En Amérique du Nord, la coupe de jardinage a été implantée en réponse à plusieurs décennies de mauvaises pratiques forestières ayant laissé de grandes superficies de peuplements feuillus dégradés et de faible vigueur. Or, l’application de la coupe de jardinage dans un contexte industriel a produit des résultats variés et parfois peu convaincants sur sa capacité à améliorer la vigueur générale des peuplements et à fournir un rendement soutenu en bois de haute valeur. L’objectif général de ce projet de recherche était d’améliorer les prévisions de la croissance et de la mortalité des arbres feuillus à partir d’une meilleure évaluation de leur potentiel de croissance sur pied et de leur sensibilité aux conditions climatiques. Nos résultats ont d’abord montré un effet marginal du taux de dégagement induit par la coupe de jardinage sur la croissance et le taux de survie des arbres résiduels. Ce résultat s’explique en partie par une concentration de la récolte des arbres à l’intérieur et aux abords des sentiers de débardage, laissant ainsi de larges zones non traitées dans les peuplements résiduels. Dans les années suivant l’application du traitement, uniquement 24 % des arbres ont connu une hausse de croissance significative, un pourcentage de réaction de croissance légèrement inférieur à celui induit par les perturbations naturelles au cours des décennies précédentes. Nos analyses ont également montré qu’une réduction marquée de la croissance sur plusieurs décennies précédait 88 % des événements de mortalité post-récolte, et que les prévisions de ces événements pouvaient être significativement améliorées en considérant les tendances de croissance 25 ans avant la coupe. De plus, la présence de défauts affectant la vigueur des arbres au moment de la coupe était positivement reliée à la probabilité de mortalité et négativement reliée à la probabilité d’avoir une hausse de croissance après la coupe. Par ailleurs, nos analyses ont montré qu’une évaluation visuelle de la densité du houppier est l’indicateur le plus efficace pour estimer la vigueur et le potentiel de croissance sur pied de l’érable à sucre. Finalement, nos analyses des relations entre la croissance et les conditions climatiques ont montré un lien fort entre l’occurrence des stress climatiques ponctuels et une diminution de la croissance de l’érable à sucre. Les épisodes de gel-dégel de forte intensité ont été particulièrement dommageables en provoquant des baisses abruptes de la croissance dans les deux régions étudiées. À l’inverse, les analyses provenant des tendances climatiques mensuelles ont indiqué une relation faible et instable dans le temps avec la croissance. Nos résultats indiquent que l’effet synergique d’une accumulation de plusieurs stress climatiques et d’épidémies d’insectes défoliateurs au début des années 1980 a induit un changement important dans la dynamique de croissance de l’érable à sucre et sa réponse aux conditions climatiques mensuelles.

Les changements de couleur du bois au cours du séchage constituent un problème majeur pour l'industrie du bois. Les pertes financières occasionnées par ces changements de coloration sont très importantes. Les extractibles et les composants structuraux tels que les hémicelluloses et/ou la lignine participent au processus de coloration du bois lors du séchage. Il est important d'étudier les changements chimiques et anatomiques du bois en utilisant des méthodes appropriées. L'objectif de cette étude est d'étudier les changements en termes quantitatifs (teneur) et qualitatifs (distribution) de la lignine du bois de bouleau à papier (Betula papyrifera) et d'érable à sucre (Acer saccharum) au cours du séchage. L'hypothèse de travail est que le processus de séchage peut intervenir au niveau du développement des structures chromophores de la lignine, responsables du changement de coloration du bois. Pour cette étude, trente planches