L'objectif de cette étude était de vérifier si l'enfouissement de la tige lors de l'établissement d'une plantation favorise un développement plus précoce du système racinaire adventif chez l'épinette noire. Il visait également à vérifier si ce développement plus rapide des racines adventives permet une croissance plus élevée et une réduction du stress hydrique. Trois méthodes de mise en terre ont été comparées quant à leurs effets sur les paramètres de croissance, soit la méthode enfouie, pré-enfouie et standard. Dans la méthode standard, les semis sont plantés de façon à ce que le niveau du collet, c'est-à-dire l'interface entre la tige et la partie racinaire, se retrouve au niveau du sol. Dans la méthode enfouie, les semis ont été plantés de façon à ce qu'une partie de la tige se retrouve sous le niveau du sol au moment de la mise en terre en forêt alors que dans la méthode pré-enfouie, la tige des semis avait été préalablement enfouie dans le substrat lors de la culture en serre. Deux types de substrats liés au microsite de plantation ont également été étudiés, soit le substrat minéral et organique. Un échantillonnage d'épinettes noires provenant d'une plantation expérimentale dans le secteur de Chapais, près de Chibougamau, a été réalisé après 10 et 15 années de croissance. Les paramètres mesurés étaient la taille de la tige et la croissance aérienne, le développement du système racinaire, la capacité photosynthétique et le statut hydrique. Un développement plus important du système racinaire adventif par rapport au système racinaire initial a été observé chez les plants enfouis et pré-enfouis. Toutefois, la méthode de mise en terre n'a pas influencé la croissance aérienne de l'épinette noire. Le statut hydrique et la capacité de photosynthèse n'ont également pas été influencés par la méthode de mise en terre. Par conséquent, bien que l'enfouissement du collet ait modifié le développement du système racinaire, cela n'a pas favorisé le statut hydrique, la capacité photosynthétique ni la croissance de l'épinette noire en plantation. Bien que l'enfouissement du collet et la modification de la structure du système racinaire qui en a résulté n'ait pas favorisé la croissance aérienne, il n'a également eu aucun effet nuisible sur les épinettes.

The aim of the study was to qualify and quantify non-structural carbohydrates (NSC) in stems of black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P) seedlings. The effects of temperatures and water deficit on the seasonal NSC amount within the stem were also investigated. Weekly secondary growth observations of the stem was correlated to the sugars variations in order to define the most important sugars involved in wood formation in different environmental conditions (water deficit and warmer temperatures). The carbohydrates found in cambium and xylem were mainly composed of sucrose, pinitol, glucose, fructose, raffinose and starch. Water deficit decreased sucrose, while raffinose rose. Temperature had no effect on carbohydrates but amplified the effect of water deficit. Sucrose, pinitol and raffinose were correlated to cambium activity and xylem development, but changes in those carbohydrates quantities only had a little effect on cell development in the stem.

Le pin gris est la deuxième espèce d'arbre principalement plantée au Québec et la production des semis pour la plantation est essentiellement produite en récipient. La culture en récipient à parois rigides engendrerait des malformations importantes du système racinaire, dont les malformations pourraient induire l'instabilité de l'arbre occasionnant à long terme la formation d'une tige sinueuse. Pour rétablir la rectitude de sa tige, l'arbre produit du bois de compression, qui est reconnu pour sa faible résistance mécanique. L'objectif principal de cette étude visait à établir un lien entre le développement racinaire du pin gris en plantation et la croissance et la qualité de la tige (forme et bois de compression), et ce en fonction de trois types de cultures, deux en récipients (45-110 et 67- 50) et une méthode de production à racines nues. À cette fin, 40 tiges dominantes ainsi que leur système racinaire ont été analysées. Les arbres provenaient de huit plantations âgées de 18 à 25 ans. Sur le système racinaire, des informations descriptives ont été notées afin de connaître la répartition latérale, la profondeur d'enracinement ainsi que l'âge des racines. L'écart vertical a été mesuré pour évaluer la sinuosité des tiges et le bois de compression a été quantifié par une analyse de tige. En moyenne, chez les arbres étudiés, on retrouvait 31 racines par arbre, qui se départageaient à 67 % en racines horizontales et à 33 % en racines verticales et 70% des arbres possédaient un pivot alors que des pseudopivots furent observés chez 55 % des sujets. La distribution des racines latérales autour des pins gris était relativement uniforme avec un nombre plus élevé de racines latérales retrouvées selon l'orientation Est - Ouest. L'écart vertical moyen des tiges était de moins de 3,5 cm et le faible ratio de bois de compression (4,2 %) était concentré principalement dans la section proche du sol. Le temps de résidence en récipient n'influencerait pas la croissance des racines et de la tige de façon permanente. Les premiers effets de la culture en récipient se seraient adoucis avec le temps. Nous émettons donc l'hypothèse que les malformations racinaires rapportées dans la littérature; enroulement racinaire, absence du pivot et concentration des racines le long du sillon de scarification, durant les premières années suivant la mise en terre semblent s'être estompées avec l'âge chez les pins gris dominant des plantations échantillonnées.

