L'épinette blanche (Picea glauca [Moench] Voss) est l'une des essences les plus importantes pour l'industrie forestière au Canada et son bois est apprécié pour diverses utilisations. De nombreuses études nous permettent de prédire des pertes de la qualité du bois avec l'utilisation accrue d'arbres provenant de plantations et en raison d'une sélection génétique axée uniquement sur la croissance. L'amélioration génétique et la biologie moléculaire pourraient être appliquées pour sélectionner des arbres ayant un ensemble de propriétés plus désirables et ainsi neutraliser la perte de qualité du bois. L'objectif de cette thèse était de déterminer les paramètres génétiques essentiels à cette tâche, notamment, l'héritabilité et les corrélations des principales propriétés du bois chez l'épinette blanche. Dans la présente étude, des carottes de bois ont été récoltées de 375 arbres couvrant 25 familles issues de pollinisation libre et venant d'un test de provenance-descendances répété sur trois sites dans la province de Québec. Avec le système SilviScan des profils de haute résolution ont été obtenus de la moelle à l'écorce pour différentes propriétés du bois liées à la force mécanique (par exemple, la densité du bois et la rigidité) et à l'anatomie des cellules (dont l'épaisseur de la paroi et le diamètre cellulaire). Des analyses statistiques ont indiqué un contrôle génétique modéré à élevé pour les propriétés du bois, surtout dans le bois initial. Les valeurs d'héritabilité étaient généralement plus basses dans les cernes près de la moelle et dans le bois final. Il n'y a que le contrôle génétique de l'angle des microfibrilles (AMF) qui ne variait pas significativement entre les cernes. La plupart des corrélations génétiques et phénotypiques entre différentes propriétés étaient basses près de la moelle mais augmentaient avec l'âge et se stabilisaient au niveau du bois de transition. Les fortes corrélations observées entre le bois juvénile et le bois de transition permettent d'anticiper une sélection précoce efficace à l'âge cambial de 8 à 10. Nos observations indiquent un très bon potentiel pour la sélection précoce de l'AMF autour de l'âge 4 ; mais l'AMF est un critère de sélection peu pratique en raison de son coût élevé. En plus, la sélection directe des propriétés mécaniques serait limitée par un contrôle génétique faible à modéré. Notre étude montre qu'une approche efficace pour maîtriser ce problème est l'amélioration indirecte de la rigidité en effectuant une sélection par indice incluant la densité du bois et la longueur des carottes. Il semble aussi difficile d'améliorer simultanément les propriétés mécaniques du bois et les propriétés anatomiques des fibres liées à la fabrication des pâtes et papiers, en raison des corrélations fortement défavorables. Les résultats de cette thèse contribueront à rendre l'amélioration génétique des propriétés du bois plus accessible et plus efficace. Ils permettront à long terme de mieux valoriser les bois d'épinette blanche issus des plantations futures.

Le rôle et l'importance des micro-organismes telluriques (PGPR et champignons ECM) à favoriser la santé, la croissance et la nutrition de Picea glauca ont été étudiés sur stériles et résidus miniers fins riches en quartz-biotite de la mine d’or Sigma-Lamaque située dans la région de l'Abitibi au Canada. L’étude a été divisée en trois composantes. Premièrement, la structure des communautés de champignons ECM associés aux racines de Picea glauca a été analysée sur quatre sites différents à proximité du site minier. Deuxièmement, une expérience en laboratoire a été effectuée afin de sélectionner in vitro des champignons ECM prometteurs qui démontrent une excellente croissance sur résidus miniers. Troisièmement, une expérience en serre impliquant la croissance de semis de Picea glauca sur stériles et résidus miniers fins a été réalisée et la performance de différents traitements de champignons ECM et PGPR a été évaluée. Les résultats suggèrent que les champignons ECM et PGPR adaptés aux conditions du site jouent un rôle très important au niveau de la santé et de la croissance de Picea glauca sur résidus miniers riches en quartz-biotite. / The role and importance of soil microorganisms (PGPR and ECM fungi) in promoting the health, growth, and nutrition of Picea glauca were investigated on biotite-quartz-rich waste rocks and fine tailings of Sigma-Lamaque gold mine located in the Abitibi region of Canada. The study was divided into three components. Firstly, the community structure of ECM fungi associated with Picea glauca was analyzed on four locations near the mining site. Secondly, a laboratory experiment was conducted in order to in vitro select promising ECM fungi that were growing well on mine tailings. Thirdly, a glasshouse experiment involving the growth of Picea glauca seedlings on waste rocks and fine tailings was conducted and the performance of different treatments of ECM fungi and PGPR was evaluated. Results suggested that site-adapted ECM fungi and PGPR play a very important role in the health and growth of Picea glauca on biotite-quartz-rich waste rocks and fine tailings.

