Sylviculture mecanisee
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Plantation mécanisée

Contexte

Enjeux & niche

Enjeux & niche d’utilisation

  • Option de reboisement intéressante car la probabilité de succès d’établissement des plants est plus élevée qu’avec l’ensemencement;
  • Utilisable sur les sites riches car les semis ont déjà une longueur d’avance sur la compétition;
  • Une moins grande quantité de graines à l’hectare est nécessaire comparée à l’ensemencement, et des graines provenant d’individus génétiquement favorisés peuvent être utilisées;
  • Les enjeux principaux de la plantation à grande échelle, telle qu’on l’envisage ici pour reboiser les immenses superficies brûlées de 2023, sont :
    • La rareté de planteurs;
    • Les coûts élevés (production des plants, logistique et coûts de mise en terre);
    • Le peu de solutions mécanisées disponibles;
    • Les conditions dangereuses pour les planteurs manuels tels que des chicots debout ou renversés et des quantités importantes de débris au sol

Scénarios

Scénarios d’utilisation

  • À part quelques essais ici et là dans le passé de plantation mécanisée à l’aide de planteuses (p. ex. Silva Nova) ou têtes planteuses (p. ex. Bracke P11), la vaste majorité des superficies reboisées depuis plusieurs années l’ont été de façon manuelle. Cette approche, qu’on peut considérer comme l’approche de référence, consiste à choisir un microsite présentant des conditions de sol favorable, y insérer un plant dans une cavité préparée et tasser la terre autour des racines. Une préparation de terrain préalable sera souvent nécessaire, en particulier dans les sites avec beaucoup de débris ligneux au sol.Les scénarios de plantation possibles sont donc :
    • La plantation manuelle
    • La plantation mécanisée simultanée à la préparation de terrain par sillons continus
    • La plantation mécanisée par placeaux à l’aide d’une tête planteuse montée sur une excavatrice effectuant simultanément une préparation des microsites de plantation (monticule ou scalp) et la mise en terre des semis.

Situation hors-Québec

Situation hors-Québec

  • En Scandinavie, même si la plantation manuelle domine encore largement, la plantation mécanisée est à l’essai depuis plusieurs années, principalement avec des têtes planteuses (notamment les têtes M Planter, Bracke et Risutec).
  • L’obstacle principal à cette approche est son coût jugé trop élevé à cause de [13]:
    • Faibles taux d’utilisation;
    • Manque d’opérateurs compétents;
    • Difficultés d’identification de sites propices aux opérations mécanisées;
    • Goulots d’étranglement dans la chaîne d’approvisionnement des semis
  • Les têtes planteuses sont utilisées ailleurs en Europe (e.g. Lettonie) et en Amérique du Sud (e.g. Brésil).
  • Pour la plantation mécanisée par sillons, la machine PlantMax est à l’essai à différents endroits du globe et certaines machines ont été vendues au Brésil, en Australie et au Chili.
  • Au Canada, la compagnie J.D. Irving a fait plusieurs essais de la machine sur ses terrains au Nouveau-Brunswick.

Intégration

Intégration aux stratégies d’aménagement

  • Avec la plantation mécanisée qu’elle soit par placeau ou en sillons continus, la phase de préparation de terrain se fait simultanément à la mise en terre.
  • Comme pour la plantation manuelle, les opérations mécanisées devraient avoir lieu idéalement au printemps mais peuvent s’étirer plus tard pour optimiser l’utilisation des équipements.
  • Puisque peu d’essais terrains ont encore été réalisés avec la plantation mécanisée au Québec, il est trop tôt pour savoir si des paramètres normatifs reliés à la qualité des travaux devront être ajustés pour permettre l’implantation de ces techniques à grande échelle. Les expériences avec la planteuse Bracke P-11 effectuées entre les années 2008 et 2018 au Québec n’avaient pas soulevé de préoccupations particulières sur la qualité de mise en terre des plants. [16]

