L'agroforesterie est un système dynamique d'aménagement écologique des ressources naturelles renouvelables, qui en intégrant les espèces ligneuses aux champs agricoles, fermes et autres paysages, diversifie, augmente la production et engendre des bénéfices socioéconomiques et environnementaux. En tant que solution pour la fourniture des services écosystémiques, son application à la restauration des écosystèmes dégradés, endommagés ou détruits devient très importante. Les terres dégradées, endommagées ou détruites (3-D) par l’exploitation minière sont caractérisées par un sol de faible fertilité et parfois des niveaux élevés des contaminants. Ces conditions les rendent difficile l'obtention d'un avantage à court terme de l'agroforesterie en comparaison aux terres arables, mais sa principale fonction restaurative consistant à rétablir les services écosystémiques et à accroître la résilience peut être bénéfique à long terme. Le défi consiste à développer la meilleure stratégie pour accélérer la productivité des plantes tout en améliorant le sol et l’écosystème grâce à une combinaison des techniques d’ingénierie écologique pour la biorestauration des milieux miniers. Nous explorons ici le mélange de plantes, d’inoculation microbienne et d’amendement en biochar, dans un système agroforestier ligneux-herbacé. L’objectif est de trouver le meilleur scénario de biorestauration à partir des effets combinés de mélange de plantes et d’autres facteurs écologiques connexes. Des recherches antérieures sur l'agroforesterie et la restauration ont été révisées à travers le monde entier, y compris l’application du concept agroforestier en biorestauration des terres post-minières. La stratégie de restauration connue dans un milieu donné ne constitue pas une solution universelle. Ainsi, l'identification de tout aspect important des travaux antérieurs sur la restauration et l'agroforesterie est cruciale. La stratégie de mélange des plantes est un facteur important dans les processus de succession. Dans cette recherche, nous avons appliqué le concept de parcelles de Nelder modifié pour la combinaison d'espèces de plantes dans une expérience en serre sur les stériles et les résidus fins afin d'explorer l'interaction au début de la plantation. Nous avons aussi appliqué l’inoculum microbien et le biochar sur le mélange de plantes dans des essais en serre et sur le terrain sur les stériles et les résidus fins comme matériau de sol d’un site post-extraction de l’or. La performance de la co-plantation de quatre espèces ligneuses (Alnus viridis (Chaix) DC. ssp. crispa (Aiton) Turrill, Picea glauca (Moench) Voss, Populus tremuloides Michx. et Salix arbusculoides Andersson) avec les les espèces de plantes herbacées (Avena sativa L., Festuca rubra L. et Trifolium repens L.) a été évaluée. Le mélange de plantes est un principe très important dans les pratiques de restauration, étant donné son rôle connu pour augmenter la biodiversité et la diversité fonctionnelle dans le système écologique durable. Bien que la stratégie de mélange ait été rarement explorée, nous avons constaté que la combinaison des espèces avait un effet neutre (ni avantages, ni inconvénients) par rapport à une seule espèce dans l’expérience de parcelles de Nelder. En même temps, l'effet positif de la densité suggérait que l'amélioration du microclimat avait joué un rôle dans la croissance précoce des plantations. L'essai sur le terrain confirme l'effet positif de la modification du microclimat sur la productivité des plantes lorsque la densité de plantation est élevée. Le compromis sur la concurrence des plantes a montré que la densité la plus élevée ne constitue pas nécessairement une condition optimale pour la productivité des plantes. L'effet d'interaction du biochar et du traitement d'inoculation montre l'intérêt de ce traitement, mais l'impact varie selon la densité de plantation. La densité de plantation a été démontrée comme le facteur le plus important pour générer l'effet positif net. Nous suggérons que le mécanisme était corrélé à l'amélioration du microclimat par la conservation de l'eau des plantes du sol et l'amélioration de l'activité microbienne par rapport à la modification de la température du sol. Par conséquent, mettre l'accent sur l'amélioration du microclimat, ainsi que sur d'autres facteurs combinés, y compris l'inoculation microbienne et l'amendement du biochar, est très important pour accélérer les processus de restauration. / Agroforestry is a dynamic system of ecological management of renewable natural resources, which by integrating woody species into agricultural fields, farms and other landscapes, diversifies and sustains production for increased socio-economic and environmental benefits. As a solution for the provision of ecosystem services, its application to the restoration of degraded damaged, or destroyed ecosystems becomes very important. Degraded, damaged, or destroyed (3-D) lands by mining is characterized by low fertility soil and sometimes high levels of contaminants. These conditions make them difficult to obtain a short-term advantage from agroforestry compared to arable lands, but its main restorative function of restoring ecosystem services and increasing resilience can be beneficial in the long term. The challenge is to develop the best strategy to accelerate plant productivity while improving the soil and the ecosystem through a combination of ecological engineering techniques for bioremediation of mining areas. Here we explore the mixture of plants, microbial inoculation, and biochar amendment, in a woody-herbaceous agroforestry system. The goal is to find the best bioremediation scenario from the combined effects of mixing plants and other related ecological factors. Previous research on agroforestry and restoration has been reviewed worldwide, including the application of the agroforestry concept in bioremediation of post-mining land area. The known restoration strategy in a given environment is not a universal solution. Thus, the identification of any important aspect of previous work on restoration and agroforestry is crucial. The strategy of mixing plants is an important factor in the successional process. But a statistical accounting of plant-plant interactions and adaptation to multi-species conditions is hard to achieve in field experiments; trials under controlled conditions can distinguish effects of planting density and species interactions in the early stages of plant establishment. In this research, we applied the concept of modified Nelder plots for the combination of plant species in a greenhouse experiment on waste rock and fine tailing to explore the interaction at the start of planting. We also applied microbial inoculum and biochar to the plant mixture in greenhouse and field tests on waste rock and fine tailing as soil material on a post-gold mining site. The performance of the co-planting of four woody species: green alder (Alnus viridis (Chaix) DC. ssp. crispa (Aiton) Turrill); white spruce (Picea glauca (Moench) Voss); trembling aspen (Populus tremuloides Michaux); and littletree willow (Salix arbusculoides Andersson) with the herbaceous plant species: oat (Avena sativa L.); red fescue (Festuca rubra L.) and white clover (Trifolium repens L.) was evaluated. Mixing plants is a very important principle in restoration practices, given its known role to increase biodiversity and functional diversity in the sustainable ecological system. Although the plant mixing strategy has been rarely explored, we have found no mixture provided advantages for both species in paired combinations. At the same time, the positive effect of the density on plant growth suggested that the microclimate improvement had played a role in the early growth of the plantations. The field trial confirms the positive effect of the microclimate modification on plant productivity in higher planting density. The trade-off on plant competition has shown, however, that the highest density does not necessarily show an optimal condition for plant productivity. The interaction effect of biochar and inoculation treatment shows the benefit of this treatment, although the impact varies according to the density of planting. The plantation density was shown as the most important factor in generating the net positive effect. We suggest that the mechanism was correlated with the microclimate improvement through soil plant water conservation and microbial activity enhancement over soil temperature modification. Hence, putting emphasis on microclimate improvement, along with other combined factors including microbial inoculation and biochar amendment is very important for accelerating the restoration processes
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/67442 |
| Date | 02 February 2021 |
| Creators | Asmara, Degi Harja |
| Contributors | Allaire, Suzanne, Khasa, Phambu |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xiv, 98 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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