Tableau d'honneur de la FÉSP / Les tourbières jouent un rôle important dans le cycle du carbone à l’échelle de la planète, principalement par la captation de dioxyde de carbone (CO₂) et l’accumulation de carbone dans la tourbe et par de considérables émissions de méthane (CH₄). Les activités d’extraction de tourbe horticole causent la dégradation des tourbières qui fournissent des services écologiques, dont la régulation du climat. Une méthode de restauration significative, robuste et efficace a été développée pour les tourbières acides dominées par les sphaignes. Il arrive toutefois que les conditions physico-chimiques de la tourbe résiduelle après extraction soient caractéristiques des tourbières minérotrophes (fens). Lorsqu’appliquée dans un contexte de restauration de fens, la méthode de restauration par transfert de la strate muscinale s’est avérée peu efficace pour le retour des espèces vasculaires et muscinales typiques des fens. Dans certains contextes, la technique de remouillage sans autre action de restauration pourrait s’avérer efficace pour restaurer les fens post-extraction. Le but de cette étude est d’évaluer l’efficacité du remouillage à rétablir la végétation caractéristique des fens, ainsi que leur fonction de séquestration du carbone, et cela une et dix saisons de croissance après remouillage. Le site à l’étude se trouve dans le sud-est du Manitoba, au Canada. Les données ont été récoltées durant les étés 2016 et 2017. Le remouillage peut rapidement mener à des échanges de CO₂ typiques des tourbières naturelles. Le remouillage a résulté en des écosystèmes dominés par des espèces vasculaires typiques des milieux humides et des tourbières minérotrophes et ombrotrophes. Dix saisons de croissance après remouillage, un tapis discontinu de mousses typiques des tourbières minérotrophes s’est rétabli. Le remouillage peut être utilisé de manière efficace pour la restauration de fens après extraction. La gestion des niveaux d’eau s’avère primordiale pour favoriser une structure de végétation semblable à celle retrouvée dans les fens naturels. De trop hauts niveaux d’eau sont à éviter pour empêcher de générer de très hautes émissions de CH₄ et maximiser la fonction de séquestration du carbone. Ce mémoire se divise en trois chapitres : une introduction générale au sujet, suivie d'un corps de mémoire sous forme d'article scientifique puis d’une courte conclusion

Dans le cas particulier des tourbières à sphaignes affectées par l'exploitation horticole par aspiration, l'objectif à long terme de la restauration écologique est de ramener l'écosystème à un état fonctionnel et autosuffisant, assurant entre autre le rétablissement du cycle des éléments nutritifs et permettant l’accumulation de nouvelle matière organique. Pour déterminer le succès de l'intervention il est donc nécessaire de se tourner vers une approche capable de relier les éléments structuraux et fonctionnels de l'écosystème et d'intégrer une dimension plus dynamique, dans l'espace et dans le temps. Durant mon doctorat, j’ai analysé le retour de ces fonctions dans la tourbière restaurée de Bois-des-Bel à l'aide de différentes approches. Tout d'abord, j'ai étudié l'évolution temporelle de la composition chimique de la tourbe, de l'eau et des tissus de trois espèces végétales (Chamaedaphne calyculata, Sphagnum spp., et Polytrichum strictum) pour les sept premières années suivant la restauration. J'ai établi que la restauration permet une recharge en élément nutritifs suffisante pour compenser les carences des terrains mis à nu par l'exploitation, tel que révélé par la composition chimique des tissus végétaux. J'ai ensuite caractérisé le compartiment microbien (taille, composition et activité) et la physico-chimie de la tourbe suivant la restauration, à travers deux études. La première a mis en évidence que la restauration amène une augmentation de la quantité d'éléments nutritifs, de la biomasse microbienne et de l'activité des micro-organismes dans les horizons supérieurs. Cependant la faible qualité du carbone composant la tourbe fortement décomposée ne permet pas un rétablissement des populations microbiennes aussi rapide que le retour de la végétation. La seconde étude montre que la production de CO2 et de CH4 en conditions anaérobies dans la tourbe de la section restaurée s'apparente davantage à celle de la tourbe non-restaurée qu'à celle de la tourbe naturelle. Enfin, j'ai complété une étude innovatrice sur les relations unissant la composition de la végétation en surface, les conditions environnementales; la structure du compartiment microbien et son potentiel pour la décomposition en tourbière restaurée. TI en ressort que le retour de la sphaigne et de certaines éricacées modifie la structure du compartiment microbien et son potentiel pour la décomposition. De plus, j'ai démontré que le potentiel de décomposition est largement influencé par les conditions environnementales, notamment la présence et l'épaisseur du tapis de sphaignes et la masse volumique apparente sèche, mais aussi par la structure du compartiment microbien. / In the particular case of cutover Sphagnum peatlands, the long-term objective of ecological restoration is to bring back the ecosystem to a functional and self-sustainable