Plantation mécanisée par placeau

Tête planteuse sur une excavatrice

Plantation mécanisée par placeau

Tête planteuse Bracke P11.b

Survol
  • Tête planteuse par placeau installée sur une excavatrice de 14 à 20 tonnes
  • Effectue la préparation du microsite (scalp ou monticule) simultanément à la plantation
  • L’opérateur choisit l’emplacement de chaque plant, sa profondeur et la forme du monticule.
Disponibilité commerciale
Informations techniques :
  • Le modèle P.11.b est une version améliorée de la P.11.a qui avait été essayée au Québec entre 2008 et 2018. Un meilleur contrôle du scarifiage et de la profondeur de plantation ont été ajoutés, de même qu’une option de pivotage latéral pour travail en pentes fortes.
  • Le carrousel standard de la machine contient 100 plants de 75 mm. Une option de carrousel à 196 plants de 60 mm est disponible. La recharge des plants est plus rapide qu’avec la version précédente.
  • Le carrousel est rechargé manuellement, après une durée de travail d’environ 40-45 minutes (À confirmer)
  • La compagnie offre aussi le modèle P12 plus robuste et muni d’une dent de scarifiage conçue pour les conditions de l’hémisphère sud. Il y a aussi un modèle P22 qui comprend 2 têtes planteuses pour travailler surtout sur terrain très favorable et préparé (comme au Brésil par exemple).
Évaluation et recommandations :
  • La machine doit être rechargée régulièrement en carburant et en plants, ce qui peut limiter la distance de pénétration dans les blocs à remettre en production à moins d’avoir une autre machine de ravitaillement (plants et carburant) sur le site;
  • Il est recommandé d’avoir plusieurs cassettes de plants pré-emplies en réserve pour accélérer la recharge de plants et minimiser les délais de production;
  • Bien que le coût/plant soit plus élevé qu’avec la plantation manuelle traditionnelle, cette machine permet de traiter des sites difficiles ou dangereux pour les travailleurs manuels.
Productivité & qualité :
  • Le manufacturier avance une productivité jusqu’à 300 plants/heure.
  • Des études de la tête P.11.a (modèle précédent avec carrousel circulaire empli manuellement) effectuées par FPInnovations entre 2008 et 2009 au Québec ont obtenu des productivités de 215 plants/HMP en plantation et 145 plants/HMP en regarni [16].
  • Un autre essai en 2013 a obtenu une moyenne de 125 plants/heure sur terrains difficiles et rocheux, et de 180 plants/heure sur terrains plus faciles [13].
  • Une étude finlandaise de 2009 avait mesuré une productivité de 174 plants/HMP [15], alors qu’une étude de Suède de 2014 a mesuré une productivité de 244 plants/heure [14]. 95% des plants étaient mis en terre correctement. Une autre étude en 2014 a obtenu une productivité de 150 plants/heure [11].
Coût :
  • Les études effectuées en 2008-2009 ont donné un coût d’environ $1,08/plant, soit $2050/ha à une densité de 1800 plants/hat.

Niche d’utilisation & facteurs de succès

  • Utiles pour reboiser les sites trop dangereux ou présentant des conditions d’opération difficiles pour la plantation manuelle ou la préparation de terrain;
  • Pour sites où l’épaisseur d’humus est inférieure à 20 cm et le niveau de pierrosité inférieur à 30 %.
  • On peut cibler les sites pauvres à moyennement riches afin de limiter la compétition et le besoin de travaux d’éducation juvénile (car il y a un enjeu de sécurité des travailleurs en lien avec les trous créés par la préparation de terrain en monticules).
  • La pierrosité est le facteur principal affectant la productivité des têtes planteuses par placeaux [15].
  • La pente maximale possible est déterminée par les capacités du chassis porteur de l’excavatrice;
  • Un mécanisme d’inclinaison latérale de la tête est recommandé pour le travail sur pentes fortes.

