Bassin des lacs Turkey : forêts

La forêt

Le bassin des lacs Turkey est situé dans la section forestière d’Algoma de la région forestière des Grands Lacs et du Saint-Laurent. Un réseau de placettes d’échantillonnage permanentes (PEP) de 0,10 hectares réparties dans le bassin versant a été établi pour surveiller la composition et la croissance de la forêt. Cette dernière est une forêt inéquienne dominée par des érables à sucre mûrs et surannés (150 ans) poussant en mélange avec le bouleau jaune, l’ostryer de Virginie, l’érable rouge et l’épinette blanche ainsi qu’avec une proportion mineure d’autres essences (tableau 1). Le pin blanc, l’arbre-emblème de la province de l’Ontario, est présent ici et là dans le site de l’étude. Dans les milieux secs, l’érable à sucre représente 90 % de la surface terrière, les autres feuillus, 9 %, et les conifères, 1 %; tandis que dans les milieux humides, la proportion de conifères est plus élevée. La région à l’étude a été peu perturbée, mis à part les opérations forestières menées au milieu des années 1950 afin d’y récolter les bouleaux jaunes et les pins blancs aptes à être transformés en placages/billes de sciage. Les peuplements se régénèrent naturellement grâce à la dynamique des trouées et sont en équilibre en ce qui a trait à l’accumulation nette de biomasse aérienne. L’accroissement brut est élevé mais la mortalité annule les gains.

Tableau 1: État de la forêt du bassin des lacs Turkey (données provenant des mesures prises dans 32 placettes d’échantillonnage permanentes réparties dans les bassins versants 31 à 34)

Essence
Densité
(tiges/ha)
Dhp moyen
(cm)
Hauteur moyenne
(m)
Surface terrière
(m 2/ha)
Surface terrière
(%)
Volume total
(m 3/ha)
Biomasse
(mg/ha)
Érable à
sucre
687
16,2
15,1
22,1
80,3
176,8
163,9
Bouleau
jaune
74
18,1
16,2
3,8
13,7
32,5
25,2
Ostryer de
Virginie
37
11,1
15,0
0,4
1,5
2,6
2,2
Érable
rouge
15
14,8
14,9
0,4
1,3
2,7
2,7
Épinette
blanche
11
16,7
12,5
0,3
1,1
2,4
1,5
Sapin
baumier
10
9,6
8,7
0,1
0,3
0,5
0,3
Thuya
occidental
6
19,6
12,6
0,3
1,2
2,6
2,2
Bouleau
à papier
3
12,8
13,9
0,1
0,2
0,5
0,3
Cerisier de
Pennsylvanie
1
16,8
16,4
0,1
0,1
0,1
0,1
Chêne
rouge
1
33,0
19,1
0,1
0,3
0,6
0,5
Total du
peuplement
845
16,1
15,0
27,7
100
221,3
198,9

Le bois de tige constitue la majeure partie (55 %) de la phytomasse aérienne du bassin des lacs Turkey, alors que le feuillage ne représente que 2 % (tableau 2). Les différences de concentrations des éléments que présentent les composantes de l’arbre se traduisent par une contribution disproportionnée aux réservoirs des éléments en lien avec la biomasse. Par exemple, l’écorce de la tige ne constitue que 8 % de la phytomasse aérienne totale mais représente 42 % de la concentration de Ca de l’ensemble de la végétation. Le feuillage de l’érable à sucre,  malgré sa faible masse de matière sèche, a des concentrations élevées de N et de K qui représentent respectivement 16 et 13 % de celles de l’ensemble de la végétation. D’importantes quantités d’éléments nutritifs sont certes immobilisées dans la biomasse ligneuse du site, mais il est également possible de conserver des éléments nutritifs de l’étage dominant grâce à des méthodes de coupe partielle et à l’exploitation par troncs entiers. Les coupes progressives et le jardinage peuvent accroître la quantité d’éléments nutritifs conservée dans les arbres laissés sur pied après la récolte, et l’exploitation par troncs entiers peut accroître la quantité de rémanents conservée à la souche, comme les branches et le feuillage qui sont d’importants réservoirs d’éléments nutritifs.

