Beaudry Tallgrass Prairie Restoration: Assessment and Management Recommendations (2003)
(La restauration de la prairie à herbes hautes du parc Beaudry : évaluation et recommandations de gestion)

Par A.L. Knispel and S.M. Mclachlan, D

Références

Alexis Knispel a obtenu son baccalauréat en écologie et en anglais de l’Université du Manitoba en 2003. Elle a occupé le poste d’interprète dans divers parcs provinciaux du Manitoba et a collaboré en 2002 avec le Dr Stéphane McLachlan à l’évaluation du projet de restauration de la prairie d’herbes hautes au parc provincial Beaudry.  Alexis étudie actuellement avec le Dr McLachlan au laboratoire de conservation de l’environnement de l’Université du Manitoba en vue de l’obtention d’un doctorat.  Ses recherches actuelles portent sur les incidences que les semis naturels de canola sauvage aux abords des routes pourraient avoir sur l’environnement et l’agriculture.

Le Dr Stéphane McLachlan est un professeur agrégé au département de l’environnement et de la géographie de l’Université du Manitoba. Il cherche toujours à s’associer avec des étudiants du premier cycle ou avec des diplômés motivés et à l’esprit altruiste, ainsi qu’avec des travailleurs postdoctoraux qui s’intéressent à la conservation de l’environnement, à la restauration écologique et à l’interface entre les systèmes humains et les systèmes biophysiques.

Introduction

La prairie à herbes hautes a déjà couvert la plus grande partie du Midwest nord-américain. Depuis le peuplement, elle a été réduite à moins de 1 % de son étendue originelle, d’abord par la conversion à l’agriculture puis, plus récemment, par le développement urbain. Ce qui reste est souvent dégradé par des apports agricoles et des espèces allogènes, ainsi que par l’empiètement continu de la végétation ligneuse (Sveinson, 2003). Bon nombre de ces changements dans la composition de la communauté végétale sont associés à la diminution des feux et du broutement, qui servaient autrefois à préserver ces écosystèmes tempérés d’une grande diversité (Hartnett et Fay, 1998). On consacre maintenant beaucoup d’efforts à la préservation du peu d’habitat qui reste. Deux exemples notables de prairies de haute qualité encore existantes sont la Réserve de prairie à herbes hautes du Manitoba, une zone qui était trop humide et trop rocailleuse pour être convertie avec succès à un usage agricole, et le champ de tir   St. Charles, terrain qui a été préservé par l’activité militaire. En outre, le Musée-nature de la Prairie, à Winnipeg, préserve 40 acres de prairie en grande partie non perturbée, précédemment fauchée, mais jamais cultivée. La préservation est de toute évidence une activité importante, mais la qualité de la plupart des vestiges de prairie continue de baisser.

La restauration écologique commence à s’imposer comme un important outil d’atténuation du déclin autant de l’étendue que de la qualité de la prairie à herbes hautes (Hobbs et Norton, 1996). La restauration, processus qui consiste à aider un écosystème qui a été dégradé, endommagé ou détruit à se rétablir (SER, 2002), peut se faire par la réhabilitation d’un habitat dégradé ou, de plus en plus, par la reconstruction d’un nouvel habitat. La reconstruction requiert généralement un changement d’utilisation du sol, dans lequel on crée des habitats entièrement nouveaux sur d’anciens terrains agricoles ou sur des terrains urbains abandonnés précédemment dépourvus de végétation. Dans le contexte de la perte continue d’habitat, l’intérêt grandissant pour la reconstruction de l’habitat de la prairie est devenu une affirmation du désir de renverser les tendances actuelles et une tentative de redécouvrir un paysage indigène.