Climate change causes more frequent and severe periods of drought in summer and higher overall temperatures in the northern regions of the world. This may produce potentially severe water stresses in the boreal forest. The boreal forest of Québec normally has low temperatures and water evaporation, meaning that the soils remain wet throughout the growing season. Boreal species are adapted to live with optimal moisture conditions, and the harsh climate with long cold winters and short growing seasons result in a slow development of the ecosystem. This makes for an ecosystem that is potentially vulnerable, but its’ reaction to climate change is not yet well-known. The objective of this study was to evaluate the impact of climate change, drought in particular, on wood formation, cambium phenology, water relations and physiology of mature black spruce trees (Picea mariana (Mill.) BSP) in their natural environment. Different measurement approaches were used to present a large picture of the effect of rain exclusion on black spruce’ swater relations. An experiment was installed to exclude precipitation, combined with highresolution monitoring of stem radius variations, anatomy and physiology of mature black spruce trees. It was hypothesised that drought will cause a clear decrease in water potential; (1) resulting in a decrease in cambium activity and photosynthesis, fewer and smaller tracheids with thicker cell walls and a shorter period of wood formation; (2) this will lead to an increase in stem shrinking and a decrease in stem radius variations; (3) during drought black spruce may resort to alternative ways to absorb water. The experiment was conducted on four research sites along a latitudinal gradient in the Saguenay Lac Saint-Jean Region, Quebec, Canada. On each site five mature black spruce trees were excluded from precipitation at the root system during the summers of 2010, 2011 and 2012. Plastic roofs were installed in May to cover the entire root system of each tree, and removed in September to ensure the winter survival of the trees. Five trees per site were left untreated and used as a control. In addition a greenhouse experiment was conducted to test for the possibility of foliar absorption as an alternative water acquisition strategy in black spruce. During the three summers of the experiment different aspects of tree growth and physiology were studied at different temporal resolutions. On the two southern sites water potential and photosynthesis were measured weekly. Micro-cores were collected on all sites and automatic point dendrometers were installed to provide year-round data about the trees’ stem radius variations. During the rain exclusion the soil water content quickly decreased on all sites, this shows that rain was successfully excluded from the root system. During winter and spring the soil rehydrated to its normal water status before the next growing season. Overall the results suggest that black spruce trees do not seem to be susceptible to the shortterm negative consequences of reduced water availability to the roots. Phenology of wood formation was not affected. It was expected that the effects of the treatment would soon be visible in a decrease in water potential, followed by a reduction in photosynthesis. But no difference in photosynthesis and water potential was found between the treated and control trees in any of the years. The stem radius variations were analysed using a sequential analysis technique and the daily patterns of shrinking and swelling were extracted. On three out of four sites the trees subjected to rain exclusion showed larger stem contractions in summer, and larger winter contractions were found on the northern sites. There was no significant difference in the cumulative stem expansion between control trees and treated trees over the three years. The analysis of stem radius variations showed that in spite of the reduced water availability the trees are still able to maintain their daily cycles of contraction and expansion. The cell characteristics of control and treated trees were compared after the three years of the rain exclusion. Ring width and the number of cells produced did not differ between control and treated trees. During the first year of the experiment lumen area decreased and cell wall thickness increased, this is an expected reaction to drought because it reinforces the tracheids and helps prevent cavitation. In the second and third year however, lumen area and cell wall thickness returned to the pre-treatment values. In contrast with the expectations the effect of the rain exclusion did not persist or increased when the treatment was repeated. Since black spruce did not seem to be strongly affected by the rain exclusion, the possibility of foliar absorption was explored in a greenhouse experiment using black spruce saplings. Twenty plants were excluded from irrigation, and twenty plants were irrigated normally. The root system was covered with plastic sheets, and after a period of desiccation the plants were sprayed at night with water with and without colorant. Water potential and photosynthesis were measured the following day. The colorant was not absorbed by the needles and water potential and photosynthesis were not improved by the canopy spraying. The results of this experiment do not show evidence for the existence of foliar absorption in black spruce saplings. Les changements climatiques causeront des périodes de sécheresse plus fréquentes et plus sévères en été, et des températures plus élevées dans les régions nordiques du monde. Ceci produira des stress hydriques