Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / La limite des arbres est contrôlée par le climat rigoureux y prévalant, par différentes contraintes écologiques et par les caractéristiques des espèces qui la composent. Cette dynamique est liée à la régénération des espèces arborescentes, de la germination des graines à la survie et à la croissance des plantules. Notre objectif était de caractériser la dynamique de la limite altitudinale des arbres à Kangiqsualujjuaq et d'identifier les facteurs contrôlant la régénération des espèces arborescentes. La cartographie des individus le long de gradients altitudinaux et des analyses dendrochronologiques ont révélé un important recrutement de Larix laricina et une accélération récente de sa croissance verticale et radiale. Nos expérimentations suggèrent que l'effet allélopathique d'espèces arbustives, inhibant la germination et la faible disponibilité des lits de germination adéquats entravent la régénération de Picea manana. Le recrutement accru du mélèze au-delà de la limite des arbres pourrait mener à une remontée de celle-ci à Kangiqsualujjuaq.

Le principe des chronoséquences a été adopté pour déterminer l'évolution du volume après l'entrée en sénescence de peuplements d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) de la Côte-Nord à partir d'une carte des feux et des données des placettes échantillons permanentes. Pour déterminer l'évolution du volume après 200 ans, des répartitions théoriques du territoire par classe de volume ont été établies à partir de deux hypothèses différentes : (i) le maintien du volume au cours du temps et (ii) la décroissance du volume. La comparaison de ces répartitions théoriques à la répartition observée a permis de retenir l'hypothèse du maintien du volume après l'entrée en sénescence du peuplement. Les modifications de l'évolution du volume au cours du temps se répercutent par une baisse du niveau de possibilité forestière due à une augmentation du volume perdu par sénescence qui peut être compensée par le recours à l'optimisation lors de la réalisation du calcul de possibilité forestière.

Cette thèse a pour objet i) l'étude de la phase initiale de colonisation des débris ligneux d'épinettes noires (Picea mariana [Mill] B.S.P.) produits par le feu, par les coléoptères saproxyliques ainsi que l'étude ii) des facteurs régulant les taux de décomposition de ces débris ligneux dans le nord de la forêt boréale du Québec. Cette étude est la seule à ce jour traitant à la fois de la décomposition du bois et de la colonisation saproxylique dans un contexte postfeu. Entre autres, elle a mis à profit un dispositif d'échantillonnage entomologique installé très tôt après feu (7 jours). Ce dispositif ainsi que celui utilisé pour caractériser la décomposition de la matière ligneuse se sont étendus sur un large territoire ce qui a permis de couvrir l'essentiel de la variabilité des conditions postfeu ainsi que de considérer de multiples échelles spatiales. L'étude a ainsi mis en lumière l'importance de la sévérité du feu dans la structuration des patrons de colonisation. De plus, le patron de colonisation laisse présager que les capacités de dispersion des coléoptères saproxyliques colonisant les brulis récents sont très importantes. En plus d'influencer fortement le patron de colonisation des coléoptères saproxyliques, la sévérité du feu affecte aussi le processus de décomposition de la matière ligneuse. Les caractéristiques de l'habitat brûlé ont influencé le patron de colonisation de façon très importante. Les attributs de l'habitat brûlé, plus particulièrement, la sévérité du feu, ont influencé ce patron à de multiples échelles spatiales et ce, à la fois pour les adultes colonisateurs et les néonates. De façon générale, les prédateurs et les xylophages adultes étaient plus abondants dans les paysages et les peuplements sévèrement brûlés alors que la sévérité du feu avait un impact opposé sur les mycophages. L'importance de la sévérité du feu devrait être une conséquence directe de l'impact de cette variable sur les propriétés nutritionnelles du substrat ligneux. En ce sens, une plus forte abondance des adultes xylophages dans les peuplements sévèrement brûlés est contre-intuitive. En effet, les néonates xylophages étaient plus abondantes dans les arbres faiblement brûlés, ces derniers favorisant la survie larvaire en maintenant un taux d'humidité subcorticale suffisant. Un tel comportement postfeu suggère une stratégie de colonisation non-optimale chez plusieurs espèces xylophages. Ce comportement pourrait être le résultat d'une pression évolutive qui aurait amené ces espèces à détecter et utiliser un substrat à l'apport beaucoup plus stable, en l'occurrence celui produit par sénescence naturelle en forêt verte, plutôt que celui résultant d'une perturbation survenant à des intervalles hautement variables dans le temps et l'espace. Se dirigeant vers le substrat brûlé en utilisant les mêmes volatiles