Lutte à la quenouille à feuilles larges en tourbière

Formation lutte à la quenouille à feuilles larges en tourbière, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

Méthodes de lutte à la quenouille

Herbicides

Certains produits phytosanitaires ont été utilisés aux États-Unis dans la lutte chimique à la quenouille dont l’amitrole, le dalapon, le paraquat, le Tandex, le 2,4-D et le glyphosate (Corns et Gubta 1971; Lawrence et al. 2015). Sculthorpe (1967) mentionne que le dalapon s’est avéré particulièrement efficace pour la lutte à la quenouille lorsqu’utilisé à une dose de 11,2 à 44,8 kg ha-1. Selon les résultats obtenus dans cette étude, la pulvérisation foliaire était une technique préférable à l’injection directe dans le sol, dont l’efficacité ne pouvait être assurée qu’en absence d’eau libre. En contrepartie, l’utilisation du 2,4-D pouvait nécessiter plusieurs applications par saison selon la région où le traitement avait été effectué. L’application de glyphosate sous forme de pulvérisation aérienne a souvent été utilisée pour contrôler la quenouille dans les vastes complexes de milieux humides dans le but de restaurer les habitats pour la faune aviaire (Solberg et Higgins 1993; Linz et Homan 2011).
Plusieurs études montrent que l’utilisation d’herbicides en lutte à l’envahissement des milieux humides par des plantes augmente la disponibilité en nutriments (N et P; Findlay et al. 2003; Lawrence et al. 2015), ce qui pourrait favoriser un ré-envahissement des parcelles traitées, une eutrophisation du milieu et une prolifération d’algues nocives (Lawrence et al. 2015).
Plusieurs envahisseurs des milieux humides, telles que les quenouilles, voient alors leur croissance augmenter en réponse à un apport supplémentaire en nutriments (Woo et Zedler 2002; Minchinton et Bertness 2003; Kercher et Zedler 2004).
L’utilisation de produits phytosanitaires pour la lutte à une plante envahissante n’est pas permise dans le contexte des tourbières du Québec. En vertu de l’alinéa 2 de l’article 22 de la Loi sur la qualité de l’environnement (R.L.R.Q., chap. Q-2, art. 22), l’application de pesticides est proscrite dans un milieu humide (Gouvernement du Québec 2016). De surcroît, l’utilisation des herbicides suscite la controverse au sein de la communauté scientifique, étant donné que la toxicité liée aux adjuvants est peu documentée et semble être potentiellement néfaste à certaines espèces de poissons et macro-invertébrés (Tu et al. 2001). Malgré ces contraintes et conséquences possibles, des études menées en Europe montrent que l’utilisation ciblée de glyphosate est la méthode ayant le rapport coût-efficacité le plus avantageux pour éradiquer ou diminuer l’abondance de certaines espèces de plantes envahissantes en tourbières (Walker et al. 2016).

Extraction manuelle

Selon l’étude menée par Lawrence et al. (2015), l’extraction manuelle est une méthode toute aussi efficace que les herbicides pour éliminer une population de quenouilles en milieux humides. Une seule récolte des parties aériennes et souterraines vivantes de quenouilles peut engendrer des améliorations significatives de la biodiversité et des conditions de l’habitat (Lishawa et al. 2015). Plus précisément, cette récolte augmente la pénétration de la lumière à la surface du sol (Lawrence et al. 2015). De plus, elle n’appauvrit pas le sol en nutriments (Lishawa et al. 2015). En revanche, l’extraction manuelle de la quenouille est exigeante en main d’œuvre et limitée aux petites populations. Elle peut avoir un effet négatif sur le réservoir de semences présent dans le sol et le potentiel de régénération naturelle des plantes indigènes, puisqu’elle contribue à la compaction de la couche superficielle de l’horizon organique du sol, diminue les échanges gazeux, l’activité microbienne et la capacité d’infiltration de l’eau dans les pores du sol (Boyd et al. 2015). En tourbière, Walker et al. (2016) ont démontré que l’extraction manuelle de Sarracenia purpurea, une plante carnivore exotique très commune des tourbières d’Europe, contribue à diminuer de façon significative l’abondance des plants adultes, tout en entraînant une faible diminution de la diversité des espèces qui leur est associées. À l’inverse, elle a causé une augmentation de façon significative du nombre de diaspores et de plantes juvéniles. Il est possible que les effets de l’extraction manuelle de la quenouille en tourbières puissent s’apparenter à ceux observés chez la sarracénie.