potentiellement sévères dans la forêt boréale. Normalement, la forêt boréale du Québec est caractérisée par des basses températures et peu d’évapotranspiration, gardant ainsi les sols humides pendant la saison de croissance. Les espèces boréales sont adaptées pour vivre dans des conditions d’humidité optimales, alors que les longs hivers arides ne font que ralentir le développement de l’écosystème. En ce sens, une augmentation des températures créerait un écosystème potentiellement vulnérable, cependant les réactions aux changements climatiques sont encore peu connues. L’objectif de cette étude était d’évaluer l’impact des changements climatiques, plus précisément la sécheresse, sur la formation du bois, la phénologie du cambium, les relations hydriques et la physiologie de l’épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) dans son milieu naturel. Différentes mesures ont été employées pour présenter une vue d’ensemble de l’effet d’une exclusion de pluie sur les relations hydriques de l’épinette noire. Un dispositif expérimental a été mené pour exclure la précipitation, combinée avec un suivi à haute résolution des variations radiales du tronc, de l’anatomie et de la physiologie de l’épinette noire mature. Les hypothèses étaient qu’une sécheresse causera une réduction en potentiel hydrique; (1) suivi par une réduction en activité cambial et photosynthétique, moins de trachéides, des trachéides plus petites ayant des parois plus épais et une période de formation de bois plus courte; (2) ceci mènera à une plus grande contraction du tronc et éventuellement à une réduction en variations radiales; (3) pendant la sécheresse l’épinette noire pourra employer des moyens alternatives pour absorber l’eau. L’expérience a été menée sur quatre sites d’étude le long d’un gradient latitudinal dans la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean, Québec, Canada. À chacun des sites, cinq arbres matures ont été exclus de la précipitation au niveau du système racinaire pendant les étés de 2010, 2011 et 2012. Des toiles en plastique ont été installées en mai afin de couvrir complètement le système racinaire puis ont été retirées en septembre pour assurer la survie des arbres en hiver. Cinq arbres par site ont été laissés sans traitement et ont servi de témoin. De plus, une expérience en serre a été réalisée pour tester la possibilité d’absorption foliaire comme mécanisme d’absorption d’eau alternatif. Pendant les trois étés de l’expérience, les différents aspects de la croissance et de la physiologie ont été étudiés à différentes résolutions temporelles. Dans les deux sites au sud, le potentiel hydrique et la photosynthèse ont été mesurés à chaque semaine. Des micro-carottes ont été collectées sur chaque site et des dendromètres automatiques étaient installés pour fournir des données sur les variations radiales du tronc tout au long de l’année. Pendant l’exclusion de pluie le contenu en eau du sol diminuait rapidement, ce qui démontre que l’eau a été exclue du sol. Pendant l’hiver et le printemps suivant le sol s’est réhydraté. En général, les résultats suggèrent que l’épinette noire n’est pas sensible aux conséquences négatives à court terme d’une réduction d’eau au niveau du système racinaire. La phénologie de la formation du bois n’a pas été affectée. Il était attendu que l’effet du traitement aurait mené une réduction du potentiel hydrique et une réduction de la photosynthèse. Par contre, aucune différence n’a été trouvée entre les arbres témoins et traités. Les variations radiales du tronc ont été analysées avec une technique d’analyse séquentielle et les patrons journaliers de rétrécissement et gonflement ont été extraits. Pour trois des quatre sites les arbres soumis à l’exclusion de pluie ont montrés des contractions plus larges en été et les plus larges contractions hivernales ont quant à elle été observées dans les sites au nord. Il n’y avait pas de différence significative dans l’expansion cumulative entre les arbres témoins et stressés sur les trois années. L’analyse des variations radiales du tronc a démontré que, malgré la réduction de l’eau disponible, les arbres sont tout de même capables de maintenir leurs cycles journaliers de contraction et expansion. Les caractéristiques cellulaires des arbres traités et témoins ont été comparées après les trois années de l’expérience. Le nombre de cellules produites n’était pas différent entre les deux traitements. Pendant la première année de l’exclusion, l’aire du lumen a diminué et l’épaisseur des parois a augmenté. Ceci est une réaction attendue puisque que les trachéides se sont renforcées afin de prévenir la cavitation. Par contre, dans la deuxième et troisième année l’aire du lumen et l’épaisseur des parois sont retournées aux largeurs prétraitement. Contrairement aux attentes, l’effet de l’exclusion de pluie n’a pas augmenté ni persisté avec la répétition du traitement. Puisque l’épinette noire ne semblait pas être fortement affectée par l’exclusion de pluie, la possibilité de l’absorption foliaire a été explorée dans une expérience en serre avec des jeunes épinettes. Vingt plants étaient exclus d’irrigation et vingt plants étaient arrosés normalement. Le système racinaire a été couvert de toiles en plastique et suite à une période de dessiccation les plantes ont été arrosées en soirée avec de l’eau avec et sans colorant. Le colorant n’était pas absorbé par les aiguilles et le potentiel hydrique ainsi que la photosynthèse n’ont pas augmenté suite à l’arrosage. Les résultats de cette expérience ne démontrent pas d’évidence pour l’absorption foliaire chez des jeunes épinettes noires.