que ceux émis par les arbres récemment morts en forêt non-brûlée, les adultes colonisateurs auraient majoritairement convergé vers les paysages contenant davantage de ces volatiles, soit ceux sévèrement brûlés. Malgré la non-optimalité de cette stratégie, l'utilisation des brulis demeurent une opportunité reproductive (plutôt que la panacée) pour les espèces xylophages considérant la très grande quantité de substrats qu'on y retrouve. D'autre part, le processus de dispersion vers les habitats où la quantité de volatiles est élevée implique la prise en compte de caractéristiques environnementales à grandes échelles spatiales. Néanmoins, les caractéristiques de l'habitat brûlé mesurées à des échelles plus fines sont demeurées importantes afin de structurer le patron de colonisation. L'émigration des individus depuis des habitats-sources éloignés vers le substrat de reproduction ou d'alimentation a été la conséquence directe de ce patron spatial multi-échelles. Par ailleurs, l'éloignement des sources de colonisation n'aurait eu que très peu d'impact sur la capacité des coléoptères saproxyliques adultes à atteindre l'habitat à coloniser. Seule l'abondance de quelques espèces majoritairement mycophages diminuait en fonction de la distance aux feux récents. L'absence d'effets négatifs de l'éloignement des sources de colonisation pourrait être conséquente aux très fortes capacités de dispersion présumées des espèces colonisatrices initiales. En plus d'influencer la colonisation saproxylique, la sévérité du feu a eu un impact considérable sur les taux de décomposition de la matière ligneuse. De façon générale, ces taux étaient relativement bas (k = 0,013) lorsque comparés à ceux observés sur des taxons similaires et à l'intérieur d'écorégions comparables. La sévérité du feu a négativement influencé les taux de décomposition notamment en accélérant la perte d'humidité et la chute de l'écorce et en ralentissant la fragmentation des chicots. Les faibles taux de décomposition chez les arbres sévèrement brûlés pourraient aussi être conséquents à une action comminutive réduite des espèces xylophages. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Feu de forêt, coléoptères saproxyliques, taux de décomposition, débris ligneux, Picea mariana, dispersion, patrons spatiaux, forêt boréale

Plusieurs études ont mis en lumière l'importance du bois mort dans la dynamique des écosystèmes forestiers boréaux, qu'il soit sur pied (chicot) ou au sol. Chez les espèces boréales de l'est de l'Amérique du nord, on dispose cependant de relativement peu d'informations sur la dynamique des arbres morts per se, en termes de recrutement, de taux de dégradation, de rapidité de décomposition, etc. Cette thèse vise à approfondir les connaissances sur la dynamique des arbres morts de quatre espèces très communes en forêt boréale de l'est : le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.), le sapin baumier (Abies balsamea [L.] Mill.), le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et l'épinette noire (Picea mariana [Mill.] BSP). La thèse est divisée en quatre chapitres. Le premier chapitre décrit les trajectoires de dégradation du bois mort en forêt mature ou surannée. Des courbes de persistance sur pied des chicots ont été construites pour chaque espèce, et les trajectoires de dégradation ont été documentées en se basant sur la forme de la relation, le délai dans l'initiation de la chute et la demi-vie (le temps requis pour que la moitié des tiges soient tombées). Chez la plupart des espèces, les courbes de survie ont pris la forme de fonctions sigmoïdes inversées. Le peuplier faux-tremble, le pin gris et dans une moindre mesure le sapin baumier présentaient des délais significatifs avant que les taux de chute ne deviennent importants. De plus forts taux de chute étaient observables chez l'épinette noire dans les premières années suivant la mort. Le pin gris était clairement l'espèce la plus persistante vu sa grande résistance à la chute et aux bris. Le diamètre des arbres n'a pas influencé significativement la probabilité de chute. Au deuxième chapitre, je me suis intéressée aux taux de minéralisation du bois des chicots et aux facteurs qui les influencent. Les taux de minéralisation différaient significativement entre les espèces. Le peuplier faux-tremble présentait un taux de minéralisation plus rapide que ceux des conifères. Le pin gris occupait le deuxième rang, suivi par le sapin baumier. L'épinette noire s'est révélée particulièrement résistante à la minéralisation. Aucune différence n'a été observée entre les taux de minéralisation à la base et à hauteur de poitrine chez les conifères, tandis qu'à la base des chicots de peuplier faux-tremble, ce taux était significativement plus élevé qu'à hauteur de poitrine. Le temps écoulé depuis la mort de l'arbre (TDM) et l'activité des Cérambycidés étaient significativement associés à une minéralisation plus rapide chez le peuplier faux-tremble, le