state. Among other, this means a system where the nutrient cycle is efficient, and where the organic matter can accumulate actively. Hence, in a long term perspective, it is necessary to find a monitoring approach capable of linking the structural and functional aspects of the ecosystem together, one that would integrate a more dynamic dimension to evaluate success. During my PhD, I evaluated the return of these functions in the Bois-des-Bel restored peatland, using different approaches. To begin with, I studied the temporal evolution of chemistry in the peat, the water and the tissues of three plant species (Chamaedaphne calyculata, Sphagnum spp., and Polytrichum strictum). I established that restoration allows a sufficient nutrient recharge to outcome the deficiencies visible in the cutover section, as reflected by plant tissue chemistry. Then, I characterized the microbial compartment (size, composition and activity) and the physicochemistry of the peat, following restoration through two studies. The first of two studies showed that restoration augments nutrient quantity, microbial biomass and microbial activity in the surface layers; however, the recovery of the microbial compartment is delayed in comparison with the return of a typical vegetation cover, as a consequence of the poor quality of carbon and organic matter in the highly decomposed peat. The second study demonstrated that under anaerobic conditions, restored peat is more similar to non-restored than natural peat in terms of CO2 and CH4 dynamics. Finally, 1 explored the relations linking above-ground vegetation composition, environmental conditions, below-ground microbial structure and. decomposition potential. This unique research work revealed that the return of mosses and ericaceous shrubs modifies the structure and the decomposition potential of the microbial community. Moreover, it highlighted that the latter was also greatly influencedby environmental factors, notably Sphagnum presence and thickness as well as peat bulk, density, but also by the structure of the microbial community.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La paludiculture sous forme de culture de sphaigne est définie comme la production durable de biomasse de sphaignes sur une base renouvelable et cyclique, souvent dans des tourbières ombrotrophes réaménagées. Il a été établi qu'un meilleur contrôle des paramètres hydrologiques, tels que la tension de l'eau dans la tourbe et la profondeur de la nappe phréatique, était l'un des facteurs clés pour obtenir un taux optimal de croissance des sphaignes. L'objectif du contrôle de ces paramètres hydrologiques est d'assurer un flux d'eau suffisant vers le capitule de la sphaigne pour soutenir sa croissance et son activité photosynthétique, qui est principalement produite dans cette partie de la plante. Cette thèse étudie la gestion de l'eau dans les bassins de production de sphaignes de manière à optimiser l'hydrologie du système de de culture, et en conséquence la croissance des sphaignes. Cette optimisation est notamment obtenue à travers la quantification du stress hydrique lié à la productivité des espèces de sphaigne et la modélisation du mouvement de l'eau dans les bassins de culture. Une première étape a été d'établir la relation entre la durée et la fréquence des stress hydriques et la croissance de la sphaigne. La compilation de cinq années de culture de sphaigne avec suivi de la croissance des mousses, à la fois dans des systèmes en tourbières réaménagées et dans des mésocosmes en serre, a été utilisée pour construire un ensemble de données couvrant une large variation de profondeurs de la nappe phréatique. Il convient préciser que dans les cultures de sphaigne sur des tourbières restaurées, le terme restauration fait référence à la gestion pour atteindre la ressemblance d'une condition antérieure. Cette étude appuie le constat que plus le stress hydrique est élevé, plus la productivité des espèces de sphaigne est faible. Dans le cadre de cette étude, le terme stress hydrique ou stress osmotique désigne le stress abiotique subi par une plante de sorte que le taux d'humidité des tissus végétaux est réduit à des niveaux sous-optimaux pour la photosynthèse. Avant de quantifier le stress hydrique, il faut connaître les profondeurs seuils de la nappe phréatique provoquant ces stress. Ces seuils changent entre les sous-genres d'espèces de sphaigne, étant plus élevé pour des espèces du sous-genre Acutifolia (Sphagnum flavicomans, Sphagnum fuscum et Sphagnum rubellum), suivi par le sous-genre Sphagnum (Sphagnum medium et Sphagnum papillosum) et ensuite par le sous-genre Cuspidata (Sphagnum fallax). Pour les systèmes de culture de sphaigne analysés, les profondeurs seuils de la nappe phréatique fluctuent entre 7 et 20 cm. Ces valeurs correspondent à des nappes plus élevées que celle rapportée dans la littérature pour la recolonisation des tourbières de sphaigne lors de projets de restauration, qui est de 40 cm, et ceci parce que dans la culture de sphaigne l'objectif est de maximiser la productivité, et pas seulement la survie des mousses à travers le temps. Une deuxième étude de ce projet de doctorat a été de quantifier le stress hydrique. Les indicateurs identifiés pour