Effet sur la croissance et la qualité du bois

Effet sur la croissance et la qualité du bois

LA COUPE AVEC PROTECTION DES PETITES TIGES MARCHANDES

Depuis quelques années, les perceptions et les attentes face à la forêt ont beaucoup changé au Québec. Autrefois vue essentiellement comme une source de matière ligneuse à récolter, on cherche maintenant plutôt à mettre en place des règles pour tenter de protéger l’immense réservoir de biodiversité qu’elle représente. L’aménagement forestier écosystémique se veut une approche par laquelle des moyens d’aménagement et des traitements sylvicoles plus appropriés sont privilégiés dans le but de protéger les divers écosystèmes et la biodiversité qui leur est associée. Dans le milieu forestier, le maintien de la biodiversité consiste à assurer la conservation de toute la variété des écosystèmes présents à l’état naturel sur un territoire. Parmi les attributs qu’il importe de préserver, la structure interne des peuplements prend de plus en plus d’importance au fur et à mesure que progresse notre compréhension de la dynamique naturelle des écosystèmes boréaux (Gauthier et al., 2008). Le défi de la biodiversité en aménagement forestier oblige ainsi le sylviculteur à se doter d’outils qui le rendent apte à reproduire toute cette diversité naturelle à l’intérieur des paysages aménagés. C’est dans cette perspective qu’il faut envisager la venue de la coupe avec protection des petites tiges marchandes (Gouvernement du Québec, 2002).

La coupe avec protection des petites tiges marchandes (CPPTM) est un traitement sylvicole dont l’objectif est la récole d’une partie importante du couvert forestier, soit de 70 à 90 % du volume marchand, et au cours de laquelle les gaules des classes de diamètre de 2 à 8 cm et les petites tiges marchandes de 10 à 14 cm de diamètre sont soigneusement protégées (Gouvernement du Québec, 2002). Lors de leur récolte, les tiges des classes de diamètre 10 à 14 cm nécessitent beaucoup de manipulation comparativement aux revenus qu’elles peuvent engendrer en raison de leurs petites dimensions. La CPPTM permet donc de conserver ces tiges de dimensions marchandes marginales pour que celles-ci puissent continuer à se développer et former la strate dominante du nouveau peuplement, qui pourrait ultérieurement être récolté sur une période raccourcie (Riopel et al, 2000).

Ce type de coupe partielle convient aux peuplements résineux inéquiennes, irréguliers ou étages (Gouvernement du Québec, 2002) et vise à perpétuer la structure interne du peuplement en conservant les attributs structuraux. De cette façon, les écarts entre les conditions forestières naturelles et celles résultant du traitement sylvicole sont minimisés, ce qui atténue les impacts sur la biodiversité et la productivité des écosystèmes (Gauthier et al, 2008). De plus, un couvert relativement important est conservé pouvant fournir un abri à de nombreux animaux (Gouvernement du Québec, 2002). La CPPTM cause tout de même une perturbation majeure de l’écosystème. Bien que les impacts sur la structure du peuplement et sur les communautés d’oiseaux et de petits mammifères soient moindres que pour les coupes avec protection de la régénération et des sols (CPRS), des coupes partielles où la rétention d’arbres est beaucoup plus importante (coupes de jardinage) sont plus susceptibles d’atténuer l’impact de l’aménagement sur la biodiversité (Cimon-Morin et al, 2010; Le Blanc, 2009).

EFFET SUR LA CROISSANCE ET LA QUALITÉ DU BOIS

L’ouverture du milieu résultant d’un type de coupe comme la CPPTM entraîne un changement des conditions de croissance des arbres résiduels. Ainsi, la diminution de compétition permet d’obtenir plus de lumière et plus d’eau, une plus grande quantité d’éléments nutritifs sont disponibles et le sol peut être plus facilement réchauffé par les rayons solaires, ce qui favorise la croissance (Bowyer et al, 2007). La diminution de la densité d’un peuplement par l’intermédiaire de coupes partielles est d’ailleurs reconnue pour induire un gain de croissance au niveau de la tige (Latham et Tappeiner, 2002; Thorpe et al, 2007; Youngblood, 1991). Par contre, cette augmentation de croissance pourrait entraîner une diminution de la qualité du bois, notamment en ce qui concerne la densité du bois et les propriétés mécaniques (Alteyrac, 2005; Zhang, 1995). Jozsa et Middleton (1997) décrivent la qualité du bois comme étant l’aptitude du bois à être utilisé pour un usage précis. En d’autres mots, la qualité du bois peut être vue comme la mesure des caractéristiques du bois qui influencent les propriétés des produits que l’on retire de ce bois.

