Le gauchissement de la tige est un défaut de croissance des semis d'épinette noire produits en récipients. Il se caractérise par la verse du semis lorsque ceux-ci atteignent 70 à 80 mm de hauteur. Les plants se redressent le plus souvent mais plusieurs d'entre eux sont jugés impropres au reboisement. La réduction de la croissance en hauteur et l'accélération de la croissance secondaire de la tige pourraient réduire la proportion de plants affectés. L'éthylène est reconnu pour stimuler la croissance radiale et inhiber la croissance en hauteur chez les plantes ligneuses. Une solution d'éthéphon de 0, 100, 500 et 1000 ppm a été appliquée par vaporisation foliaire sur des semis âgés de 8, 10 et 12 semaines à raison de deux applications par semaine pendant deux semaines. Le taux de gauchissement a diminué chez les semis traités à la huitième semaine tandis qu'il augmentait pour ceux traités à la dixième et douzième semaine. Les semis traités présentaient moins de défauts à la fin de la période de croissance en hauteur que les semis témoins. Les traitements à l'éthéphon ont inhibé la croissance en hauteur (H) mais n'ont pas stimulé la croissance en diamètre (D), d'où une diminution du rapport H/D. La biomasse aérienne fut réduite significativement tandis que la biomasse racinaire ne fut affectée que pour les plants traités à la huitième semaine. La diminution de l'allongement de la tige en début de la période de croissance exponentielle est donc un moyen efficace de réduire l'impact du gauchissement sauf que la biomasse en est diminuée d'autant. Les traitements à l'éthéphon montrent que ce régulateur de croissance est impliqué dans le redressement géotropique de la tige. L'éthylène dégagé par l'éthéphon aurait perturbé le redressement géotropique immédiat de l'apex de la tige mais il aiderait au redressement plus lent résultant de la formation de bois de compression. Les effets d'un déficit en oxygène au niveau des racines sur le métabolisme de l'éthylène ont été étudiés dans une deuxième expérience. Un sol à trop forte teneur en eau entraîne à une mauvaise aération des racines et des changements physiologiques dont la régulation est assurée, en théorie, par l'éthylène. L'impact d'un tel déficit en 02 au niveau racinaire a été étudié chez des semis de 11 semaines d'épinette noire {Picea mariana (Mill.) B.S.P.) et de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) cultivés dans quatre bassins contenant une solution nutritive à différentes concentrations en O2 dissous. Celles-ci variaient de 2 ppm pour les in conditions les plus anaérobiques à environ 8 ppm pour les conditions les plus aérobiques. Les dommages causés par les conditions anaérobiques furent beaucoup plus importants chez le pin gris que chez l'épinette noire. Dans les deux cas, les croissances en hauteur et en diamètre de la tige, ainsi que les croissances en biomasse des parties racinaires et aériennes furent réduites fortement par les traitements à 5 et à 2 ppm d'O2- Un gonflement de l'hypocotyle juste au-dessus du niveau d'inondation, de même que l'apparition de lenticelles hypertrophiées et d'aérenchymes dans les racines et l'hypocotyle caractérisaient les semis placés en conditions plus anaérobiques. Celles-ci ont stimulé la production de l'acide 1- aminocyclopropane-1-carboxylique (ACC) dans les racines, mais pas la production d'éthylène dans les tiges. La forme conjuguée de l'ACC, le malonyl-ACC, était présente en forte concentration dans les racines, indiquant ainsi que la malonysation joue un rôle important dans la régulation de la biosynthèse de l'éthylène. Si l'anaérobie a inhibé fortement la croissance de la tige et des racines, ce stress n'a pas influencé le taux de gauchissement de la tige de l'épinette noire. Ainsi, l'éthylène ne serait pas en cause dans le gauchissement, du moins dans des conditions de stress situées au niveau des racines. Sous ces conditions, en effet, l'ACC n'est pas transloqué dans la tige. De plus, la formation de tissus lacuneux qui pourrait venir diminuer la capacité de charge de la tige ne se fait qu'au niveau de l'hypocotyle.