sapin baumier et le pin gris, alors qu'une croissance lente et un faible diamètre étaient associés à des taux de minéralisation plus lents chez l'épinette noire. Je suggère que les conditions environnementales dans lesquelles se trouvaient les pessières noires échantillonnées pourraient expliquer pourquoi le TDM influence moins la minéralisation du bois des chicots chez l'épinette noire. Au chapitre 3, j'ai examiné les patrons temporels de mortalité et la dynamique des arbres morts après feu sur une période de dix ans chez le peuplier faux-tremble, le pin gris et l'épinette noire. Les patrons temporels de mortalité des trois espèces ont révélé que la mortalité était décalée dans le temps. La majeure partie de la mortalité a eu cours dans les deux années suivant le feu, mais le processus de mortalité s'est poursuivi jusqu'à la fin de la période d'étude de dix ans. Le pin gris était l'espèce la plus persistante comme chicot, suivi du peuplier faux-tremble et de l'épinette noire. Les facteurs influençant la persistance des chicots représentaient plusieurs échelles et étaient généralement spécifiques à chaque espèce. La sévérité du feu était le seul facteur commun à toutes les espèces influençant la persistance des chicots, ceux situés dans des peuplements sévèrement brûlés étant moins susceptibles de tomber. La persistance sur pied des chicots de peuplier faux-tremble augmentait avec la surface terrière et le diamètre des tiges. La présence de coupes de récupération dans le paysage n'a affecté que la persistance des chicots d'épinette noire. Les patrons de chute différaient aussi selon les espèces. Le court-circuitage du stade de chicot (i.e. quand un arbre vivant tombe directement au sol) ainsi que le déracinement de chicots étaient communs. La mortalité décalée dans le temps des arbres dans plusieurs peuplements, ainsi que la persistance relativement élevée des chicots dix ans après feu, ont assuré un recrutement continu de bois mort frais qui a permis la présence d'une importante quantité de chicots ainsi que l'abondance simultanée de bois mort de différents stades de dégradation. Le dernier chapitre est intégrateur des chapitres précédents. J'y ai examiné quels traits morphologiques prévoient le mieux le TDM et la densité résiduelle du bois et j'y ai évalué dans quelle mesure un système de classification de la dégradation communément utilisé est représentatif de ces deux variables. Les résultats indiquent que les meilleures combinaisons de traits prédictifs du TDM et de la densité du bois diffèrent d'une espèce à l'autre. Le recouvrement d'écorce et la pénétrabilité du bois constituaient les seuls traits morphologiques prédictifs communs à toutes les espèces relativement au TDM et à la densité résiduelle du bois, respectivement. Le stade de dégradation constituait un indicateur grossier de l'âge des chicots (i.e. TDM). L'âge moyen des chicots croissait généralement avec les stades de dégradation, mais des chevauchements significatifs dans les TDM de stades de dégradation adjacents ont été observés chez toutes les espèces. Le même phénomène a été observé relativement à la densité du bois. Cette étude montre que le système de classification de la dégradation utilisé peut être utile lorsque des estimations grossières sont requises. Cependant, lorsque des estimations plus précises sont nécessaires, les modèles spécifiques à chaque espèce construits selon des traits morphologiques significatifs ne représentent pas des outils demandant plus de temps ou de ressources sur le terrain et procurent des estimations du TDM et de la densité plus précises. Les résultats de cette thèse montrent que la dynamique de dégradation et de décomposition différentielle des quatre espèces à l'étude traduit des réponses individuelles des espèces qui sont liées à leur autécologie. Ces différences entre espèces sont observables dans tous les chapitres, que ce soit en regard des trajectoires de dégradation des tiges (chapitres 1 et 3), de la minéralisation du bois (chapitre 2) ou des indicateurs morphologiques de l'état d'un chicot (chapitre 4). Cette conclusion est aussi valable pour les assemblages de facteurs qui influencent la dégradation (chapitre 3) et la minéralisation (chapitre 2). Le bois mort ne peut donc pas être considéré comme un substrat uniforme et la spécificité des espèces peut avoir d'importantes conséquences pour plusieurs fonctions écologiques liées au bois mort. Dans une perspective d'aménagement écosystémique, ces résultats devraient être considérés lors de l'élaboration de stratégies de rétention d'arbres à valeur de conservation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bois mort, chicots, taux de chute, taux de minéralisation, mortalité, systèmes de classification de la dégradation, dendrochronologie, peuplier faux-tremble, Populus tremuloides Michx., sapin baumier, Abies balsamea (L.) Mill., pin gris, Pinus banksiana Lamb., épinette noire, Picea mariana (Mill.) BSP.