Pour cette étude, trois espèces de la forêt boréale ont été sélectionnées selon leur importance pour l'industrie forestière canadienne. Quinze billes de pin gris ont été récoltées au Lac Saint-Jean (Québec) puis sciées, séchées et testées afin de connaître le module d'élasticité statique (MOEstat) des pièces à 12% de teneur en humidité. Le même processus a été appliqué pour l'épinette noire provenant de la Côte Nord (Québec) et pour une plus grande quantité de billes (92) d'épinette blanche récoltées à la Forêt expérimentale de Petawawa (Ontario). L'objectif de ce travail consiste à déterminer la force des relations, à trois étapes du processus de transformation, entre les vitesses sonores, les modules d'élasticité dynamique (MOEdyn) et les MOEstat mesurés sur les pièces sciées. Des simulations ont aussi permis d'évaluer l'influence de la variation de la teneur en humidité sur la force de la relation entre le MOEstat et le MOEdyn pour les billes. Les résultats montrent que la force de la relation entre le MOEstat et le MOEdyn s'améliore lorsque la variation de la teneur en humidité du bois et la variation de la masse volumique anhydre de la bille sont connues, ce qui indique qu'il est préférable de mesurer directement la masse volumique de la bille lors de l'évaluation du MOEdyn.

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.

La réponse physiologique au stress sodique de semis d’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) inoculés avec des champignons ectomycorhiziens (ECM) a été évaluée afin de déterminer les bénéfices de l’inoculation pour la croissance et la survie. Ces expériences ont été menées avec un objectif appliqué servant l’amélioration des techniques de production de semis destinés à la végétalisation de sols reconstitués à partir de rejets salins issus de l’exploitation des sables bitumineux dans le Nord-Est de l’Alberta (Canada). Dans un premier volet, nous avons observé que le potentiel inoculant de sols reconstruits d’âges différents ainsi que des matériaux utilisés pour la reconstruction des sols est très faible voire nul. Dans un deuxième temps, la résistance et la réponse physiologique in vitro de champignons ecto- et ectendomycorhiziens (Hymenoscyphus sp., Phialocephala sp., Suillus tomentosus (Kauff.) Sing., Snell and Dick, Laccaria bicolor (Maire) Orton, Hebeloma crustuliniforme (Bull) Quel.) de différentes provenances ont été déterminées. Enfin, des semis d’épinette blanche et de pin gris inoculés en serre avec les trois champignons ECM évalués in vitro ont été exposés à différents niveaux d’excès de NaCl. La mesure d’un ensemble d’indicateurs physiologiques a montré que les mycobiotes sont capables d’influencer la réponse de l’hôte face à une concentration donnée de NaCl. L’inoculation d’une souche de S. tomentosus, isolée d’un site salin et sodique, a permis une augmentation de la production de biomasse des semis et l’inoculation avec une souche de H. crustuliniforme a favorisé les capacités d’ajustement osmotique des semis. Ces deux champignons sont des espèces potentielles pour l’inoculation contrôlée en pépinière. / The physiological response of inoculated ectomycorrhizal (ECM) white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) and jack pine (Pinus banksiana Lamb.) seedlings to sodic stress was evaluated to determine the benefits of inoculation for growth and survival. These experiments served the improvement of nursery seedling production for revegetation of reconstructed soils from tailing sands originating from the oil sand mining in Northeastern Alberta (Canada). In a first step, we showed that the inoculum potential of reconstructed soils of different ages and materials used in soil reconstruction was very low or null. In a second step, the resistance and physiological response of five ecto- and ectendomycorrhizal fungal species (Hymenoscyphus sp., Phialocephala sp., Suillus tomentosus (Kauff.) Sing., Snell and Dick, Laccaria bicolor (Maire) Orton, Hebeloma crustuliniforme (Bull) Quel.) from different sources were assessed in vitro. Finally, white spruce and jack pine seedlings inoculated in greenhouse with the three ECM fungi evaluated in vitro were exposed to different concentrations of NaCl. Using several physiological indicators, mycobionts were showed to influence host response to a given NaCl concentration. Under sodic conditions, inoculation with an isolate of S. tomentosus from a saline and sodic site increased seedling biomass production and inoculation with an isolate of H. crustuliniforme increased seedling osmotic adjustment capabilities. The latter two fungi are potential candidates for tree nursery inoculation.