Les plantations d’épinette noire et de pin gris sont utilisées à grande échelle au Québec afin de pallier aux problèmes de régénération naturelle. Plusieurs études démontrent qu’en plantation il est possible d’observer une meilleure croissance qu’en régénération naturelle. Par contre, ce gain de croissance serait accompagné d’altération dans la qualité du bois. L’objectif principal de cette étude est d’établir le rendement des plantations de pin gris et d’épinette noire en forêt boréale, en incluant des paramètres caractérisant la qualité du bois, tel que : le bois de compression, la déviation des tiges, et la longueur des trachéides. Cette étude couvre une grande zone au nord de la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean. Dix plantations de pin gris et dix d’épinette noire, âgée entre 17 et 25 ans, ont été échantillonnées. Les résultats démontrent que le pin gris obtient une croissance en volume et en hauteur supérieure et plus rapide que l’épinette noire. Les épinettes noires présentent des tiges ayant moins de déviations que les pins gris. Le pourcentage de bois de compression est plus élevé chez les pins gris surtout à la base de la tige. De plus, il est possible d’observer une relation positive entre la déviation des pins gris de leur axe vertical et la présence élevée du bois de compression. La longueur des trachéides augmente avec le temps et elles sont plus longues chez le pin gris que l’épinette noire. Globalement, le pin gris possède des avantages, car malgré les déviations des tiges et une occurrence de bois de compression plus élevée, la croissance rapide et la longueur des trachéides sont des atouts majeurs pour cette espèce.

Les espèces distribuées à grande échelle représentent de bons modèles d'adaptation (Leinonen et Hänninen 2002; Søgaard et al. 2007; Lu et Man 2011). En effet, l'environnement varie grandement en fonction de la taille de l'aire de répartition géographique ce qui peut amener à des adaptations spécifiques des individus. Ainsi, à l'intérieur d'une même espèce, les individus peuvent former des sous-groupes, représentant des populations génétiquement différenciées. De tels populations, adaptés à leur environnement spécifique, sont appelés écotypes. Ces écotypes sont à la fois issus des interactions entre les facteurs environnementaux et génétiques de même que des forces évolutives en présence (par exemple : la sélection naturelle). Ils sont par conséquence mieux adaptés (fitness optimale) aux conditions particulières d’un environnement (Eriksson 2005). L'adaptation locale est particulièrement importante pour les espèces de plantes pérennes, qui sont des organismes immobiles qui doivent donc « subir » leur environnement, sans possibilité de se déplacer. La phénologie, consiste à relever des événements périodiques (annuels très souvent) et récurrents (par exemple : la reproduction) qui varient en fonction des saisons et du climat. Ainsi la phénologie d’une plante, comme la feuillaison, reflète bien son adaptation à un environnement donné. Par exemple chez plusieurs espèces végétales, on observe au niveau intra-spécifique la présence de clines latitudinal ou altitudinal (Howe et al. 2003; Montesinos-Navarro et al. 2011). Chez les arbres, la phénologie s’intéresse beaucoup à la reprise d'activité photosynthétique au printemps et la fin de l'activité en automne, qui est balancée entre la croissance maximale et le risque minimum de gel (Chuine et Beaubien 2001). Jusqu’à présent on s’est surtout intéressé à la phénologie des bourgeons, qui implique le méristème primaire, responsable de la croissance en hauteur car il est facilement observable. Pour sa part la phénologie de la formation du bois, impliquant cette fois le méristème secondaire avec la croissance en largeur, a été très peu étudié. Pourtant chacune de ces composantes joue un rôle important dans la réponse des arbres aux variations climatiques (Delpierre et al. 2015). L'épinette noire est l'espèce la plus représentée dans la forêt boréale nord-américaine (Lessard et Boulfroy 2010). Des études ont déjà montré la différentiation en écotype de cette espèce, qui présente des traits de croissance et de phénologie spécifiques à sa provenance d’origine (Beaulieu et al. 2004). Ainsi des tests de comparaison de provenances ont montré des différences au niveau du débourrement au printemps (Morgenstern 1978; Beaulieu et al. 2004). Les tests de provenances consistent en des plantations d'arbres provenant de différentes origines et ce, dans un même lieu, afin de soumettre les individus aux mêmes conditions environnementales (Mátyás 1996). Cela permet de mieux comprendre le déterminisme génétique de traits en contrôlant les effets environnementaux. La composante génétique correspond en partie à l'adaptation locale des populations et à la variabilité génétique présente au sein de l’espèce (King et al. 2013). Ce mémoire, écrit sous forme d’article scientifique, a pour but de voir si les différences trouvées au niveau du débourrement peuvent aussi être observées au niveau du cambium (synchronisation des deux méristèmes) ainsi qu'à la fin de la saison de la croissance apicale, avec l'aoûtement. Nous posons donc l’hypothèse de travail suivante : les arbres des provenances prédéterminées comme hâtives et tardives (en terme de débourrement) seront hâtifs ou tardifs tout au long de la saison ce qui amènera a une même croissance annuelle. Seule la fenêtre de croissance sera déplacée au cours de la saison. Dans notre étude, les provenances ont été séparées en deux groupes, selon leur débourrement, et la phénologie des bourgeons et du cambium a été observée pendant 2 ans.