L'épinette noire est considérée comme l'une des essences commerciales résineuses les plus importantes de la forêt boréale du Québec (Gagnon et Morin 2001). Selon Larson 1963 (Lejeune 2004), le rendement en sciage dépend principalement des caractéristiques morphologiques de l'épinette comme la hauteur des arbres et le défilement. Le projet a consisté à reconstituer la forme 3D des tiges d'épinette noire et du sapin baumier avec les modèles de défilement développés par Schneider et al. (2014), à partir de leurs diamètres et hauteurs respectifs issus des données de l'inventaire écoforestier du Ministère des Forêts de la Faune et des Parcs (MFFP), (1360 placettes réparties dans le Québec forestier méridional). Le logiciel Optitek (développé chez FPInnovations) a ensuite été utilisé pour simuler le rendement théorique optimal en sciage de chaque placette. Une analyse de ce rendement a permis d'évaluer l'effet de variables géographiques, bioclimatiques, stationnelles et dendrométriques sur le rendement en sciage chez ces deux essences. L'effet de ces différentes variables a également été étudié en fonction du contexte du marché moyen du bois. Les résultats indiquent que le rendement en sciage augmente avec la hauteur des placettes mais différemment selon les configurations d'usines. Les modèles basés sur un diamètre minimum d'utilisation à 7.5 cm fournissent des estimations plus précises et des gains importants en termes de rendement en sciage et de produits forestiers que ceux basés sur un diamètre marchand à 9 cm fin bout. Les modèles d'analyses paramétrés en fonction des variables géographiques, dendrométriques et du bioclimat expliquent de façon significative la variation du rendement théorique en sciage (PMP/m³, types de produits p. ex. 10, 12, 16 pieds) à l'échelle de la placette. Ceux-ci révèlent une augmentation du rendement en sciage et qu'un fort indice de défilement des tiges dans les faibles densités influence à la baisse ce rendement suivant le type de configuration de l'usine 16'.

Identifier les principaux facteurs affectant la croissance des arbres sur les sites remis en production après exploitation par l’industrie des sables bitumineux dans le nord de l’Alberta peut nous informer sur ce qui peut être fait pour réduire les délais avant le retour d’un écosystème fonctionnel sur ces sites. Cette étude a examiné le rôle joué par la disponibilité de l’eau, la concentration foliaire des nutriments, de la compétition ainsi que les propriétés chimiques du sol sur la croissance en hauteur de jeunes peupliers faux-tremble et épinettes blanches sur deux types de sol restauré soumis à deux niveaux de fertilisation. Pour fins de comparaison, un site naturel ayant brulé au même moment que la construction du site remis en production a aussi été étudié. Les arbres poussant sur le mélange tourbe-minéral étaient plus grands que ceux du mélange sol forestier-minéral, quoique la différence n’était pas significative dans le cas de l’épinette. La fertilisation n’avait pas d’effet apparent sur la hauteur des arbres sur le mélange sol forestier-minéral et avait un effet négatif sur la hauteur pour les arbres plantés sur le mélange tourbe-minéral. L’utilisation de l’engrais a augmenté le couvert occupé par les plantes concurrentes sur les deux types de sols ce qui, en combinaison avec l’absence d’effet positif sur la hauteur des arbres, suggère que l’effet de la fertilisation est négatif puisqu’elle augmente la compétition pour les ressources sans pour autant favoriser la croissance des deux essences étudiées. Les principaux facteurs affectant la croissance des arbres sur le site d’étude se sont révélés être majoritairement liés à la disponibilité des éléments nutritifs et ne semblent pas être significativement différents entre les deux types de sols. La croissance des drageons de peuplier sur le site naturel n’était pas corrélée avec les variables mesurées ce qui semble indiquer que la hauteur des drageons n’était toujours pas liée aux facteurs environnementaux mesurés après six ans.