Malgré leur valeur, tant écologique que sociale, les activités de restauration nécessitent généralement beaucoup d’intrants et beaucoup d’argent. Il faut enlever la couverture végétale indésirable et souvent allogène, habituellement par application d’herbicides non sélectifs et labourages répétés (Morgan et autres, 1995). Quand on estime que les banques de propagules dominées par les mauvaises herbes sont épuisées, les lieux sont ensemencés d’herbes graminoïdes et non graminoïdes indigènes. La gestion subséquente de la végétation implique souvent l’enlèvement de toutes les espèces allogènes qui apparaissent, habituellement par pulvérisation localisée répétée d’herbicides, tonte et brûlage dirigé (Morgan et autres, 1995). On recommande généralement un contrôle intensif de la prairie restaurée, car il permet de modifier ou d’adapter les techniques de gestion au lieu. Il est toutefois rare que l’on fasse ce contrôle de façon structurée (Sveinson, 2003). Il est clair que la plupart des gestionnaires ont une bonne idée des problèmes auxquels ils font face et il ne faut pas minimiser la valeur de cette connaissance fondée sur l’expérience. Les bailleurs de fonds et décideurs, toutefois, ont souvent besoin de preuves scientifiques formelles du succès de la restauration. Peu de programmes de contrôle intensif ont été mis sur pied pour les habitats naturels du Manitoba. Ceux qui existent maintenant ou sont trop imprécis pour convenir pour les endroits restaurés, ou exigent trop de ressources pour être exécutés de façon soutenue. Sans contrôle efficace et collecte structurée de données, il est difficile d’apprécier et de communiquer le succès de la restauration et d’adapter les méthodes de gestion de façon à maximiser le succès du projet, problèmes qui continuent de hanter cette nouvelle discipline (McLachlan et Bazely, 2003). C’est simple, il y a remarquablement peu d’information accessible publiquement qui atteste des résultats de cette importante activité.

Méthodes

En 1986, Conservation Manitoba a entamé un projet à long terme de restauration de la prairie à herbes hautes dans le parc provincial Beaudry. De 1987 à 1999, des bandes successives de terres préalablement cultivées ont été restaurées et la superficie restaurée couvre aujourd’hui 300 acres. L’emploi d’une variété de « meilleures méthodes » de gestion par ensemencement, brûlage et lutte contre les mauvaises herbes a produit un modèle de restauration hautement visible, le plus grand en son genre au Canada. Le succès de cette activité de restauration n’a toutefois jamais été évalué de façon structurée. En 2002, nous avons commencé une évaluation « rétroactive » des méthodes de restauration de la prairie du parc Beaudry. Nos objectifs étaient : i) évaluer l’état des éléments de surface et des banques de propagules de la prairie restaurée et ii) faire des recommandations de gestion pour l’activité de restauration future et toute activité de contrôle connexe. Nous avons choisi neuf « sites » de restauration par classe d’âge : trois qui avaient été restaurés entre 1987 et 1990, trois entre 1991 et 1995, et trois entre 1995 et 1999. Nous avons aussi choisi trois vestiges de prairie de haute qualité comme sites de référence, deux dans le parc Beaudry et un troisième au Musée-nature de la Prairie, dans la ville voisine de Winnipeg. Un champ agricole voisin a également été choisi comme site « anti-référence ». Nous avons pris des échantillons de la végétation et des banques de propagules dans tous ces sites.

Résultats

Dans l’ensemble, la restauration a un effet appréciable et désirable sur la composition de la communauté végétale dans la végétation de surface. Bien que les sites restaurés demeurent distincts des sites de référence (Planche 1), ils présentent d’importantes différences avec le site agricole anti-référence. En outre, les sites restaurés récemment et les sites restaurés il y a plus longtemps (Planche 2 et Planche 3 respectivement) contiennent des espèces différentes, ce qui indique que les sites restaurés changent avec le temps. Les espèces caractéristiques des sites de référence sont le pétalostemon pourpre, le boutelou unilatéral, le gaillet boréal et le fraisier de Virginie, ainsi que deux espèces ligneuses, l’amorphe blanchâtre et le chalef argenté. Les espèces indigènes associées aux sites restaurés plus âgés sont l’anémone du Canada, la rudbeckie hérissée, la potentille âcre et l’agastache fenouil, tandis que les plantes indigènes qui caractérisent les sites restaurés plus récemment sont l’élyme du Canada et le schizachyrium à balais. Malgré la présence de ces espèces indigènes, les sites restaurés sont aussi associés à des espèces allogènes. Les sites plus jeunes en particulier sont dominés par des espèces envahissantes entre autres le mélilot jaune, le mélilot blanc et la fléole des prés.

