La coupe à rétention de bouquets est un type de coupe à rétention variable visant à atténuer l'impact de la coupe totale sur la diversité biologique et sur la qualité visuelle des paysages. Puisque l'utilisation des types de coupe associés à l'aménagement écosystémique est encore récente au Québec, très peu d'études ont été réalisées afin d'en vérifier l'impact réel sur les écosystèmes forestiers. La présente étude vise à déterminer si les bouquets réussissent à préserver des attributs qui sont perdus lors de coupes traditionnelles en comparant la structure et les communautés de plantes de sous-bois retrouvées dans ces deux milieux. Nos résultats indiquent que la diversité végétale des deux milieux est semblable. Cependant, l'approche par traits fonctionnels montre que la tolérance à l'ombre semble jouer un rôle significatif dans la répartition des espèces entre les deux environnements. À court terme, la coupe à rétention de bouquet devrait également préserver une plus grande quantité de bois mort qu'une coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS), ce qui pourrait avoir des effets bénéfiques à long terme pour le maintien de la biodiversité.

Les solutions fondées sur la nature (SFN) sont des systèmes d'ingénierie inspirés de la nature, tels que les zones humides, les cellules de biorétention, les toits verts, les sols poreux ou les jardins de pluie, qui peuvent offrir de nombreux avantages dans un environnement urbain. Elles sont de plus en plus étudiées par la communauté scientifique et considérées par les décideurs comme des actions durables permettant de relever de nombreux défis urbains liés au changement climatique et au développement socio-économique des villes. En effet, elles ont le potentiel de réduire les effets des îlots de chaleur urbains, d'améliorer l'esthétique, d'accroître la biodiversité, d'apporter une gestion de l'eau pluviale à la source, etc. Cette diversité de bénéfices rend l'utilisation de méthodes d'aide multicritère à la décision (AMCD) pertinente pour aider à la prise de décision pour la planification des NBS et ainsi maximiser les bénéfices qu'elles pourraient apporter à l'environnement urbain. Dans cette thèse, nous présentons un état des lieux de la pratique actuelle de la planification des NBS en nous intéressant de près à l'approche par scénarios et aux outils de conception et de planification pour la gestion des eaux pluviales les plus couramment utilisés. Nous présentons également un état des lieux des méthodes et outils AMCD et des processus participatifs qui permettent l'application de ces méthodes. De plus, nous effectuons une revue de littérature des outils et pratiques AMCD-SFN en examinant où ces pratiques sont appliquées, pourquoi et comment ce processus est mené, et qui y est impliqué. Les études sur la planification des SFN utilisant des méthodes AMCD impliquent rarement les parties prenantes au cours du processus et sont généralement menées sur la base d'une étude de cas unique, en utilisant des méthodes AMCD simplifiées et des outils SIG développés pour un contexte spécifique et qui ne sont pas partagés d'une façon ouverte et en ligne par leurs développeurs. Au regard de ces constats, cette thèse a développé i) une approche participative et collaborative impliquant les décideurs, les chercheurs et les parties prenantes pertinentes pour la planification des SFN en suivant la méthode AMCD MACBETH, ii) une méthode qui combine l'outil d'ingénierie de l'eau UrbanBEATS et la méthode MACBETH pour l'évaluation des alternatives d'implantation des SFN, iii) des lignes directrices pour les décideurs concernant l'utilisation des résultats, des méthodes et des outils afin de faciliter le transfert de connaissances et l'utilisation des résultats, et iv) une démonstration de la flexibilité et de l'adaptabilité de la méthode AMCD-SFN dans différents contextes géographiques, socio-politiques et urbains. Cette nouvelle méthode AMCD-SFN comporte cinq étapes : (1) identification des parties prenantes, (2) développement du modèle multicritère, (3) génération d'alternatives d'implantation des SFN, (4) évaluation des alternatives d'implantation des SFN, et (5) présentation et discussion des résultats avec les parties prenantes. Nous présentons trois études de cas avec des municipalités situées dans différents pays et continents : Trois-Rivières au Canada, Toulouse en France et Melbourne en Australie pour démontrer la pertinence et l'adaptabilité de la planification basée sur le AMCD-SFN pour soutenir le processus de prise de décision. / Nature-Based Solutions (NBS) are