Avantages

  • Cette technologie convient aux sites trop dangereux pour les reboiseurs manuels présentant des conditions d’opération difficiles, rocailleuses ou encombrées de débris de coupe;
  • Le traitement ponctuel permet à l’opérateur de choisir les microsites optimaux pour la plantation dans des conditions difficiles;
  • On peut monter les têtes sur des engins porteurs chenillés bien adaptés aux conditions de terrain difficiles, comme ceux des abatteuses-groupeuses par exemple;
  • Le scarifiage par scalp ou monticule est moins susceptible de créer des problèmes d’érosion que le scarifiage en sillons continus, surtout en pente.

Inconvénients

  • La machine doit d’abord façonner le monticule et ensuite y planter un semis, ce qui limite la productivité par rapport aux procédés de scarifiage et plantation en continu (p.ex. PlantmaX);
  • Les têtes doivent fréquemment être rechargée en plants;
  • Les trous créés par la préparation de terrain en monticules présentent un enjeu de sécurité pour les travailleurs forestiers lors de travaux subséquents;
  • Les essais antérieurs ont montré un coût supérieur à la méthode classique de plantation manuelle et scarifiage préalable.
Prérequis pour utiliser la méthode

Avant toute considération d’utiliser une opération de plantation mécanisée par placeau, il faut s’assurer de valider les conditions suivantes :

  • Disponibilité locale des équipements incluant le chassis porteur (p. ex. excavatrice) et de la tête planteuse, de même qu’une machine (e.g. porteur forestier) pour approvisionner la machine en plants et en carburant;
  • Disponibilité de personnel compétent pour opérer la machine;
  • Disponibilité suffisante de plants en récipients de l’essence désirée;
  • Pour les sites brûlés présentant une présence importante de tiges non récoltées ou chicots debout, il pourrait être nécessaire de faire une opération préalable de déblaiement ou de broyage
  • Des blocs à reboiser présentant des conditions accessibles pour la machine (e.g. pentes < 35%, pierrosité <30%) et une couche de matière organique <20 cm;
  • Des sites pauvres à moyennement riches afin de limiter la compétition et le besoin de travaux d’éducation juvénile (enjeu de sécurité des travailleurs manuels)
  • Bonne couverture de réseau routier, accessible au printemps
  • La coordination des travaux avec des équipes de plantation manuelle dans les mêmes secteurs permet de bénéficier de synergies logistiques, par exemple l’acheminement des plants, la supervision et le transport du personnel.
Étapes de mise en oeuvre

Les étapes nécessaires à l’implantation d’une opération de plantation mécanisée par placeau sont :

  • Identifier et géolocaliser des superficies à traiter de même que les chemins d’accès pour y arriver;
  • Sécuriser un fournisseur de service de plantation mécanisée (e.g. une tête Bracke P-11 montée sur une excavatrice);
  • Obtenir un stock suffisant de plants de l’essence désirée et de bonne dimension adaptée aux exigences de la tête planteuse, tout en assurant les conditions de préservation lors du transport, la manutention et l’entreposage des semis;
  • Si le site le requiert à cause d’une présence importante de tiges debout ou de débris au sol, faire une opération de déblaiement avec bouteurs ou débardeurs munis de pelles ou d’excavatrices munies de râteaux. Ces travaux peuvent se faire bien avant l’opération de plantation;
  • Établir un calendrier des travaux en collaboration avec le fournisseur de service et coordonner l’acheminement des plants aux sites des travaux en temps opportun;
  • La période propice à la plantation est au printemps tout juste après la fonte des neiges et le dégel du sol, mais peut se prolonger jusqu’au début des périodes chaudes en été pour maximiser l’utilisation des équipements;
  • Assurer une présence sur le terrain pendant les opérations de plantation pour s’assurer du bon déroulement des travaux et l’atteinte des objectifs. Il faut notamment s’assurer de la qualité de mise en terre des plants effectuée par la machine et ajuster les paramètres de fonctionnement au besoin.