Plate 1

Plate 1: Parcs et réserves naturelles, Conservation Manitoba [citation]

Plate 2

Plate 2: A.L. Knispel [citation]

Plate 3

Plate 3: Parcs et réserves naturelles, Conservation Manitoba [citation]

La prévalence de nombreuses espèces a changé dans la végétation de surface des différentes classes de restauration. Certaines espèces indigènes désirables, comme Ratibida pinnata et l’élyme du Canada, sont plus prévalentes dans les sites restaurés récemment et ont disparu avec le temps. On plante délibérément l’élyme (Planche 4) comme espèce transitionnelle qui s’établit bien dans les nouveaux sites mais qui, typiquement, n’y reste pas (Packard, 1997). D’autres plantes herbacées indigènes graminoïdes (p. ex. barbon de Gérard, planche 5) et non graminoïdes (p. ex. verge d’or rigide, planche 6) sont devenues plus prévalentes à mesure que le site a vieilli. Quelques espèces allogènes, surtout des graminées telles que le brome inerme et le pâturin des prés, sont aussi devenues plus prévalentes avec le temps. On peut en déduire qu’elles avaient d’abord été réduites par le labourage et les herbicides avant l’ensemencement mais pas complètement éliminées et qu’elles ont donc été capables de reprendre pied.

Plate 4

Plate 4: Parks and Natural Areas, Manitoba Conservation [citation]

Plate 5

Plate 5: S. Dangerfield [citation]

Plate 6

Plate 6: Parks and Natural Areas, Manitoba Conservation [citation]

La diversité aussi a nettement changé avec la restauration. Nous avons mesuré la diversité par la richesse en espèces, définie comme étant le nombre d’espèces présentes, et la richesse effective en espèces, une mesure proportionnelle de la diversité qui donne plus de poids aux espèces prévalentes. Dans la végétation de surface, la richesse totale en espèces et la richesse effective en espèces étaient les plus élevées dans les sites de référence et beaucoup moins élevées dans les nouvelles restaurations et les vieilles restaurations. Fait intéressant, les sites d’âge moyen étaient les plus semblables aux sites de référence. Ces différences ressortent encore plus dans l’examen par groupes fonctionnels selon l’origine (indigène et allogène) et la forme de vie (plantes herbacées non graminoïdes, graminées et plantes ligneuses). Dans la végétation de surface, la richesse spécifique et la richesse effective en plantes herbacées non graminoïdes indigènes étaient beaucoup plus élevées dans les sites de référence et dans les sites restaurés d’âge moyen que dans les jeunes et vieux sites restaurés. Nous n’avons pas relevé de différences significatives dans la richesse en graminées indigènes dans la séquence chronologique des restaurations, tandis que les espèces ligneuses indigènes étaient beaucoup plus diverses dans les sites de référence. La richesse en plantes herbacées non graminoïdes allogènes était plus élevée dans les nouveaux sites restaurés et dans les sites restaurés d’âge moyen, plus basse dans les sites restaurés plus âgés, et encore plus basse dans les sites de référence. Par contraste, c’est dans les sites restaurés plus âgés que la richesse en graminées allogènes était la plus élevée.

Les effets de la restauration sur les banques de propagules étaient semblables à ses effets sur la végétation de surface, bien que les espèces associées aux différents sites aient souvent été différentes. Les plantes indigènes caractéristiques des banques de propagules des sites de référence étaient la menthe des champs, la sauge blanche, le gaillet boréal et le panic capillaire. La banque de propagules du site agricole était semblable à celles des nouvelles restaurations, qui étaient caractérisées par l’amarante réfléchie, la sétaire verte et l’ortie royale, toutes allogènes. Les banques de propagules des plus vieilles restaurations comprenaient la rudbeckie hérissée, la beckmannie à écailles unies et l’androsace occidentale, qui sont indigènes.

Les effets de la restauration sur la diversité des banques de propagules étaient eux aussi semblables à ses effets sur la diversité de la végétation de surface. La richesse totale en espèces et la richesse effective en espèces étaient les plus élevées dans les plus vieux sites restaurés et dans ceux d’âge moyen. C’est dans les sites de référence que la richesse en plantes herbacées non graminoïdes indigènes était la plus élevée et dans les sites restaurés plus âgés que la richesse en espèces graminoïdes indigènes était la plus élevée. La richesse spécifique et la richesse effective en plantes herbacées non graminoïdes allogènes étaient, encore ici, beaucoup plus basses dans les sites de référence et il n’y avait pas de différences significatives dans les graminées allogènes.