engineered nature-inspired systems such as wetlands, bioretention cells, green roofs, porous pavement or rain gardens that can provide many benefits in an urban environment. They are increasingly being studied by the scientific community and considered by decision-makers as sustainable actions to address many of the urban challenges associated with climate change and the socio-economic development of cities. Indeed, they have the potential to reduce urban heat island effects, improve aesthetics, increase biodiversity, manage stormwater at source, etc. This diversity of benefits makes the use of multicriteria decision analysis (MCDA) relevant to help decision making for NBS planning and then maximise the benefits they could bring to the urban environment. In this thesis, we present a state-of-the-art of the current practice of NBS planning with a close look at the scenario planning approach, and the different design and planning tools commonly used for stormwater management. We also present a state-of-the-art of the MCDA methods and tools and the participative processes that allow the application of these methods. Moreover, we carry out a critical literature review on MCDA-NBS tools and practices by looking where these practices are applied, why and how this process is conducted, and who is involved in it. We found that studies for NBS planning using MCDA rarely involve stakeholders during the process and are usually conducted on a single case study basis, using simple MCDA methods and GIS tools developed for a specific context and not shared online and open source by their developers. Therefore, this thesis developed i) a participatory and collaborative approach involving decision-makers, researchers, and relevant stakeholders for NBS planning following the MACBETH MCDA method, ii) a method that combines the UrbanBEATS water engineering tool and the MACBETH MCDA method for evaluating NBS alternatives, iii) guidelines for decision-makers in the use of results, methods, and tools to facilitate knowledge transfer and the usability of results, and iv) a demonstration of the flexibility and adaptability of the MCDA-NBS method to different geographical, socio-political, and urban contexts. This new MCDA-NBS method has five steps: (1) identifying stakeholders, (2) developing the multicriteria model, (3) generating NBS alternatives, (4) evaluating NBS alternatives, and (5) presenting and discussing results with stakeholders. We present three municipality case studies located in different countries and continents: Trois-Rivières in Canada, Toulouse in France and Melbourne in Australia, to demonstrate the relevance and adaptability of MCDA-NBS-based planning to support the decision-making process.

Dans la quête de la mise en place d’une stratégie d’aménagement écosystémique (AE) dans la forêt boréale de l’est du Canada, nous avons réalisé une étude de faisabilité sur la viabilité économique, l’acceptabilité sociale et la pertinence écologique. À l’aide de modèles d’approvisionnement en bois, nous avons comparé une stratégie AE à une stratégie de normalisation des forêts (status quo) afin d’en évaluer sa robustesse et son l’adaptabilité face à l'augmentation du taux de brûlage et des anomalies de croissance induites par les changements climatiques. Les modèles d'approvisionnement en bois utilisent le plus souvent un modèle de croissance et de rendement calibré à l'échelle du peuplement (tables de production) pour projeter l’évolution du volume marchand des strates d’aménagement. Puisque les stratégies d'aménagement écosystémique ont tendance à repousser l'âge d'exploitabilité, il est pertinent d'évaluer jusqu'à quel degré les tables de production actuelles peuvent être utilisées comme intrant dans un contexte d'aménagement écosystémique. Lorsqu’une table de production est évaluée relativement à un modèle de croissance calibré à l’échelle de l’arbre, nous montrons que bien que le modèle à l’échelle d'arbre semble moins biaisé, aucun modèle performe de manière adéquate pour prédire la croissance en volume marchand dans notre aire d’étude, particulièrement lorsque nous subdivisons les données par les attributs qui peuvent jouer un rôle pendant la mise en place d’AÉ. Pour les deux modèles, la source majeure d’erreur est liée à la densité du peuplement. Grâce à leur simplicité relative, nous avons préféré utiliser les tables de production pour élaborer nos modèles d’approvisionnement en bois. La programmation linéaire standard a été utilisée pour tester les effets de quatre enjeux clefs sur le niveau d’approvisionnement