Axe 1 – Écologie | Axe 2 – Écophysiologie végétale | Axe 3 – Rhizosphère
Les projets de la chaire s’articulent autour de deux thématiques environnementales principales, soient i) la restauration de sols perturbés sensibles à l’érosion et aux espèces envahissantes et ii) la réhabilitation de sites ou d’eaux contaminés. Ces deux thématiques sont étudiées selon trois axes de recherche : l’écologie, l’écophysiologie végétale et les relations moléculaires et mycorhiziennes avec les plantes dans la rhizosphère.
Axe 1 – Effets de la diversité biologique sur la capacité des communautés végétales à fournir des services écologiques reliés à la phytotechnologie (écologie)
Le premier axe s’intéresse aux aspects écologiques de la phytotechnologie. De plus en plus d’études confirment l’importance de la biodiversité dans le maintien des services écosystémiques et dans le fonctionnement des écosystèmes.
Projet 1.1 – Implantation de mélanges d’herbacées pour restaurer les sites perturbés et prévenir les invasions biologiques sous les emprises hydroélectriques
Lors de l’implantation d’une nouvelle ligne hydroélectrique, la zone sous cette ligne est nécessairement perturbée. Un couvert végétal doit y être rapidement établi afin d’éviter l’érosion du sol et l’établissement d’espèces envahissantes ou indésirables. La capacité à résister à une invasion varie grandement en fonction de la composition de la communauté végétale. Le but du projet est de déterminer des combinaisons d’espèces herbacées pouvant résister à l’invasion par des espèces envahissantes ou des arbres dans les emprises, et ce, sous différentes conditions environnementales.
Projet 1.2 – Implantation d’un couvert arbustif pour restaurer les sites perturbés et prévenir les invasions biologiques sous les emprises hydroélectriques
Bien qu’un couvert herbacé puisse limiter la propagation d’espèces envahissantes, il se peut que dans certains cas celui-ci ne soit pas suffisant. Par exemple, un couvert arbustif dense permet de mieux prévenir les invasions par le roseau commun, une espèce envahissante au Québec. Par contre, l’établissement d’un couvert arbustif peut être beaucoup plus coûteux et intensif que l’établissement d’un couvert herbacé. L’IRBV possède une grande expertise dans l’implantation de couverts arbustifs sur des sites contaminés et perturbés, notamment avec différents cultivars de saules. En utilisant des petites portions de branches de saules (micro-boutures), il est possible de développer rapidement un couvert arbustif. Le but de ce projet est de tester la résistance biotique de différents mélanges de cultivars de saules.
Projet 1.3 – Complémentarité fonctionnelle en vue d’améliorer la phytoremédiation avec une contamination mixte
La complémentarité fonctionnelle suppose que plus la diversité d’un site augmente, plus on devrait retrouver d’espèces avec des niches fonctionnelles complémentaires qui permettent de maximiser les services écologiques. Par contre, ce principe n’a été que très peu étudié dans le domaine de la phytoremédiation. Un possible avantage de l’utilisation de plusieurs espèces dans un cadre de phytoremédiation serait une meilleure décontamination de sites avec des contaminants multiples. Par contre, il reste encore beaucoup à découvrir, notamment les interactions entre les effets de complémentarité et les effets de compétition. Le but du projet est de déterminer expérimentalement comment différents groupes fonctionnels végétaux agissent sur la décontamination de sols avec des contaminants multiples.
Axe 2 – Interactions plantes-environnement dans un contexte de phytotechnologie (écophysiologie végétale)
Les sites exploités pour la phytoremédiation sont souvent caractérisés par des conditions stressantes pour la survie et la croissance des plantes : pauvreté en nutriments, présence de contaminants et compaction élevée du sol. Les plantes utilisées en phytoremédiation doivent pouvoir tolérer ces conditions difficiles en plus de limiter l’érosion et décontaminer les sols. Donc, la sélection d’espèces adéquates pour la phytoremédiation passe par l’étude de leurs caractéristiques physiologiques et de leurs performances sous ces conditions.
