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

Résumé

1. Climate-induced fire regime shifts may reduce post-fire recovery and erode the resilience of the boreal forests. The eastern North American boreal zone is often dominated by near-monospecific stands of black spruce (BS, Picea mariana), a tree species with regeneration traits that are adapted to stand-replacing fire. While post-fire vulnerability of immature BS stands has been extensively studied, no study has evaluated post-fire regeneration of mature BS stands and its ecological determinants at the subcontinental scale. 2. This study assessed the fire resilience of mature BS forests and the effects of major environmental drivers on post-fire regeneration. We analysed an extensive network of 536 mature BS-dominated stands that were affected by 21 fires (1995–2016) across a 50,400 km2 boreal landscape in eastern North America. We first quantified post-fire seedling density (seedlings/ha) of BS and co-occurring tree species to determine the proportion of plots affected by low levels of BS regeneration and potential shifts toward jack pine (JP, Pinus banksiana) or broadleaved species. We then analysed the effects of seed bank condition, fire characteristics (severity and seasonality) and seedbed conditions on post-fire BS regeneration. 3. One-third of the plots exhibited low-regeneration levels, particularly in stands that were dense and closed-canopy prior to the fire. A relatively minor proportion (one-fifth) also experienced compositional changes, mainly toward JP. Generalized linear mixed-effect models indicated that higher pre-fire BS basal area and greater post-fire cover of unburned living Sphagnum promoted post-fire BS regeneration, whereas high-severity crown fires and spring fires had negative effects. 4. Synthesis. Based on a dataset of unprecedented size and spatial extent in eastern Canada, our study provides the first robust assessment of the fire resilience of mature BS forests. A third of pre-fire mature closed-canopy stands are expected to transition into open woodlands, a change that could persist for centuries. While mature BS-dominated forests are generally considered more fire-resilient than younger stands, our study raises concerns about their capacity to persist and maintain ecosystem services under the projected climate-driven increases in burned area and severity.

1. Les changements climatiques modifient les régimes de feux, ce qui pourrait réduire la capacité de régénération post‐feu et compromettre la résilience des forêts boréales. Dans l'est de l'Amérique du Nord, la zone boréale est dominée par des peuplements quasi monospécifiques d'épinette noire (Picea mariana), une espèce adaptée aux feux de grande ampleur. Bien que la vulnérabilité des jeunes peuplements ait été largement étudiée, la régénération des peuplements matures et ses déterminants écologiques à grande échelle demeurent peu documentés. 2. Nous avons évalué la résilience au feu des peuplements matures d'épinette noire et l'influence des principaux facteurs environnementaux sur la régénération post‐feu de l'espèce. L'étude comportait un dispositif expérimental de 536 placettes disposées au sein de 21 incendies (1995–2016) et couvrant un paysage de plus de 50,400 km 2 dans l'est du Canada. Nous avons quantifié la densité de semis post‐feu (semis/ha) de l'épinette noire et des espèces co‐occurrentes afin d'identifier le niveau de régénération et les transitions vers les autres espèces comme le pin gris ( Pinus banksiana ) ou les espèces feuillues. Les effets de l'importance de la banque de graines, des caractéristiques du feu (sévérité, saisonnalité) et des conditions du lit de germination ont été analysés. 3. Un tiers des parcelles ont présenté de faibles niveaux de régénération, notamment dans les peuplements qui étaient denses et à couvert fermé avant le feu. Une proportion relativement faible (un cinquième) a également subi des changements de composition, principalement au profit du pin gris. Les modèles linéaires mixtes généralisés ont indiqué qu'une plus grande surface terrière d'épinette noire avant le feu et une couverture plus importante de sphaigne vivante non brûlée après le feu favorisaient la régénération de l'épinette noire, tandis que les feux de cimes de forte intensité et les feux printaniers induisaient des effets négatifs. 4. Synthèse. S'appuyant sur un ensemble de données d'une ampleur et d'une étendue spatiale sans précédent dans l'est du Canada, notre étude fournit la première évaluation rigoureuse de la résilience au feu des peuplements matures d'épinettes noires à l'échelle subcontinentale. On prévoit qu'un tiers des peuplements matures à couvert fermé avant le feu se transformeront en forêts ouvertes, un changement qui pourrait persister pendant des siècles. Bien que les forêts matures dominées par l'épinette noire soient généralement considérées comme plus résilientes au feu que les peuplements plus jeunes, notre étude soulève des inquiétudes quant à leur capacité à persister et à maintenir les services écosystémiques face à l'augmentation prévue de la fréquence et de la sévérité des feux, induite par les changements du climat.