Impact des changements climatiques et de l'interaction des stress environnementaux sur la croissance, l'écophysiologie et l'adaptation de l'épinette blanche au Québec


Les semences forestières provenant des programmes d'amélioration génétique pourraient ne plus être adaptées aux sites où elles sont actuellement destinées en raison des changements appréhendés aux conditions climatiques. La migration assistée de populations consiste à déplacer un matériel génétique pour une meilleure correspondance avec les conditions climatiques futures. Elle est considérée comme stratégie proactive offrant la possibilité de maintenir la productivité forestière et réduire la vulnérabilité des écosystèmes forestiers face aux changements climatiques. L'acquisition de connaissances relatives aux variations géographiques des traits morpho-physiologiques impliqués dans l'adaptation des sources génétiques à leur environnement local est un prérequis pour la mise en œuvre de la migration assistée de populations. Pour approfondir nos connaissances sur les effets de la migration assistée et faciliter la prise de décision quant au choix des sources génétiques, les variations morpho-physiologiques des plants d'épinette blanche issus de huit vergers à graines (les plus utilisés dans les programmes de reboisement d'épinette blanche au Québec) ont été évaluées. Ces évaluations ont été réalisées en pépinière, en conditions contrôlées (serre) et sur trois sites de plantation situés dans trois domaines bioclimatiques du Québec. Au printemps 2011, des plants ont été produits en pépinière à partir de semences provenant de six vergers à graines de 1ère génération (Ve1, Ve3, Ve4, Ve5, Ve6 et Ve8) et deux de 2ème génération (Ve2 et Ve7).

En pépinière aux stades 1+0 et 2+0, nous avons évalué la cinétique de croissance en hauteur, les masses sèches, la nutrition minérale, les échanges gazeux et le nombre de primordia. Des différences significatives entre les vergers ont été observées pour la plupart des variables morpho-physiologiques mesurées. La modélisation des courbes de croissance des plants provenant des différents groupes a montré que la croissance en hauteur des vergers de deuxième génération (Ve2 et Ve7) et des vergers méridionaux de première génération (Ve1 et Ve3) est significativement plus élevée d'au moins 6 % par rapport aux autres vergers. Un modèle de régression multiple à trois variables a montré que la hauteur finale des plants 2+0 provenant des vergers de 1ère génération était significativement corrélée aux conditions climatiques de leur origine (température moyenne de la saison de croissance, température moyenne du mois de juillet, longueur de la saison de croissance).

En conditions contrôlées au stade 3+0, nous avons évalué la croissance, l'allocation de la matière sèche et du carbone entre les différentes partie du plant (racines, parties aériennes, aiguilles, etc.), la surface foliaire spécifique, la concentration foliaire en azote, les hydrates de carbone non structuraux, et les traits reliés à la photosynthèse (capacité photosynthétique, conductance stomatique et mésophyllienne, vitesse maximale de carboxylation, flux maximal d'électrons et efficacité d'utilisation de l'eau). La croissance des plants était significativement corrélée à la photosynthèse et ses limitations biophysiques, mais pas à ses limitations biochimiques. Parmi les traits fonctionnels mesurés, seules la capacité photosynthétique, la conductance stomatique, la conductance mésophylienne et l'efficacité d'utilisation de l'eau étaient corrélées aux conditions climatiques d'origine des sources de semences (température moyenne du mois de juillet)

En mai 2013, les plants produits en pépinière ont été mis en terre sur trois sites de plantations. Les résultats obtenus lors de laphase d'établissement ont montré que le verger et le site de plantation ont significativement affecté la croissance en hauteur des plants issus des différents vergers. La comparaison des moyennes de la hauteur des plants entre les trois sites a montré que la hauteur était supérieure pour le site situé dans le domaine de la sapinière (Asselin) comparativement à celle du domaine de l'érablière (Watford) et du domaine de la pessière (Deville) dont la hauteur des plants était inférieure aux deux autres sites. Le taux de survie entre sites et entre vergers était similaire et avoisinait 98%.

Les résultats de ce projet ont des implications pratiques pour le reboisement. Elles permettront d'optimiser la mise en application du choix des sources génétiques dans le cadre des projets de migration assistée en maximisant à court terme la correspondance entre le climat d'origine des sources génétiques et leur performance avec celui des sites de plantation. Les résultats déterminés au jeune âge combinés avec ceux obtenus à long terme sur les différents sites de reboisement contribueront à raffiner les règles opérationnelles de transfert des semences propres à la migration assistée tout en précisant les limites extrêmes de leur déplacement selon les domaines bioclimatiques. Ils permettront également d'identifier les sources de semences (e.g. vergers et populations d'amélioration) les mieux adaptées aux conditions climatiques actuelles et futures. La combinaison de ces différents résultats permettra de préciser davantage l'amplitude écologique d'utilisation de chaque verger et de générer des cartes de déplacement et d'aptitude des sites au reboisement spécifiques à chaque source génétique.

Pour en savoir plus: Benomar. L., Lamhamedi. S M., Villeneuve. I., Rainville. A., Beaulieu. J., Bousquet. J., Margolis H. A (2015) Fine-scale geographic variation in photosynthetic-related traits of Picea glauca seedlings indicates adaptation to local climate. Tree Physiology (soumis).

Chercheur responsable

Hank A. Margolis, Université Laval

Équipe de recherche

  • Jean Beaulieu, Service canadien des forêts, Québec
  • Pierre Y. Bernier, Service canadien des forêts, Québec
  • Jean Bousquet, Université Laval
  • Mohammed Sghir Lamhamedi, Ministère des Ressources naturelles et de la Faune (MRNF)
  • André Rainville, Ministère des Ressources naturelles et de la Faune (MRNF)

Durée

3 ans

Montant

216 457 $

Partenaire financier

  • Ministère des Ressources naturelles et de la Faune

Appel de propositions

Aménagement et environnement forestiers – IV