Simulation and analysis of the effect of spruce budworm on forest carbon dynamics : new TRIPLEX-Insect model development and applications

Les epidemies de tordeuses des bourgeons de l'epinette (Choristoneura fumiferana (Clemens), Lepidoptera: Tortricidae, TBE) jouent un role important dans la foret boreale de l'Amerique du Nord. La dynamique du carbone au sein de ces ecosystemes forestiers s'en trouve severement affectee, les pertes en couvert forestier reliees a la defoliation et a la mortalite se chiffrant en millions de kilometres carres. L'objectif general de ce projet est d'ameliorer la comprehension et la quantification de l'impact des insectes sur la dynamique du carbone forestier. Specifiquement, (1) un nouveau modele base sur un processus (TRIPLEX-Insect) a ete developpe pour quantifier l'effet des epidemies de TBE sur les flux de carbone forestier pour le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.). (2) En utilisant le modele TRIPLEX-Insect combine avec des donnees de parcelles d'inventaire forestier, des bases de donnees geospatiales, des donnees climatiques mensuelles et des donnees sequentielles de defoliation spatialement explicites, nous simulons et comparons la dynamique et les changements au niveau du carbone dans les forets de la province de Quebec sans et avec perturbation par la TBE sur une superficie de 65,746 km2. (3) Le modele a ete ulterieurement utilise pour evaluer la quantite de carbone pouvant etre conserve au Quebec en procedant a un epandage aerien d'insecticide (Bacillus thuringiensis ssp. Kurstaki – Btk) durant la periode de 2010 a 2017. Le modele a ete valide avec des donnees de mortalite observee dans la region de la Cote-Nord au Quebec de meme que par des donnees publiees de croissances volumique annuelle actuelle (CAI) pour l'ile du Cape Breton en Nouvelle-Ecosse au Canada. En comparaison a la simulation sans defoliation, la moyenne nette en productivite ecosystemique (NEP) avec defoliation a diminuee de 91±7.3 g C m-2annee-1 dans 65,746 km2 d'aire forestiere defoliee au Quebec de 2007 a 2017, alors que cette aire etait de 21,046 km2 et a ete convertie en source de carbone en 2017. Cette etude demontre aussi que les peuplements de sapins baumiers plus jeunes perdent moins de carbone que les peuplements d'epinettes ou les peuplements mixte de sapin baumier et d'epinette. De plus, l'epandage aerien s'est avere etre une bonne methode de sauvegarde de carbone sous perturbation par la TBE. L'annee subsequente au traitement d'epandage, la NEP moyenne des forets traitee a augmentee de 0.59 g Cm-2year-1 en comparaison aux forets sans traitement. Les resultats ont aussi demontres que davantage de carbone peut etre conserve dans les peuplements de sapin baumier que dans ceux d'epinette et mixtes de sapin baumier et d'epinette. En somme, le modele TRIPLEX-Insect s'avere etre un outil tres utile pour assister les initiatives de gestion des epidemies d'insectes forestiers. Celui-ci s'applique bien pour la quantification de la dynamique du carbone de meme qu'a l'evaluation de l'efficacite de l'epandage aerien lors d'epidemies de TBE. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLES DE L’AUTEUR : mortalite des arbres, perturbations naturelles, productivite nette de l'ecosysteme, defoliation cumulative, sapin baumier, processus de photosynthese