Par l’accumulation de rejets miniers, l’exploitation minière altère les écosystèmes terrestres en place. La restauration des sites avec la mise en végétation permet de réinstaurer les services écosystémiques perdus. L’objectif principal de ce projet était de développer différents terreaux de restauration à partir de biochar, de cendre, de matières résiduelles fertilisantes (MRF) et de boue de chaulage pouvant être utilisés sur des rejets miniers et qui supporterait la croissance végétale tout en étant sans danger pour l’environnement et peu couteux. Les intrants ont été caractérisés au plan chimique, physique et biologique et des tests en serre ont été faits avec Alnus incana ssp. rugosa et Calamagrostis canadensis en présence des trois types de rejets d’une mine aurifère. La cendre a un impact important sur le pH et la teneur en Mn des terreaux, tandis que le biochar augmente plutôt la teneur en Fe. Au plan physique, la cendre a tendance à réduire la porosité et la conductivité hydraulique saturée par rapport au biochar. Le mélange de MRF fait toutefois les terreaux les plus poreux et perméables, mais contiennent des concentrations très élevées de P et K. La boue de chaulage fait augmenter la conductivité électrique, la teneur en Ca, Mg et Cu, mais n’influence pas autant les propriétés physiques des terreaux. Après 4 mois de croissance dans 8 terreaux, les aulnes rugueux ayant démontré la meilleure croissance sont ceux ayant poussé dans les terreaux 7 (biochar, MRF et boue de chaulage) et 8 (biochar et boue de chaulage), tandis que les résultats pour Calamagrostis canadensis, dont la germination a été peu élevée, n’ont pas permis de tirer de telles conclusions. Il semble donc que le biochar soit meilleure que la cendre pour la croissance de l’aulne rugueux, mais la boue de chaulage joue aussi un rôle important. / Mining operations produce a large amount of tailings, sludges and acid rocks, changing the environment. Revegetation of residues helps restor ecological services on mining sites. The main objective of this study was to develop low cost, environmentally sound substrates made of biochar, ash, fertilizing residual matter and lime sludge for revegetation of mining wastes. Physical, chemical and biological characterization of the substrates have been completed in addition to bioassays with Alnus incana subsp. rugosa and Calamagrostis canadensis. Ash in the substrates had an impact on pH and Mn content while Fe content was related to biochar. Porosity and saturated hydraulic conductivity were higher in the substrates with biochar in lower with ash. Fertilizing residual matter blend made the more porous and permeable substrates and very high content in P and K. Liming sludge increased electrical conductivity, Ca and Mg contents and did not significantly affect physical properties of substrates. After 4 months of growth in greenhouses, Alders showed the best growth in the substrates 7 (biochar, fertilizing residual matter and liming sludge) and 8 (biochar and liming sludge). Biochar seems better than ash for Alder growth, followed by liming sludge. We cannot conclude for Calamagrostis canadensis because of the lack of data due to its poor germination.