en bois: (1) tendre vers une structure d’âge forestière établie à partir du régime naturel des feux et de la dynamique forestière, (2) agglomérer les blocs de récolte dans des chantiers de récolte afin de reproduire les patrons de perturbation naturelle à l’échelle du paysage, (3) maintenir les taux cumulés de coupe totale et de perturbation naturelle à l’intérieur du domaine historique de variabilité, et (4) exclure de la récolte les aires d’intérêt potentiel pour les peuples autochtones. Comparé à un scénario de status quo, l’inclusion des trois premiers enjeux résulte en une baisse de 3 à 22% de l’approvisionnement périodique et une période de restauration requérant que la coupe totale soit exclue sur 43 à 67% de la superficie productive pour les prochains 50 ans. Une validation des filtres bruts utilisés dans cette étude (les trois premiers enjeux) a été faite en utilisant les besoins en habitats du caribou des bois (Rangifer tarandus caribou). Pratiquement tous les scénarios induisaient un taux de perturbation susceptible de permettre le maintien du caribou des bois d’ici 25 ans. Enfin, nous avons intégré le taux de brûlage et la sensibilité des tables de production au climat dans nos modèles d’approvisionnement afin de quantifier les incertitudes induites par le climat et les feux pour les deux stratégies d’aménagements. Les deux modèles suggèrent une réduction de l’approvisionnement périodique en bois entre 13 et 79%. Même si les indicateurs écologiques favorisent l’AE par rapport la normalisation des forêts, juste un changement de stratégie n’est pas suffisant faire face aux impacts du risque de feu et des changements climatiques en forêt boréale. Mots clefs: Forêt boréale, aménagement écosystémique, croissance et rendement, faisabilité, adaptation, feux de la forêt, changements climatiques / In the quest of implementing an ecosystem-based management (EBM) in a boreal forest in eastern Canada, we conducted a feasibility study focusing on ecological suitability, economic viability and social acceptability. Through timber supply models, we compared the outputs of EBM with a business as usual (BAU) management to determine former’s robustness and adaptability to the increase in wildfire and growth anomalies induced by climate changes. Timber supply analyses use yield models, most often at the stand-level to project harvestable volume over the planning horizon. Since EBM tend to delay harvesting age, the question may be raised on to what extent existing yield tables can be used with such strategies. When a yield table is rated against a tree-level model, we show that although the tree-level model is less biased, none of the models performed adequately to predict the volume growth of our study area, especially when subdividing the data by attributes that may have an important role while implementing EBM. For both models, the major source of error was related to stand density. Due to its relative simplicity, we chose stand-level yield tables to build our timber supply models. We then carried out a feasibility study of implementing an EBM strategy in a boreal forest in eastern Canada. With standard linear programming, we tested four policy issues; age structure, harvest agglomeration; limit of cumulative disturbance, and land base of aboriginal interest. These issues were dealt with 3% – 22% reduction in periodic wood supply and a transition period of 50 years where clear-cut needs to be excluded in 43% – 67% of the productive area. Validation of the outputs through habitat requirement of woodland caribou (Rangifer tarandus caribou) as a fine filter showed that most of the scenarios should likely allow a self-sustaining caribou population within next 25-years. Finally, we integrated climate sensitive fire burn rates and yield tables in the timber supply models to quantify the uncertainty induced by climate and fire under both management strategies. Both models responded with a reduction of periodic wood supply by 13% – 79%. Although ecological indicators are relatively better under EBM, merely switching the management strategy is not enough to address the impacts of fire and climate change in the boreal forests. Key words: Boreal forest, ecosystem-based management, growth and yield, feasibility, adaptation, wildfire, climate change