Étant donné les multiples utilisations du bois, toutes ses caractéristiques, qu’elles soient chimiques, anatomiques, physiques ou mécaniques, peuvent être considérées comme des facteurs de qualité; ces derniers sont donc relativement nombreux (Alteyrac, 2005). Parmi les attributs les plus importants permettant de définir la qualité du bois, on retrouve le diamètre et la forme de la tige, le nombre et la taille des noeuds, la densité (ou masse volumique) du bois, le contenu en bois juvénile, la longueur des trachéides, l’angle des micro fibrilles dans la paroi cellulaire, le bois de compression et les propriétés mécaniques (MacDonald et Hubert, 2002; Willcocks et Bell, 1995; Zhang, 2003).

Les travaux sylvicoles ont pour objet d’accélérer la croissance des arbres et d’augmenter la valeur du peuplement final en réduisant la compétition et en favorisant la nutrition (Jozsa et Middleton, 1997). La croissance accélérée se traduit au niveau du cerne de croissance par une augmentation du nombre de cellules de bois initial, mais sans grand changement au niveau du bois final (Barbour et al, 1994; Schweingruber, 1988). Ce changement dans les proportions de bois initial et de bois final résulte en une diminution du pourcentage de bois final dans le cerne (Koga et al, 2002; Zhang, 1995). Puisque la masse volumique du bois dépend du pourcentage de bois final et du diamètre radial des trachéides du bois initial (Lindstrôm, 1997), un moindre pourcentage de bois final pourrait avoir comme conséquence une diminution de la masse volumique du bois dans le cerne et de la masse volumique globale du bois produit par l’arbre. Koga et Zhang (2002) ont également relevé que la masse volumique moyenne des cernes était fortement liée à ses composants (la masse volumique du bois initial et celle du bois final) et au pourcentage de bois final. Quant aux propriétés mécaniques du bois, celles-ci sont fortement corrélées à la masse volumique de telle façon que le module d’élasticité, ou rigidité, et le module de rupture, ou résistance, augmentent de façon presque linéaire avec la masse volumique (Bowyer et al, 2007). Les propriétés mécaniques du bois dépendent aussi d’autres facteurs, dont le pourcentage de bois juvénile, le bois de compression et la présence et la taille des noeuds (Zhang et Koubaa, 2009).

Les branches des arbres résiduels peuvent également profiter de la disponibilité accrue de lumière et d’espace après une coupe partielle et permettre à l’arbre d’avoir une cime verte plus étendue et plus productive pour la photosynthèse. Ceci se traduit par une augmentation de la croissance radiale des branches, si bien que l’arbre aura des branches plus grosses (Mâkinen et Hein, 2006), influençant ainsi la résistance et la rigidité du bois, de même que l’apparence des produits finis (MacDonald et Hubert, 2002). En effet, les branches, et plus particulièrement les branches de fort diamètre, créent une zone de faiblesse dans le bois de la tige due à la déviation du fil (Jozsa et Middleton, 1997) et ce phénomène, jumelé au fait que la masse volumique est diminuée par l’accélération de croissance, influence la résistance mécanique du bois (MacDonald et Hubert, 2002). Les propriétés mécaniques du bois, comme le module d’élasticité et le module de rupture en flexion qui sont les caractéristiques mécaniques les plus utilisées pour déterminer la qualité du bois, peuvent donc elles aussi être affectées par une intervention sylvicole en raison de l’effet du traitement sur la croissance, sur la masse volumique du bois et sur le diamètre des branches. En ce sens, il est raisonnable de penser que la qualité du bois pourrait être affectée par un traitement sylvicole comme la CPPTM.