la quantification sont la somme des nappes journalières sous la profondeur de la nappe seuil identifiée (SEW) et nombre de jours où la nappe phréatique est sous la profondeur de la nappe seuil (NDW). Le SEW considère l'amplitude de la variation de la nappe phréatique et le NDW contemple la fréquence à laquelle la nappe phréatique se trouvait sous des profondeurs critiques pour la productivité des sphaignes. Toutefois, chacun de ces indicateurs nécessite des relevés quotidiens de la profondeur de la nappe phréatique. Cela étant dit, il est essentiel de disposer de relevés quotidiens de la nappe phréatique, ce qui n'est généralement pas le cas. Malgré cela, deux sources d'information sont utiles pour estimer la profondeur journalière : les relevés journaliers des puits de référence situés sur le même site, et les relevés manuelles disponibles qui sont collectées de façon hebdomadaire ou bimensuel pour tous les puits répartis sur le système de culture de sphaigne. Afin d'obtenir les valeurs quotidiennes de la nappe phréatique à partir de ces informations disponibles, des méthodes d'apprentissage automatique ont été identifiées et elles sont couramment utilisées dans ce type d'application. Ces méthodes permettent d'obtenir une erreur d'estimation allant jusqu'à 4.6 cm, ce qui, pour cette application, est une erreur majeure. Pour cette raison, il a également été décidé de développer une nouvelle méthode basée sur la décomposition des séries temporelles, et elle est la plus performante parmi toutes les méthodes utilisées avec une erreur d'estimation de moins de 3 cm et un coefficient de détermination de 0,95. L'un des grands avantages de cette méthode de décomposition des séries temporelles est qu'elle ne nécessite ni entraînement ni estimation des paramètres de calibration, ce qui permet une application facile non seulement dans la culture de sphaignes mais aussi dans les projets de tourbières remouillées. Cette étude a également permis d'évaluer la fréquence des mesures dans les puits manuels et son influence sur l'erreur d'estimation. La réduction de la fréquence des mesures d'une fréquence bimensuelle à une fréquence hebdomadaire entraîne une diminution de l'erreur de 16 % et l'augmentation à une fréquence mensuelle augmente l'erreur de 13 %. Autrement dit, par rapport aux mesures hebdomadaires, la fréquence mensuelle augmente l'erreur de 29 %. Le troisième focus de cette étude a été d'analyser les fluctuations de la nappe phréatique en fonction des caractéristiques physiques et hydrauliques du système et de l'écoulement souterrain estimé. À cette fin, un modèle a été développé sur la base de l'équation de Boussinesq et qui considère la stratification du milieu, tel que le profil de tourbe où la culture de la sphaigne est aménagée. La performance du modèle, qui prédit 91 % de la variation observée du niveau de la nappe phréatique, est le résultat de la combinaison de la mesure continue du niveau d'eau dans les canaux d'irrigation, les mesures sur place des précipitations, l'approximation de l'évapotranspiration par un modèle utilisant des mesures de la température et de la radiation extraterrestre, ainsi que les mesures in-situ de la conductivité hydraulique saturée par la méthode de la tarière manuelle en milieu stratifié. Un résultat important de ce chapitre est l'exploration de micro-canaux d'irrigation creusés dans un bassin déjà établie afin d'améliorer son hydrologie. Ces canaux de section rectangulaire de 20 cm x 20 cm, espacés de 10 m et reliés au canal périphérique principal, ont permis une amélioration du réseau hydraulique des canaux d'irrigation en réduisant l'espacement entre les canaux, qui était initialement de 20 m entre canaux périphériques. En somme, en plus de répondre spécifiquement à trois défis de la gestion de l'eau en culture de sphaigne, cette thèse fournit une compréhension améliorée du stress hydrique saisonnier chez les espèces de sphaigne, et une vision plus claire du mouvement des eaux souterraines dans les tourbières ombrotrophes réaménagées. Plusieurs des résultats illustrés dans cette thèse sont déjà appliqués dans les systèmes de culture de sphaigne de l'est du Canada. / Sphagnum farming or Sphagnum cultivation is defined as the sustainable production of Sphagnum biomass on a renewable and cyclical basis, often in restored ombrotrophic peatlands. Improved control of hydrological parameters, such as peat water tension and water table depth, has been identified as key factors in achieving optimal Sphagnum growth rates. The objective of controlling those hydrological parameters is to ensure sufficient water flow to the Sphagnum capitula to support its growth and photosynthetic activity, which is primarily occurring in this part of the plant. This thesis studies water management in Sphagnum production systems to optimize the hydrology of the cultivation basins, and consequently of Sphagnum growth. This optimization is achieved through the quantification of water stress related to the productivity of Sphagnum species and the modeling of the water movement in the cultivation basins. A first part of this study addresses the relationship between duration and frequency of water stress and Sphagnum growth. The data compilation of five years of