Plantation mécanisée par sillons continus

Engin de plantation monté sur porteur forestier
Planteuse PlantMax
Survol
  • PlantMa Forestry est basée à Grangarde, en Suède (https://plantmaforestry.com/);
  • La machine comprend un porteur forestier adapté avec un châssis allongé, un système de scarification par disques au centre et deux bras de plantation à l’arrière;
  • C’est la nouvelle génération de machines issue des planteuses Silva Nova des années 80;
  • Munie d’un système de mise en terre automatisé muni de capteurs installés à l’extrémité des bras de reboisement qui évaluent les microsites de plantation.
Disponibilité commerciale

Spécifications techniques :

  • La profondeur du scarifiage peut être modifiée, de même que la distance entre les bras pour planter dans le sillon ou sur les bords;
  • La capacité de stockage de la plateforme est de 10 000 à 20 000 plants;
  • Deux personnes par machine sont essentielles (un conducteur et une personne sur la distributrice de plants). Idéalement, une troisième personne s’occupe des plants dans la zone de stockage et pour réaliser d’autres tâches connexes.

Évaluation et recommandations :

  • La PlantmaX est testée en Suède depuis 2019, et dans le sud des États-Unis en 2022. Des machines sont aussi en opération au Brésil et en Nouvelle-Zélande;
  • La machine est plus productive dans les blocs de grande superficie (plus de 10 ha) où la quantité de virages est réduite;
  • Éviter les sites avec beaucoup de pierrosité et une quantité importante de débris au sol, qui affecte la qualité de la préparation de terrain;
  • À cause de son centre de gravité élevé, on évite les pentes > 20%;

Productivité & qualité :

  • Lors d’essais effectués chez JD Irving entre 2121 et 2123, la productivité de la machine était d’environ 1600-1800 plants/HMP;
  • La capacité théorique de mise en terre est de 3 000 plants/heure, ce qui correspond à une capacité pratique de 1 000-2 500 plants/heure dépendamment de la distance entre les plants, du type de terrain, de la vitesse de déplacement (environ 1,8-2 km/h), de la superficie à remettre en production, etc. Une vitesse de déplacement de 2-2,5 km/h représente environ 1 600-1 800 plants/heure.
  • Les premiers essais chez Irving ont montré que lorsque le scarifiage est adéquat, 80 % à 95 % des semis sont adéquatement plantés.

Coût :

  • Coût d’achat d’environ 1 815 000 $, incluant le porteur. La durée de vie de la machine serait de 11 ans, basé sur 15 000 heures d’utilisation.
  • Il y a peu de données disponibles jusqu’à présent sur les coûts d’opération, mais ils seraient semblables aux coûts du carburant et de réparations d’une grosse abatteuse sur roues

Niche d’utilisation & facteurs de succès

  • Utiles pour les sites ayant des conditions relativement favorables sur de grandes superficies (pour maximiser le temps productif de plantation vu le coût horaire élevé de la machine);
  • La préparation de terrain par scarifiage à disque se fait simultanément à la plantation en une seule étape et les semis sont plantés dans le sillon fraichement préparé
  • Technique de plantation mécanisée la plus productive, en théorie, parmi ce qui est disponible pour le moment;
  • Éviter les sites avec fort encombrement de débris, ou alors faire un traitement de déblaiement ou de broyage préalable;
  • On peut cibler les sites plus fertiles car les plants auront une longueur d’avance sur la compétition et des traitements juvéniles ultérieurs seront relativement aisés;
  • Sites où l’épaisseur d’humus est inférieure à 20 cm;
  • Niveau de pierrosité inférieur à 30 % (la pierrosité est le facteur principal affectant la productivité des planteuses mécanisées); [8]
  • Pente maximale déterminée par les capacités du porteur (généralement <20%) à cause du centre de gravité élevé de ces machines.