Depuis de nombreuses années, on cherche à identifier rapidement si des zones de pêches côtières ont été contaminées par des algues toxiques. Une volonté affirmée se développe quant à la conception d'un système automatisé de reconnaissance d'organismes cellulaires à traitement différé ou en temps réel; l'utilité d'un tel système étant avant tout de palier les délais d'analyse taxonomique qui prennent plusieurs jours à s'effectuer avant d'en arriver à une conclusion définitive. De ce fait, la prévention est tardive et les risques plus élevés de contamination toxique pour la population humaine et animal (huîtres, moules, poissons...). La situation, en ce qui a trait aux systèmes existants pour la reconnaissance automatisée du phytoplancton, est en plein développement. Il y a néanmoins des difficultés inhérentes quant à la précision de la classification et de la détection. L'objectif de ce projet de recherche est la reconnaissance automatisée d'une espèce spécifique de phytoplancton, soit l?Alexandrium tamarense. Un appareil, que l'on nomme FLOWCAM, fournit des données (images et informations cytométriques) provenant d'échantillons prélevés à des sites spécifiques. Ces données permettent à un système de reconnaissance de discriminer les espèces végétales contenant des toxines de celles qui sont inoffensives pour l'espèce humaine. On privilégie deux stratégies dans ce mémoire de recherche, la première est une fusion de données obtenues par traitement d'images associées à des paramètres cytométriques générés par le FLOWCAM et la seconde est d'utiliser la totalité des paramètres cytométriques sans procéder au calcul des moments d'ordre n<3 sur chacune des images. Pour les deux approches, la discrimination des classes est effectuée par un réseau de neurones dont l'optimisation a été calculée par la méthode des plans d'expériences de Taguchi. Dans les deux stratégies, nous avons émis l'hypothèse que les données présentaient une distribution normale. À partir de cette distribution, 33% des données provenant de la base de données #1 et #2 ont été choisies de manière aléatoire pour être présenté au réseau de neurones lors de l'étape d'apprentissage. Nous avons ensuite présenté les données provenant de la base de données #1 et #3 au système de reconnaissance pour les deux stratégies. Les résultats que nous avons obtenus permettent de conclure que le calcul des paramètres par la méthode des moments d'ordre n<3 dans la stratégie #1 est imprécise et inadéquate comparativement à la stratégie #2 dont la discrimination se base uniquement sur les paramètres existants du FLOWCAM. Une étude plus exhaustive sera donc nécessaire pour vérifier si la méthode des moments pour n>3 fournit des résultats plus probants.

Plusieurs composantes du cycle du carbone sont encore mal connues. On connaît particulièrement mal les flux de carbone à l'échelle continentale. Dans la présente thèse, on aborde deux types de flux, ceux d'un fleuve, en l'occurence le Saint-Laurent, vers son estuaire et ceux à l'interface eau-air d'un plan d'eau (ici, le réservoir Robert-Bourassa). La thèse se présente donc en deux volets distincts mais avec une méthodologie commune, surtout basée sur des approches isotopiques. Pour le volet fluvial, le but de l'étude est de produire une estimation annuelle des flux et des sources des formes majeures du carbone, c'est-à-dire du carbone inorganique et organique dissous ainsi que de carbone organique particulaire (CID, COD et COP respectivement), du Saint-Laurent vers son estuaire; on porte ici une attention particulière aux variations saisonnières. Pour le volet "gaz à effet de serre" (GES), l'objectif principal est de quantifier les émissions annuelles de CO2 du réservoir hydroélectrique Robert-Bourassa. Les objectifs secondaires incluent la détermination des sources du CO2 émis et de son cycle saisonnier ainsi que le développement d'un modèle de calcul isotopique de flux de CO2 à l'interface eau-air. Afin d'atteindre les objectifs des deux volets, on a eu recours à des analyses isotopiques et élémentaires, ainsi qu'à la mesure de divers paramètres physico-chimiques. Le fleuve Saint-Laurent exporte vers son estuaire de 0,10 à 0,13-10n g de COP, environ 1,38-1012 g de COD et de 5,24 à 5,54-1012 g de CID. Le COP présent dans le fleuve est majoritairement d'origine aquatique et produit dans le fleuve même. Ce qui n'est pas nécessairement le cas pour le COP des tributaires. Tandis que le COP exporté par la rivière des Outaouais vers le fleuve Saint-Laurent, est majoritairement terrigène, celui de la rivière Mascouche est majoritairement d'origine aquatique en été et terrestre en hiver. En contrepartie, le COD, qui est dix fois plus abondant que le COP, semble être majoritairement terrigène toute l'année aussi bien dans le fleuve Saint-Laurent que dans ses tributaires. De plus, il est fortement oxydé dans le fleuve avant son export vers l'estuaire sauf durant l'hiver. Durant l'été et l'automne c'est jusqu'à 25% du COD qui entre dans le fleuve qui est oxydé. Annuellement, cette perte de COD représente près de 10% du COD exporté vers l'estuaire. Les sources et le cycle saisonnier du CID a été traité antérieurement. Quoi qu'il en soit, la présente étude démontre que les flux instantanés de carbone du fleuve Saint-Laurent vers son estuaire peuvent être estimés à partir de relations polynomials avec le débit à Québec. Dans le réservoir Robert-Bourassa, le CO2 émis à la surface est essentiellement issu de la dégradation et de l'oxydation de la matière organique dissoute (MOD), dans la colonne d'eau du réservoir. Cette MOD provient principalement du bassin de drainage du réservoir et est relativement "jeune". L'activité photosynthétique ne semble pas ici influencer de façon importante les signatures isotopiques du CID et du COD. Ainsi, les signatures isotopiques observées à un moment quelconque de la journée, sur l'ensemble du réservoir, sont-elles considérées représentatives de celles de l'ensemble de la journée. Les résultats de cet échantillonnage indiquent que la production de CO2 est faible sur la moitié de la surface du réservoir et forte pour l'autre moitié. L'hiver, la dégradation de la MOD paraît fortement réduite puis, au printemps, la MOD fraîche accumulée au cours de l'hiver semble fortement dégradé lors de la débâcle. On retiendra aussi, qu'en été, le réservoir Robert-Bourassa s'apparente aussi bien isotopiquement que physico-chimiquement à un lac profond du Moyen Nord québécois. Le modèle isotopique de calcul de flux de CO2 révèle un flux moyen de CO2 à l'interface eau-air du réservoir Robert-Bourassa de l,04±0,21-1011 g de CO2 en 2000 et de l,89±0,40-1011 g de CO2 en 2001. La perte annuelle de CO2 aux turbines a été estimée à 3,3±2,2 xl011 g de CO2 soit à 50 à 80% des émissions totales de CO2 qui s'élèverait annuellement à 4,64 à 5,79-1011 g de CO2. Les pertes de CO2 à la débâcle printanière semblent ici négligeables (5 à 10% des émissions totales annuelles).