Sphagnum farming monitoring the growth of the mosses, both in managed peatland systems and in greenhouses mesocosms, was used to construct a data set covering a wide variation in water table depths. It is worth pointing out that in the context of Sphagnum cultivation on restored peatlands, the term restored refers the practices to achieve the resemblance of a previous condition. This study reinforces the idea that the higher the water stress, the lower the productivity of Sphagnum species. In this study, the term water stress or osmotic stress refers to abiotic stress experienced by a plant and its tissue moisture content is reduced to suboptimal levels for photosynthesis. Before quantifying water stress, it is necessary to know the water table depth thresholds causing water stress. These thresholds depths of water table vary between subgenera of Sphagnum species, being highest for species tested within subgenus Acutifolia (Sphagnum flavicomans, Sphagnum fuscum et Sphagnum rubellum), followed by subgenus Sphagnum (Sphagnum medium and Sphagnum papillosum) and then by subgenus Cuspidata (Sphagnum fallax). For the Sphagnum farming systems analyzed, the thresholds depths of water table fluctuate between 7 and 20 cm. These values correspond to higher water tables than the ones reported in the literature for allowing good recovery of restored of bogs, which is 40 cm, and this is because in Sphagnum farming the objective is to maximize productivity, not just the survival of the mosses through time. A second area of study in this doctoral thesis was to quantify water stress. The indicators identified for quantification are the sum of daily water tables below the identified threshold depth of water table (SDW), and the number of days the water table is below the threshold depth (NDW). The SWE considers the magnitude of water table variation and the NDW contemplates frequency of water table being below the critical depths for Sphagnum productivity. However, each of these indicators requires daily water table depth records. Hence, the prerequisite of daily water table depths, which is generally not available. Despite of this, tow sources of information are useful for estimating daily depth: daily readings from reference wells located on the same site, and available manual readings that are collected on a weekly or bi-weekly basis for all wells distributed over the sphagnum growing system. To obtain daily water table depths from this available information, machine learning methods have been identified. These methods allow to obtain an estimation error up to 4.6 cm, which for this application we consider to be a major error. For this reason, it was also decided to develop a new method based on time series decomposition. This last method was the one that shown the best performance among the methods used with an estimation error of less than 3 cm and a coefficient of determination of 0.95. A major advantage of the new method is that it does not require training or estimation of calibration parameters, which allows easy application not only in Sphagnum farming but also in rewetted peatland initiatives. This study also evaluated the influence of the frequency of measuring the water table depth in the wells to be estimated on the estimation error. Reducing the measurement frequency from bimonthly to weekly results in a 16% decrease in error and increasing to monthly increases the error by 13%. In other words, compared to weekly measurements, monthly frequency increases the error by 29%. The third focus of this study was to analyze the fluctuations of the water table depth as a function of the physical and hydraulic characteristics of the system and the estimated groundwater flow. For this purpose, a model was developed based on the Boussinesq equation and which considers the stratification of the media, such as the peat profile where Sphagnum moss is grown. The performance of the model, which predicts 91% of the observed variation of the water table, is the result of the combination of continuous measurement of the water level in the irrigation canals, on-site measurements of precipitation, approximation of evapotranspiration by a model using field measurements of temperature and extraterrestrial radiation, and in-situ measurements of saturated hydraulic conductivity by using the auger hole method in stratified media. An important outcome of this chapter is the implementation of micro irrigation channels dug in an already established Sphagnum farming basin to improve its hydrology. These micro shallow channels, with a rectangular cross-section of 20 cm x 20 cm were spaced 10 m apart and connected to the main peripheral channel. These have allowed and improvement of the hydraulic network of irrigation channels by reducing the spacing between channels, which was initially 20 m apart. In short, in addition to specifically addressing three water management challenges in Sphagnum culture, this thesis provides an improved understanding of seasonal water stress in Sphagnum species, and a clearer understanding of groundwater movement in rehabilitated ombrotrophic peatlands. Many of the results illustrated in this thesis are already being applied in Sphagnum farming systems in eastern Canada.