de 30 x 100 x 600 mm par espèce ont été séchées avec un programme conventionnel à moyenne température dans un séchoir de laboratoire. Des échantillons ont été prélevés à l'état vert, sec et à des humidités comprises entre 10 et 20%, 20 et 30% et entre 30 et 40%. Ces planches ont été soumises à des analyses chimiques, topo-chimiques et anatomiques afin d'en déterminer la teneur en lignine et la distribution de la lignine. La teneur en lignine a été déterminée comme lignine totale : lignine acide insoluble par la méthode de la lignine Klason modifiée plus la lignine acide-soluble et ces résultats ont été comparés aux résultats obtenus par la méthode spectrophotométrique avec le bromure d'acétyle. L'analyse topo-chimique a consisté à caractériser la lignine in situ et à déterminer semi-quantitativement les diverses couches des parois cellulaires du bois. L'analyse anatomique a consisté à analyser les parois lignifiées et mesurer le nombre de pixels par groupe de couleurs. Cette étude a permis de vérifier s'il existe une différence quantitative et qualitative de la lignine au cours du séchage du bois en fonction de la teneur en humidité, ainsi que de connaître l'influence du séchage sur la structure du bois. Les résultats de cette étude ont confirmé que le changement de couleur du bois de bouleau à papier et du bois d'érable à sucre au cours du séchage conventionnel n'est pas lié à la lignine mais qu'ils pourraient être liés essentiellement aux substances phénoliques du bois en présence d'oxygène et d'eau

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / Récemment, les méthodes de récolte de la sève d'érable, mais aussi les méthodes d'analyses microbiologiques ont évolué. Les travaux présentés avaient pour objectif la caractérisation du microbiote acéricole par des méthodes moléculaires et la description de son impact quantitatif et qualitatif sur la qualité du sirop d'érable. Des analyses microbiologiques conventionnelles, physicochimiques et sensorielles ont été effectuées sur des échantillons de sève et de sirop provenant de sites québécois au cours de la période de récolte. De nouvelles méthodes moléculaires culture-indépendantes (profilage PCR communautaire, MARISA) ont permis de caractériser la structure et la composition du microbiote dans le temps et dans l'espace. Le site de production a été identifié comme étant le facteur le plus déterminant pour la composition alors que la période de récolte correspondait à un changement dans la structure des communautés microbiennes. Le séquençage de banques de clones et des essais qPCR spécifiques ont permis respectivement d'identifier et de quantifier les principales bactéries et levures de la sève d'érable. Puisque Pseudomonas fluorescens, Rahnella spp., Mrakia spp., Mrakiella spp. et Guehomyces pullulons ont été retrouvés à chaque site de production et qu'ils étaient aussi présents tout au long de la période de récolte, ces microorganismes sont considérés comme des membres stables du microbiote acéricole. Les analyses multivariées ont révélé des associations entre l'abondance relative de plusieurs contaminants et les propriétés de la sève et du sirop d'érable. Notamment des levures telles que Candida sake, Williopsis sp. et G. pullulons sont successivement associées à la quantité de glucose et de fructose dans la sève d'érable. En fin de saison, les bactéries du groupe P. fluorescens et les levures du genre Mrakia sont positivement associées aux flaveurs d'érable et de vanille. Ces résultats illustrent les deux facettes de l'impact de la communauté microbienne de la sève d'érable qui peut être associée positivement et négativement à la qualité de cette matière première et du produit fini, le sirop d'érable. Éventuellement, la compréhension de ces relations et de ses mécanismes permettra de développer des stratégies de modulation du microbiote et de gestion des systèmes de collecte.

