Political science

Au courant des dernieres decennies, de plus en plus de terres agricoles ont ete abandonnees. Bien que les causes puissent etre differentes, le phenomene est observe dans plusieurs regions du monde. Suite a l'abandon, la succession vegetale mene parfois a une afforestation naturelle dominee par quelques especes d'arbres anemochores. Dans d'autres cas, la vegetation ruderale inhibe pendant de nombreuses annees l'etablissement ou la croissance des especes forestieres. Plusieurs projets de reboisement ont ete instaures avec une attention portee sur les relations de competition et de predation. Or, des relations de facilitation ou de tolerance peuvent aussi s'observer entre la vegetation herbacee et les jeunes arbres plantes. Les relations entre les microorganismes du sol et les arbres vont quant a elles des effets pathogenes au mutualisme. Ces relations positives, neutres ou negatives sont influencees par les facteurs environnementaux comme l'humidite du sol et la disponibilite des nutriments du sol. Notre projet avait pour but d'analyser les effets de plusieurs interactions biotiques sur l'etablissement des arbres dans une optique de restauration forestiere de terres agricoles abandonnees. Nous avons donc etudie les relations de competition, mais aussi de facilitation et de tolerance entre les plantes herbacees et les arbres, la predation des semences et des semis, ainsi que les effets des microbes de sol forestier sur les arbres. Un premier dispositif experimental en champ nous a permis d'evaluer les effets (positifs, neutres ou negatifs) de la vegetation herbacee ainsi que les effets de la predation sur la germination, la survie et la croissance de six especes d'arbres indigenes. Nos hypotheses etaient que les taux de germination et de survie augmenteraient avec la taille des semences et que la vegetation herbacee aurait des effets positifs sur la germination de l'espece tolerante a l'ombre, mais negatifs sur les especes intolerantes a l'ombre. Les especes ayant de petites semences ont peu ou pas germe, mis a part le pin rouge dont la survie apres un an etait tres faible. Le chene rouge, l'espece ayant les plus larges semences, a eu les taux de germination et de survie les plus eleves. Aucune predation n'a ete observee et la vegetation herbacee n'a eu aucun effet, mis a part des effets negatifs sur le diametre des semis de chene rouge. Nos resultats supportent les hypotheses que la taille des semences influence le succes de l'ensemencement en champ et que l'ensemencement peut se faire dans la vegetation herbacee. Un second dispositif experimental a ete utilise afin d'evaluer les effets de la vegetation herbacee et ceux de la predation par les petits mammiferes sur huit especes d'arbres plantes. Les six especes feuillues et deux especes de coniferes retenues varient en taux de croissance et en tolerance a l'ombre. Il etait attendu que les especes tolerantes a l'ombre auraient des meilleurs taux de survie dans la vegetation herbacee que les especes intolerantes a l'ombre, mais des taux de croissance inferieurs. Nous croyions aussi que la predation serait plus importante sur les arbres poussant dans la vegetation ou entoures de paillis, car les petits mammiferes y seraient davantage a l'abri de leurs predateurs que dans les parcelles sans vegetation. Cette derniere hypothese s'est confirmee sur le terrain. La predation etait la principale cause de mortalite. Les especes les plus vulnerables furent les especes de bouleau. La vegetation herbacee a eu des effets negatifs (competition) sur la survie des deux especes non-pionnieres et moderement tolerantes a l'ombre, des effets positifs (facilitation) sur la survie de l'espece de conifere au systeme racinaire superficiel (meleze laricin) et principalement des effets neutres (tolerance) sur la survie des cinq autres especes d'arbres. Elle a eu des effets de competition sur la croissance de toutes les especes feuillues et pour la croissance des coniferes, elle a eu des effets de facilitation ou encore aucun effet (tolerance). Dans le dernier volet de la these, nous avons etudie les effets des microbes de sol forestier sur des arbres plantes en champ. Plusieurs microorganismes tels que les mycorhizes facilitent la croissance des plantes et des arbres. Comme certaines especes, e.g. champignons ectomycorhiziens, sont moins abondantes et diverses dans les sols des terres agricoles abandonnees, elles pourraient etre inoculees en ajoutant du sol forestier et avoir un effet positif sur les jeunes arbres plantes. Parmi les communautes de sol forestier se trouvent toutefois des organismes pathogenes qui, selon l'hypothese de Janzen-Connell, sont partages entre des semis et des individus matures d'une meme espece. Afin de tester ces hypotheses, nous avons ajoute autour de jeunes arbres plantes en champ de petites quantites de sol issu de differentes forets dominees par des arbres de la meme espece que les arbres plantes en champ ou encore dominees par une autre espece. Nous en avons evalue les effets sur la survie et la croissance des arbres ainsi que sur la colonisation mycorhizienne des racines. Tel qu'attendu, la croissance des especes d'arbres ectomycorhiziennes a davantage ete influencee par l'ajout de sol forestier que celle des especes endomycorhiziennes. Toutefois, peu d'effets ont persiste au-dela de la troisieme saison de croissance. Ces resultats sont probablement dus au fait que l'ancien champ utilise pour l'etude etait d'une part, dominee par des especes herbacees endomycorhiziennes et d'autre part, relativement fertile en possedant des taux eleves en phosphore. La croissance d'une seule espece d'arbre (chene rouge) a ete negativement affectee par l'inoculation de sol collecte sous des individus de la meme espece, ce qui tend a confirmer que l'hypothese de Janzen-Connell n'est pas aussi commune en foret temperee qu'en foret tropicale. En somme, cette these demontre que les interactions biotiques affectant les jeunes arbres influencent le succes de la restauration forestiere et que les techniques de restauration utilisees doivent etre adaptees selon les caracteristiques des especes d'arbres et les conditions environnementales. Elle propose egalement que la restauration doit etre planifiee a l'echelle du semis plutot qu'uniformement a l'echelle du site, dans une optique de restauration de precision.______________________________________________________________________________ MOTS-CLES DE L’AUTEUR : Terres agricoles abandonnees, restauration, plantation d'arbres, ensemencement, germination, etablissement, survie, croissance, predation, facilitation, tolerance, competition, microorganismes de sol, mycorhizes, retroaction negative, hypothese de Janzen-Connell.

Restauration forestière de terres agricoles abandonnées : effets des interactions biotiques sur l'établissement des arbres