Je me suis intéressée à la valorisation de tourbières restaurées en caractérisant la diversité végétale des bords de mares et en développant des techniques de restauration pour ce biotope. J’ai d’abord estimé l’apport des mares à la diversité végétale des tourbières grâce à des inventaires comparatifs en milieu naturel et restauré. J’ai ensuite mis en place deux expériences pour tester l’efficacité de la technique de « transfert du tapis muscinal » pour la végétation de mares. Les résultats des inventaires montrent que dans les tourbières naturelles, les mares augmentent la richesse végétale. Cependant, les espèces associées aux mares naturelles demeurent absentes de mares créées six ans après un projet de restauration. Des expériences indiquent que pour se régénérer, des fragments de Cladopodiella fluitans doivent être recouverts de paille. Seules les sphaignes ont réussi à coloniser les berges de mares créées à l’aide de la méthode de transfert; les plantes vasculaires introduites avaient un recouvrement faible après trois ans. / In this thesis, I was interested in increasing restored peatland value by characterizing plant diversity along pool margins and by developing restoration techniques for this particular habitat. I first conducted inventories in restored and natural peatlands in order to measure the contribution of pools to plant diversity of the ecosystem. I also established two experiments to test the efficiency of the moss layer transfer technique in regard to pool vegetation. Inventories showed that pools enhance plant species richness in natural peatlands. Around created pools though, species associated with natural pools were still absent and non-bog species present six years after restoration. Two experiments revealed that Cladopodiella fluitans fragments need to be covered with straw to regenerate. Only Sphagnum mosses colonised pool margins with the moss layer transfer technique; introduced vascular plants had a very low mean cover after three years and adapted techniques should be developed to insure their establishment in restored peatlands.

Le boisement des tourbières résiduelles peut être envisagé comme complément à la restauration écologique ou comme option de réhabilitation lorsque la restauration pose problème. La tourbe résiduelle est trop pauvre en éléments nutritifs pour permettre une croissance adéquate des arbres. La fertilisation lors de la plantation est donc nécessaire pour favoriser la croissance et la survie des jeunes arbres. La refertilisation des plantations doit aussi être considérée pour soutenir leur croissance après que l'effet de la fertilisation initiale se soit estompé. Nous avons étudié l'effet de six traitements de fertilisation localisée, appliqués à la plantation, sur la croissance, la survie et la nutrition de plants d'épinettes noires et de mélèzes. L'importance de l'application d'azote, de phosphore et de potassium lors de la refertilisation de plantations a aussi été étudiée. Nos résultats démontrent qu'une fertilisation initiale appropriée doit contenir une source facilement accessible d'azote ainsi que des quantités suffisantes de phosphore et de potassium. De plus, lors de la refertilisation, le phosphore est l'élément clé à appliquer afin de stimuler la croissance des arbres. / Residual peatland afforestation can be complementary to ecological restoration or it can be a rehabilitation option where restoration is problematic. Residual is too nutrient poor to allow for adequate tree growth. Fertilization at planting time is then necessary to promote the growth and survival of tree seedlings. Refertilization must also be considered to sustain tree growth after that the initial fertilization effect has vanished. We have studied the effect of six localized fertilization treatments, applied at planting time, on the growth, survival and nutrition of black spruce and tamarack seedlings. The importance of applying nitrogen, phosphorous and potassium for plantation refertilization has also been studied. Our results show that a good initial fertilization must include an easily accessible nitrogen source as well as sufficient amounts of phosphorous and potassium. At refertilization time, phosphorous is the key element to apply to promote tree growth.

