L'établissement et la croissance de l'épinette noire en régénération après une coupe en forêts boréales sont fréquemment affectés par la prolifération de plantes éricacées telles le Kalmia angustifolia . La compétition éricacées-épinette noire est fréquente au point d'entraîner une baisse significative du potentiel forestier dans la forêt boréale de l'est du Canada. Il est toujours difficile de proposer des scénarios sylvicoles qui garantissent la résilience des peuplements propices à l'envahissement. Ceci découle du manque de connaissance des impacts de l'aménagement sur la dynamique des éricacées à l'echelle du paysage ; ainsi que du manque de compréhension des mécanismes écologiques qui font qu'une pessière coupée se transforme en pessière à éricacées et non en pessière dense.L'objectif général de cette étude est de cartographier la distribution spatiale des éricacées au niveau régional. Après l'acquisition des données et de leur prétraitement, une interprétation experte a permis de produire les polygones pour l'entraînement des algorithmes de classification pour les images IKONOS. Deux séries de polygones (couverture de surface et strate arborescente) découlent de ces opérations. Chaque serie est associée à l'une des deux stratifications et contient toutes les classes thématiques de cette stratification. Une première segmentation fut appliquée sur une mosaïque de sept images IKONOS pour créer des objets spatiaux. Ces objets ont ensuite étés assignés à une classe thématique en faisant appel à la logique floue disponible dans le logiciel eCognition. Deux types de cartes thématiques (strate arborescente et couverture du sol) sont créés à l'aide des sites d'entraînement issus de la photo-interprétation experte.Les résultats furent validés à l'aide des placettes de sondage terrain (précision globale de 80 % pour les deux thématiques). 70% de l'étendue des cartes produites sur la mosaïque IKONOS furent ensuite utilisée pour son application à la classification de l'image Landsat-TM qui couvre toute la zone d'étude. Le 30% non utilisé des cartes de la mosaïque IKONOS ont servi à valider les résultats cartographiques de la classification de l'image Landsat-TM (précision globale de 88.0% pour la carte arborescente et de 78.4% pour la carte de la couverture du sol).Les méthodes et cartes résultantes seront utiles pour la gestion de la ressource forestière, en particulier pour la productivité de l'épinette noire dans les régions nordiques.

Nous avons mené une étude pour identifier les situations où les éricacées et des feuillus causent des problèmes de compétition aux conifères en forêt boréale. Pour ce faire, nous avons lié les données d’un inventaire de régénération réalisé entre 2007 et 2011 à des données portant sur l’hypsométrie, la classification écologique, les sols et les peuplements forestiers avant la récolte. Nous avons analysé cet assemblage de données pour étudier les relations entre la végétation concurrente et les variables associées à la récolte et à l’environnement, puis nous avons estimé la probabilité d'observer une couverture d'espèces concurrentes donnée en fonction de ces variables. De plus, en 2015, nous avons rééchantillonné une partie des sites pour évaluer l'impact temporel de différents niveaux de compétition sur le coefficient de distribution (c.d.), la vigueur et la surface terrière de la régénération résineuse, là où elle était marginale tôt après la coupe. L’analyse des données de l’inventaire de 2007 à 2011 montre, qu’après une coupe avec protection de la régénération et des sols, les éricacées et les feuillus ne sont pas associés aux mêmes types de milieux. Les éricacées se retrouvent surtout dans des milieux moins productifs associés à l’épinette noire et au pin gris. La distinction entre les milieux propices aux feuillus commerciaux intolérants à l’ombre et aux feuillus non commerciaux est moins nette puisqu’ils répondent souvent de façon semblable à une même variable. L’analyse des données de l’inventaire de 2015 montre une amélioration significative du c.d. lorsque les niveaux de compétition des feuillus commerciaux intolérants à l'ombre sont faibles (c.d. 0-40%) et lorsque les niveaux de compétition des éricacées sont modérés (c.d. 26-75%). Les différents types et intensités de compétition ne semblent pas affecter la vigueur ni influencer la surface terrière de la régénération résineuse de 9 à 14 ans après la coupe.