Comme ailleurs en Amérique du Nord, le Québec a pris le virage de l’aménagement forestier écosystémique, basé sur l’émulation des perturbations naturelles afin de diminuer l’impact de la récolte forestière sur les écosystèmes. En imitant les perturbations naturelles en sévérité, fréquence et répartition spatiale, l’aménagement écosystémique vise à garder l’écosystème forestier à l’intérieur de ses limites de variabilité naturelle. Dans la pessière noire à mousses, la principale perturbation naturelle étant le feu, l’aménagement écosystémique pour cet écosystème implique la réalisation de très grandes coupes de type totale. Toutefois, cette forme particulière d’aménagement écosystémique pourrait rencontrer des défis d’acceptabilité sociale en raison de la taille et du type des coupes en résultant puisque les grandes coupes à blanc sont très mal perçues par la population. Afin d’assurer la réussite de l’aménagement écosystémique pour cet écosystème et de répondre aux exigences de l’aménagement forestier durable, il importe d’en documenter l’acceptabilité sociale et au besoin, de le moduler afin de répondre aux valeurs de la population. Ce projet de recherche investigue la perception de l’aménagement écosystémique de la pessière noire qu’ont les utilisateurs du milieu forestier, les parties prenantes impliquées dans un processus de participation à la planification forestière et de gens non affiliés, de type grand public. Dans un premier temps, pour chacun de ces groupes, l’acceptabilité des paysages résultant de possibles traitements sylvicoles écosystémiques est documentée, sur le plan visuel à l’aide d’un sondage. Il en ressort que certains traitements de rétention variable atténuent efficacement les impacts visuels des agglomérations de coupes dans le moyen plan. Dans un deuxième temps, l’acceptabilité de la stratégie est explorée auprès des parties prenantes au processus de participation via des entretiens individuels. La stratégie s’est révélée assez accepta le, surtout en comparaison des options actuelles, quoique des modulations semblent nécessaires pour les territoires fauniques structurés. Finalement, la perception de la stratégie par des répondants de type grand public est investiguée au moyen de groupes de discussion. Les résultats démontrent que les répondants se sont appropriés les bases de l’aménagement écosystémique et ont identifié des balises afin de construire l’acceptabilité sociale de la stratégie en pessière. / Quebec has recently embarked on the transition toward ecosystem management, which is la type of forest management that is based on the emulation of natural disturbances in order to decrease the impacts of timber harvesting on the ecosystem. By mimicking natural disturbances in severity, frequency and intensity, ecosystem management aims at keeping the ecosystem within the limits of its natural variability. In the black spruce forest, where the main natural disturbance is wildfire, ecosystem management is implemented in the form of extensive harvests in which all mature trees are cut. While this form of management has a strong environmental component, it faces social acceptability challenges given that people generally dislike large-scale clearcutting. Therefore, the long-term success of ecosystem management in the boreal black spruce forest will depend on the degree to which it can respond to and adapt to the population’s values where required. The population maintains a wide range of relationships with this ecosystem and can be divided into three main groups: forest users, stakeholders involved in a participative planning process, and unaffiliated and uninformed members of the general public. This research project investigates the diverse perceptions of ecosystem management held by each of these three groups. Conducted as a survey, the first part of the study examined the visual acceptability of ecosystemic sylvicultural treatments, and found that certain variable retention treatments were considered to be able to mitigate the agglomerations’ visual impacts in the middle ground. Then, the acceptability of ecosystem management strategy, as already implemented as a pilot project, is explored for the stakeholders by means of individual interviews. Here, ecosystem management, as a strategy for the black spruce forest, was well received, especially in comparison to the available alternatives and despite a high demand for adjustments in the case of controlled wildlife territories. Finally, the social perception of the ecosystem management strategy for unaffiliated and uninformed general public type people is explored through focus groups. Results show that participants were able to fully understand the theoretical basis of ecosystem management and to identify milestones enabling to build the strategy’s social acceptability for the black spruce forest.