La présente étude avait pour but de développer des stratégies de séchage à haute température pour le colombage (2x4) d'épinette blanche, sapin baumier et peuplier faux-tremble en vue de sa transformation en produits à valeur ajoutée. La teneur en humidité (H) cible visée était de 8%, avec 90% du chargement entre 6% et 10% H. Le temps de séchage, le retrait directionnel, le gauchissement, la fréquence de gerces et fentes, les gradients de teneur en humidité, les contraintes de séchage, ainsi que la variation de la couleur furent les principaux critères d'évaluation de la qualité du séchage. Un dispositif aléatoire simple comprenant trois espèces et trois programmes de séchage par espèce fut utilisé, ce qui a donné neuf essais de séchage au total. La stratégie de séchage adoptée démontre qu'il est possible de sécher les colombages d'épinette blanche à 8% H avec 90% du chargement entre 6 et 10% H, et cela dans un temps raisonnable et avec un niveau acceptable de gauchissement et de contraintes résiduelles de séchage. Une période d'équilibrage de 15 heures semble suffisante pour minimiser les variations d'humidité entre les planches et les gradients d'humidité en épaisseur. Le lestage et le pré-étuvage devraient faire partie intégrante de la stratégie de séchage, de même qu'une période d'équilibrage prolongée pour cette espèce. Pour le séchage du sapin baumier et du peuplier faux-tremble, les résultats obtenus démontrent que le séchage à haute température seul ne serait pas des plus souhaitable, du moins pour les colombages contenant des poches d'eau et des défauts de roulure et de carie. Dans ce dernier cas, un pré-triage du bois avant séchage s'avérerait nécessaire et le programme de séchage devrait vraisemblablement inclure une étape de pré-séchage à faible température jusqu'à une humidité de 30 à 40% (séchage hybride). Enfin le séchage à haute température cause inévitablement un jaunissement du bois mais une partie de la perte de clarté est récupérée après le rabotage des pièces.

L’éclaircie commerciale est une activité relativement nouvelle au Québec et son utilisation est en augmentation depuis ces dernières années. Dans ce contexte, le ministère des Ressources naturelles du Québec a entrepris une étude des effets du traitement dans les peuplements forestiers de la province. La présente investigation analyse la mortalité des tiges dix ans après l’éclaircie commerciale. Avec l’appui du modèle ForestGales, il a été possible de déterminer les vitesses critiques du vent nécessaires au déracinement et à la rupture de tiges d’épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) et de sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.). À partir de régressions logistiques, les variables les plus influentes sur le risque de mortalité au niveau des tiges individuelles ont été identifiées: le taux d’éclaircie, l’espèce, le diamètre et le type de dépôt. Finalement, cette étude propose un modèle capable de prédire le risque de mortalité pour les populations étudiées.