Discussion

Nos résultats permettent de supposer que la restauration a un effet désirable sur la composition et la diversité des espèces de la prairie du parc Beaudry. Ceci dit, les résultats montrent aussi que les sites restaurés, même il y a longtemps, demeurent distincts des sites de référence. C’est vrai autant pour la végétation de surface que pour la banque de propagules. Après seulement 12 ans, il serait peu probable que la composition en espèces des sites restaurés puisse être équivalente à celle des sites de référence. Tous les sites restaurés avaient préalablement été utilisés pour l’agriculture, ce qui produit typiquement une banque de propagules dominée par les mauvaises herbes et les cultures principales. Les sites de référence, par contre, sont peut-être des prairies qui n’ont pas été perturbées depuis des siècles. Il est important de noter, toutefois, que le temps écoulé depuis la restauration a un effet sur la végétation comme sur la banque de propagules, les vieilles restaurations étant elles aussi distinctes des plus récentes. Qui plus est, la composition en espèces des sites restaurés depuis plus longtemps est plus proche de la composition des sites de référence que celle des restaurations récentes, ce qui indique que les sites deviennent plus semblables aux sites de référence avec le temps. Ce glissement désirable dans la composition en espèces est attribuable en grande partie au déclin des mauvaises herbes normalement associées aux perturbations récentes. Cependant, la similarité des banques de propagules des sites agricoles et des nouvelles restaurations indique qu’une grande banque de mauvaises herbes reste viable pendant les quelques premières années des activités de restauration. Il faudrait peut-être faire une gestion plus agressive des mauvaises herbes les premières années d’une restauration.

La suppression des espèces allogènes n’est pas la seule difficulté à surmonter dans la gestion de la prairie du parc Beaudry. L’établissement et la préservation réussis d’espèces indigènes désirables dans les restaurations se sont aussi révélés difficiles. C’est particulièrement vrai pour les plantes herbacées non graminoïdes indigènes. Alors que la diversité de ces plantes avait augmenté dans les sites d’âge moyen, elle avait de nouveau baissé dans les vieux sites, certaines ayant disparu, peut-être à cause d’événements aléatoires qui ont éliminé leur population typiquement peu nombreuse ou peut-être à cause des activités de gestion. Certains auteurs disent en fait que nous réussissons mieux à restaurer les herbages de graminées que les prairies qui contiennent à la fois des graminées et des plantes herbacées non graminoïdes (p. ex. Baer et autres, 2002; Wilson, 2002). Bien que les graminées ne représentent typiquement que 8 % du mélange de semences pour ce qui est de l’espèce, elles forment souvent la majorité du mélange pour ce qui est du poids des semences, comme elles sont généralement plus disponibles et moins chères que les semences de plantes herbacées non graminoïdes (Packard, 1997). Ainsi, en 1987, 70 % du mélange de semences utilisé dans le parc Beaudry était formé de graminées du point de vue du poids. Augmenter le rapport des plantes herbacées non graminoïdes aux graminées dans les mélanges accroîtra la probabilité que les plantes herbacées non graminoïdes soient un élément substantiel de la restauration (Packard, 1997).

Implications pour la gestion

La restauration à long terme de la prairie à herbes hautes dans le parc Beaudry a réussi à établir une végétation désirable sur un site préalablement agricole. Ceci dit, il est nécessaire de faire une gestion active continue pour améliorer la qualité de la restauration, tant pour ce qui est de diminuer la présence de plantes allogènes que d’accroître la diversité de plantes indigènes. À cette fin, nous avons formulé les recommandations de gestion suivantes.

Adapter les mélanges de semences aux conditions particulières du site. Être conscient des variations dans les conditions de sol et d’humidité des sites restaurés permettra de préparer des mélanges qui contiennent des espèces susceptibles de prospérer dans des conditions précises. Les sites de référence tendent à être caractérisés par des espèces qui aiment les conditions humides et par des espèces ligneuses, et les sites restaurés sont caractérisés par des zones humides où les espèces semées actuellement n’ont pas été capables de s’établir. Adapter le régime d’ensemencement à ces conditions améliorera probablement l’établissement, comme réensemencer après un brûlage ou après l’enlèvement des espèces allogènes.