L’aménagement écosystémique a été recommandé lors de la commission d’étude sur la gestion de forêt publique québécoise (2004) pour être au cœur de la gestion des forêts du Québec. Selon le ministère des Ressources naturelles et de la Faune, Il vise, par une approche écologique appliquée à l’aménagement forestier, à assurer le maintien de la biodiversité et de la viabilité de l’ensemble des écosystèmes forestiers en répondant aux besoins socioéconomiques, ceci dans le respect des valeurs sociales liées au milieu forestier. Pour appliquer un tel mode de gestion dans la province, le gouvernement a voulu d’abord tester son approche à travers le projet d’aménagement écosystémique de la réserve faunique des Laurentides. Bien entendu, ce projet visait également de développer et tester des outils de mise en œuvre de l’aménagement écosystémique, mais aussi de développer une approche en matière d’acceptabilité sociale. En début du projet, à la suite des premiers portraits réalisés sur le territoire de la réserve faunique des Laurentides, il est apparu difficile à court terme d’appliquer l’aménagement écosystémique sur tout le territoire à cause de son besoin de restauration, des décennies d’interventions forestières ayant transformé l’état de la régénération et du couvert forestier en général. Face à ce défi, le projet a opté d’agir en premier lieu sur les secteurs névralgiques. Comment ces lieux ont-ils été déterminés? Quels sont les critères qui ont été utilisés? Quels étaient les acteurs impliqués? Comment ont-ils travaillé? Quel a été le résultat de cet exercice? Ce mémoire vise à présenter la méthode de cartographie participative et consensuelle des zones à haute valeur qui a été utilisée. Il revient sur les grandes étapes de cette cartographie, les choix stratégiques qui ont été pris tout au long du processus de cartographie participative des zones à haute valeur. Cette cartographie renseigne sur les endroits qui nécessitent une vitesse de mise en œuvre et de restauration plus rapide de l’aménagement écosystémique. Ce processus de cartographie participative des zones à haute valeur a été évalué par les participants de cette étude. Les résultats démontrent qu’il y a eu quasi-consensus de la démarche et de l’outil élaboré, mais aussi les limites de l’exercice.

Cette étude propose une lecture des représentations de l'aménagement écosystémique offertes par des membres du système social forestier québécois (scientifiques, gouvernements, militants, autochtones). Deux groupes ont pu être identifiés parmi une vingtaine de répondants : les innovateurs et les receveurs. Les innovateurs, participent à la mise en oeuvre de l'aménagement écosystémique et sont par la même occasion liés plus étroitement au processus de décision politique. Pour eux, les enjeux auxquels est confronté l'aménagement écosystémique sont d'ordre écologique et sa mise en oeuvre est nécessaire à la protection de la biodiversité. Les receveurs, qui ne participent pas à la mise en oeuvre, voient plutôt l'aménagement écosystémique comme un outil parmi d'autre pour intégrer le concept de développement durable en foresterie. Pour ces derniers, l'aménagement écosystémique n'est pas limité à la sphère environnementale du développement durable et doit plutôt s'intégrer aux différents enjeux -environnemental, social et économique - auxquels est confrontée la gestion forestière.

L'aménagement écosystémique est un concept d'aménagement qui est à l'avant plan de la foresterie québécoise depuis quelques années (Coulombe et al, 2004; Jette, 2006). Cependant, jusqu'à maintenant, personne n'a fait la preuve que le concept pouvait être transposé en pratique, surtout à grande échelle. Un des principaux défis de l'aménagement écosystémique est d'assembler un grand nombre de traitements sylvicoles qui doivent permettre de concilier les volets écologique, social et économique. Le choix de ces traitements sylvicoles doit passer le test de la validation autant écologique que social, mais surtout, dans l'objet de ce mémoire, celui de la faisabilité opérationnelle et financière. Cette étude de cas de la stratégie d'aménagement écosystémique développée pour l'île René-Levasseur (IRL) a permis d'obtenir la même possibilité forestière (260 000 m3 /an) que celle obtenue par la stratégie de coupe en mosaïque (CMO) présentement en vigueur sur ce territoire. Cependant, le coût d'approvisionnement de la stratégie écosystémique est de 16 % supérieur à celui de la stratégie CMO.