Les arbustes éricacées sont réputés pour nuire à la croissance de l’épinette noire (Picea mariana (Mill.) [B.S.P.]) par une forte compétition pour les ressources. L’ouverture de la voûte forestière par la coupe peut intensifier cette compétition et mener à l’envahissement des plantes éricacées. L’objectif de ce projet de recherche était d’expliquer, par l’évaluation de la réponse des traits fonctionnels, le potentiel d’envahissement des éricacées et la stagnation de la croissance de la régénération naturelle d’épinette noire après coupe dans le domaine de la pessière noire à mousses de l’est. Le premier volet de la thèse démontre que le thé du Labrador (Rhododendron groenlandicum [Oeder] Kron & Judd) s’acclimate rapidement à l’augmentation de lumière causée par la coupe, spécialement dans les coupes les plus intenses, par des modifications physiolgiques. De son côté, les traits morphologiques de l’épinette noire n’ont pas répondu au changement d’environement créé par la coupe, indicant soit une absence ou un délai d’acclimatation. La deuxième expérience terrain a permis de constater que la photosynthèse de l’épinette noire était influencée négativement par la présence des plantes éricacées sur le parterre de coupe, et ce, peu importe la qualité de la station étudiée. Cette réduction du taux de photosynthèse serait attribuable à la plus faible disponibilité en azote minéral dans les parcelles témoin résultant d’une forte compétition souterraine des plantes éricacées pour les ressources nutritives du sol. Une troisième expérience en serre a démontré que la masse foliaire par unité de surface (LMA) du Rhododendron et du Kalmia a diminué avec l’ombrage. L’épinette noire a montré une taux d’absorption et un taux d’absorption spécifique supérieurs à des niveaux d’azote plus élevés comparativement aux éricacées. La plasiticité envers la lumière fut supérieure pour le Kalmia (sauf pour la LMA) et celle envers l’addition d’azote fut supérieure pour le Rhododendron et l’épinette suggérant que la plasticité des traits est en accord avec le statut successionnel des espèces. / Ericaceous shrubs are known to impair black spruce (Picea mariana (Mill.) [B.S.P.]) growth by creating a strong competition for below and aboveground resources. Opening of the forest canopy with harvest can intensify this competition and lead to enroachment of ericaceous shrub. Our objective was to explain, through evaluation response of functional traits, ericaceous potential enroachment after logging and stagnant growth of black spruce advance regeneration in the Quebec’s eastern black spruce-feathermoss sub-domain. The first chapter demonstrated the rapid acclimation of bog Labrador tea (Rhododendron groenlandicum [Oeder] Kron & Judd) to higher light availability created by logging, especially in the more intense treatements, through a modification of both physiological leaf traits. On the other hand, black spruce leaf traits did not respond to changes in environement associated with logging; this may indicate either an absence or a delay in acclimation. In a second field experiment, black spruce photosynthetic rate was negatively influenced by ericaceous shrub presence on the cutting area, regardless of the site fertility quality. The lower photosynthesis rate of black spruce, when associated with ericaceous shrubs, could be resulting of a lower mineral soil nitrogen availability created by a greater belowground competition for ressources form the ericaceous shrubs. A third experiment under greenhouse conditions showed that Rhododendron and Kalmia leaf mass per unit of area (LMA) was reduced by shading, but was similar for black spruce. There were few differences in trait response to N addition among species. Black spruce showed higher absorption rate and specific absorption rate at higher N levels, compared to the two ericads. Plasticity to light was higher for Kalmia (except for LMA) and plasticity for nitrogen addition was higher for Rhododendron black spruce suggesting that trait plasticity is in accordance with successional status of these species.