Trois longues séquences sédimentaires ont été prélevées dans l'estuaire du St-Laurent (MD99-2220 et MD99-2221) et le fjord du Saguenay (MD99-2222) dans le cadre du programme international IMAGES {International Marine Past Global Change Study), en 1999, afin 1) de reconstuire les variations holocènes d'orientation et d'intensité du champ magnétique terrestre, 2) d'établir une chronostratigraphie holocène pour les séquences sédimentaires de l'est du Canada, 3) de déterminer la fréquence des événements accidentels tels que les crues et le séismes survenus au cours de l'Holocène dans le fjord du Saguenay et 4) de développer des traceurs sédimentologiques et/ou magnétiques des variations climatiques holocènes décennales à millénaires dans l'estuaire du St-Laurent. Les propriétés magnétiques des carottes MD99-2220 et MD99-2221 ainsi que 13 datations au 14C ont permis d'établir une chronostratigraphie pour les derniers 8 500 ans dans l'est du Canada. Les variations d'orientation du champ magnétique terrestre (inclinaison et déclinaison) enregistrées dans les sédiments de la carotte MD99-2220 peuvent être corrélées avec celles d'enregistrements lacustres nord-américains et indiquent que les décalages temporels observés entre les différents enregistrements sont probablement liés aux différentes chronologies plutôt qu'à la dérive de la composante non-dipolaire du champ magnétique terrestre. De façon similaire, les fluctuations séculaires à millénaires de l'intensité du champ magnétique terrestre enregistrées dans les sédiments de la carotte MD99-2220 peuvent être corrélées avec celles d'enregistrements lacustres nord-américains et européens. De plus, la corrélation entre les fluctuations de l'intensité du champ magnétique terrestre et le taux de production d'isotopes cosmogéniques tels le 14C et le 10Be, au cours de l'Holocène, confirme que l'intensité du champ magnétique terrestre module le taux de production de ces isotopes à des échelles de temps séculaire à millénaire. Les propriétés magnétiques, sédimentologiques et physiques de la carotte MD99-2222 ont permis de mettre en évidence la présence d'au moins 14 couches accidentelles mises en place au cours des derniers 7200 ans dans le fjord du Saguenay. Ces couches sont facilement identifiables par leur couleur gris pâle et par leurs bases sableuses qui diffèrent fortement des sédiments très foncés et « bioturbés » mis en place sous des conditions plus stables. Des analyses aux rayons-X et granulométriques, réalisées à maille serrée dans chacune des couches accidentelles, ont permis de déterminer leur mécanisme de dépôt. L'ensemble des données ainsi que la situation géologique et sédimentologique du fjord du Saguenay laissent croire que la grande majorité de ces couches auraient été déposées à la suite de séismes de magnitude élevée. Nos résultats illustrent ainsi que la fréquence des séismes majeurs dans le fjord du Saguenay aurait grandement diminué depuis -4000 ans, ce qui est en accord avec une modélisation numérique qui montre que la réactivation des failles, en raison de l'allégement glacio-isostatique post-glaciaire, aurait eu lieu principalement entre ~7000 et 4000 ans. Finalement, l'analyse à maille serrée de la granulométrie des sédiments de la carotte MD99-2220 et d'une carotte boîte, prélevée au même site dans l'estuaire du St-Laurent, a permis de développer un traceur du débit printanier du fleuve St-Laurent. Nos résultats indiquent qu'un débit printanier élevé accroît le transport et le dépôt de silts dans l'estuaire du St-Laurent. Ainsi, des fluctuations décennales du débit printanier et quelques événements exceptionnels ont-il été décelés à partir du pourcentage de silt au cours des derniers 800 ans. Des variations décennales des températures hivernales de l'eau de surface de l'estuaire du St-Laurent ont aussi été observées et indiquent une variabilité importante des conditions hivernales dans l'est du Canada au cours des derniers siècles. De plus, un changement concomitant des moyennes du pourcentage de silt et des températures de surface a été enregistré vers ~500 années cal. BP. La date de ce changement synchrone ainsi que la baisse subséquente des températures de surface marquent probablement le début du Petit Âge Glaciaire. Le pourcentage de silt est également corrélé à un indice de l'oscillation nord-atlantique de 1865 à 2000, ce qui laisse croire que les précipitations dans le bassin versant des Grands-Lacs/fleuve St-Laurent auraient pu être influencées par l'oscillation nord-atlantique au cours des derniers siècles. Par ailleurs, le pourcentage de silt met en évidence une augmentation importante de la fréquence des fortes crues printanières, depuis 1975.