Augmenter la fréquence des brûlages pour mieux gérer l’envahissement de plantes ligneuses et allogènes indésirables. Aucun site restauré n’a été brûlé plus de trois fois. Même si un brûlage annuel entraînera une diminution des espèces indigènes, les sites devraient être brûlés plus qu’une fois tous les cinq ans. Faire coïncider le brûlage avec l’élongation des talles des graminées allogènes problèmes dans les vieilles restaurations aidera à réduire leur présence, tandis que des brûlages plus fréquents dans les nouvelles restaurations aideront à réduire la présence de plantes rudérales allogènes. Alterner la saison de brûlage aidera aussi à gérer de manière à obtenir une diversité optimale de plantes indigènes.

Gérer les zones tampons autour de la prairie restaurée. Ces zones sont souvent dominées par des plantes allogènes et servent de sources d’espèces indésirables dans le site restauré. L’arrosage, la tonte et la fertilisation de ces zones tampons facilitent l’établissement de ces espèces allogènes. Semer des espèces indigènes directement dans la terre des zones tampons peut aider à réduire l’établissement de plantes allogènes et compensera la pauvreté de la banque de propagules indigènes.

Étendre le régime de tonte de manière à contrôler les plantes allogènes et améliorer la diversité des plantes indigènes dans la zone restaurée. La tonte a été utilisée avec succès pour enrayer les espèces allogènes et ligneuses indésirables, surtout quand on la combine avec d’autres régimes de perturbation. Tondre peut aussi être bénéfique pour les espèces indigènes, surtout les espèces qui poussent près du sol, en leur donnant plus de lumière et en prévenant leur étouffement par les graminées concurrentes. Par ailleurs, tondre est une méthode hautement acceptable qu’il est facile de mettre en œuvre chaque fois que l’occasion se présente.

Utiliser plus d’herbicides sur le site. En général, un emploi accru d’herbicides tant non sélectifs que sélectifs serait bénéfique pour les restaurations. Les herbicides pourraient être épandus à la volée sur les grands peuplements d’espèces envahissantes dans les nouvelles restaurations ou pulvérisés par endroits sur les plus petites populations dans les vieilles restaurations.

Mettre en œuvre des méthodes de contrôle chaque fois que possible. Il faut avoir des données pour modifier ou adapter les méthodes de gestion et communiquer les conclusions à d’autres gestionnaires. Le contrôle peut être aussi simple qu’établir des points photo permanents pour permettre aux restaurateurs de comparer la qualité du peuplement d’une année à l’autre. Un contrôle plus intensif, y compris l’échantillonnage de la végétation de quadrats permanents, peut être bénéfique s’il est faisable. Les partenariats avec les universités et autres organismes de gestion peuvent être utiles pour l’analyse et la compilation des données.

Améliorer la qualité de la restauration existante avant d’accroître son étendue. Mettre au point des méthodes de gestion à petite échelle, améliorer la diversité des endroits restaurés en introduisant de nouveaux mélanges de semences et accorder la priorité au réensemencement des jeunes restaurations aidera à améliorer la qualité de la restauration. La haute visibilité de l’ensemble de la restauration et sa fonction d’importante étude de cas des « meilleures pratiques de gestion » font qu’il est encore plus important de maintenir la qualité de ce site.

Remerciements

Nous remercions le personnel de Conservation Manitoba, sans qui cette étude n’aurait pas pu se faire. Helios Hernandez et Cathy Hummelt (Parcs et réserves naturelles) ont aidé à guider et appuyé ce projet. La restauration a aussi bénéficié de l’apport de Gary Friesen (Entretien et exploitation des parcs) et d’Arnie Berg, dont l’engagement et la vision à long terme sont inspirants. Nous voulons aussi remercier la Direction de la conservation de la nature de la ville de Winnipeg et le personnel du Musée-nature de la Prairie. Par ailleurs, A. Knispel a reçu une bourse d’études de premier cycle du CRSNG et S. McLachlan une subvention pour dépenses courantes du CRSNG qui ont aidé à financer ce projet. S. Kwiatkowski a fourni une aide déterminante sur le terrain, M. Elliot a apporté son expertise dans la serre, B. Ford, E. Punter et D. Punter ont aidé à l’identification, et le département de botanique de l’Université du Manitoba a aussi apporté son soutien au projet.

Ouvrages de référence

MCLACHLAN, S.M. et KNIPSEL, A. Impacts and management recommendations regarding long-term prairie restoration at Beaudry Provincial Park. Soumit à Manitoba Conservation, 5 mars, 2003.