Traditionnellement, les forêts d'épinette noire de l'Est du Canada sont exploitées par la coupe totale. Ce type de coupe est, toutefois, associé à la simplification de la structure et de la composition des forêts. De ce fait, différents types de coupe partielle ont récemment été mis au point afin de réduire les écarts entre les forêts aménagées et celles naturelles, selon le principe de l'aménagement écosystémique. De plus, les coupes partielles visent à augmenter la croissance des arbres résiduels grâce à la diminution de la compétition, et par le fait même à augmenter la rentabilité des futures interventions. Par contre, l'augmentation de la largeur des cernes de croissance, à la suite de coupes partielles, peut nuire à la qualité du bois. L'objectif de cette étude était d'évaluer l'effet de trois types de coupe partielle appliqués à des peuplements d'épinette noire, équiens et inéquiens, sur la structure des peuplements (la répartition spatiale, la distribution diamétrale et la structure d'âge des arbres résiduels, ainsi que la quantité et la distribution diamétrale des arbres morts) et la croissance radiale des arbres résiduels. L'effet d'une augmentation de la croissance radiale sur les propriétés du bois (masse volumique, caractéristiques des trachéides, propriétés mécaniques) et sur le diamètre des branches a aussi été évalué. Les coupes partielles étudiées sont la coupe avec protection des tiges à diamètre variable (CPTDV), la coupe avec protection des petites tiges marchandes (CPPTM) et l'éclaircie commerciale (EC). Cinq blocs, correspondant à une station traitée jumelée à une station témoin (120 à 400 m2), ont été échantillonnés pour chaque type de coupe partielle. La structure des peuplements ainsi que la croissance radiale des arbres résiduels ont été évaluées avec l'ensemble des épinettes noires présentes dans chaque station. Afin d'analyser les propriétés du bois et le diamètre des branches, cinq épinettes noires par station ont été récoltées aléatoirement parmi celles ayant une augmentation de croissance d'au moins 20 % comparativement aux 10 années précédant la coupe dans les stations traitées et parmi l'ensemble des arbres dans les stations témoins. Après l'application des trois types de coupe partielle, la structure d'âge ainsi que la distribution du diamètre des arbres résiduels étaient semblables à celles des stations témoins. Ces résultats démontrent que les coupes partielles peuvent maintenir la structure initiale des peuplements et convenir à un aménagement écosystémique des forêts. Toutefois, une quantité de bois mort inférieure a été observée à la suite des coupes partielles, ce qui peut nuire à la biodiversité associée à ces legs biologiques. La croissance radiale des épinettes noires résiduelles a été augmentée à la suite de la CPPTM et de l'EC grâce à la diminution de la compétition. Toutefois, la croissance radiale moyenne était limitée à la suite de la CPTDV, en raison de la présence de grappes d'arbres résiduels. La croissance radiale était positivement influencée par le temps depuis le traitement et la longueur du houppier, tandis qu'elle était diminuée par le degré de compétition et l'âge des arbres. L'augmentation de la largeur des cernes de croissance, à la suite des coupes partielles, ne cause pas d'effet néfaste sur la qualité du bois de l'épinette noire. En effet, seuls de faibles changements de propriétés du bois ont été observés. À 1,3 m de hauteur, bien que la masse volumique moyenne des cernes de croissance n'ait pas changé à la suite des coupes partielles, celle du bois initial a diminué à la suite de la CPPTM et de l'EC. Toutefois, cette diminution n'a pas nui aux propriétés mécaniques du bois; aucune corrélation n'a été observée entre ces deux attributs. De plus, seules de faibles corrélations ont été détectées entre certaines caractéristiques cellulaires et la masse volumique du bois, et aucune corrélation avec les propriétés mécaniques n'a été observée. La masse volumique a également été évaluée à différentes hauteurs le long de la tige. Les propriétés mécaniques de l'ensemble de la tige n'ont pas semblé affectées par les coupes partielles, car aucune diminution de la masse volumique n'a été observée le long de la tige. Toutefois, des branches de plus fort diamètre, principalement dans la première moitié du houppier, ont été observées à la suite des coupes partielles. Cette différence a été