Tableau 2. Répartition de la biomasse et des éléments (kg/ha) dans les composantes de l’arbre et dans la végétation du sous-étage dans le bassin des lacs Turkey (données provenant de mesures prises dans quatre placettes d’échantillonnage permanentes du bassin versant 31)
Composante - Arbre
Biomasse
N
P
K
Ca
Mg
S
Fe
Mn
Zn
Cu
Feuillage
4 176
94,5
4,2
46,5
33,0
5,1
9,5
0,3
3,9
0,30
0,04
Branches vivantes
48 439
167,8
10,7
138,9
322,2
14,3
17,4
2,4
14,4
1,57
0,18
Branches mortes
1 971
6,3
0,3
1,7
14,9
0,7
0,7
0,1
0,6
0,03
0,01
Bois de fût
134 955
129,8
8,8
81,7
132,3
19,4
11,9
2,4
9,7
1,77
0,48
Écorce de la tige
19 452
116,7
4,9
66,7
457,7
8,5
6,8
1,0
12,0
1,51
0,13
Souches et racines
35 067
51,9
2,8
30,0
119,4
8,1
4,4
0,8
4,5
0,70
0,14
Total
244 060
567,0
31,7
365,5
1079,5
56,1
50,7
7,0
45,1
5,88
0,98
Composante - Sous-étage
Biomasse
N
P
K
Ca
Mg
S
Fe
Mn
Zn
Cu
Espèces ligneuses
1 125
11,4
0,7
3,8
7,9
0,9
0,3
0,2
0,6
0,06
0,04
Espèces non ligneuses
155
3,1
0,2
1,8
0,9
0,2
0,2
0,1
0,1
0,01
0,01
Total
1 280
14,5
0,9
5,6
8,8
1,1
0,5
0,3
0,6
0,07
0,05
Total du peuplement
245 340
581,5
32,6
371,1
1088,1
57,2
51,2
7,3
45,7
5,95
1,03

 

Le sol

Dans le bassin des lacs Turkey, le sol a évolué en un till glaciaire à deux composantes constitué d’un till d’ablation loameux-limoneux pierreux qui repose sur la roche en place ou d’un till de fond sableux compacté et plus grossier. Le till de fond est environ 100 fois moins perméable que le till d’ablation. Les sols sont surtout des podzols présentant des horizons organiques bien développés (horizons LFH) et une accumulation de matière organique (10 %), de Fe et d’Al dans l’horizon B. Le pH du sol minéral est de 4,0 en surface et atteint 5,5 en profondeur. Les horizons LFH et la portion supérieure du sol minéral du site du lac Turkey ont des taux élevés de nitrification en raison de l’abondance de la riche litière d’érable à sucre. La podzolisation la plus avancée s’observe dans les milieux secs et la moins avancé, dans les dépressions locales (tableau 1). Les milieux secs ont une fréquence plus élevée d’horizons Ae, des horizons Bhf plus épais et des concentrations plus élevées de Fe et d’Al dans les horizons B. Dans les stations occupant une position topographique inférieure, des horizons Ah coexistent souvent avec des horizons B gléyifiés.

 

Tableau 1. Propriétés chimiques et physiques du sol par horizon selon la position topographique.
Position topographique (%) Horizon Épaisseur moyenne (cm) Fréquence a (%) pH H2O N (%) Matière organique (%) Feb (%) Alb (%)
Sommet
Ae
2,9
82
3,79
0,54
14,2
-
-
Sommet
Bhf1
8,0
100
4,16
0,50
13,4
6,5
2,6
Sommet
Bhf2
8,3
80
4,60
0,34
9,5
5,4
5,0
Sommet
Bf
4,4
42
4,81
0,24
6,9
3,2
4,4
Haut de pente
Ae
2,0
60
4,02
0,29
9,1
1,4
0,4
Haut de pente
Bhf1
6,8
100
4,38
0,39
13,5
6,0
2,1
Haut de pente
Bhf2
11,5
90
4,77
0,28
11,4
5,8
5,1
Haut de pente
Bf
4,3
42
4,88
0,23
6,8
3,2
4,5
Mi-pente
Ae
1,6
48
4,31
0,42
10,9
1,7
0,4
Mi-pente
Bhf
8,4
98
4,67
0,36
10,7
4,1
1,7
Mi-pente
Bf1
9,7
80
5,00
0,29
7,0
4,1
3,7
Mi-pente
Bf2
6,3
66
5,18
0,20
5,4
-
-
Bas de pente
Ae
0,7
28
4,54
0,28
7,0
1,3
0,7
Bas de pente
Ah
0,9
16
5,45
0,95
20,0
-
-
Bas de pente
Bhf
6,8
84
4,95
0,47
12,2
3,1
2,5
Bas de pente
Bg
1,0
16
5,71
0,30
11,3
2,1
1,2
Bas de pente
Bf1
9,9
96
5,28
0,30
6,2
3,1
2,8
Bas de pente
Bf2
6,8
66
5,48
0,24
5,0
2,6
2,6
Bas de pente
Bf3
1,6
20
5,78
0,23
6,0
2,4
3,1