La valeur du panier de produits des peuplements résineux dépend des dimensions et du défilement des tiges, de la présence de défauts internes, mais aussi des propriétés physiques et mécaniques du bois, principalement de la rigidité du bois, puisque le bois d’œuvre résineux est utilisé essentiellement à des fins structurales. La rigidité du bois d’œuvre résineux est estimée en usine lors du classement visuel ou mécanique des sciages. En forêt, cette connaissance n’existe pas et il n’est pas possible aujourd’hui de localiser les régions ou les peuplements avec un fort potentiel de bois rigide, ni d’évaluer la valeur des bois ou encore de comparer la rentabilité des scénarios sylvicoles, en considérant ce critère de qualité déterminant. Cette absence de connaissances s’explique principalement par les efforts et les coûts considérables associés à la réalisation d’un inventaire de la qualité de la fibre, lequel suppose en effet l’échantillonnage de milliers d’arbres et des analyses en laboratoire très exigeantes. C’est dans ce contexte que la spectroscopie proche infrarouge a été évaluée, comme technologie rapide et non destructive, pour mesurer les propriétés physiques et mécaniques du bois. Dans un premier temps, nous avons évalué la variabilité écogéographique des propriétés du bois de l’épinette noire pour les deux principales végétations potentielles de la forêt boréale aménagée du Québec (chapitre 1). Nous avons observé que le bois poussant dans les peuplements purs d’épinettes noires avait des fibres matures plus longues, un bois significativement plus dense et de meilleures caractéristiques mécaniques que le bois poussant dans des peuplements mélangés avec le sapin baumier. Une approche de modélisation par saut d’échelle, basée sur des mesures de cernes provenant de 3350 placettes d’inventaire, a permis d’améliorer la performance de tous les modèles, en expliquant, à l’échelle du peuplement, 47%, 57%, 63% et 63% de la variabilité de la densité du bois, du module d’élasticité, de l’angle des microfibrilles, et de la longueur des fibres matures, avec des erreurs quadratiques moyennes, de 8.9 kg/m³, 0.52 GPa, 0.60° et 0.06 mm respectivement. Nous avons ensuite évalué le potentiel de la spectroscopie proche infrarouge pour mesurer les propriétés du bois de l’épinette noire (chapitre 2). De bonnes et d’excellentes statistiques de calibration (R², rapport de la performance à l'écart) ont été obtenues pour la densité basale (0.85, 1.8), l’angle des microfibrilles (0.79, 2.2), et le module d’élasticité (0.88, 2.9). Une régression segmentée a également été appliquée au profil radial de l’angle des microfibrilles afin de déterminer l’âge de transition du bois juvénile au bois mature. Les valeurs obtenues avec SilviScan ont été comparées à celles obtenues par spectroscopie. L’âge moyen de transition (23 ans ± 7 ans) a été légèrement sous-estimé, par spectroscopie proche infrarouge, avec une erreur de prédiction moyenne de −2.2 ± 6.3 ans et des intervalles de confiance à 95% de −14.6 et 10.1. Ces résultats suggèrent que l’âge de transition du bois juvénile au bois mature peut également être prédit par spectroscopie proche infrarouge. Finalement, la spectroscopie proche infrarouge a été utilisée pour évaluer la variabilité régionale de la densité basale et de la rigidité du bois des principales essences boréales du Québec (épinette noire, sapin baumier, pin gris, bouleau à papier et peuplier faux-tremble) (chapitre 3). Un système automatisé a été développé à cette fin et calibré à partir de données SilviScan. La densité basale et la rigidité du bois ont été estimées sur 30159 carottes de bois provenant de 10573 placettes d’inventaire. Les observations de densité et de rigidité étaient spatialement autocorrélées sur de plus longues distances chez les feuillus que chez les résineux. Un gradient latitudinal uniforme relié au climat était apparent pour le bouleau à papier et le peuplier faux-tremble. La distribution spatiale de ces mêmes propriétés n’était pas uniforme chez les résineux, suggérant une adaptabilité environnementale plus restreinte en comparaison aux essences feuillues étudiées. Cette thèse présente de grandes avancées dans le développement d’une méthode d’inventaire de la qualité de la fibre au Québec. La variabilité régionale de la densité et de la rigidité du bois est maintenant connue pour les principales essences boréales du Québec. Les prochains travaux porteront sur l’estimation de ces propriétés à l’échelle du peuplement forestier. / The value of forest products from softwood stands depends on stems volume and taper, internal defects, but also on physical and mechanical wood properties, especially stiffness, since softwood lumber is primarily used for structural purposes. The lumber stiffness is evaluated in sawmills through visual or mechanical gradings. In forest, this knowledge does not exist and it is not possible to locate the regions or the forest stands with a high lumber stiffness, neither to evaluate the value of forest products and the economic profitability of forest management scenarios