davantage observée après la CPPTM et l'EC, ce qui pourrait nuire à la classification du bois provenant de ces deux types de coupe. Bien qu'elles nécessitent quelques ajustements (p. ex. plus de bois mort de fortes dimensions, moins de grappes d'arbres résiduels), ce projet démontre que les coupes partielles étudiées pourraient être adéquates, en peuplement d'épinette noire, afin de maintenir les bénéfices écologiques et économiques. L'ensemble des résultats de cette thèse contribue aux connaissances générales sur les coupes partielles, tout en contribuant au développement durable des peuplements forestiers. Traditionally, black spruce stands in eastern Canada were harvested through clearcutting. This method of cutting simplified the structure and composition of forests. Therefore, using an ecosystem-based management approach, different types of partial cutting treatments have recently been developed to reduce differences between managed and natural forests. In addition, partial cutting treatments are designed to increase the radial growth of residual trees by decreasing inter-tree competition and thus enhance the economic benefits of the treatments. However, an increase of ring width after partial cutting treatments could lead to a decrease in wood quality. The aim of this study was to evaluate the effect of three types of partial cutting treatments within even- and uneven-aged black spruce stands, on stand structure (spatial repartition, diameter distribution and age structure of residual trees, and on the quantity and diameter distribution of dead trees) and on the radial growth of residual trees. The effect of increased radial growth on wood properties (wood density, cell characteristics, mechanical properties) and branch diameter, was also evaluated. The three studied partial cutting treatments were: 1) careful logging around stems with variable diameter (CLVD), 2) careful logging around small merchantable stems (CPPTM), and 3) commercial thinning (CT). Five blocks, each comprised of one treated plot combined with one control plot (120 to 400 m2), were sampled for each type of partial cutting treatment. Stand structure and the radial growth of residual trees were evaluated using all black spruce present in each plot. To analyze wood properties and branch diameter, five black spruce per plot were then randomly sampled among those trees presenting a post-treatment radial growth at least 20% larger than that of the 10 years pretreatment period, as well as among all trees in control plots. After the three partial cutting treatments, the age structure and diameter distribution of residual trees were similar to that found in control plots. These results demonstrated that partial cutting treatments could maintain the initial stand structure and be suitable for ecosystem-based management. However, a lower quantity of deadwood was also observed after partial cutting, potentially affecting the biodiversity associated with these biological legacies. The radial growth of residual black spruce trees increased after CPPTM and CT due to a decrease of inter-tree competition. However, mean radial growth was limited after CLVD because of a higher presence of tree clusters. Radial growth was positively influenced by the time since treatment and crown length, while it decreased with inter-tree competition and tree age. The increased ring width observed after partial cutting treatments did not lead to a detrimental effect on the wood quality of black spruce trees. In fact, only small changes were observed for wood properties. At a height of 1.3 m, while ring wood density was not altered by partial cutting, earlywood density decreased after CPPTM and CT. However, this decrease did not negatively affect the mechanical properties of the wood; no correlation was observed between mechanical properties and earlywood density. Also, only weak correlations were detected between some cellular characteristics and wood density, and no correlation with mechanical properties was observed. Wood density was also evaluated at different sampling heights along the stem. The mechanical properties of the entire bole should not be affected by partial cutting treatments as no decrease in wood density was observed along the tree. However, larger diameter branches, especially in the lower half of the crown, were observed after partial cutting treatments. This difference was observed in particular after CPPTM and CT, which could negatively affect wood classification after use of these type of partial cutting. Although some adjustments are required (e.g. a greater amount of large-sized deadwood, fewer residual tree clusters), this project demonstrated that the studied partial cutting treatments could be suitable, in black spruce stands, for maintaining ecological and economic benefits within harvested stands. The overall results of this thesis contribute to our general knowledge of partial cutting treatments and improve our understanding of the sustainable development of boreal forest stands.