La forêt boréale est sujette, depuis plusieurs millénaires, à diverses perturbations naturelles majeures comme les feux de forêts et les épidémies d'insecte. En particulier, la tordeuse des bourgeons de l'épinette (TBE, Choristoneura fumiferana Clem.) est actuellement Pinsecte qui cause le plus de dommages dans les forêts boréales de Test de l'Amérique du Nord. Au Québec depuis 2006, les populations de tordeuses augmentent de façon constante; les superficies infestées en 2010 sont de plus de 600 000 hectares . Subissant présentement une épidémie de TBE dans plusieurs secteurs de la région du Saguenay Lac-Saint-Jean, l'objectif principal de ce mémoire a été d'effectuer un portrait expérimental préliminaire dfensemble sur la réaction chimique (concentration des composés de défense, concentration sucres solubles totaux, amidon) et physiologique (croissance intra-annuel} du sapin baumier en présence de la tordeuse des bourgeons de l'épinette dans son milieu naturel. Cette recherche a été mise au point dans le but précis de construire une méthodologie efficace et solide pour l'analyse des données chimiques en provenance des arbres en milieu naturel. Lors de cette étude, il a été possible de voir que les arbres subissant une importante défoliation cessent de produire adéquatement les composés nécessaires à leur maintient régulier ainsi que de conserver une croissance normale. Entre les deux sites affectés par la TBE, il a été possible d'observer d'importantes différences, ce qui prouve que plus la défoliation est intense et dure longtemps plus l'arbre sera atteint à plusieurs niveaux. Cette recherche propose également la continuité de l'étude de l'influence de la TBE sur les conifères, car les mécanismes ou les procédés que les arbres utilisent contre les infestations d'insectes défoliateurs sont encore bien mal déterminés.

Les éclaircies précommerciales (EPC) et commerciales (EC) ont été appliquées récemment dans la forêt boréale du Québec dans le but d'accroître la croissance radiale d'une forêt afin de la garder stable et productive jusqu'à sa maturité. Le but principal de l'étude était d'établir une relation entre la croissance radiale des arbres et la qualité du bois dans les peuplements d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) traités par l'éclaircie. Un effectif de 35 arbres par site totalisant 10 sites EPC, 10 sites EC et 4 sites témoins a été mesuré, échantillonné puis analysé selon trois volets d'analyse; la croissance radiale, les propriétés mécaniques et les propriétés anatomiques du bois. La majorité des arbres a démontré une augmentation positive de la croissance radiale, allant jusqu'à 120% après l'EPC et jusqu'à 80% pour Î'EC (P< 0,0001, Tableau 3). Toutefois, cette augmentation est variable entre les sites et les individus. Des changements dans les propriétés du bois ont été mesurés suite au cerne de Fécîaïrcie. Pour les EC, la largeur du bois initial et le nombre de cellules formées dans le bois initial augmentent signifîcativement après le ceme de Fécîaircie (P = 0,0385 et P = 0,0188, Tableau 5). Pour les EPC, la largeur du bois initial augmente signifîcativement après le cerne de l'éclaircie (P = 0,0163, Tableau 4) mais pas le nombre de cellules formées dans le bois initial (P = 0,0841, Tableau 4). L'épaisseur tangentielle de la paroi cellulaire dans le bois mitial et le bois final ne présentent pas de variations significatives pour les deux traitements (Tableau 4 et 5). Pour ce qui est des forces mécaniques de rupture, elles diminuent signifîcativement après le cerne de Féclaircie mais de façon variable entre les sites et les individus. Les résultats de cette étude permettent de démontrer que les EPC et les EC ne modifient pas profondément les propriétés du bois et les changements rapportés chez ce dernier sont inférieurs aux changements rapportés dans la croissance radiale.