Les objectifs de ce travail sont donc, dans un premier temps, de mieux comprendre les effets de l’espacement initial sur les caractéristiques des arbres de pin gris et d’épinette blanche ainsi que sur les propriétés mécaniques de leur bois. Il sera également possible de développer un facteur de correction du volume des sciages obtenus en fonction des déformations naturelles présentes sur les tiges pour ces deux essences, et ce, dans le but d’estimer de manière plus précise le volume de sciage disponible à partir des données d’inventaires forestiers. Dans un deuxième temps, le travail consiste à modéliser la présence des nœuds et à percevoir leurs impacts sur le rendement en sciage à l’aide d’Optitek, un logiciel de simulation du procédé du sciage. Pour réaliser cette étape, un certain nombre de billes ont été traitées dans un CT Scanner et un nouveau logiciel a été mis au point afin d’extraire l’information désirée des images tomodensitométriques (CT) pour ensuite la rendre compatible au logiciel Optitek. Le but de cette étape est d’être en mesure d’effectuer des simulations du procédé de débitage en tenant compte de la dimension et de l’emplacement des nœuds de façon à maximiser la valeur de chaque bille. Les arbres proviennent d’une plantation d’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) de type Nelder (1962). Ce type de plantation se caractérise par une forme circulaire qui fait en sorte que la densité de peuplement diminue graduellement du centre vers la périphérie du cercle. Ce site a permis l’étude de deux essences différentes ayant grandi dans des conditions de croissance similaires. Premièrement, les résultats démontrent que les caractéristiques des arbres sont fortement influencées par la densité de peuplement. En effet, le DHP, la hauteur totale, le défilement, la longueur et la largeur de la cime vivante, le diamètre des cinq plus grosses branches mortes et vivantes ont généralement augmenté avec l’accroissement de la distance entre les arbres, autant chez le pin gris que chez l’épinette blanche. L’optimisation du débitage primaire en fonction de l’emplacement spatial réel des nœuds internes dans les arbres a généré un volume de sciage significativement plus élevé et de plus grande valeur que les simulations du débitage uniquement basées sur la géométrie des tiges. En effet, la prise en compte de la distribution des nœuds lors des simulations du sciage a permis d’augmenter le nombre de pièces de qualité No.2 & meilleur produites de 15% pour l’épinette blanche et de 40% pour le pin gris. L’augmentation de la valeur des sciages associée à la connaissance de la distribution interne des nœuds a varié de 9,5% à 15,1% pour l’épinette blanche et de 15,2% à 23,0% pour le pin gris. Encore une fois, l’augmentation du rendement en valeur a été plus forte chez le pin gris que chez l’épinette blanche en raison de la présence de nœuds de plus fortes dimensions qui augmentent le potentiel d’optimisation. / The first objective of this work is to characterize the properties of jack pine and white spruce and develop a lumber volume correction factor due to stem shape for both species. The purpose of this section is to more precisely predict lumber volume from forest inventory data. The second objective is to model the presence of knots and evaluate their impact on lumber yield using Optitek, a sawing simulation software. To achieve this goal, a new software had to be developed in order to extract CT image information and make it compatible with the Optitek software. Hence, the second objective is simulate lumber sawing while taking into account the knot dimension and location. The trees come from a Nelder (1962) type plantation of white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) and jack pine (Pinus banksiana Lamb.). This type of plantation is characterized by a circular shape which makes the stand density vary from the center to the periphery of the circle. This site makes possible the study of two different species growing in similar conditions. Several field data were analyzed such as diameter at breast height (DBH), curvature, taper, total tree length, live crown size. First, the results show that tree characteristics are strongly influenced by the stand density. Indeed, DBH, total height, taper, length and width of the live crown, diameter of the five largest branches dead and alive generally increased with greater distance between the trees, both for jack pine and white spruce. The results obtained with the simulation using the knot information gave a lumber sawing volume and value significantly higher. Both jack pine and white spruce have produced more No.2 & better pieces when knots have been considered in the sawing simulations (15% for white spruce and 40% for jack pine). As for lumber value, the increase varied from 9.5% to 15.1% for white spruce and 15.2% to 23.0% for jack pine. Again, the larger jack pine knot size could explain this greater potential for improvement.