Fauche répétée

La fauche répétée des tiges semble être la méthode la plus efficace pour lutter contre l’envahissement par la quenouille (Sale et Wetzel 1983). Des réductions très importantes des densités de quenouilles (80 à 99 %) ont été obtenues dans plusieurs études à la suite d’une fauche répétée (Nelson et Dietz 1966; Stodola 1967; Shekhov 1974; Weller 1975; Sojda et Solberg 1993). Dans ces études, deux à trois fauches par saison de croissance ont été effectuées de façon à laisser les sections de tiges restantes sous un niveau d’eau supérieur à 7,5 cm pendant au moins une saison de croissance.
Selon Sale et Wetzel (1983), il est préférable d’effectuer la fauche juste avant la floraison (début et moitié de l’été) des individus, lorsque les réserves énergétiques contenues dans les rhizomes sont à leurs niveaux minima. Les fauches effectuées après la floraison empêchent la repousse des tiges au printemps suivant, mais elles n’ont aucun effet sur la croissance des tiges au cours des années subséquentes et peuvent même l’augmenter. De plus, une fauche trop hâtive (au printemps) augmente de 25 % le nombre de tiges observées l’été suivant (Sale et Wetzel 1983). L’efficacité de la méthode de fauche répétée sous la surface de l’eau résiderait peut-être dans sa capacité à empêcher la diffusion de l’oxygène vers les racines et les rhizomes (Beule 1979). À ce titre, Sale et Wetzel (1983) ont montré que trois fauches successives des tiges durant la saison de croissance effectuées sous la surface de l’eau étaient suffisantes pour supprimer la quasi-totalité des parties souterraines de quenouilles. Malgré ces diminutions importantes de la biomasse souterraine (97 %) et de la densité de tiges (75 %), Sharma et Kushwaha (1990) ont noté que les quenouilles fauchées étaient toujours viables, donc qu’elles avaient la capacité de se régénérer. Il semble probable que cette méthode puisse contribuer à affaiblir le réseau racinaire et à empêcher la production de graines jusqu’à épuiser le réservoir de graines du sol. En revanche, il est possible qu’elle s’avère inefficace à éradiquer une population bien établie.