Dans le présent travail, nous présentons une reconstitution paléoécologique détaillée des perturbations naturelles à partir de l'analyse de six échantillons pris dans la tourbière ombrotrophe du lac des îlets (Saguenay, Québec) couvrant les 2500 dernières années. Les assemblages des macro-restes végétaux nous indiquent la présence d'un couvert forestier typique des milieux ombrotrophes, dominé en grande partie par l'épinette noire, des sphaignes et quelques éricacées. Les indicateurs pour retracer l'activité dans le temps de la tordeuse des bourgeons de l'épinette (TBÉ) (Choristoneura fumiferana, Clems) sont concentrés principalement en surface, correspondant à environ 400 années calendrier (an. cal.) Avant cette période, l'abondance de ces indicateurs est très faible. Par contre, une grande abondance des charbons de bois et des feuilles carbonisés est perçue entre 400 an. cal. et 2500 an. cal. Ces dates estimées à partir du taux d'accumulation de la tourbe, ont été calculées en utilisant un faible nombre des datations, ce qui pourrait amener des impressions temporales. Nos résultats soutiennent l'hypothèse que les périodes de grande activité de la TBÉ sont des événements plutôt rares dans une échelle élargie du temps. De plus, ils suggèrent que l'activité des feux sur la forêt pourrait expliquer ce changement en favorisant le développement d'une structure forestière jeune moins favorable à l'activité de la TBÉ. Cette recherche s'avère importante dans un contexte d'aménagement écosystémique basé sur une meilleure connaissance des perturbations naturelles à une échelle temporelle et afin de comprendre la variabilité naturelle des ces perturbations face aux changements climatiques en forêt boréale.

Depuis que les radicaux libres ont été découverts, leur implication dans certains processus physiologiques, de même que dans une multitude de pathologies, a été mise en évidence. Aussi, plusieurs méthodes ont été mises au point pour mesurer le potentiel antioxydant de molécules d'origine alimentaire, mais aussi pour en découvrir de nouvelles provenant de diverses sources. L'oxydation et la protection contre l'oxydation impliquant plusieurs modes d'action, aussi la qualification du potentiel antioxydant d'une nouvelle molécule demeure problématique. À ce jour, aucune méthode d'évaluation n'est totalement représentative du potentiel antioxydant global d'une molécule donnée; la plupart des méthodes in vitro ne tiennent pas compte du contexte biologique dans lequel les antioxydants seront ultimement utilisés. Aussi, ce document présente une nouvelle méthode originale, à large spectre de sensibilité, réalisé sur des cellules en culture pour détecter et mesurer le potentiel antioxydant de molécules pures ou de mélanges complexes. Cette méthode a été validée dans le cadre de ce projet de maîtrise en l'utilisant conjointement à un autre test couramment cité dans la littérature, à savoir le test ORAC. La méthode a ensuite été utilisée pour mettre en évidence le potentiel antioxydant d'extraits végétaux, plus spécifiquement des extraits de conifères de la forêt boréale. Parmi tous les extraits testés, les extraits de conifères se sont démarqués des extraits d'origine alimentaire (fruits et légumes). De plus, cette méthode originale s'est avérée adéquate pour comparer l'impact de diverses méthodes d'extraction sur le potentiel antioxydant mesuré.

Depuis le milieu des années 90, la foresterie québécoise cherche à appliquer le principe d'aménagement durable de la forêt (ADF), comme en témoigne l'amendement de la Loi sur les forêts de 1996 où les six critères d'ADF ont été introduits en préambule. Cette timide mesure ne fut cependant pas accompagnée de la refonte en profondeur du régime forestier si bien qu'un débat social s'est enclenché au tournant de l'an 2000, ce qui mena ultimement à la mise sur pied de la Commission d'étude sur la gestion de la forêt publique québécoise. Le rapport de cette Commission (Coulombe et al. 2004), jugeant la gestion forestière comme étant trop centrée sur la production ligneuse, sert de base à l'actuelle mise sur pied d'un nouveau régime forestier, chapeauté par la Loi sur l'aménagement durable du territoire forestier, adoptée en 2010. L'esprit de cette loi est la mise en place effective d'une gestion répondant aux mêmes six critères d'ADF qui n'étaient que simplement énoncés en 1996. Parallèlement, le Bureau du forestier en chef (BFEC) a annoncé des baisses de possibilité forestière pour la période actuellement en vigueur (2008-2013). Les raisons invoquées pour ces diminutions sont la mise en place de superficies affectées à la conservation (Bureau du forestier en chef 2010a, 2010b). Cela démontre bien le défi d'harmonisation posé par l'ADF : la production ligneuse doit laisser de la place aux besoins environnementaux, sociaux et culturels. Cependant, il n'en demeure pas moins que la production ligneuse a toujours sa place dans cette nécessaire recentralisation de la gestion forestière. Pour preuve, au moins deux des six critères d'ADF sont compatibles avec la production ligneuse : le maintient des avantages socio-économiques de la forêt et le maintien de l'apport des écosystèmes forestiers aux grands cycles écologiques planétaires. En tant que partie intégrante de la grande forêt boréale mondiale, les forêts d'épinette noire participent activement à puiser le carbone de l'atmosphère et à le stocker de façon durable en impliquant, entre autres, le tronc de l'arbre. Ce carbone sous forme ligneuse est la base de toute l'industrie forestière passée, présente et future, établissant ainsi un lien évident entre aménagement forestier et gestion des gaz à effet de serre. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) stipule qu'une forêt bien aménagée est un moyen efficace pour lutter contre la hausse du CO2 atmosphérique, un lien qui ne peut qu'être amplifié si le matériau bois qui en découle peut substituer d'autres à plus forte émission de CO2 tel le béton ou l'acier (Nabuurs, Masera et al. 2007). Dans un tel contexte, la sylviculture intensive est appelée à jouer un rôle d'importance croissante. Le GIEC affirme que les stratégies d'ADF qui maintiennent ou augmentent les stocks de carbone forestier, tout en produisant un rendement annuel soutenu de bois, de fibre ou d'énergie de la forêt, représentent l'option qui générera le plus de bénéfices d'atténuation (Nabuurs, Masera et al. 2007). On pourrait croire que la foresterie québécoise, sur la base des constats mentionnés ci-haut, va à l'inverse de cette tendance, mais au contraire, la nouvelle loi prévoit l'instauration d'aires d'intensification de la production ligneuse (Gouvernement du Québec 2011) pour contrer les pertes inhérentes à d'autres aspects de l'ADF. Le GIEC recommande d'ailleurs, au niveau mondial, de maintenir ou augmenter la densité de carbone sur pied en favorisant des aménagements forestiers plus intensifs. Cela étant basé sur le postulat voulant qu'une forêt soumise à l'aménagement séquestre plus de carbone dans le temps qu'une forêt non-aménagée. La sylviculture actuellement applicable aux forêts d'épinette noire ne comporte aucun traitement qui, à la fois, améliore le rendement à l'échelle du peuplement, s'applique à des peuplements naturels d'âge mature et admissible sur un large éventail de territoires incluant ceux ne faisant pas partie des plus productifs. Ainsi, l'étude des facteurs limitant la croissance de l'épinette noire mature, notamment au niveau des facteurs climatiques, peut être la clé de la mise sur pied éventuelle de nouveaux traitements sylvicoles répondant à ces critères. En plus de la quantité de bois produit, on se préoccupe de plus en plus également de sa qualité, car lorsque cette dernière est élevée, des produits de haute valeur, souvent plus durables, peuvent être produits. Une meilleure connaissance des facteurs limitant les divers aspects de la xylogénèse pourraient, en théorie, permettre également la mise sur pied de nouveaux traitements sylvicoles permettant de contrôler diverses propriétés des tiges. Par exemple, on sait que les traitements d'éclaircie permettent un rehaussement de la croissance radiale de l'épinette noire à l'échelle de l'arbre (mais pas à l'échelle du peuplement) sans affecter ses propriétés mécaniques (Vincent et al. 2009, Vincent et al. 2011). Mais peut-être existe-t-il d'autres moyens de jouer sur les caractéristiques du bois tout en augmentant la croissance à l'échelle du peuplement ? D'autre part, bien que l'aménagement de la ressource ligneuse fasse partie des moyens de contrer les changements climatiques d'origine anthropique, il n'en demeure pas moins que la relation est en quelque sorte à double sens, puisque la forêt est susceptible aux fluctuations du climat, notamment au niveau de sa croissance. C'est en partie pourquoi le BFEC, responsable de l'évaluation de la croissance de la forêt dans le cadre du calcul de la possibilité forestière, se préoccupe de l'effet des changements climatiques sur la forêt (Bureau du forestier en chef 2010a). Il souligne également la nécessité d'améliorer les nouveaux modèles de croissance (Bureau du forestier en chef 2011). Ici encore, la connaissance des facteurs climatiques limitant la croissance peut jouer un rôle important.

Le Canada est le troisième pays du monde en termes de surface forestière avec 347 millions d'hectares. Jusqu’à aujourd’hui, le traitement sylvicole le plus utilisé a été la coupe totale représentant 93% de la surface récoltée dans la forêt boréale canadienne. Les impacts de cette méthode de coupe sur la simplification des structures du peuplement, la perte de biodiversité et la durabilité de cette forêt sont bien connus. De ce fait, l’aménagement forestier écosystémique propose les coupes partielles comme alternative afin d’intégrer les objectifs écologiques, économiques et sociaux dans la planification sylvicole de façon à atteindre l’aménagement durable de la forêt boréale. Pour la mise en oeuvre de l'aménagement écosystémique, les coupes partielles sont de plus en plus utilisées comme traitement sylvicole pour l'exploitation forestière. Pourtant, il y a encore des modalités de coupes partielles qui ne sont pas suffisamment connues et étudiées dans le contexte de la forêt boréale canadienne, comme les coupes progressives régulières (CPR). La CPR est un système sylvicole classique qui n’a pas de forme adaptée à la forêt boréale et son application est jusqu’à maintenant demeurée marginale. Celle-ci vise la régénération des peuplements équiennes par l’installation de semis sous couvert avant la coupe finale, grâce à l’ouverture progressive du couvert instaurée par les coupes partielles. Ce système sylvicole à une approche prometteuse pour favoriser la croissance des arbres résiduels, car il crée les conditions nécessaires à la maximisation de la production résineuse. En conséquence, le développement de projets de recherche qui visent à étudier les réponses des peuplements soumis aux CPR sont nécessaires afin de trouver des alternatives d’aménagement et d’aborder un des plus grands défis de la foresterie canadienne : le développement durable de la forêt boréale. L’objectif principal de cette thèse de doctorat consiste à «évaluer l'effet à moyen terme des différents traitements de CPR sur la croissance, la mortalité et la régénération comme alternative sylvicole dans le cadre de l’aménagement