a(Points d’échantillonnage évalués avec présence de l’horizon/total des points d’échantillonnage) X 100

bDithionite-citrate-bicarbonate + oxalate d’ammonium + pyrophosphate de sodium

Des milieux humides boisés occupent jusqu’à 15 % de la superficie de certains sous-bassins du bassin des lacs Turkey. Les sols de ces milieux humides présentent des dépôts épais de matière humifiée et sont des réservoirs de C, N et S plus importants que les milieux secs (tableau 2). Des échantillons de sol prélevés dans des milieux secs et humides du bassin versant 50 ont été incubés en laboratoire à une température de 20 °C et dans différentes conditions d’humidité afin de déterminer leur production de N et de S (figure 1). Dans des conditions plus sèches (teneur en eau de ,25 X 33 kPa), les horizons Of des milieux humides avaient une production plus élevée de SO42- et de N inorganique total que les horizons F échantillonnés dans des profils de sol provenant de milieux secs. La ré-humectation d’échantillons secs qui avaient été prélevés à une profondeur de 0-20 cm n’a eu aucun impact sur la production de SO42-  dans le cas des milieux secs; en revanche, les échantillons du sol de milieux humides avaient une production semblable à celle qui s’observe dans des conditions plus sèches (,25 X 33 kPa) et au champ (capacité de rétention de 33 kPa). Lorsqu’ils ont été incubés dans des conditions de saturation en eau (2 X 33 kPa), tous les horizons des milieux humides affichaient une plus faible production de SO42- et de N inorganique total. Une augmentation des conditions de sécheresse estivale causée par le réchauffement du climat pourrait avoir un effet considérable sur l’exportation de substances chimiques par les cours d’eau d’amont comptant des milieux humides boisés. Le type de lien hydrologique entre les milieux humides et le système aquatique et le moment où il se crée détermineront également si ces différences de production de S et de N terrestres auront un impact en aval.

Tableau 2. Propriétés chimiques des sols des milieux secs et des milieux humides du bassin du lac Turkey.
Horizon Épaisseur pH C N S
  (cm)   (kg/ha) (kg/ha) (kg/ha)
Milieu sec          
L 6-4 4,9 2 921 116 9
F 4-1 5,2 10 654 542 46
H 1-0 4,3 13 165 827 61
Ahe 0-2 4,0 6 929 639 46
Bhf 2-6 4,5 19 272 1 484 141
Bf1 6-26 4,9 71 414 4 518 498
Bf2 26-48 4,9 55 665 2 930 495
Total du profil     180 021 10 968 1 298
Milieu humide          
Mousse 5-0 4,9 3241 155 18
Of 0-12 4,9 2 8242 1 340 218
Oh1 12-22 5,0 4 1949 2 782 519
Oh2 22-32 5,0 5 0563 3 547 716
Oh3 32-47 5,4 10 0307 5 343 1 369
Total du profil     224 302 13 168 2 839
Image de Figure 1. Production de sulfate par les sols des milieux secs
Image de Figure 1. Production de sulfate par les sols des milieux humides
Image de Figure 1. Production d’azote inorganique par les sols des milieux secs
Image de Figure 1. Production d’azote inorganique par les sols des milieux humides

Figure 1. Production de sulfate et d'azote inorganique par les sols des milieux secs et des milieux humides.

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