Projet 2.1 – Détermination des espèces indigènes les mieux adaptées pour la phytoremédiation sur des sols contaminés au pentachlorophénol et à l’arséniate de cuivre chromé
Les sites d’entreposage de poteaux électriques sont généralement contaminés au pentachlorophénol et à l’arséniate de cuivre chromé, deux composés utilisés pour maximiser la durée de vie de ces poteaux. Jusqu’à maintenant, très peu d’espèces ont été étudiées pour évaluer leur capacité à traiter des sites à contamination mixte. De plus, les espèces utilisées pour de telles études sont rarement des espèces indigènes. Le but du projet sera d’évaluer la tolérance au stress de différentes espèces indigènes (différentes espèces de saules, de peupliers et de graminées) au pentachlorophénol et à l’arséniate de cuivre chromé. Le projet se déroulera en conditions contrôlées dans le « Phytozone ».
Projet 2.2 – Modélisation de l’évapotranspiration des saules pour la décontamination d’anciens sites d’entreposage de poteaux électriques
Chez Hydro-Québec, les poteaux électriques qui seront installés prochainement ou les anciens poteaux destinés au remisage sont entreposés à l’extérieur, étant ainsi exposés au climat. Le lixiviat provenant de ces poteaux est récolté dans des bassins situés sous les poteaux. Ce lixiviat doit être traité adéquatement avant d’être rejeté dans l’environnement. L’utilisation de milieux humides artificiels est une voie intéressante pour traiter ce lixiviat. Notamment, l’utilisation de saules dans les milieux humides artificiels pourrait s’avérer hautement efficace en raison de leur taux élevé d’évapotranspiration. Toutefois, plusieurs paramètres restent à déterminer avant de pouvoir appliquer cette technologie à plus grande échelle. Le but du projet est de modéliser le taux d’évapotranspiration de saules en fonction des conditions climatiques et environnementales du sud du Québec.
Axe 3 – Exsudats racinaires et mycorhizes en lien avec la phytotechnologie (rhizosphère)
Les processus microbiologiques et biochimiques du sol jouent un rôle très important en phytotechnologie. Par exemple, les microorganismes du sol sont largement responsables de la dégradation des contaminants organiques. Les plantes stimulent l’activité microbienne par la production de métabolites secondaires tels que des exsudats racinaires. Les conditions physico-chimiques du sol influencent également l’exploration du sol par les racines. Bref, les processus microbiologiques et biochimiques influencent l’établissement des plantes, mais également leur survie en milieu stressé et leur capacité à dégrader ou absorber certains contaminants.
Projet 3.1 – Importance des exsudats racinaires pour la phytoremédiation
Les exsudats racinaires produits par les plantes peuvent faciliter la dégradation des composés organiques par les microorganismes du sol. Ils peuvent également influencer la composition de la communautés microbienne de la rhizosphère, ce qui aura une influence certaine sur le taux de décontamination des sols. Certaines espèces, tels que les saules et les peupliers, produisent plusieurs métabolites secondaires. La production de ces métabolites secondaires est grandement influencée par les conditions environnementales d’un site. Le projet de recherche a pour but de mieux comprendre comment la production d’exsudats racinaires est reliée aux contaminants retrouvés dans le sol en comparant les composés relâchés par les racines dans des sols contaminés et des sols non contaminés.
Projet 3.2 – Effets des communautés mycorhiziennes sur la résistance à l’invasion par les arbres
Les associations symbiotiques entre les mycorhizes et les plantes peuvent avoir une grande influence sur l’établissement des plantes dans un milieu donné. La compétition pour les ressources du sol pourrait être un facteur pouvant expliquer la résistance à l’invasion par les arbres dans les emprises hydroélectriques, mais ceci a rarement été étudié en considérant l’influence que peuvent avoir les mycorhizes. Le but du projet est d’étudier l’influence des ectomycorhizes et des mycorhizes arbusculaires sur l’établissement d’espèces ligneuses dans les emprises hydroélectriques, notamment l’érable rouge et le frêne.