Le séchage est essentiel pour utiliser le bois comme produit. En effet, la teneur en humidité du bois doit satisfaire les normes canadiennes (Industrie Canada, 2005). En revanche, au cours de ce processus, des composés organiques volatils (COVs) sont émis dans l’environnement : leurs compositions comme leurs effets méritent à être mieux connus. Ce mémoire porte sur la captation et la quantification des COVs émis lors du séchage de deux essences de bois : l’épinette noire, (Picea mariana Mill.) par séchage conventionnel à moyenne température, et l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) séchée par déshumidification avec pompe à chaleur à moyenne température. Pour l’épinette noire, les COVs totaux représentent 0,196g/kgbois sec en moyenne lors des séchages. Les COVs apolaires mis en évidence ont été l’α-pinène (0,0435g/kgbois sec), β-pinène (0,0147g/kgbois sec), 3-carene (0,0044g/kgbois sec), β-phellendrène/limonène (0,069g/kgbois sec), β-myrcène (0,0009g/kgbois sec), et le camphène (0,0007g/kgbois sec), tandis que les composés polaires ont été le formaldéhyde (0,001g/kgbois sec), le méthanol (0,0336g/kgbois sec), l’acétaldéhyde (0,0226g/kgbois sec), l’acide acétique (0,0145g/kgbois sec), le méthyle éthyle cétone (MEK) (0,0149g/kgbois sec), le méthyle isobutyle cétone (MIBK) (0,0074g/kgbois sec) et l’acétophénone (0,0092g/kgbois sec). Pour l’érable à sucre, les COVs totaux n’ont pas été mesurés, les COVs différentiés sont : l’acide acétique (0,160g/kgbois sec), l’éthanol (0,055g/kgbois sec), le propan-2-ol (0,021g/kgbois sec), le butan-2-one (0,005g/kgbois sec) et l’acétaldéhyde (0,002g/kgbois sec). Les quantités de COV émis lors du séchage sont importantes et leurs conséquences sur la santé et l’environnement sont à approfondir. / Wood drying is essential for any use as a product. In effect, the equilibrium moisture of wood must satisfy the Canadian norms (Industrie Canada, 2005). However, during this process, volatile organic compounds (VOCs) are emitted in the environment. The compositions of the VOCs as well as the effects on human and on the environment need to be the scientific community. The aim of the present research was to collect and to identify the VOCs emitted during the conventional drying process of two wood speices: black spruce (Picea mariana (Mill.)) at medium temperature, and the sugar maple (Acer saccharum Marsh.) by dehumidification with a heat pump at medium temperature. For black spruce, the total average of VOCs represent 0,196g/kgdry wood for the two experiment. The main non-polar VOCs were α-pinene (0,0435g/kgdry wood), β-pinene (0,0147g/kgdry wood), 3-carene (0,0044g/kg dry wood), β-phellendrene/limonene (0,069g/kgdry wood), β-myrcene (0,0009g/kgdry wood) and camphene (0,0007g/kgdry wood). The polar compounds were formaldehyde (0,001g/kgdry wood), methanol (0,0336g/kgdry wood), acetic aldehyde (0,0226g/kgdry wood), acetic acid (0,0145g/kgdry wood), methyl ethyl ketone (0,0149g/kg dry wood), methyl isobutyl ketone (0,0074g/kgdry wood) and acetophenone (0,0092g/kgdry wood). For maple sugar, the major VOCs emitted were the acetic acid (0,160g/kgdry wood), ethanol (0,055g/kg dry wood), propan-2-ol (0,021g/kgdry wood), butan-2-one (0,005g/kgdry wood) and acetic aldehyde (0,002g/kgdry wood). The total amount of VOCs produced as well as the effects on human health and on the environment need further investigations.