Le réseau de transport d’électricité sillonne le territoire québécois sur plus de 34 000 kilomètres et certains tronçons traversent inévitablement des tourbières. Ce projet de restauration a été réalisé sur deux tourbières où des chemins avaient été construits dans des emprises de lignes de transport d’énergie, à Sainte-Eulalie (Centre-du-Québec) et Chénéville (Outaouais). Un chemin minéral en tourbière change la nature du substrat et peut influencer le niveau de la nappe phréatique et les caractéristiques physicochimiques de l’eau et de la tourbe. Ces changements peuvent conséquemment modifier la composition et la diversité des communautés végétales tourbicoles. Nous avons tenté de déterminer si l’enfouissement du matériel minéral permet de restaurer la tourbière. La méthode d’enfouissement sous déblai tourbeux (MESDT) utilisée consiste à excaver, puis enfouir in situ le chemin minéral sous la tourbe sous-jacente à la perturbation. La MESDT devrait permettre d’atteindre les objectifs de restauration en (1) limitant l’enrichissement de la tourbière par les éléments nutritifs introduits par le matériel minéral du chemin, (2) en permettant de conserver une surface tourbeuse d’élévation similaire à la tourbière environnante et (3) en facilitant le retour d’une végétation de tourbières telle que trouvée dans l’écosystème de référence. Que ce soit 1 an ou 3 ans post-restauration, les résultats des analyses physicochimiques de l’eau échantillonnée à différentes distances et profondeurs du chemin enfoui ont montré des concentrations en nutriments semblables aux moyennes observées dans les écosystèmes de référence. Les différences d’élévation du sol dans les bandes restaurées entre les relevés sont négligeables. Le couvert de sphaignes à Chénéville a été de 33 ± 9 % moins d’une saison de croissance post-restauration. À Sainte-Eulalie, 3 ans post-restauration, ce couvert a été plus faible (5 ± 3 %) en raison de la qualité du matériel d’emprunt disponible dans le canal de l’emprise drainée. Les résultats de ce projet d’étude montrent que la MESDT répond aux objectifs de restauration. De plus, elle demande moins de ressources humaines, matérielles et monétaires en comparaison de la méthode de retrait complet du matériel minéral. / The electric power transmission lines network spans across the territory of the province of Québec on 34 000 kilometers and some of its sections inevitably go through peatlands. This restoration project has been conducted on two peatlands where access roads were constructed under power lines: at Sainte-Eulalie (Centre-du-Québec) and Chénéville (Outaouais). A mineral road in a peatland changes the nature of the substrate and can influence the water table level and the physicochemical characteristics of the water and peat. These changes can modify the composition and diversity of the vegetal communities. We examined if burying the mineral material within the bog is an effective method to restore the peatland conditions. The restoration by the “Burial Under Peat Layer Method” (BUPLM) consists in excavating and burying the mineral material beneath the underlying peat material. The method should allow to reach restorations goals by (1) confining the nutrients introduced with the mineral material, (2) by conserving a peaty surface elevation similar to the adjacent areas and (3) by re-establishing typical peatland vegetation. Whether it is 1 or 3 years post-restoration, the results of the physicochemical analyses of the water sampled at various depths and distances of the buried road showed similar nutriments concentrations to the means observed in the reference ecosystems. The soil elevation differences in the restored areas between readings are insignificant. Less than a growth season post-restoration, the Sphagnum mosses cover at Chénéville is 33 ± 9 %. At Sainte-Eulalie, 3 years post-restoration, the Sphagnum cover is lower (5 ± 3 %) because of the quality and quantity of the material available in the drained right-of-way. The results of this project show that the BUPLM complies with restoration objectives. Furthermore, it is economically profitable in comparison with the complete removal of the mineral material.