Le succès de l’application d’une coupe partielle dans les peuplements feuillus repose sur la contribution des arbres prélevés et résiduels à la croissance globale du peuplement, ce qui peut être capté par un critère à l’échelle du peuplement appelé le coefficient de dominance de croissance (CDC). L’objectif principal de cette étude était donc de tester la pertinence d’utiliser le CDC pour évaluer le succès de coupes partielles appliquées à des peuplements d’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) et de bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britt.) de structures équienne et inéquienne. Pour ce faire, le CDC a été calculé de deux façons, c’est-à-dire en utilisant comme base de calculs la biomasse des tiges ou la surface foliaire des arbres. Par la suite, nous avons utilisé des modèles linéaires mixtes pour vérifier si une coupe de jardinage dans les peuplements de structure inéquienne occasionnait un changement de CDC à court et à moyen termes, et pour vérifier si les effets de la vigueur et de la taille de l’arbre avant la coupe influençaient la croissance en diamètre de l’arbre après la coupe. Les résultats indiquent que les CDC calculés à partir de la biomasse des tiges étaient semblables aux CDC calculés à partir de la surface foliaire des arbres dans les peuplements de structure équienne (p = 0,7200), mais qu’ils avaient des valeurs plus basses dans les peuplements de structure inéquienne (p < 0,001). De plus, les coupes partielles n’ont pas significativement modifié les CDC à court (p = 0,7721) et à moyen (p = 0,8363) termes. Cependant, plusieurs arbres qui avaient une croissance rapide avant la coupe ont réagi négativement à la coupe partielle alors que de nombreux arbres qui avaient une croissance lente avant la coupe ont réagi positivement. En somme, l’évaluation du succès d’une coupe partielle semble difficile en utilisant un critère à l’échelle du peuplement comme le CDC. Une telle évaluation, ainsi qu'une meilleure compréhension des effets d'une coupe partielle, pourraient toutefois être obtenues par une analyse de croissance à l’échelle de l'arbre ou de la classe de diamètre. / The success of applying a partial cut in northern hardwood stands is based on the contribution of harvested and residual trees to overall stand growth, which can be captured by a stand-level criterion called the growth dominance coefficient (GDC). The main objective of this study was to test the relevance of using the GDC to evaluate the success of partial cuts applied to even-aged and uneven-aged sugar maple (Acer saccharum Marsh.)-yellow birch (Betula alleghaniensis Britt.) stands. To do this, we first determined whether GDC calculated with two indicators of resource acquisition, stem mass and tree leaf area, produce similar results after partial cutting according to stand structure. Second, using mixed linear models, we determined the effect of selection cuts on GDC in uneven-aged stands over the short and medium term, and we quantified the effects of tree vigour and size before cutting on diameter growth response of trees after cutting. Results indicate that GDC calculated based on stem mass were similar to GDC calculated based on tree leaf area in even-aged stands (p = 0.7200) but were significantly lower in uneven-aged stands (p < 0.001), likely because of a limited ability for crown expansion in large trees. Furthermore, selection cutting in uneven-aged stands did not significantly change GDC in the short (p = 0.7721) and medium (p = 0.8363) term. However, several trees that grew rapidly before cutting responded negatively to partial cutting while many trees that grew slowly before cutting responded positively. Overall, assessing the success of a partial cut seems difficult using a stand-level criterion such as the GDC. Such an assessment, as well as a better understanding of the effects of a partial cut, could, however, be obtained by a more detailed growth analysis performed at the tree or diameter class level.

Le bois abouté est souvent utilisé dans la fabrication de produits de bois d’ingénierie structuraux tels que le lamellé-collé et la poutrelle en I. Au Québec, les fabricants de produits de bois d’ingénierie utilisent principalement du bois du groupe Épinette-pin-sapin (EPS) qui comporte des essences de résineux acceptées dans les normes canadiennes. Étant un bois de feuillus, l’érable à sucre n’est pas une essence prescrite dans les normes de fabrication par contre, en théorie, ce bois peut offrir une alternative intéressante aux bois résineux compte tenu de sa résistance mécanique supérieure. Une revue de la littérature démontre qu’il existe plusieurs recherches sur l’aboutage par entures multiples, mais que celles portant sur l’aboutage de bois de feuillus sont plutôt rares. Plusieurs paramètres d’usinage doivent être contrôlés afin de fournir de belles surfaces de collage et d’optimiser le procédé d’aboutage. Ce projet vise à définir un intervalle de paramètres