Bâchage

La méthode de bâchage n’a pas été testée à ce jour dans un objectif de lutte à la quenouille en tourbière. Elle est toutefois fréquemment utilisée dans le secteur agricole pour lutter contre certains parasites (champignons pathogènes, nématodes) ou mauvaises herbes des cultures (Katan 2015). Certains chercheurs ont aussi utilisé cette méthode pour lutter contre plusieurs espèces de plantes envahissantes dans un contexte d’aménagement ou de restauration d’habitats (Holm et al. 1977). Le bâchage consiste à mettre en place une membrane (toile) transparente ou opaque qui est laissée plusieurs années sur la surface à traiter pour éliminer les plantes situées en-dessous de celle-ci. L’efficacité de la méthode de bâchage repose essentiellement sur le principe de solarisation du sol, c’est-à-dire une hausse de la température des couches supérieures (15 cm) de sol pouvant atteindre 10 à 12 °C sous une toile opaque (Stapleton et al. 1985). Il a été montré que la température enregistrée sous une toile pouvait atteindre 60 °C à 5 cm de profondeur et 45 °C à 15 cm de profondeur dans un sol de type loam sableux (Arora et Yaduraju 1998). L’effet thermique de la solarisation induit une mortalité importante des graines contenues dans le sol (Arora et Yaduraju 1998; Cohen et al. 2008; Hutchinson et Viers 2011). Elle peut notamment faire sortir les graines de leur stade de dormance et détériorer leur tégument, par choc thermique ou altération chimique (Dahlquist et al. 2007), ce qui les rend plus vulnérables aux attaques par des microbes du sol (Kremer 1993).
Cette méthode agit toutefois sur l’ensemble des communautés végétales de la surface traitée. Elle peut entraîner des changements physiques, biologiques et chimiques importants du sol qui peuvent persister jusqu’à deux ans après le retrait de la toile (Kiviat 2006). Suite à son retrait, le traitement laisse le site propice à de nouvelles invasions (Tu et al. 2001b; Kiviat 2006). De plus, la solarisation contribuerait à libérer une quantité appréciable d’éléments minéraux solubles dans le sol susceptibles de provoquer une augmentation momentanée de la croissance des plantes, quoique l’effet aurait une durée relativement courte (Stapleton et al. 1985). Le bâchage est considéré tout aussi efficace que les traitements chimiques (Hutchinson et Viers 2011). Il est souvent combiné avec une fauche préalable des tiges, ainsi qu’un labour ou une scarification de la surface du sol à traiter. Toutefois, il s’agit d’une technique très coûteuse et limitée aux petites populations (Kiviat 2006; Hazelton et al. 2014). Son efficacité dépend certainement du moment et de la durée du bâchage, des propriétés de la membrane utilisée et des conditions environnementales du milieu (Karathanos 2015).

Compétition végétale

La compétition végétale est utilisée pour lutter contre certaines plantes envahissantes en milieux humides, mais elle n’a encore fait l’objet d’aucune étude concernant la quenouille. La mise en place d’un couvert formé d’espèces herbacées compétitives ou d’arbustes vise à créer de l’ombre pour diminuer la densité des espèces indésirables et d’avantager les espèces indigènes qui poussent bien sous couvert (Perry et Galatowitsch 2006). La plupart des études traitant de méthodes de lutte tendent à négliger le rétablissement des espèces végétales indigènes (Kettenring et Adams 2011). De façon générale, la compétition végétale consiste à mettre en place rapidement un couvert composé de plantes indigènes, soit des arbres, arbustes ou un mélange d’herbacées. Ce couvert végétal doit créer un ombrage et alimenter la compétition pour les ressources de façon suffisamment importante pour empêcher l’établissement de l’espèce végétale envahissante.
La compétition végétale à l’aide d’arbustes a été utilisée pour lutter contre différentes espèces hélophytes envahissantes telles que Calamagrostis canadensis (Lieffers et al. 1993) et Phalaris arundinacea (Hovick et Reinartz 2007). Une étude a montré que lorsqu’elle est soumise à un ombrage prolongé, la quenouille à feuilles larges devient moins compétitive pour les ressources par rapport à une autre plante comme la salicaire commune (Lythrum salicaria; (Yakimowski et al. 2005). La croissance des organes aériens et souterrains, ainsi que le nombre
des inflorescences, diminuent en raison de l’ombrage (Weihe et Neely 1997). Même si la quenouille dispose d’un indice de surface foliaire élevé lui permettant d’être compétitive pour la lumière (Grace et Wetzel 1981b), il a été démontré que la totalité des quenouilles étaient supprimées après trois mois lorsqu’elles se situaient sous un filet d’ombrage bloquant 90 % des rayons solaires (Holm et al. 1997). Dans le contexte de création de mares en tourbières, une étude menée en laboratoire a montré que la mise en place d’un couvert de sphaignes permet de diminuer le taux de germination des graines de quenouilles présentes à une valeur presque nulle à cause du pH acide (< 4) de la tourbe et l’ombrage créé par le tapis de sphaignes (Bourgeois et al. 2012). Ainsi, le rétablissement rapide d’un tapis de mousses peut offrir une compétition à la germination de la quenouille en tourbière.
Bien que la méthode de compétition végétale soit utilisée habituellement en combinaison avec des méthodes de lutte mécanique ou chimique, elle pourrait constituer une barrière végétale à l’établissement de nouvelles populations de quenouilles. Cette barrière pourrait également être utilisée pour confiner des populations denses de quenouilles à l’aide d’une haie arbustive utilisée pour circonscrire l’expansion de certaines populations denses d’hélophytes en milieux humides (Albert et al. 2013). Cela dit, elle serait efficace surtout pour limiter l’établissement d’individus à partir de graines et elle aurait probablement un effet négligeable sur la propagation d’individus de quenouilles par voie végétative.