La technique du transfert muscinal, largement appliquée pour la restauration des tourbières perturbées par l’extraction de la tourbe en Amérique du Nord, vise le retour d’un couvert végétal dominé par des mousses accumulatrices de tourbe. Bien qu’efficace en ce sens, l’approche ne restaure pas l’hétérogénéité des habitats qui supportent la grande biodiversité des tourbières naturelles. Les mares de tourbière sont des habitats auxquels une faune et une flore caractéristiques sont associées et qui contribuent significativement à la biodiversité des tourbières. La création de mares dans les tourbières restaurées devrait y augmenter l’hétérogénéité des habitats et, ainsi, la biodiversité. Dans virtuellement tous les écosystèmes, les arthropodes sont diversifiés et abondants, et ils sont sensibles aux variations environnementales à une échelle fine, ce qui fait d’eux des indicateurs écologiques intéressants. Pour ce projet, 21 mares réparties dans deux classes de profondeur (profondes et peu profondes) et trois classes de végétation (mousses, arbustes et plantes graminoïdes) ont été aménagées lors de la restauration d’une tourbière minérotrophe dans la région du Bas-Saint-Laurent. Les mares de quatre tourbières des environs ont été inventoriées en tant qu’écosystème de référence. Les araignées (Araneae) et les dytiques (Coleoptera : Dytiscidae) ont été échantillonnés sur les berges et dans les mares à l’aide de pièges-fosses et de nasses, respectivement. Pour voir quelles variables environnementales ont une influence sur les assemblages d’arthropodes, ces derniers ont été comparés, à l’aide d’analyses multivariables, entre les mares du milieu restauré et celles de l’écosystème de référence. Des trois types de végétation à l’essai, les mares artificielles aménagées de plantes graminoïdes présentaient une arachnofaune et un microenvironnement plus similaires à l’écosystème de référence. La diversité des dytiques des mares artificielles peu profondes était similaire à celle de l’écosystème de référence. La création de mares de profondeurs variables et l’introduction d’une végétation de type graminoïde sur les berges est recommandée afin d’optimiser le retour d’une biodiversité semblable à celle de l’écosystème de référence dans les fens en restauration. / The moss layer transfer technique, widely used for peatland restoration after peat extraction in North America, aims to facilitate plant cover re-establishment dominated by peat-accumulating mosses. Efficient in that regard, the approach fails to restore habitat heterogeneity that supports the high biodiversity of natural peatlands. Peatland pools are habitats with an associated characteristic fauna and flora, contributing significantly to peatland biodiversity. In restored peatlands, man-made pools should increase habitat heterogeneity and thus, species diversity. In virtually all ecosystems, arthropods are diverse and abundant, and they are sensitive to fine-scale environmental changes, making them relevant as ecological indicators. To assess how pools should be designed in order to facilitate arthropod recolonization, 21 pools distributed in two depth classes (deep and shallow) and three vegetation classes (mosses, shrubs and graminoid plants) were designed in a restored fen in the Bas-Saint-Laurent region. Four natural fens with pools of the same region were assessed as reference ecosystem. Spiders (Araneae) and predacious diving beetles (Coleoptera: Dytiscidae) were sampled around and within pools using pitfall traps and funnel minnow traps, respectively. In order to determine how treatments and measured environmental variables influence arthropod assemblages, the later were compared, using multivariate analysis, between pools in the restored and reference ecosystems. Of the three vegetation types tested, man-made pools with graminoid plants showed an arachnofauna and a microenvironment more similar to the reference ecosystem. Dytiscid diversity of shallow man-made pools was similar to that of reference ecosystem. The creation of pools of variable depth and the introduction of graminoid-type vegetation on pool margins is recommended in restored fens in order to optimize the return of a biodiversity similar to reference ecosystems.

L’objectif général de l’étude est de valoriser deux sites de tourbières résiduelles situés à Lamèque et à La Mousse Acadienne (Nouveau-Brunswick, Canada) pour la production de deux plantes à valeur énergétique, le saule (Salix miyabeana) et l’alpiste roseau (Phalaris arundinacea). Cette réhabilitation est nommée «phyto-aménagement». Par ailleurs, dans un contexte de changements climatiques et d’épuisement des énergies fossiles, le phytoaménagement à base de plantes bioénergétiques présente un intérêt avec l'utilisation de la biomasse agroforestière comme combustible à moindre émission dans les chaudières à biomasse. Les résultats des essais menés en serre sur le sol de la tourbière résiduelle du site Sun Gro indiquent que les doses croissantes de chaux calcique en présence d’une dose d’engrais NPK, ainsi que les doses croissantes d’engrais en présence d’une dose de chaux dolomitique ont un effet significatif sur les paramètres de croissance et de rendements du saule, certaines propriétés édaphiques dont le pH, et les teneurs des métaux Cu, Fe, Mn et Zn sous formes facilement labiles et moyennement labiles dans le sol. Une