Accroissement de la tige

Les rondelles prélevées à tous les mètres le long de la tige ont été sablées pour améliorer la visibilité des cernes annuels de croissance. La mesure de la largeur des cernes s’est effectuée à l’aide du logiciel WinDENDRO (Guay et al, 1992) et de la table dendrométrique de marque Henson (précision de 0,01 mm) dans le cas des échantillons dont les cernes de croissance étaient très minces ou mal définis. Les mesures ont été réalisées sur quatre rayons pour les rondelles situées entre 0 et 2 mètres, et sur deux rayons opposés pour le reste. L’interdatation a ensuite été utilisée pour détecter les erreurs de mesure ainsi que les cernes discontinus ou absents. D’abord, les mesures des largeurs de cernes ont été placées sous forme de graphiques pour l’interdatation visuelle sur une table lumineuse (Fritts, 1976; Stokes et Smiley, 1968), ce qui a permis de faire la comparaison des patrons de croissance des arbres afin d’identifier des erreurs.

Les données ont également été traitées avec le programme COFECHA (Holmes, 1983), qui effectue une interdatation statistique des données, identifie celles qui sont moins bien corrélées et propose certaines possibilités de correction (Levasseur, 2000). L’interdatation a été faite entre les rayons d’une même rondelle, entre les rondelles d’un même arbre et entre les arbres de la même espèce et du même site. L’accroissement annuel et cumulé en diamètre, en hauteur et en volume des tiges a ensuite été calculé avec le logiciel WinSTEM, à partir de la mesure des cernes de croissance à tous les mètres. Ce programme présente les données tirées des analyses de tige sous forme de moyenne de rayon, de diamètre, de surface, de hauteur et de volume en fonction du temps (Tremblay, 2009). Ainsi, l’accroissement annuel radial est calculé par le programme en utilisant la méthode de la moyenne quadratique de Siostrzonek (1958), selon la formule suivante:

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Table des matières

RÉSUMÉ
REMERCIEMENTS
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES FORMULES
1.INTRODUCTION
1.1 La coupe avec protection des petites tiges marchandes
1.2 Effet sur la croissance et la qualité du bois
1.3 Objectifs
1.4 Hypothèses
2.MATÉRIEL ET MÉTHODES
2.1 Aire d’étude et caractéristiques des sites
2.2 Échantillonnage
2.3 Mesures et traitement des données
2.3.1 Analyse de la croissance
2.3.1.1 Accroissement de la tige
2.3.1.2 Accroissement des branches
2.3.2 Analyse de la qualité du bois
2.3.2.1 Pourcentage de bois final
2.3.2.2 Propriétés mécaniques
2.3.2.3 Diamètre des branches dans les verticilles
2.3.2.4 Masse volumique
2.4 Analyses statistiques
2.4.1 Comparaison CPPTM vs TÉMOIN
2.4.2 Comparaison AVANT CPPTM vs APRÈS CPPTM
2.4.3 Épinette noire vs Sapin baumier
3.RÉSULTATS
3.1 Comparaison CPPTM VS TÉMOIN
3.1.1 Analyse de la croissance
3.1.1.1 Accroissement annuel de la tige
3.1.1.2 Productivité par tige
3.1.1.3 Accroissement annuel en longueurdesbranch.es
3.1.1.4 Accroissement radial annuel des branches
3.1.2 Analyse de la qualité du bois
3.1.2.1 Volume et pourcentage de bois final
3.1.2.2 Propriétés mécaniques
3.1.2.3 Diamètre moyen des branches dans les verticilles
3.1.2.4 Masse volumique
3.2 Comparaison AVANT CPPTM vs APRÈS CPPTM
3.2.1 Analyse de la croissance
3.2.1.1 Accroissement annuel de la tige
3.2.1.2 Accroissement annuel en longueur des branches
3.2.1.3 Accroissement radial annuel des branches
3.2.2 Analyse de la qualité du bois
3.2.2.1 Volume et pourcentage de bois final
3.2.2.2 Propriétés mécaniques
3.2.2.3 Masse volumique
4.DISCUSSION
4.1 Analyse de la croissance
4.1.1 Accroissement de la tige
4.1.2 Accroissement des branches
4.2 Analyse de la qualité du bois
4.2.1 Diamètre moyen des branches dans les verticilles
4.2.2 Pourcentage de bois final et masse volumique
4.2.3 Propriétés mécaniques
4.3 Épinette noire vs Sapin baumier
4.4 Croissance vs Qualité du bois
4.5 Limites de l’étude
CONCLUSION
RÉFÉRENCES

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