Avantages

  • La plantation est réalisée en même temps que la préparation de terrain;
  • Les porteurs sur roues sont maniables et rapides dans les déplacements entre les sites de plantations;
  • Productif sur de grandes superficies.

Inconvénients

  • Les débris ligneux et les sols pierreux sont des limites à la qualité du scarifiage;
  • Le scarifiage n’est pas aussi agressif qu’un scarificateur à disques tracté et donc moins efficace s’il y a présence importante de débris au sol;
  • Les planteuses mécanisées sont généralement limitées aux terrains dont la pente est inférieure à 20 %
  • La densité de plantation est limitée par la distance maximale entre les disques de scarifiage
Prérequis avant le choix de cette méthode

Avant toute considération d’utiliser une opération de plantation mécanisée en sillons continus, il faut s’assurer de valider les conditions suivantes :

  • Disponibilité locale des machines et du personnel compétent pour l’opérer;
  • Disponibilité locale suffisante de plants en récipients de l’essence désirée;
  • Pour les sites brûlés présentant une présence importante de tiges non récoltées, de débris au sol ou de chicots debout, il pourra être nécessaire de faire une opération préalable de déblaiement ou de broyage;
  • Blocs à reboiser de grandes superficies;
  • Blocs à reboiser présentant des conditions favorables (e.g. pentes < 20%, pierrosité <30%, humus <20 cm);
  • Bonne couverture de réseau routier, avec les blocs à reboiser accessibles au printemps à moins d’un kilomètre d’un chemin carrossable
  • La coordination des travaux avec des équipes de plantation manuelle dans les mêmes secteurs permet de bénéficier de synergies logistiques, par exemple l’acheminement des plants, la supervision et le transport du personnel.
Étapes de mise en œuvre

Les étapes nécessaires à l’implantation d’une opération de plantation mécanisée par sillons continus sont :

  • Identifier et géolocaliser des superficies de taille suffisante à cibler de même que les chemins d’accès pour y arriver;
  • Valider que les blocs ne présentent pas de conditions trop difficiles pour la machine (pierrosité < 30%, pente < 20%, humus < 20 cm) et géolocaliser des zones spécifiques présentant des secteurs à éviter (e.g. caps de roche, fonds mous, etc.)
  • Sécuriser un fournisseur de service de plantation mécanisée (e.g. PlantMax);
  • Obtenir un stock suffisant de plants de l’essence désirée et de bonne dimension adaptée aux exigences de la planteuse, tout en assurant les conditions de préservation lors du transport, la manutention et l’entreposage des semis;
  • Si le site le requiert à cause d’une présence importante de tiges debout ou de débris au sol, faire une opération de déblaiement et/ou de broyage avec bouteurs ou débardeurs ou excavatrices munies de râteaux. Ces travaux peuvent se faire bien avant l’opération de scarifiage/plantation;
  • Établir un calendrier des travaux en collaboration avec le fournisseur de service et coordonner l’acheminement des plants aux sites des travaux en temps opportun;
  • La période propice à la plantation est au printemps tout juste après la fonte des neiges et le dégel du sol, mais pourra se prolonger jusqu’aux premières périodes chaudes de l’été pour maximiser le taux d’utilisation de la machine;
  • Assurer une présence sur le terrain pendant les opérations de plantation pour s’assurer du bon déroulement des travaux et l’atteinte des objectifs. Il faut notamment s’assurer de la qualité de mise en terre effectuée par la machine et ajuster les paramètres de fonctionnement, notamment du scarifiage, au besoin.

Veille technologique

Système Komatsu D61b automatisé avec 3 têtes planteuses Bracke B1
https://www.youtube.com/watch?v=RXqzlLma_m4

BOT: RCCM Real Carbon Capture Machine (Forest Planting Machine)

https://uplink.weforum.org/uplink/s/uplink-contribution/a012o00001pTMQrAAO/rccm-real-carbon-capture-machine-forest-planting-machine

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