Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

La défoliation causée par la tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana) est un facteur majeur de perturbation dans les forêts boréales. Le sapin baumier (Abies balsamea), son hôte principal, est généralement plus affecté que l'épinette noire (Picea mariana) avec une mortalité accrue. Ces infestations d'insectes réduisent la transpiration et la croissance des arbres, perturbent la dynamique de l’allocation des réserves et peuvent transformer les forêts de puits en sources de carbone. En 2021, la tordeuse a défolié environ 5 millions d'hectares, contribuant ainsi aux 15 953 011 hectares touchés par les insectes au Canada (4,34 % de la superficie forestière totale). Elle a également des conséquences directes sur le secteur forestier, car la mortalité des arbres et les pertes de croissance ont une incidence sur les estimations de coupe autorisée et l'approvisionnement en bois. La réduction de la croissance due à la défoliation peut être évaluée de façon continue en suivant la variation radiale du tronc à l'aide de dendromètres automatiques, qui enregistrent les contractions et les expansions réversibles liées à l'état hydrique et à la croissance des arbres. En séparant la croissance des signaux liés à l'eau, ces données capturent l'expansion radiale estivale et les relations hydriques des arbres, ainsi que la dynamique de la saison froide, notamment la déshydratation automnale, le gel hivernal et la réhydratation printanière. Nous avons développé des méthodes analytiques pour évaluer les effets de la tordeuse des bourgeons de l'épinette sur les cycles saisonniers de la transpiration des arbres et la variation radiale du tronc. Notre objectif était de suivre le flux de sève et la variation radiale du tronc chez l'épinette noire et le sapin baumier, afin de quantifier l'effet d'une épidémie sur leurs cycles saisonniers. Nous avons émis l'hypothèse que (i) une défoliation plus intense pendant la phase de transpiration et de croissance amplifie la baisse du flux de sève et de la variation radiale du tronc, avec des effets qui se prolongent aux phases suivantes, et (ii) qu’un déficit de pression de vapeur élevé (VPD) renforce cette réponse en cas de forte défoliation.

Les données ont été collectées sur huit arbres (quatre par espèce) dans le parc national des Monts-Valin (QC, Canada) entre 2017 et 2025. Des dendromètres à point ont été utilisés pour surveiller la variation radiale, calculer un index de croissance et quantifier les amplitudes de contraction ou d’expansion saisonnières. Des fluxmètres ont mesuré la densité du flux de sève et la transpiration du printemps à l'automne. Ces indices physiologiques ont été examinés parallèlement à la défoliation annuelle cumulative causée par la tordeuse des bourgeons de l’épinette et aux données climatiques in situ. À l'aide d'une approche mathematique, nous avons délimité cinq phases physiologiques récurrentes dans la variation radiale du tronc : déshydratation hivernale, état de gel, réhydratation printanière, transpiration et croissance, et fin de la transpiration et de la croissance.

Chez les deux espèces, les amplitudes radiales saisonnières du tronc ont généralement diminué avec l'augmentation de la défoliation cumulative, tandis que l'état de gel est resté relativement stable. La déshydratation hivernale est apparue comme une phase intégrative clé : l’amplitude mesurée en fin de saison de croissance (fin de la transpiration et de la croissance) était négativement corrélée à la déshydratation hivernale subséquente, autant chez l'épinette noire (r = 0,77) que le sapin baumier (r = 0,81). Par la suite une déshydratation hivernale plus forte était liée à une réhydratation printanière (r = 0,82) et une transpiration et une croissance (r = 0,87) ultérieures réduites, mais chez le sapin baumier uniquement. Le couplage entre l'utilisation de l'eau et la croissance différait également entre les espèces, car l'utilisation quotidienne moyenne de l'eau expliquait l'amplitude de la transpiration et de la croissance chez le sapin baumier (R² = 0,64 ; p < 0,001), mais pas chez l'épinette noire (R² = 0,05). Pour les deux espèces, l’utilisation de l’eau augmentait avec le VPD (β̂ = 1,795; SE = 0,109; p < 0,001), mais la réponse était moins sensible chez le sapin baumier que chez l’épinette noire (interaction VPD × espèce : β̂ = −0,526; SE = 0,066; p < 0,001). Au fil des ans, les effets de la tordeuse des bourgeons de l'épinette se sont prolongés au-delà de la période de défoliation, avec des effets résiduels qui ont persisté dans l’amplitude des phases et les années suivantes. Les réponses différaient entre les espèces, indiquant des stratégies hydrauliques contrastées : le sapin baumier présentait un couplage plus étroit entre la consommation d'eau et la croissance et une capacité moindre à amortir la perte des aiguilles sous défoliation, tandis que l'épinette noire affichait une régulation plus conservatrice qui atténuait la propagation interphasique du stress hydrique. Dans l'ensemble, l'approche présentée ici offre un moyen robuste de suivre la dynamique physiologique saisonnière et de quantifier la vulnérabilité et la résilience des conifères boréaux sous l'effet de la pression biotique et de la variabilité climatique.