La présente étude décrit la diversité des communautés de champignons ectomycorhiziens (ECM) sur deux sites après coupe à blanc en Alberta (Canada). Ces sites ont été reboisés artificiellement en 1998 avec de jeunes semis de conifères (Picea glauca, Picea mariana et Pinus contorta var. latifolia). Ces derniers avaient été inoculés au cours de leur production en pépinière avec six espèces de champignons ECM (Hebeloma longicaudum, Laccaria bicolor, Paxillus involutus, Pisolithus tinctorius, Rhizopogon vinicolor et Suillus tomentosus). Pour étudier les communautés fongiques ainsi que la persistance des souches ECM introduites et rendre compte de leur influence sur les communautés indigènes, cinq et six années après leur introduction, les champignons ont été identifiés au moyen de techniques de biologie moléculaire (ITS-RFLP et séquençage). Au total, 11 et 13 taxons de champignons ectomycorhiziens ont été respectivement identifiés sur les deux sites. Les communautés fongiques ECM des sites étaient dominées par des espèces caractéristiques des sites coupés à blanc et des pépinières. Parmi les six espèces ECM inoculées, seul L. bicolor a été retrouvé sur l'un des deux sites. Grâce à six marqueurs microsatellites développés à partir de la souche de L. bicolor utilisée dans cette expérience, la persistance de celle-ci sur les semis transplantés a pu être confirmée.

Depuis quelques années la sylviculture intensive prend une grande ampleur afin de rapprocher la source de fibres des usines, d'accroître la productivité des plantations, et de diminuer la pression de coupe sur les forêts naturelles. Toutefois un débat sur le type d'aménagement optimal des plantations oppose l'aménagement mono- et pluri-spécifique. Il est important de mieux comprendre le fonctionnement de ces écosystèmes pour en effectuer une bonne gestion et d'optimiser les services écosystémiques que ces plantations fournissent. La décomposition des litières et le recyclage des nutriments sont des processus complexes essentiels au fonctionnement des écosystèmes. Ainsi mon projet de thèse visait à mieux comprendre l'influence de la mixité de deux essences forestières, à savoir l'épinette blanche et le peuplier hybride, en comparaison à des plantations pures sur le processus de décomposition des litières et le stockage de carbone. Les résultats de cette étude ne montrent pas d'amélioration du processus de décomposition avec le mélange du peuplier et de l'épinette ou de leurs litières. En revanche, le mélange de ces deux espèces en plantation tamponne les effets contrastés du peuplier et de l'épinette observés dans les plantations monospécifiques. De plus, le stockage de carbone et la productivité du peuplier sont améliorés dans les plantations mixtes par rapport aux plantations monospécifiques. Les herbacées semblent être bénéfiques pour la diversité d'organismes et favorisent la libération d'azote des litières d'arbres. Cet aspect pourrait contrebalancer l'effet négatif de la présence d'herbacées qui entrent en compétition avec les arbres pour les ressources. / The use of trees under intensive management is particularly important for rapid fibre production and for reduce cutting pressure on natural forests in boreal regions. However, a debate on the best type of plantation management opposes the mono-and pluri-specific management. Despite the possible antagonistic effects on productivity, it seems that mixed plantations would have benefits on soil properties, environmental stability, but also to maintain biodiversity and aesthetic value. It is important to better understand the functioning of these ecosystems to make good management in order to optimize ecosystem services of these plantations. Litter decomposition and nutrient cycling are essential process for the ecosystems functioning. My thesis project was to better understand the influence of the mixing of two tree species planted in comparison to monospecific plantations, namely white spruce and hybrid poplar, on the litter decomposition process and carbon storage. The results of this study showed no improvement in the decomposition process with the mixture of poplar and spruce in plantation or by their litters mixture. However, the mixture of the two species in plantation buffers the contrasting effects of poplar and spruce observed in monospecific plantations. In addition, carbon storage and productivity of poplars are improved in mixed plantations compared to monospecific plantations. Herbaceous litter appears to be beneficial for the abundance of organisms and promote the release of nitrogen from tree litter. This could offset the negative effect of the presence of grasses that compete with trees for resources.