Lutte biologique

Il existe plusieurs espèces d’insectes susceptibles de se nourrir ou de parasiter les différentes parties de la quenouille (Claassens 1918). Toutefois, aucun insecte n’a été utilisé jusqu’à présent pour empêcher la prolifération de la quenouille. En fait, la plupart de ces insectes peuvent attaquer plusieurs parties de la plante à la fois, mais il demeure néanmoins plus pratique de catégoriser ces espèces en fonction du type de dommages affligés à la plante pour être en mesure de les intégrer dans une perspective de lutte biologique. Certains insectes appartenant aux ordres des lépidoptères ou des hémiptères se nourrissent des styles à leur stade larvaire, puis des graines et des parties contiguës de l’inflorescence en atteignant un stade plus mature. Deux autres types d’insectes très communs sur la quenouille, les chenilles noctuidés et les aphides, vont plutôt ingérer des portions de feuilles ou des jeunes pousses. Les noctuidés et d’autres espèces de coléoptères s’attaquent pour leur part aux tiges de quenouilles. Les larves, capables de s’introduire à l’intérieur de la tige, migrent vers leur base et se nourrissent des tissus de l’aérenchyme. Elles provoquent une mortalité importante des jeunes feuilles et l’avortement des inflorescences, pouvant représenter une diminution de 55 % de la production totale de la biomasse aérienne de la plante (Grace et Harrison 1986). Une autre espèce d’insectes appartenant à l’ordre des coléoptères et au genre Calendra (Calendra pertinax Oliv.) est spécialisée dans l’ingestion de la partie corticale des rhizomes fortement concentrée en amidon (Claassens 1918; Grace et Harrison 1986).

Objectif spécifique et hypothèses

L’objectif spécifique poursuivi dans cette expérience consistait principalement à tester deux méthodes de lutte, la fauche répétée des tiges sous la surface de l’eau et le bâchage, dans le but de réduire la dominance ou freiner l’expansion de la quenouille dans les canaux de drainage à la tourbière de Bois-des-Bel dans la région du Bas-Saint-Laurent. Premièrement, considérant les études scientifiques décrites précédemment, la fauche répétée effectuée sous la surface de l’eau semble être une méthode très efficace pour diminuer le nombre de repousses, limiter la germination et affaiblir le réseau racinaire des quenouilles. Ainsi, l’hypothèse émise était que la fauche répétée des quenouilles trois fois par saison de croissance est plus efficace pour diminuer le nombre de repousses en tourbière comparativement à un traitement sans fauche ni bâchage ou un traitement avec une fauche unique. La deuxième hypothèse était que l’installation d’une toile opaque laissée sur place durant trois années consécutives est plus efficace qu’un bâchage durant deux années pour diminuer les repousses de quenouille en tourbière. Puisque la littérature semble indiquer que la durée du bâchage semble avoir un effet non négligeable sur l’efficacité du traitement, la durée du traitement la plus longue est la plus efficace. Enfin, la troisième hypothèse est que la méthode de fauche répétée à trois reprises durant quatre années consécutives est plus efficace pour diminuer les repousses de quenouille en tourbière que l’installation d’une toile durant deux à trois années consécutives.