L’objectif principal de l’inventaire écologique réalisé est la caractérisation des sites avec présence d’éricacées : Rhododendron groenlandicum, Vaccinium sp. et Kalmia angustifolia, des forêts de la Côte-Nord, ainsi que de comprendre davantage leurs exigences écologiques. Quatre-vingt-dix-sept sites ont été étudiés au nord de Baie-Comeau, tous provenant de pessières noires à mousses (Picea mariana) vierges. Le Rhododendron est l’espèce éricacée dont le recouvrement moyen du parterre forestier est le plus important suivi par les Vaccinium et le Kalmia. Leur présence a été associée aux pessières noires ouvertes et aux sols acides, de textures grossières et pauvres en éléments nutritifs. Leur recouvrement diminuait avec la dominance des sapins (Abies balsamea). Quatre associations végétales ont été identifiées. L’une d’elles regroupait les trois espèces d’éricacées et trois espèces de Cladina. Les résultats de cette recherche pourront aider à classifier les sites selon leur niveau de vulnérabilité à l’envahissement par les plantes éricacées après coupe forestière. / The objective of the present ecological inventory was to characterize the presence of three common ericad species: Rhododendron groenlandicum, Vaccinium species and Kalmia angustifolia, in Quebec North Shore forests, and to better understand their presence in relation to environmental factors. Ninety-seven sites within the undisturbed black spruce-feathermoss (Picea mariana) forest north of Baie-Comeau were selected for the study. Rhododendron had the highest mean cover, followed by Vaccinium and Kalmia. The presence of these species was associated with an open forest canopy, acid, coarse-textured and nutrient-poor soils. Ericads were strongly associated with black spruce-dominated forests, with presence decreasing as the balsam fir (Abies balsamea) component increased. Four vegetation associations were identified, including an Ericad-lichen group that included the three ericads and three Cladina species. Results may be used to help identify and classify sites vulnerable to ericaceous invasion after forest harvest.

Les pessières noires à mousses de la forêt boréale du Québec représentent près de 27% du territoire total québécois et se sont historiquement renouvelées selon un régime naturel de feux. Plus récemment, les coupes forestières totales ont graduellement laissé la place aux coupes avec protection de la régénération et des sols, qui limitent la circulation de la machinerie à des sentiers de débardage régulièrement espacés. Suite à l'ouverture du couvert forestier par la coupe forestière, les éricacées du sous-étage peuvent compromettre la régénération et la croissance de l'épinette noire. Dans le contexte de la recherche de stratégies d'aménagement forestier qui s'inspirent du régime des perturbations naturelles, l'objectif de cette thèse était de comparer les patrons spatiaux et temporels des propriétés physico-chimiques et microbiologiques du sol organique, de la taille, de la densité et de la régénération de l'épinette noire, et du recouvrement et de la biomasse aérienne des éricacées après feu et après coupe, dans la pessière noire à mousses. Nos résultats démontrent que les feux et les coupes ne laissent pas la même empreinte spatiale. Le feu est à l'origine des patrons à plusieurs échelles qui reflètent l'existence de zones brûlées à différentes intensités. La coupe impose une structure répétitive où les propriétés du sol et de la végétation sont différentes selon la zone occupée sur le parterre de coupe (i.e., sentiers de débardage ou zones de protection). En modifiant les processus et les propriétés du sol, ainsi qu'en affectant la distribution spatiale et la croissance de l'épinette noire selon les différentes zones d'occupation, les éricacées contribuent à maintenir les différences existantes (a) entre les sentiers et les zones de protection, et (b) à l'intérieur des zones de protection, entre les agrégats (i.e., patches) que les éricacées occupaient avant la coupe et les zones où le couvert forestier était fermé. Ces différentes signatures spatiales après feu et après coupe ne convergent pas à long-terme (62-98 ans). Cette thèse constitue un travail de recherche multidisciplinaire qui a apporté des connaissances originales concernant l'adéquation des méthodes numériques aux problématiques écologiques, l'écologie spatiale de la régénération des éricacées et la compréhension des régimes des perturbations naturelles et anthropogéniques, qui est une étape fondamentale au développement raisonné de l'aménagement écosystémique.