Dans le cadre de la restauration-conservation des bois anciens du patrimoine historique, culturel et architectural, il est nécessaire d’acquérir toutes les connaissances techniques et scientifiques permettant de respecter l’intégrité de l’œuvre et de garantir la réversibilité des interventions. Lors de l’application d’un traitement de préservation ou de consolidation, il est souhaitable de connaître la profondeur de pénétration et les voies de migration des liquides afin de contrôler les effets de l’opération.Cette étude est réalisée avec des dispositifs originaux d’injection et d’exploration mis au point au laboratoire. Le premier nous permet de suivre, à l’échelle macroscopique, les cinétiques d’écoulement capillaire des liquides dans le bois. Afin de comparer plusieurs essences et d’étudier l’influence de la variabilité anatomique au sein d’une même essence, un deuxième dispositif permet de reconstituer, à l’échelle microscopique, le réseau de percolation dans les éprouvettes préalablement imprégnées et séchées. Des observations plus fines en microscopie électronique à balayage (ESEM) permettent d’accéder à la compréhension de plusieurs phénomènes, en particulier l’influence de la thyllose chez les feuillus, obstacle majeur à la perméabilité des fluides.Nous avons étudié la migration des liquides dans trois bois, parmi les essences forestières les plus abondantes sur le sol français et les plus fréquemment rencontrées dans le patrimoine historique et culturel de la France : le chêne sessile, le hêtre et le sapin. Nous avons étudié l’influence de la direction du flux et de la position du bois dans l’arbre sur la cinétique d’imprégnation, la profondeur de pénétration et la nature des tissus intervenant dans la conduction.Nous avons complété notre étude en mettant en relation le type de thyllose de plusieurs feuillus à zone initiale poreuse et la perméabilité. Sachant qu’il existe une relation entre la perméabilité au liquide et la perméabilité au gaz, nous avons choisi d’étudier la perméabilité à l’air dans la direction longitudinale d’échantillons cylindriques prélevés à différentes distances de l’écorce. Avec du gaz, il est en effet plus facile de garantir un écoulement monophasique, donc de mesurer la perméabilité intrinsèque d’un échantillon / Within the framework of the restoration-conservation of ancient woods that belong to the historical and cultural heritage, one has to gain technical and scientific knowledge. This will allow to respect the integrity of the work and to ensure the reversibility of the interventions. While applying a preservative treatment or a wood strengthening product, it is for instance essential to know both the depth of penetration and the liquid migration path in order to control the effects of the operation.The work that is presented here is based upon the impregnation and flow in heterogeneous porous media of samples of various wood species according to the three reference sections (longitudinal-radial, longitudinal-tangential and transverse). To do so, colored liquids are used. This study is realized with original injection and exploration devices that have been developed in the laboratory.Studies were carried out to determine the effect of tyloses on the longitudinal permeability of three ring porous species. Air permeability in the axial direction was measured on cylindrical samples taken at various distances from the bark. The fine structure of any tyloses present was examined by Environmental Scanning Electronic Microscopy (ESEM).

La présente étude se penche sur le thème des transports et du développement régional. Il s'agit d'en savoir davantage sur la nature des flux de marchandises, sur les modes de transport concernés et sur le réseau de transport utilisé. De façon plus précise, cette recherche se concentre sur le transport des produits forestiers soit, en l'occurrence, le bois, les pâtes et les papiers transigent par voies routière et ferroviaire. Ce document sera un outil pour le ministère des Transports afin d'établir des priorités d'action en ce qui concerne les déplacements de marchandises reliées aux ressources forestières. Cette enquête permettra aussi d'avoir une meilleure connaissance de la circulation des véhicules lourds transportant la matière ligneuse sur le réseau routier supra-local. À partir de ces informations, il sera également possible d'analyser l'impact des déplacements des produits forestiers sur les routes de la région. Sur le plan scientifique cette recherche vise inévitablement une meilleure connaissance des flux de transport de la région. Cet apport d'informations sera profitable non seulement pour le Ministère des Transports mais également pour divers acteurs socio-économiques et même pour d'autres chercheurs. En ce qui concerne les principaux résultats de la recherche, ceux-ci démontrent que la grande majorité des produits du bois, des pâtes et papiers qui ont circulé sur le réseau routier du territoire du Saguenay-Lac-Saint-Jean-Chibougamau, c'est dans le secteur du Lac-Saint-Jean que les tronçons routiers sont les plus utilisés, en particulier dans la partie sud de ce territoire. D'ailleurs, la plus grande concentration d'usines de transformation du bois se retrouve au pourtour du Lac-Saint-Jean. Les artères interrégionales sont aussi très achalandées pour ce qui est des expéditions de marchandises. L'étude révèle que c'est seulement 7% des produits servant à alimenter les entreprises qui arrivent de l'extérieur du territoire du Saguenay-Lac-Saint-Jean-Chibougamau tandis que 93 % des réceptions des produits du bois et pâtes et papiers sont générés au sein même de la région. C'est donc les tronçons routiers autour du Lac-Saint-Jean et dans l'axe Alma-La-Baie qui ont été les plus achalandés pour le transport des produits forestiers en 2002. Dans le cas présent, on doit donc souligner que la forte concentration d'usines dans le secteur Lac-Saint-Jean engendre un trafic plus important que dans les secteurs Saguenay et Chibougamau.