considering this key attribute. This lack of knowledge is mainly due to substantial investments associated with an inventory of wood fibre quality, which involves the sampling of thousands of trees and very demanding laboratory tests. It is in this context that the near-infrared spectroscopy was evaluated as a rapid, non-destructive method for estimating physical and mechanical wood properties. Ecogeographic variation in black spruce clear wood properties was first investigated for the two main vegetation types of the managed boreal forest of the province of Quebec (chapter 1). Wood growing in pure black spruce stands had longer mature fibers, a significantly denser wood with better mechanical characteristics than the wood growing in stands mixed with balsam fir. A scaling-up modeling approach, based on ring data from 3,350 inventory plots, has improved the performance of all models, explaining, at the stand level, 47%, 57%, 63% and 63% of variance in wood density, modulus of elasticity, microfibril angle and mature fiber length with estimated root mean square errors of 8.9 kg/m³, 0.52 GPa, 0.60° and 0.06 mm respectively. The potential of near-infrared spectroscopy to determine the transition from juvenile to mature wood in black spruce was then assessed (chapter 2). Good to excellent calibration statistics (R², ratio of performance to deviation) were obtained for basic density (0.85, 1.8), microfibril angle (0.79, 2.2), and modulus of elasticity (0.88, 2.9). Two-segment linear regressions were applied to microfibril angle profiles to determine the transition age. The values obtained using SilviScan data were compared with those obtained using near-infrared spectroscopy predicted data. The average transition age (23 years ± 7 years) was slightly underestimated by near-infrared spectroscopy with a mean prediction error (and 95% limits of agreement) of -2.2 ± 6.3 years (-14.6/10.1). These results suggest that the transition age from juvenile to mature wood could be predicted by near-infrared spectroscopy. Finally, the near-infrared spectroscopy was used for estimating the regional variation in wood density and stiffness for the main boreal species of Quebec (black spruce, balsam fir, jack pine, paper birch, trembling aspen) (chapter 3). An automated near-infrared system was developed for this purpose and calibrated using SilviScan data. Basic density and wood stiffness were estimated on 30,159 increment cores from 10,573 inventory plots. The observations in wood density and stiffness were spatially autocorrelated on longer distances in hardwoods than softwoods. A uniform latitudinal gradient related to climate was observed in paper birch and trembling aspen. Conversely, spatial distribution in wood density and modulus of elasticity was not uniform in softwoods, suggesting a more limited environmental adaptability in comparison to the hardwood species studied. This thesis has made major advances in the development of a method for inventorying wood fibre quality in Quebec. Regional variation in wood density and stiffness is now known for the main boreal species of Quebec. Future work will focus on estimating these properties at the forest stand level.

Cette étude a évalué l’influence de la température et de la teneur en humidité du bois sur son comportement mécanique lors du procédé d’obtention des copeaux papetiers. Les propriétés mécaniques qui furent étudiées sont le cisaillement parallèle au fil, le fendillement et la flexion statique. Des échantillons jumelés du duramen et de l’aubier ont été pris des billes d’épinette noire et de sapin baumier pour chaque propriété mécanique. Les essais mécaniques ont été conduits à des températures variant entre -30ʻC et 20ʻC et à des intervalles de 10ʻC. La teneur en humidité des échantillons était largement au-dessus du point de saturation des fibres. La teneur en humidité, la masse volumique basale et la largeur des cernes ont aussi été mesurées pour chaque échantillon. Les résultats montrent que, pour les deux espèces et pour toutes les propriétés mécaniques étudiées, la température a eu un effet significatif sur les propriétés mécaniques uniquement au-dessous de 0ʻC. Dans ce cas, cet effet a été plus évident pour l’aubier que pour le duramen. En général, pour des températures de 0ʻC et plus, la température n’a pas affecté différemment les propriétés mécaniques étudiées, autant pour l’aubier que pour le duramen. Le fendillement a été la propriété mécanique la plus sensible à la variation de la température, suivi par le cisaillement et le MOR et le MOE en flexion. En outre, la teneur en humidité a été l’élément le plus important pour expliquer les propriétés mécaniques au-dessous de 0ʻC. En revanche, pour les températures de 0ʻC et plus, la masse volumique basale fut le facteur principal pour expliquer les propriétés mécaniques. La largeur des cernes de croissance n’a pas constitué un élément significatif pour prédire aucune propriété mécanique. Les résultats de ce travail devraient servir à améliorer la performance des équarrisseuses-fragmenteuses autant en hiver qu’en été.