d’usinage pour l’aboutage structural par entures multiples de l’érable à sucre afin de développer les meilleures résistances mécaniques que ce bois peut potentiellement offrir. Plus spécifiquement, ce projet étudie la résistance en traction parallèle au fil en variant la vitesse de coupe ainsi que l’avance par couteau (chip-load). Des deux paramètres étudiés, la vitesse de coupe semble être le paramètre ayant le plus d’effet sur la résistance en traction parallèle au fil de l’érable à sucre. Les meilleures résistances furent atteintes avec une vitesse de coupe de 2726 m/min et une avance par couteau de 0,60 mm. La vitesse de coupe de 2726 m/min semble être la meilleure afin d’atteindre les meilleures résistances en traction parallèle au fil, et ce, peu importe l’avance par couteau. Finalement, les résultats obtenus nous permet de croire que l’érable à sucre abouté possède un bon potentiel pour des applications structurales dont la fabrication de produits de bois d’ingénierie structuraux. / Finger-jointed softwood lumber is often used in manufacturing of structural engineered wood products such as glued laminated (glulam) beams and prefabricated wood I-joists. In Québec, producers of engineered wood products utilize generally wood species of Spruce-pine-fir (SPF) group, which includes softwood species recognized in Canadian standards. As hardwood species, sugar maple is not listed in the product standards, although, presumably, it can offer an interesting alternative to softwoods from the view point of strength. Literature review shows that there are many studies on finger-jointing but there are few on finger jointing of hardwoods. Certain machining parameters have to be controlled in order to produce suitable gluing surfaces and to optimize the finger-jointing process. The main objective of this study was to evaluate the effect of machining parameters on the ultimate tensile strength parallel to grain (UTS) of finger-jointed sugar maple dimension lumber. Three different chip-loads and three cutting speeds were used as variables. Based on test results, the cutting speed appeared to influence the UTS the most. The best UTS (47.1 MPa) of finger-jointed sugar maple specimens were achieved with a chip-load of 0.60 mm and a cutting speed of 2726 m/min (rotation speed of 3250 RPM and feed speed of 11.7 m/min). Finally, results of the study show that finger-jointed sugar maple possesses a good potential for structural applications including fabrication of structural engineered wood products.

Les populations d'espèces tempérées situées à la limite nord de leur aire de répartition joueront un rôle important dans la migration de celles-ci face au réchauffement du climat. Au Québec, l'érable rouge (Acer rubrum) est l'espèce arborescente tempérée la plus abondante en forêt boréale. Au nord de son aire de répartition continue, elle est présente sous la forme de petites populations marginales isolées restreintes au sommet de collines dans le domaine bioclimatique de la Sapinière à bouleau blanc. Ces populations sont-elles des reliques d'une migration ayant eu lieu il y a quelques millénaires, ou se sont-elles formées plus récemment ? Est-ce que d'autres espèces tempérées furent aussi présentes dans le passé sur ces collines ? Afin de répondre à ces questions, huit populations d'érable rouge furent étudiées le long d'un transect longitudinal de 550 km s'étendant des régions de l'Abitibi à l'ouest à la Mauricie à l'est. Les objectifs étaient 1) d'analyser la dynamique contemporaine (~300 dernières années) des populations d'érable rouge à l'aide de la dendrochronologie, et 2) d'établir un portrait de leur dynamique écologique passée (échelle temporelle de l'Holocène) à l'aide de l'identification botanique et de la datation ¹⁴C de charbons de bois préservés dans les sols minéraux, de même que de pièces de bois enfouies dans un bourbier forestier. Les assemblages des charbons indiquent que l'érable rouge est présent dans la région d'étude depuis au moins 4000 ans. Le pin blanc (Pinus strobus), qui est la seule autre espèce tempérée qui a été identifiée, fut pour sa part plus abondant qu'aujourd'hui entre 6200 et 2500 ans avant l'actuel, possiblement sous un régime de feu de surface peu sévère. L'abondance de l'érable rouge s'est grandement accrue il y a environ 3500 ans. Il aurait été favorisé par des feux devenus plus fréquents et peut-être plus sévères. Ces feux auraient en revanche été néfastes au pin blanc qui s'est raréfié. Au cours des 300 dernières années, les sites ont été régulièrement affectés par des feux ainsi que des coupes forestières au XXe siècle qui ont été profitables à l'érable rouge. Les populations nordiques d'érable rouge localisées en forêt boréale pourraient être considérées comme des témoins (analogues) du type de végétation qui dominera éventuellement les paysages de la portion ouest du domaine bioclimatique de la sapinière à bouleau blanc sous l'effet des changements climatiques anticipés.