Méthodologie

Site d’étude

L’expérience visant à freiner l’expansion de la quenouille a été effectuée dans la tourbière de Bois-des-Bel (BDB). Il s’agit d’une tourbière ombrotrophe couvrant une superficie de 202 ha et située à une altitude moyenne de 28 m, à environ 10 km au nord-ouest de la ville de Rivière-du-Loup, dans la région du Bas-Saint-Laurent (47° 58’ N; 69° 26’ O; Figure 1). Le bog de Bois-des-Bel repose en majeure partie sur de l’argile marine. L’épaisseur moyenne de la tourbe y est de 2,2 m et peut atteindre par endroit 3,75 m (Lavoie et al. 2001). La végétation consiste en un assemblage d’aires ouvertes ou boisées dominées par l’épinette noire (Picea mariana (Miller) Britton, Sterns et Poggenburg), des éricacées (Kalmia angustifolia L., Ledum groenlandicum Oeder, Chamaedaphne calyculata (L.) Moench, Vaccinium angustifolium Ait.) et les mousses boréales (Sphagnum spp. et Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt. ; Pellerin et Lavoie 2000).
Figure 1. Emplacement géographique du site d’étude de Bois-des-Bel (BDB) où des méthodes de lutte à la quenouille à feuilles larges ont été testées.
Les données climatologiques relevées à la station météorologique de Rivière-du-Loup, située respectivement à environ 30 km de BDB indiquent que les précipitations totales annuelles enregistrées en 2015 étaient de 760 mm (34 % en neige; minimum de 5 mm en mai et maximum de 125 mm en juillet). La température moyenne annuelle était de 3,6 °C avec des températures moyennes minimale de -17,1 °C au mois de février et maximale de 18,3 °C au mois d’août (Environnement Canada 2016).
La quasi-totalité du site de Bois-des-Bel est encore à l’état naturel (sans perturbation visible). Toutefois, un petit secteur couvrant une superficie de 11,8 ha a été drainé et des activités d’extraction de la tourbe par aspirateur y ont été effectuées de 1972 à 1980. Selon un inventaire exhaustif de la végétation réalisé en 1995, la recolonisation naturelle par les plantes dans ce secteur était très éparse (< 5 % de couvert) et aucune sphaigne n’avait colonisé le site 15 ans après la fin des activités d’extraction (Poulin et al. 2005). En 1999, 20 ans après la cessation des activités d’extraction de la tourbe, le cortège floristique était toujours caractérisé par une faible présence des sphaignes, par la présence d’espèces rudérales comme Equisetum arvense et celui, dans les canaux de drainage, d’espèces de milieux humides peu communes dans les bogs comme la quenouille à feuilles larges. Afin de recréer un tapis de sphaignes et permettre le retour des fonctions écologiques d’un bog, une expérience de restauration à grande échelle a été menée par le Groupe de recherche en écologie des tourbières (GRET) de l’Université Laval sur 8,4 des 11,8 ha perturbés. La restauration consistait à épandre des diaspores de plantes de bog, les recouvrir avec de la paille, appliquer un fertilisant phosphaté et bloquer les canaux de drainage (Rochefort 2000; Quinty et Rochefort 2003). Une autre section de 2,4 ha n’a pas été restaurée (elle a été abandonnée en 1980) à des fins de comparaison. Ces deux sections ont été séparées l’une de l’autre par une zone tampon de 1 ha et d’une largeur de 30 m.

Approche expérimentale et description des méthodes de lutte à la quenouille choisies

Dès le mois de juin 2012, une équipe du GRET a décidé de tester des méthodes de lutte à la quenouille de manière à diminuer fortement sa présence dans les canaux de drainage, afin qu’en définitive, on ne trouve plus dans la tourbière que quelques plants épars formant tout au plus 1 % du couvert, comme ce que l’on trouve dans les sites non perturbés. Ces méthodes de lutte ont été testées sur le site de BDB. Les deux méthodes qui ont été choisies ont répondu à différents critères, soit la faisabilité en tourbière, le faible coût, la faible perturbation du milieu occasionnée par la méthode et l’efficacité démontrée dans la littérature scientifique, sinon pour la quenouille, du moins pour d’autres types de plantes de milieu humide. Les deux méthodes retenues pour cette expérience consistent en la fauche des tiges sous la surface de l’eau et le bâchage.