fraction importante de Cu est liée à la matière organique du sol. Les métaux Fe, Mn et Zn se retrouvent majoritairement fixés par les oxydes du sol. Les essais à petite échelle de saule et d’alpiste roseau cultivés dans les tourbières résiduelles du site La Mousse Acadienne indiquent que ces deux plantes répondent bien à la fertilisation minérale en présence de la chaux dolomitique. En favorisant le développement de la plante, l’apport de l’engrais (NPK) favorise la production de biomasses aériennes ainsi que le prélèvement des cations nutritifs. Les parcelles de saules fertilisées ont fourni un rendement maximum de 6161,6 kg/ha en 16 mois de croissance au moment où les parcelles non fertilisées ont assuré un rendement maximum de 437,0 kg/ha. D’une manière générale, les concentrations des métaux Ca, Mg et Mn sont retrouvées majoritairement dans les parties aériennes des plantes tandis que celles des métaux Al, Cd, Cu, Fe, et Zn sont plus élevées dans les racines. Les concentrations des éléments traces métalliques dans les parties aériennes des plantes sont en deçà des valeurs seuils de toxicité. Les résultats révèlent que le pH du sol est une propriété chimique clé à considérer lors du phyto-aménagement des tourbières résiduelles acides. / The mechanical exploitation of the natural peat bogs produces media called "residual peat bogs" among which the physico-chemical properties, naturally constraining, are degraded. The objective of this study was to evaluate the potential productivity of two energy crops, willow (Salix miyabeana) and the reed canary grass (Phalaris arundinacea), on residual peat bogs situated at Lamèque in New Brunswick (Canada). This type of rehabilitation is named "phyto-management". Moreover, in the climate change context and the depletion of fossil fuels, bioenergy-based phytomanagement is of interest with the use of agroforestry biomass as a lower emission fuel in biomass boilers. The results of glasshouse study conducted on RPB from the site Sun Gro indicated that N-P-K fertilizer and calcitic or dolomitic lime applications have a significant effect on growth and yield parameters of willow as well as on certain edaphic properties such as pH and the content of metallic trace elements (Cu, Fe, Mn, Zn) in the labile and moderately labile fractions. Organic matter matrix is an important binding site for Cu whereas oxide matrix for Fe, Mn and Zn. The small-scale field trials conducted at the Mousse Cannadienne site highlighted that willow and reed canary grass can be grown in the residual peat bogs amended with dolomitic lime and fertlized with complete fertlizer. Fertilizer containing the chemical elements improves growth, uptake of cationic nutrients and productiveness of plants. The fertilized and limed willow plots produced a maximum yield up to 6161.6 kg / ha in 16 months of growth. The limed plots without fertilizer produced 437,0 kg shoot biomass of willow / ha. Generally, the highest concentration of Ca, Mg and Mn is mainly found in the aerial parts of plants whereas those of Al, Cd, Cu, Fe, and Zn are highest in roots. The concentrations of metallic trace elements in shoot plant biomass are below thresholds values of toxicity. The results reveal that the soil pH is a key chemical property to be considered during the phyto-management of acid residual peat bogs.

Les invasions d'arbres ont un impact appréciable sur la ressource eau, et ce, particulièrement dans les milieux humides. Plusieurs de ces milieux sont affectés par différentes activités anthropiques, ce qui les rend encore plus vulnérables aux impacts des invasions biologiques. C'est notamment le cas d'une bonne partie des tourbières exploitées et abandonnées de l'Est du Canada qui sont envahies par le bouleau. L'objectif de cette étude est de déterminer quels sont les facteurs qui favorisent l'envahissement d'un site par le bouleau et l'impact de cet envahissement sur le taux d'évapotranspiration d'une tourbière (pertes en eau). Pour ce faire, 80 quadrats ont été inventoriés (caractéristiques hydrologiques, pédologiques et dendrométriques) au sein de sections abandonnées de la tourbière de Saint-Henri-de-Lévis (Québec) afin de mieux comprendre la dynamique de l'envahissement par le bouleau. Un dispositif expérimental a aussi été mis en place pour mesurer le taux moyen de transpiration du bouleau. L'envahissement par le bouleau est particulièrement important dans les sites tourbeux les plus secs. Il ne s'agirait toutefois que d'un phénomène temporaire ne durant que quelques décennies. Par contre, l'envahissement d'un site par le bouleau, même s'il n'est que de courte durée, peut avoir un impact sur les pertes d'eau par transpiration d'une tourbière. En effet, dans un site fortement envahi par le bouleau, les pertes d'eau par transpiration pour la saison estivale peuvent atteindre plus de 5 700 000 litres par hectare (570 mm/année), soit une valeur deux fois plus élevée que la quantité d'eau qui aurait été perdue par évaporation si le site n'avait pas été envahi. Une invasion de bouleau pourrait empêcher ou retarder le retour des espèces typiques des tourbières et ainsi nuire à la régénération naturelle ou la restauration de cet écosystème. Cependant, comme le bouleau ne s'établit pas dans les sites très humides, le simple blocage des canaux de drainage pourrait être une mesure suffisante pour empêcher l'envahissement.