Les écosystèmes des régions tempérées sont l'objet de pressions importantes dues aux activités anthropiques, notamment l'urbanisation et l'agriculture, et les tourbières ne font pas exception. Ces activités altèrent leur composition végétale, favorisant entre autres l'installation d'espèces généralistes au détriment de celles tourbicoles. Cette étude porte sur la dynamique végétale d'une tourbière forestière située dans les basses-terres du Saint-Laurent. Elle comprend des secteurs minérotrophes et ombrotrophes avec divers peuplements forestiers mixtes, dont une cédrière et un mélézin à érable rouge. Mes objectifs étaient 1) de caractériser la dynamique contemporaine (XX-XXIᵉ siècles) des peuplements forestiers de la tourbière par l'examen de photographies aériennes multidates, de la dendrochronologie et de la régénération des espèces arborescentes, puis 2) de décrire leur évolution à long terme (plusieurs millénaires) en identifiant et datant au ¹⁴C des pièces de bois fossiles conservées dans la tourbe. Ma première hypothèse est que l'état de référence des peuplements minérotrophes, c'est-à-dire l'état initial avant perturbations, serait une cédrière, tandis que celui des peuplements ombrotrophes serait une tourbière arbustive. Ma seconde hypothèse est que le couvert forestier de la tourbière se transforme graduellement en peuplements mixtes d'érable rouge, puis évoluera en érablières rouges. Les résultats révèlent que les secteurs minérotrophes sont dominés par une structure forestière coniférienne depuis au moins 5000 ans, et l'installation de l'érable rouge y est très récent. Les secteurs ombrotrophes étaient autrefois ouverts, mais le mélèze s'y est densifié depuis le milieu du XXᵉ siècle, suivie d'une propagation de l'érable rouge. Les coupes forestières ayant eu lieu sur la tourbière ont été un facteur important ayant favorisé l'érable rouge. Cette espèce pourrait devenir dominante dans les décennies à venir, ce qui représenterait un état alternatif. Un retour aux stades initiaux semble improbable naturellement.

Ce travail de recherche avait comme objectif général d'évaluer la taille des pores des parois cellulaires de trois espèces canadiennes à l'aide de deux méthodes expérimentales. L'érable à sucre, le bouleau jaune, et l'épinette noire constituaient les trois espèces. La thermoporosimétrie (DSC ; differential scanning calorimetry) et la porosimétrie au mercure (MIP ; mercury intrusion porosimetry) ont été utilisées. L'ensemble des échantillons fut prélevé à partir des tranches de bois d'épaisseur d'environ 0,5 mm. Nous avons en DSC, observé la présence d'un pic (pic I) à de très basses températures et celle de deux autres pics (pics II et III) à des températures autour de 0 °C. La différence au niveau de l'ultrastructure des parois cellulaires, pourraient expliquer les différences significatives observées pour le pic I d'une part entre l'érable à sucre versus le bouleau jaune et d'autre part entre ce dernier versus l'épinette noire. La présence de différentes quantités d'extractibles associés à l'eau liquide dans les lumens, pourrait expliquer les différences significatives observées pour le pic II entre les trois espèces et pour le pour III, entre l'épinette noire versus chaque feuillu. Les pores apparents des parois cellulaires des trois espèces dont le diamètre moyen, calculé à l'aide de l'équation de Gibbs-Thomson, variait entre 1,27 et 1,61 nm. Des différences significatives ont été observées pour cette variable entre les deux feuillus et entre l'érable à sucre versus l'épinette noire. Celles-ci, seraient attribuées à une différence d'ultrastructure des parois cellulaires des trois espèces. Les résultats obtenus à l'aide de la méthode de MIP, ont montré que la pénétration du mercure dans la structure poreuse des trois espèces a été incomplète et que les pores des parois cellulaires des deux feuillus ont été atteints par le mercure, ce qui ne fut pas le cas pour le résineux. Nous avons également constaté à partir des résultats de MIP, que le diamètre des pores des parois cellulaires de l'érable à sucre serait plus grand que celui des pores dans les parois cellulaires du bouleau jaune et de l'épinette noire.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal