécessaires aux programmes de MA à grande échelle en Amérique du Nord.
Du point de vue de la recherche, les récentes expériences de recherche sur la MA menées dans l’est de l’Amérique du Nord, comme TransX et ASCC, ont toutes deux éprouvé des difficultés à acquérir des quantités relativement faibles de semences génétiquement représentatives à l’échelle de l’aire de répartition pour des espèces indigènes communes. Ce problème varie en fonction de la taille, car les pépinières américaines et canadiennes à grande et à petite échelle ont exprimé des préoccupations quant à leur capacité d’accroître la production de pépinières de semences et de plants indigènes dans un scénario de statu quo. La diversité génétique et la qualité physiologique sont également préoccupantes, les enquêtes récentes et les documents de recherche démontrant une homogénéité significative des sources de semences fournies par les pépinières, la plupart des pépinières fournissant des semences et des plants à partir de très peu d’emplacements sélectionnés. Ce faible portefeuille d’options d’approvisionnement peut nuire à l’efficacité des projets de GA et de la recherche, en réduisant le potentiel d’acquisition des semences des populations génétiques les plus performantes pour la région de gestion cible.
Il y a de nombreuses causes à ces problèmes omniprésents, et bon nombre d’entre elles sont bien réparties dans le pipeline d’acquisition-distribution de semences. Les réponses aux enquêtes intensives de 2022-2023 des deux pays montrent des tendances communes, toutes centrées sur le manque de personnel et d’infrastructure. De nombreux fournisseurs ont exprimé des préoccupations concernant : (i) la quantité de collecteurs de semences, de producteurs et de planteurs d’arbres bien formés disponibles; et (ii) la capacité de production de semis et l’espace pour le stockage réfrigéré des semences. Les répondants des États-Unis ont mentionné un obstacle supplémentaire à la demande imprévisible du gouvernement et de l’industrie.
Il existe des solutions à ces problèmes, et beaucoup ont été proposées. L’offre constante de semences représentatives et de qualité pourrait être améliorée : (i) en augmentant les salaires et en normalisant les programmes de formation pour les collecteurs de semences; (ii) en élargissant les réseaux de collaboration internationaux et le partage des connaissances entre le gouvernement, l’industrie et l’université, les organismes privés et sans but lucratif; (iii) de meilleures possibilités d’investissement dans l’infrastructure pour la transformation et l’entreposage des semences; et (iv) l’identification des zones de collecte et l’établissement d’emplacements d’approvisionnement communs à l’intérieur. De plus, la quantité de plants pourrait s’améliorer avec : (i) l’établissement de contrats stables qui réduisent les risques pour les producteurs; et (ii) des programmes d’investissement pour l’expansion de l’infrastructure de pépinière.
Un approvisionnement adéquat de semences et de semis indigènes et régionaux est impératif pour la mise en œuvre d’une solide recherche sur la FA et d’une gestion forestière adaptée au climat en Amérique du Nord. Dans le cadre actuel et fragmenté d’acquisition-distribution, les scientifiques et les programmes de reboisement seront sévèrement limités en échelle et en efficacité. Il est urgent de déployer des efforts concertés et concertés pour renforcer cet approvisionnement et faire participer plus tôt les responsables de la planification du financement de la recherche afin d’atténuer activement l’influence des changements climatiques sur nos forêts.
Jacob Ravn
PhD student
University of New Brunswick
Supervisor: Loic D'Orangeville
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