forestier écosystémique des pessières noires boréales». Pour y répondre, 3 axes d’étude ont été créés pour étudier les réponses des forêts 10 ans après coupe: 1) Croissance des arbres résiduels, 2) Mortalité après coupe et 3) Régénération et croissance des semis. Notre dispositif expérimental est, à plusieurs égards, unique au monde, notamment parce qu’il est le premier concernant la CPR sur les pessières noires, et le premier portant sur des modalités adaptées aux opérations mécanisées. Il a été établi en 2003-2004, dans des peuplements matures et équiennes d’épinette noire au nord du Saguenay et sur la Côte-Nord. Le dispositif a pris en compte deux types de structure de forêts : denses et ouvertes. Il est composé de six blocs d’étude comprenant chacun trois traitements expérimentaux de CPR, une coupe totale, une réserve de semencier et un témoin sans intervention sylvicole. Des parcelles permanentes d’échantillonnage ont été établies avant coupe, ainsi qu’un suivi des sujets d’étude pendant 10 ans suite à l’intervention. Après l'intervention sylvicole des trois traitements de CPR et la réserve de semencier, les arbres résiduels ont enregistré une augmentation de la croissance radiale. Cet accroissement a été encore plus prononcé dans les peuplements jeunes et denses ainsi que dans les arbres localisés en bordure du sentier de récolte. Grâce à cette étude, l’effet bordure sur la croissance a été déterminé pour la première fois dans des peuplements équiennes d’épinette noire. Notre étude dendrochronologique a confirmé que tous les traitements de CPR ont été efficaces en termes de croissance radiale et sont influencés par : l’âge, la position spatiale, le diamètre, le traitement et le temps. Cependant, moins de 50% de la variation de la croissance des arbres après coupe a été expliquée. En conséquence, une autre étude avec une nouvelle méthodologie a été développée pour mieux comprendre la variabilité de la croissance, en utilisant des modèles individuels non linéaires. Cette nouvelle approche a réussi à caractériser la grande hétérogénéité des réponses des arbres en quatre patrons de croissance, lesquels ont été interprétés et décrits selon la théorie écologique en identifiant les facteurs impliqués. Cette méthodologie a permis de mieux comprendre la croissance de l’épinette noire après coupe partielle en expliquant entre 61 et 80% de la variabilité des arbres. L’étude de mortalité de ce projet de recherche est l’une des seules qui possède un gradient de coupe en forêt boréale, variant de 0 à 75% d’intensité de coupe. Les résultats révèlent que, 10 ans après traitement, les CPR étudiées montrent un niveau de mortalité entre 15 et 20% plus élevée que celle du témoin. Ces valeurs sont proches de la mortalité naturelle dans la région d’étude. En conséquence, les CPR ont minimisé les pertes après traitement, en comparaison avec la réserve de semencier qui ont enregistré des valeurs de mortalité d’environ 60% des arbres résiduels. 80% de la mortalité après coupe a été causée par des chablis et l’intensité de coupe a été l’un des facteurs principaux dans ce phénomène écologique. L’une des grandes contributions de cette étude a été la considération des types de mortalité (arbres cassés, renversés et morts debout), car la majorité des études précédentes n’ont pas pris en compte cette différentiation. Cette étude a également mis en évidence que ces types de mortalité sont des processus écologiques différents à considérer lors de future recherches. Ce design expérimental est l'un des rares dispositifs qui permet l’étude de la régénération 10 ans après l’intervention sylvicole dans le cadre de la foresterie québécoise, surtout grâce à l’incorporation des variables lumière et substrat dans la méthodologie. Cette recherche a déterminé que les CPR et la réserve de semencier sont des traitements capables de promouvoir et d’établir des niveaux de densité de régénération adéquats pour garantir la persistance des pessières noires. Nos analyses ont montré que la régénération de l’épinette noire est dépendante en grande majorité du substrat mais pas de la lumière, car le scarifiage a été le lit de germination le plus efficace pour favoriser l’établissement de semis. Cette étude a permis de mieux comprendre le processus de régénération des pessières noires et les facteurs qui conditionnent la croissance et la densité des semis après coupe partielle. La présente thèse démontre que les CPR sont une alternative sylvicole pertinente lors de l’implantation des stratégies d’aménagement forestier écosystémique en pessière noire. Les traitements étudiés ont promu la croissance des arbres résiduels, minimisé les pertes par chablis après coupe, en plus d’avoir favorisé l’établissement de la régénération afin de maintenir les bénéfices écologiques et économiques en forêt boréale. Les contributions de ce doctorat représentent une avancée de la connaissance dans le domaine de la sylviculture boréale, et plus spécifiquement, sur l’évaluation des coupes partielles dans le contexte du développement durable des forêts. Canada possesses the third largest forest cover in the world (347 MHA), and of the forest area that is harvested, 93% of logging is done by clear-cut methods. These cutting methods have serious impacts in terms of the simplification of stand structure, biodiversity, and the sustainability of forest ecosystems. Boreal forest ecosystem management proposes partial cutting as an alternative harvesting approach to better integrate the ecological, economical, and social objectives into silvicultural planning and to develop a sustainable forestry. Over the last 20 years, partial cutting treatments have been increasingly used for