Restauration écologique des transitions tourbière

Restauration écologique des transitions tourbière-forêt
dans les marges des tourbières perturbées par
l’extraction de tourbe
Thèse
Étienne Paradis
Doctorat en biologie végétale
Philosophiæ doctor (Ph.D.)
Québec, Canada
© Étienne Paradis, 2015

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Résumé
Au Canada, la mousse de tourbe est exploitée à une échelle industrielle pour la production de substrats
horticoles. Suite à cette exploitation, des techniques de restauration sont appliquées pour restaurer les
secteurs centraux en écosystème fonctionnel, mais sans s’attarder à l'intégration de l’écosystème restauré au
paysage environnant. Cette thèse vise l’acquisition des connaissances écologiques fondamentales
nécessaires à la restauration des transitions (écotones) tourbière-forêt dans les marges des tourbières
ombrotrophes (bogs). Dans un premier temps, une caractérisation du gradient bog-écotone-forêt dans les
bogs naturels a montré que l’écotone (aussi appelé le lagg de la tourbière) diffère des écosystèmes adjacents
(bog et forêt) sur plusieurs aspects : 1) une structure de végétation différente, notamment avec un couvert plus
abondant d’arbustes; 2) une concentration plus élevée en azote et phosphore dans les sols; 3) un niveau
d’eau plus fluctuant que dans le bog, mais restant aussi plus élevé au cours de la saison de croissance. Dans
un deuxième temps, une comparaison de l’état écologique de ces écosystèmes de référence (laggs naturels)
aux secteurs en fin de production en marge des tourbières industrielles (écosystèmes à restaurer) a mis en
évidence que : 1) les sols des secteurs à restaurer sont appauvris en nutriments (particulièrement en
phosphore et potassium) et 2) pratiquement aucune espèce de lagg ne recolonise spontanément ces sites. En
parallèle, les résultats d’une étude d’inventaire comparant l’état écologique d’un secteur afforesté (plantation
de conifères de 20 ans) à l’état d’un secteur voisin non restauré suggèrent que l’afforestation améliore les
conditions abiotiques (sols plus riches, microclimat plus tempéré), sans toutefois améliorer la recolonisation
végétale du sous-bois. Ensuite, lors de réintroductions expérimentales, les potentiels d’établissement de
mousses et d’arbustes ont été évalués en fonctions de filtres écologiques ciblés. La mousse Dicranum
polysetum et le némopanthe (Ilex [Nemopanthus] mucronata) ont montré un potentiel d’établissement
intéressant en conditions ombragées. Pour le némopanthe, une fertilisation initiale a significativement amélioré
la croissance des semis, alors que leur établissement sur un tapis de mousses de Dicranum a plutôt amélioré
leur survie par une réduction des effets du soulèvement gélival. En conclusion, la combinaison des études
exploratoires et expérimentales de cette thèse a permis d’améliorer significativement nos connaissances sur
les transitions tourbière-forêt en milieu naturel, mais aussi de dresser certaines lignes directrices de la
stratégie à préconiser pour améliorer la gestion des marges des tourbières récoltées pour la tourbe.

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Abstract
In Canada, peat moss is extracted for production of horticultural substrate on an industrial scale. Several
studies have contributed to develop restoration techniques for open Sphagnum-dominated habitats on the peat
massif of peatlands. Beside tree plantation trials, however, peatland margins and their connectivity with
surrounding landscapes has received little attention. The goal of this thesis is to acquire the ecological
knowledge required to develop an ecological restoration strategy adapted to the bog - mineral land (upland)
forest transition (aka the “lagg” habitat of the peatland). A first study of the bog-ecotone-forest gradient showed
that the lagg is a true ecotone, with unique properties: 1) vegetation is more structured, with a dense shrubby
stratum (Ilex mucronata often present); 2) nitrogen and phosphorus soil concentrations are high; 3) water table
level fluctuates widely, but remains high for relatively long periods. A second study aimed at improving our
knowledge of the baseline ecological conditions in cutaway peat fields located within the marginal areas of
extracted peatlands. One major result is that soil nutrient concentrations in cutaway peat fields are very low:
for phosphorus and potassium, approximately one order of magnitude lower when compared to natural laggs.
Also, in exception to recolonization in former ditches, there is little spontaneous recolonization. In this same
study, one area rehabilitated through afforestation (20-year-old coniferous plantations) was also characterized
to compare its ecological status to unrestored fields: results suggest that afforestation ameliorates abiotic
micro-site environmental conditions (richer soils and more temperate soil-air microclimate), but spontaneous
recolonization does not occur. As reintroduction seems inevitable, two studies were conducted to improve our
ecological knowledge of ecological filters in cutaway areas, and to assess the establishment potentials of
some target species: one study on bryophytes, and one study on shrubs. Among the reintroduced species, two
showed higher establishment potential: the bryophyte Dicranum polysetum and the shrub Ilex (Nemopanthus)
mucronata. Shade significantly ameliorated the establishment potential of the reintroduced bryophytes
Sphagnum and Dicranum, and of the shrub Ilex. Fertilization significantly increased Ilex seedling growth, while
presence of a Dicranum carpet significantly increased seedling survival through a reduction of frost-heaving
effects. In conclusion, the combination of exploratory and experimental studies allowed us to significantly
improve our knowledge of bog - mineral land forest transitions, and to suggest guidelines for an ecological
restoration strategy leading to a functioning lagg ecotone.