L'exploitation minière au Canada est d'une importance économique et sociale indéniable. Les industries minières produisent des résidus miniers qui peuvent contaminer les écosystèmes terrestres et aquatiques à court et à long terme. Cette étude porte sur la restauration écologique des déchets miniers aurifères dans le nord canadien, plus particulièrement dans le nord du Québec. L'objectif de ce mémoire est d'évaluer le potentiel de différents systèmes d'implantation pour la végétalisation d'un site minier dégradé en observant la survie des plantes, les paramètres physico-chimiques et les communautés microbiennes du sol quatre ans après leur implantation sur un site minier aurifère nordique. Le dispositif agroforestier a été réalisé sur un site de post extraction d'or, sur des résidus fins, en utilisant un mélange d'espèces d'arbres et d'herbacées, l'amendement de microorganismes symbiotiques et de biochar. Les résultats ont montré un effet positif de l'inoculation sur la survie des arbres, en particulier pour les espèces Alnus viridis ssp. Crispa et Picea glauca avec des taux de survie supérieurs à 90 %. D'autre part, l'analyse des séquences de champignons et de bactéries dans le sol avec la technologie Illumina Miseq a permis d'évaluer la diversité des microorganismes et leur interaction dans l'environnement. La présence des bactéries du genre Pseudomonas et des ectomycorhizes des genres Amphinema et Cadophora montre que ces microorganismes sont adaptés à ce milieu et que leur utilisation comme inoculum est pertinente. Le biochar a un effet sur les paramètres chimiques du sol, en particulier le pH, le carbone et l'azote total. Ces paramètres ont finalement affecté les communautés microbiennes du sol. Ainsi, nos résultats suggèrent que la végétalisation des sites miniers dégradés peut être améliorée par l'implantation de végétaux inoculés avec des microorganismes symbiotiques et un amendement en biochar qui sont adaptés aux conditions édapho-climatiques. / Mining in Canada is of undeniable economic and social importance. The mining industry produces tailings that may contaminate the soil and water ecosystems, causing long-term land degradation. This study focuses on the ecological restoration of gold mining wastes in the Canadian north, specifically in northern Quebec. The objective of this master thesis is to assess the potential of different implantation systems for the revegetation of a mine degraded land by assessing the survival of plants, the physicochemical parameters, and the microbial communities of the soil after four years. The field trials were established on gold post-mining sites on fine tailings, using a mixture of tree and herbaceous species, the amendment of symbiotic microorganisms, and biochar. This study has provided insight into the complexity of soil-plant-microorganism relationships. The results showed a positive effect of inoculation on the tree survival rate, especially for Alnus viridis ssp. Crispa and Picea glauca and their survival rate of over 90%. Moreover, the characterization of fungi and bacteria in the soil with the Illumina Miseq technology made it possible to assess the diversity of microorganisms and their interaction in the environment. Also, the presence of bacteria of the genus Pseudomonas and ectomycorrhizal fungi of the genera Amphinema and Cadophora suggest that these beneficial soil microorganisms are well adapted to this environment and can be used as inoculum. Biochar affects soil chemical parameters, especially pH, total carbon, and total nitrogen. These parameters ultimately affected the soil microbial communities. Thus, our results suggest that revegetation of degraded mine sites is possible with a combination of plants, amendments of biochar and, microsymbionts, adapted to edapho-climatic conditions.

Since human beings began to use and shape the land, their influence on their<p>environment has kept on growing so that little or no ecosystem in the world is now<p>considered as untouched. This induces pressures on ecosystem health and land scarcity.<p>Africa is of particular concern because it still presents broad undisturbed zones and<p>key ecosystem services, despite being submitted to increasing anthropogenic pressures.<p>Landscape ecology appears suitable for the study of such phenomena, thanks to its spacebased<p>integrative nature and geographical level of focus. It studies the impact of spatial<p>pattern transformation — especially heterogeneity and its components — on ecological<p>processes and provides powerful analytical tools of landscape anthropisation.<p>The main objective of this thesis is to organise the concepts and methods, from<p>landscape ecology and related disciplines, into a consistent logic, to pinpoint missing<p>analytical frameworks for response-oriented anthropisation assessment, and to apply them<p>to African cases to explore the spatial patterns of anthropisation. In order to address<p>landscape anthropisation, we assemble diverse disciplines into a logical network (DPSIR).