forest exploitation due to the implementation of ecosystem management strategies. However, for the Canadian boreal forest, the impacts of partial cutting treatments, for example shelterwoods, remain poorly known. Shelterwood is a traditional silvicultural system that has not yet been adapted to boreal forest conditions. Its application remains marginal, at present. Shelterwood aims is to regenerate even-aged stands, thanks to the gradual opening of the canopy created by the partial cuttings. This silvicultural system is a promising approach for promoting the growth of residual trees as it creates the necessary conditions for maximizing resinous production (more light, less competition, etc.). Thus, research into the response of stands subjected to shelterwood is vital for finding forest management alternatives that ensure the sustainable development of the boreal forest in Canada. The main objective of this PhD project is to determine the effect of different experimental shelterwood treatments on the growth, mortality, and regeneration of trees over the medium-term to evaluate shelterwood as a silvicultural alternative in the context of ecosystem management of black spruce forests". To answer this question, three study axes were created to assess forest responses 10 years after cutting: 1) growth of residual trees; 2) mortality after cutting; 3) regeneration and growth of seedlings. An experimental design was established in 2003–2004 in mature and even-aged black spruce stands in the northern portion of the Saguenay (Quebec) region and along Quebec’s north shore. This design analyzed six study blocks and two types of forest structure, dense and open stands. Each block had six experimental units: three experimental shelterwood treatments, a clear-cut, a seed-tree, and an untreated control. Permanent sampling plots were established prior to cutting and monitoring occurred for 10 years following the intervention. This experimental design is unique in many respects, especially as it is the first for assessing the shelterwood treatments in black spruce forests as well as being the first involving mechanized operations. After shelterwood and seed-tree treatments, the remaining trees showed increased radial growth. This increase was most pronounced in young and dense stands, as well as for trees located along the edge of skidding trails. This study also determined, for the first time, the edge effect on growth in even-aged black spruce stands. Dendrochronological analysis confirmed that all shelterwood treatments were effective promoting radial growth and that tree growth response after cutting was influenced by age, spatial position, diameter, treatment, and time. However, measured variables could only explain less than 50% of the variation in tree growth after cutting. As such, a new methodology using individual nonlinear models was used to better understand this variability. This new approach succeeded in summarizing the heterogeneity of tree response into four growth patterns. By identifying the factors involved, these patterns were then interpreted according to ecological theory. This methodology improved the understanding of the growth of black spruce after partial cutting, explaining between 61 and 80 % of the variability. The study of mortality of this research project is one of the few studies using a silvicultural gradient in the boreal forest, having a harvest intensity varying from 0 to 75 %. Trees in the shelterwood plots had a mortality level 15 to 20 % higher than that of the untreated control, 10 years after treatment. These values are similar to the natural mortality in the study area. Shelterwood techniques reduced post-treatment losses relative to seed-tree plots, which had mortality values of 60% for the residual trees. Most post-treatment mortality (80 %) was caused by windthrow and harvest intensity was one of the main factors related to this phenomenon. One of the major contributions of this study was the consideration of mortality types (broken, reversed, and standing dead) as most previous studies did not take this differentiation into account. This study showed that these types of mortality are affected by different ecological factors, making it necessary to include mortality type in similar future studies. This experimental design used in this thesis is one of a few, in the framework of Quebec forestry, that has studied regeneration 10 years following a silvicultural intervention, in particular incorporating light and substrate variables into the methodology. The study of forest regeneration has determined that shelterwood and seed-tree treatments can favour adequate regeneration density levels in black spruce forests. Black spruce regeneration was largely dependent on the substrate but not on the availability of light, as scarifying was the most effective germination bed for seedling establishment. This study provides a better understanding of the regeneration processes for black spruce stands and the factors that influence the growth and density of seedlings after partial cutting. This PhD thesis demonstrates that shelterwoods offer a silvicultural alternative that can be implemented into ecosystem forest management strategies for black spruce forests. The shelterwood approach promoted the growth of residual trees, minimized windthrow losses, and favoured regeneration thereby maintaining ecological and economic benefits for the boreal forest. The findings of this PhD advance our knowledge in the field, provide tools for forest managers involved in boreal silviculture and, more specifically, permit the evaluation of partial cutting in the context of sustainable forest development.