L'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) est adaptée pour se régénérer après un feu. Il peut arriver cependant qu'une suite d'accidents de régénération (feux à intervalle rapproché) mène à un recrutement déficitaire par rapport au peuplement initial, créant ainsi un peuplement de plus faible densité, pouvant même devenir pessière à lichens à terme. La prépondérance des éricacées et des lichens contribue, selon toutes vraisemblances, à créer un milieu impropre à la croissance de l'épinette noire en causant une forte compétition pour les nutriments et l'eau disponible. Ayant des évidences que les pessières noires à lichens ont déjà supporté des peuplements d'épinette noire fermés et denses, la remise en production par la plantation devient envisageable. Les fonctions hydriques des plants de conifères priment lors des premières années suivant une plantation. De plus, les conditions hydriques peuvent être modifiées par l'application de traitements de préparation de terrain comme le scarifiage. Les objectifs de ce projet de recherche sont de i) mesurer l'effet de différentes préparations de terrain sur la croissance et les fonctions hydriques de semis d'épinette noire et de pin gris plantés dans les pessières noires à lichens non-perturbées et ii) de comparer, pour les mêmes variables, la réponse des mêmes semis plantés dans les pessières noires à mousses scarifiées qui avaient été préalablement récoltées. Le dispositif expérimental de ce projet fut un plan factoriel en cinq blocs 4X2, comprenant en parcelle principale quatre traitements de préparation de terrain soit, un scarifiage TTS à la fois dans les pessières noires à mousses et les pessières noires à lichens (scarifié p.l. et scarifié p.m.), taupage dans les pessières noires à lichens (taupe) et d'un traitement planté sans préparation de terrain dans les pessières noires à lichens (sans). Les deux espèces étudiées (pin gris et épinette noire) étaient en sous-parcelle. Des mesures de croissance (hauteur, diamètre, biomasse totale, ratio biomasse racinaire/aérienne et foliaire/aérienne) et de physiologie (conductance stomatique à lumière saturante, potentiel hydrique pré-aube du plant) en plus du contenu volumétrique en eau du sol lors de quatre échantillonnages en 2002 ont été prises dans des pessières noires à lichens et des pessières noires à mousses du nord de la forêt boréale commerciale (50e parallèle). Un modèle prédictif du potentiel hydrique du sol a été élaboré à partir du contenu volumétrique en eau du sol et du contenu en matière organique. La croissance globale en biomasse, après trois ans, des plants des pessières noires à lichens s'est avérée comparable à celles des plants des pessières noires à mousses malgré des hauteurs et des diamètres supérieurs des plants récoltés dans les pessières noires à mousses. Ces différences de croissance n'ont pu être expliquées par les fonctions hydriques des plants, semblables entre les différents traitements. De plus, les mesures des conditions hydriques de chacun des traitements indiquent que les pessières noires à lichens n'ont pas créé de conditions hydriques plus asséchantes pour les plants d'épinette noire et de pin gris que les pessières noires à mousses adjacentes. Dans les pessières noires à lichens, la différence de croissance, après trois ans, en faveur du traitement scarifié face aux autres traitements ne peut être expliquée par la réponse physiologique des plants d'épinette noire puisqu'elle fut la même dans chaque traitement de préparation de terrain. Pour le pin gris, les valeurs supérieures de conductance stomatique observées dans le traitement scarifié ne seraient qu'un reflet de la meilleure croissance obtenue dans ce traitement trois ans après plantation. À la lumière des résultats obtenus en termes de croissance et de fonctions hydriques, il serait envisageable de reboiser les pessières noires à lichens, à condition d'effectuer des travaux de scarifiage avant plantation.