<p>The new theoretical framework is tested on Lubumbashi (DRC). In order to address<p>spatial patterns, we first evaluate the thermodynamic connection of the term entropy in<p>landscape ecology: spatial heterogeneity, unpredictability and scale influence. Then, based<p>on 20 landscapes, we highlight the complex relationship between spatial heterogeneity<p>and landscape anthropisation. We finally use the modelled relationships to test the<p>anthropogenic origin of the spatial pattern of a land cover class in Lubumbashi.<p>The main results of this research show that several concepts are used to describe different<p>aspects of anthropisation and that its quantification strongly depends on the reference states.<p>Data formats can be combined into a new assessment method ensuring more precision<p>and comparability, but a good field knowledge is required. As for heterogeneity, the<p>existing definitions of landscape entropy follow the logic of thermodynamics or information<p>theory, that are not compatible. Only unpredictability could be properly interpreted in<p>thermodynamic terms if energy transfer measurements were performed at the appropriate<p>level. The anthropogenic effects on heterogeneity completely diverge depending on the<p>amount of already anthropised surface, on the land cover type (natural or anthropogenic),<p>and on the heterogeneity components.<p>The aforementioned findings could be adapted to include functional aspects and<p>better address the relationship between spatial pattern and ecological processes. Such<p>integration would help designing response actions that can recommend human activities<p>and spatial patterns that could optimise the use of land to ensure ecological functioning<p>while supporting human development. / <p>L’influence croissante de l’homme sur son environnement affecte désormais le monde<p>entier, ce qui induit des pressions sur la santé des écosystèmes et raréfie les ressources<p>en terres. L’Afrique présente un intérêt particulier à cet égard car elle contient de vastes<p>zones quasi vierges et fournit des services écosystémiques importants mais est soumise<p>à des pressions anthropiques croissantes. L’écologie du paysage étudie ces phénomènes<p>de façon intégrative au moyen de sa composante spatiale et de son échelle d’intérêt. Elle<p>étudie l’impact des transformations de la structure spatiale — en particulier l’hétérogénéité<p>et ses différentes composantes—sur les processus écologiques et fournit de puissants outils<p>analytiques de l’anthropisation.<p>L’objectif de cette thèse est d’organiser les concepts et méthodes de différentes disciplines<p>de façon à mettre en évidence leurs forces et faiblesses pour proposer une nouvelle<p>quantification de l’anthropisation, orientée vers la gestion, et de la tester sur des paysages<p>africains pour examiner la structure spatiale de l’anthropisation. Le DPSIR est utilisé pour<p>assembler les différents concepts. La nouvelle méthodologie est testée sur Lubumbashi<p>(RDC). Ensuite, le lien entre la thermodynamique et l’utilisation du terme entropie en<p>écologie du paysage est examiné. Vingt paysages servent alors à mettre en évidence la<p>complexité de l’impact de l’anthropisation sur l’hétérogénéité du paysage. Enfin, cette<p>modélisation sert à mettre en évidence l’origine anthropique de la structure spatiale d’une<p>classe d’occupation du sol à Lubumbashi.<p>Les résultats principaux de cette recherche sont que pléthore de termes sont utilisés<p>pour représenter différents aspects de l’anthropisation et que sa quantification dépend de<p>la définition d’états de référence. Cependant, la combinaison de différents formats de<p>données peut aboutir à une nouvelle méthodologie plus précise et adaptable, mais cela<p>nécessite une bonne connaissance de terrain. Les définitions de l’entropie dépendent soit de<p>la thermodynamique soit de la théorie de l’information, qui ne sont pas compatibles. Seule<p>l’imprévisibilité pourrait être interprétée thermodynamiquement, si les mesures de transfert<p>d’énergie étaient effectuées à l’échelle appropriée. L’impact humain sur l’hétérogénéité<p>diverge selon la quantité de surface déjà anthropisée, le type de couverture du sol pris en<p>compte ainsi que les composantes de l’hétérogénéité mesurées.<p>Ces découvertes peuvent être adaptées pour intégrer des aspects fonctionnels de la<p>structure spatiale et mieux cerner le lien entre celle-ci et le fonctionnement écologique, ce qui<p>permettrait de proposer des activités humaines et des structures spatiales qui optimiseraient<p>l’utilisation des ressources en sol pour assurer tant le fonctionnement écologique que le<p>développement humain. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished