Au nord-est de l'Amérique du Nord, les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette (TBE) constituent une perturbation naturelle majeure de la forêt boréale et jouent un rôle important dans la dynamique forestière(croissance et mortalité des arbres attaqués, structure d'âge et de composition, succession écologique, etc.). Bien qu'il soit reconnu que les épidémies d'insectes ont un impact considérable sur le bilan de carbone (C), peu d'études se sont intéressées aux effets de la TBE sur les stocks et la dynamique du C forestier. À notre connaissance, ce travail est le premier à se pencher sur le sujet en employant des données empiriques à long terme, soit celles des placettes-échantillons permanentes. Les trajectoires de C ligneux aérien pendant et après l'épidémie des années 1970-1980 ont été observées dans trois zones bioclimatiques et ont été largement influencées par la sévérité de l'épidémie. Dans les sites légèrement attaqués, le signal de la TBE a été très discret. Dans les sites sévèrement attaqués de la sapinière à bouleau jaune, de la sapinière à bouleau blanc et de la pessière à mousses, les changements de C vivant à court terme (0 à ~15 ans) ont été respectivement de -11,9 t C ha⁻¹, -16,8 t C ha⁻¹ et -17,2 t C ha⁻¹. À long terme (~15 à ~50 ans), la reconstitution du stock de C vivant a surtout été assurée par le recrutement de nouveaux individus. À la fin de la période d'étude, la majorité des sites sévèrement attaqués des sapinières avaient dépassé leur stock de C vivant pré-épidémique, ce qui n'était pas le cas dans la pessière. Cette étude présente les premiers résultats issus de données empiriques à long terme quant aux effets de la TBE sur le C forestier, ce qui permettra de raffiner les modèles de la dynamique du C forestier. / In northeastern North America, spruce budworm (SBW) outbreaks are a major natural disturbance of the boreal forest and play an important role in forest dynamics (growth and mortality of attacked trees, age and composition structure, ecological succession, etc.). Although it is recognized that insect outbreaks have a significant impact on the carbon (C) budget, few studies have examined the effects of SBW on forest C stocks and dynamics. To our knowledge, this is the first study to address this issue using long-term empirical data, namely permanent sample plots data collected since the early 1970s. Trajectories of aboveground woody C during and after the1970s-1980s outbreak were observed in three bioclimatic zones and were largely influenced by outbreak severity. In lightly affected sites, the SBW signal was very subtle. In severely affected sites of the balsam fir-yellow birch, balsam fir-white birch, and black spruce-feathermoss zones, short-term (0 to ~15 years) changes in live C were -11.9 t C ha⁻¹, -16.8 t C ha⁻¹, and -17.2 t C ha⁻¹, respectively. In the long term (~15 to ~50 years), recovery of the live C stock was achieved primarily through the recruitment of new stems. By the end of the study period (~50 years), most high-severity sites in the two balsam fir zones had exceeded their pre-outbreak live C stock, which was not the case in the black spruce-feathermoss zone. This study provides the first long-term empirical data on the effects of SBW on forest C, which will help refine models of forest C dynamics.

L’objectif de cette étude était d’évaluer les effets du réchauffement climatique (augmentation de température et des nutriments dans le sol) combinés au broutement simulé sur la disponibilité et la qualité du bouleau glanduleux (Betula glandulosa), une des ressources alimentaires estivales du caribou migrateur (Rangifer tarandus). Le broutement modéré et élevé a diminué la biomasse des feuilles de bouleau. L’augmentation de température a diminué la biomasse et devancé la phénologie, ce qui pourrait éventuellement affecter la synchronisation entre les besoins nutritifs du caribou et la disponibilité du bouleau. L’augmentation en nutriments dans le sol tendait à augmenter la biomasse et la qualité des feuilles, alors que le broutement élevé combiné à l’augmentation des nutriments dans le sol a diminué la concentration en fibres, améliorant la qualité des feuilles de bouleau. La dominance des effets du broutement pourrait n’être que temporaire, puisque les effets du réchauffement climatique sont directionnels et qu’ils pourraient graduellement surpasser les effets du broutement sur les arbustes. / The main objective of this study was to assess the effects of climate warming (increased temperature and soil nutrient availability) and simulated browsing on the availability and quality of dwarf birch (Betula glandulosa), one of the summer resources of migratory caribou (Rangifer tarandus). Moderate and heavy browsing reduced the biomass of dwarf birch leaves. Warming reduced the biomass and advanced the phenology of dwarf birch, potentially affecting the synchrony between caribou nutritive requirements and the availability of dwarf birch. An increase in soil nutrients availability tended to increase the biomass and quality of dwarf birch leaves, while heavy browsing combined to indirect effects of climate warming reduced fiber concentration, improving the quality of dwarf birch leaves. Dominance of browsing effects could be temporary, since climate warming effects are directional and could gradually surpass browsing effects on shrubs.

Les coupes de jardinage en forêt feuillue visent à maintenir une structure irrégulière tout en maintenant ou améliorant la vigueur et la qualité des peuplements résiduels. Au Québec, le martelage lors de ces coupes est fait depuis 2005 à l’aide d’un système de classification basé sur la vigueur des arbres, mais ce système n’a jamais été évalué à l’aide d’indices de vigueur quantitatifs. Afin de bâtir un indice d’efficacité de croissance, nous avons tout d’abord établi des relations pour estimer la surface foliaire de l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) et du bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britt.). Nous avons échantillonné 31 érables à sucre et 20 bouleaux jaunes sur une station, et 79 érables à sucre sur deux autres stations couvrant une large gamme de diamètre et de surface foliaire. Les estimateurs de la surface foliaire correspondaient à la surface d’aubier, déterminée à partir de différentes méthodes, et diverses mesures de cime. La surface de la cime était un très bon estimateur de la surface foliaire en plus de pouvoir être évaluée indépendamment des conditions de station tout en étant accessible, peu coûteuse et rapide à évaluer. Pour vérifier le lien entre les classes de vigueur associées au système de classification basé sur la probabilité de mortalité et des indices de vigueur quantitatifs, nous avons échantillonné des arbres provenant de six stations réparties sur l’ensemble de la zone des forêts feuillues du Québec. Les classes de vigueur n’étaient pas reliées à l’indice d’efficacité de croissance. Nous n’avons également pas pu associer un changement de croissance radiale à un changement de classe de vigueur. Par ailleurs, l’indice d’efficacité de croissance était faiblement relié aux caractéristiques dendrométriques des arbres, ce qui aurait pu faciliter son utilisation lors des opérations de martelage. Nous recommandons de continuer à utiliser le système de classification à court terme, mais sa simplification faciliterait son utilisation sans en affecter sa précision.

L'abondance du bouleau jaune (Betula alleghaniensis) tend à diminuer dans plusieurs forêts décidues aménagées de l'est de l'Amérique du Nord. Le manque de lits de germination adéquats, notamment une faible exposition du sol minéral, expliquerait en partie cette tendance. Bien que le bois mort soit également reconnu comme étant un lit de germination pour l'espèce, son importance pour le maintien des processus de régénération demeure peu documentée. Par exemple, l'impact du l'identité spécifique du bois mort pour l'établissement et la survie du bouleau jaune n'a que rarement été considéré. De plus, la présence occasionnelle d'une régénération préétablie de bouleau jaune sur bois mort et en sous-couvert amène à penser que ces individus auraient une meilleure capacité de tolérance à l'ombre. Cela dit, les traits morphologiques et l'allocation de la biomasse d'individus juvéniles de bouleau jaune occupant des lits de germination contrastés n'ont jamais été comparés. Le premier objectif de cette étude était de caractériser et comparer les patrons d'établissement du bouleau jaune, en lien avec les lits de germination connus comme étant importants pour cette espèce (bois mort avec ou sans mousse, sol minéral). Un échantillonnage aléatoire a ainsi été réalisé à l'intérieur de 4 érablières à bouleau jaune du sud-ouest du Québec, aménagées par coupes de jardinage (6 et 15 ans). Le lit de germination, le microsite, l'espèce de bois mort et la hauteur de chaque individu répertorié ont été identifiés. En second lieu, un échantillonnage destructif d'individus établis sur bois mort (avec ou sans mousse) et sur sol minéral a été réalisé. Un large gradient de taille (15 à 330 cm) et de lumière (3,5 et 50 % de lumière incidente) a été couvert. Les patrons de croissance, la répartition de biomasse dans les différents compartiments de l'arbre et divers traits morphologiques foliaires et racinaires ont ainsi été comparés en fonction du lit de germination. Nos résultats ont montré que le bois mort soutient une plus grande proportion des individus répertoriés comparativement au sol minéral. Le bois mort provenant des conifères et du bouleau jaune lui-même soutenait une plus grande proportion de ces individus. Les individus établis sur le sol minéral étaient majoritairement localisés sur les sentiers de débardage rendant cette cohorte d'individus sujette à être négativement affectée par la réutilisation de ces sentiers lors de coupes subséquentes. Lié à notre second objectif, il ressort que la taille des individus influence fortement la majorité des paramètres estimés alors que le lit de germination n'avait que relativement peu d'effet direct. Par contre, les individus sur bois mort, en produisant significativement plus de racines fines par unité de biomasse et en conservant une taille plus petite sur une plus longue période de temps, sont plus aptes à survivre en sous couvert forestier. Ces variations intraspécifiques permettent d'amoindrir les effets ontogéniques associés avec une augmentation de taille pour certains paramètres importants (LAR, FRMR). Les semis de bouleau jaune sur bois mort peuvent ainsi conserver une plus grande efficience dans la capture des ressources ce qui affecte positivement leur capacité de tolérance à l'ombre. En somme, nos résultats démontrent que le bois mort du bouleau jaune et d'espèces conifériennes permet de maintenir une abondante régénération naturelle de bouleau jaune bien distribuée au sein des sites. De plus, la présence d'une banque de candidats préétablis et prêts à réagir à une ouverture de couvert forestier y est favorisée. Cet élément structural, important pour les processus de régénération du bouleau jaune, devrait être davantage pris en compte dans une perspective d'aménagement écosystémique des forêts feuillues du Québec. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Betula alleghaniensis, Lit de germination, Identité spécifique du bois mort, Répartition de la biomasse, Effet ontogénique, Coupe de jardinage.

Thèse (M.Sc )--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 5 mai 2008). Bibliogr.

Mémoire (M.Ress.Renouv.)--Université du Québec à Chicoutimi, 2001. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Le bouleau à papier (Betula papyrifera Marsh.) est une alternative intéressante aux espèces nobles traditionnellement utilisées par l’industrie du sciage des bois feuillus québécoise et canadienne. Sa transformation en produits d’apparence confère une importance à la couleur de son bois. Son bois d’aubier de couleur pâle et homogène contraste avec la présence d’un bois de cœur traumatique, d’un brun-rougeâtre plus foncé. L’objectif principal de ce projet de doctorat était de déterminer la variabilité intra-spécifique de la coloration du bois de bouleau à papier, de mieux comprendre les sources de cette variabilité à l’échelle inter-arbre et intra-arbre, et de mesurer son impact sur la qualité et la valeur des sciages produits. L’objectif spécifique était de caractériser objectivement la couleur de l’aubier et du bois coloré en utilisant les valeurs colorimétriques L*a*b* et d’analyser l’effet de l’âge, du diamètre et de la vigueur des tiges ainsi que de la qualité et de la hauteur des billes sur ces valeurs colorimétriques et sur la proportion de bois coloré dans les planches. Un autre objectif spécifique était d’analyser l’impact de l’âge, du diamètre et de la vigueur des tiges sur les rendements en valeur et en qualité des sciages. L’analyse colorimétrique des sciages de 122 tiges de bouleau à papier provenant de deux peuplements de la région des Hautes-Laurentides, a été rendue possible par l’utilisation d’un système de vision artificielle automatisé. Un total de 2284 sciages a été étudié. En considérant l’ensemble de ces planches, une moyenne de 32.4 % de bois coloré par planche a été obtenue. Parmi les variables étudiées dans cette étude, seuls le diamètre et la vigueur des tiges ont eu un effet significatif sur la proportion de bois coloré. Les arbres ayant un plus fort diamètre ont produit les planches aux plus fortes proportions de bois coloré. L’âge n’a pas eu une influence assez forte pour être significative dans le modèle statistique. Les tiges les moins vigoureuses ont présenté une moyenne de 45,32 % de bois coloré par planche, celles de vigueur intermédiaire ont obtenu une moyenne de 30,78 % alors que les tiges les plus vigoureuses ont présenté en moyenne 15,47% de coloration. La qualité des billes ainsi que leur hauteur dans l’arbre n’ont pas eu d’impact significatif sur la proportion de bois coloré. Ces résultats suggèrent que des traitements sylvicoles favorisant la rétention de tiges vigoureuses et des révolutions de récolte plus courtes permettraient d’éviter une trop grande proportion de bois coloré dans les sciages. Des différences significatives entre les valeurs de L*a*b* du bois coloré et du bois clair ont été obtenues suite aux analyses colorimétriques. La luminosité (L*) s’est avérée comme étant le meilleur indicateur de changement de la couleur du bois de bouleau à papier. Les valeurs colorimétriques ont été principalement affectées par l’âge et le diamètre des tiges ainsi que la position des billes dans l’arbre et la qualité des billes. Toutefois, l’impact de ces variables sur les paramètres L*a*b* n’a pas été constant et a varié d’un paramètre à l’autre. Lorsque la valeur et la qualité des produits ont été analysées, de façon générale, des rendements en qualité NHLA assez faibles ont été obtenus : 60,3% de la superficie des sciages a été classée dans la classe de qualité No.2A Commun et dans les classes inférieures. Lorsque sélectionnées pour la couleur, la moitié de la superficie des planches étudiées a été classée dans la catégorie aubier, 4% des superficies ont été classées rouge alors que pour des superficies 28% l’aubier et le bois coloré étaient présents simultanément. L’impact de l’âge, du diamètre et de la vigueur de tiges sur la qualité et la valeur des planches a été analysé. Les résultats ont démontré que le diamètre des tiges a eu l’impact le plus important sur ces classements. Les tiges de dimensions plus fortes ont fourni des sciages de qualité supérieure et de plus grande valeur. La vigueur des tiges a eu un impact significatif sur la valeur des produits obtenus mais peu sur leur qualité. Les tiges les plus vigoureuses ont obtenu la plus grande valeur des planches avec une moyenne de 316.62 $/m³. Les tiges de vigueur moyenne, classées S et C, ont obtenu des moyennes respectives de 218.28$/m³ et 251.84 $/m, alors que les tiges les moins vigoureuses ont présenté la plus faible moyenne soit 165.94$/m³. L’âge des tiges a influencé dans le même sens que le diamètre ces classements valeur, mais pas aussi fortement. Ces résultats suggèrent que pour maximiser la valeur des sciages, il faudrait viser l’obtention de tiges de plus fort diamètre, possiblement par de plus longues révolutions. L’analyse des effets aléatoires a permis de discerner la variabilité inter-planche comme étant la plus importante source de variation, elle a été suivie de la variabilité inter-arbre et dans une moindre mesure de la variabilité inter-bille. La variabilité inter-peuplement n’a eu aucun effet significatif. / The availability of high quality hardwood timber has become critical for furniture and other appearance products industries over the past years. The broad distribution of paper birch (Betula papyrifera Marsh.), as well as the good aesthetic and physical characteristics of its wood, make it an interesting alternative to the high-value species traditionally used by the Québec hardwood sawmilling industry. Its pale and homogeneous sapwood is appreciated for many indoor uses. However, paper birch grows a false heartwood, also called discolored wood or red heartwood, contrasting in coloration with the surrounding sapwood. This difference in shade is not appreciated by the appearance wood products industry where in general homogeneous color products are desired. The main objective of this study is to define the limits of variability of paper birch wood color, to better understand its sources of variation, and to measure its impact on lumber products value and quality. More specifically, the aim of the research is to characterize objectively the color of its sapwood and discolored wood using L*a*b* values and to analyze the effects of tree age, diameter and vigor, as well as log height class and log quality, on these wood colorimetric values and on the proportion of discolored wood in boards. Another specific objective is to assess the impact of tree age, diameter and value on grade recovery, board color classification and lumber value. Results are based on 122 paper birch trees harvested in two different stands, from which logs of sawing quality have been sawn into 2284 boards. Trees were classified according to the MSCR tree classification system. The colorimetric analysis was performed on board images acquired by an industrial scanner developed for the appearance products industry. An image processing software, developed for the scanner was used to view these digital images on which defects have been automatically detected, to process them and to collect colorimetric information. The software was used to measure the proportion of every board surface belonging to sapwood and discolored wood regions. An average percentage area of 32.4 % of discolored wood on boards was obtained when considering all boards. Tree diameter and tree vigor significantly influenced the proportion of discolored wood in boards whereas the effect of tree age was not strong enough to have a significant influence in the model. Larger trees presented more board discoloration. Less vigorous trees showed a mean percentage area of 45.32 % compared to middle vigor classes and most vigorous trees which obtained a mean percentage area of 30.78% and 15.47 %, respectively. Neither log quality nor log height class had a significant effect on the proportion of discolored wood on the board surfaces. Results from this part of the study suggest shorter rotations as well as silvicultural treatments that can improve tree vigor to limit the presence of discolored wood in boards. Colorimetric results showed significant differences between L*a*b* values when comparing sapwood and discolored wood. The luminosity (L*) parameter appears as the best indicator of color changes in paper birch wood. These wood colorimetric values were mostly affected by tree age and tree diameter, but their effects on every colorimetric parameter were variable. Log quality and log height class also had a significant effect on some of the wood colorimetric variables, but once again their impact was variable which makes it hard to dress any clear general conclusions. Regarding board quality and value, paper birches of this study yielded a high proportion of low-grade lumber according to the NHLA rules; 60.3% of the total board surface area belonged to #2A Common and lower quality categories. Results showed that tree diameter was the most important variable affecting these outputs. Larger trees were associated with higher board quality and higher lumber value per tree. Lumber value per tree was as well influenced by tree vigor but not by tree age. Most vigorous trees (R) produced higher board values with an average of 316.62 $/m³, middle vigor S and C classes showed averages of 218.28$/m³ and 251.84 $/m³ while the less vigorous trees had the lowest average with 165.94$/m³. When selected for color, 50% of the board surface area fell under the sap category, while 28% was classified as regular presenting simultaneously both colorations and finally only 4% of the board area was classified as red. It was found that the most important variable affecting board color distribution were tree vigor and tree diameter whereas tree age had also a significant but lesser impact. In general, older, larger and less vigorous trees tended to present higher proportions of boards classified in the red category. Finally the results obtained in this study are favoring longer harvesting rotations in order to produce large trees that can be transformed in higher value and quality boards. The analysis of the random effects throughout the study demonstrated that most of the total random variance of the dependent factors came mostly from the between board variation, but also from the between tree variation and to a lesser extent from the between log variations. No site effect was found to be significant.

La coloration du bois pendant le séchage diminue la qualité et la valeur du produit fini, augmente les coûts de production et diminue le rendement matière. C’est un processus complexe qui est difficile à prédire. Le développement d'un modèle de changement de couleur du bois en cours de séchage peut donc favoriser l’économie de temps et de matière première. Deux séries de six essais ont été effectuées dans cette étude sur l’aubier du bouleau à papier et de l'érable à sucre afin de mesurer le changement de couleur du bois pendant un séchage conventionnel à trois niveaux différents de température sèche (40, 60 et 80°C) et deux niveaux de dépression au thermomètre humide (4 et 15°C). Les données de ces essais ont conduit au développement de modèles statistiques du changement de l’indice de clarté L* pour chaque espèce, séparément pour la surface et l’intérieur du bois, en utilisant des modèles de régression mixte avec la planche considérée comme effet aléatoire. Deux types de modèles ont été développés, soit en considérant les trois températures sèches (40, 60 et 80°C) d’une part, et les deux températures les plus élevées seulement (60 et 80°C) d’autre part. Finalement, les modèles statistiques furent combinés à un modèle existant de transfert de masse et de chaleur (DRYTEK) afin de simuler les changements de couleur pour tout autre programme spécifique de séchage à moyenne température. Les paramètres du modèle numérique de transfert de masse et de chaleur ont été mesurés préalablement pour les deux espèces. Les modèles statistiques et les modèles intégrés de changement de couleur furent enfin validés en réalisant pour chaque espèce un essai indépendant de séchage à une température sèche de 70°C et à une dépression au thermomètre humide de 10°C. Les résultats des essais de mesure de couleur aux températures de 60 et 80°C montrent que les valeurs de L* des deux espèces à l’intérieur de la planche diminuent rapidement avec une diminution de la teneur en humidité (M) jusqu’au point de saturation des fibres. Par la suite, les valeurs de L* diminuent lentement jusqu'à 15 - 25% M où celles-ci peuvent même commencer à augmenter. Le changement de couleur du bois à 40°C est très faible ou inexistant. Les valeurs de L* à la surface de la planche diminuent également de façon substantielle avec la diminution de la teneur en humidité, exception faite à 40°C. Pour l’ensemble de l’épaisseur du bois, plus élevée est la température de séchage, plus grande est la diminution des valeurs de L*. Réciproquement, plus forte est la dépression au thermomètre humide, plus faible est le changement de couleur à une température sèche donnée. Les composantes a* et b* montrent un comportement similaire à L* par rapport aux variations de la température de séchage et de la dépression au thermomètre humide. Par contre, les valeurs de a* et b* augmentent avec la teneur en humidité au lieu de diminuer. La comparaison des valeurs de L* obtenues des modèles statistiques de prévision avec les valeurs de L* mesurées expérimentalement à partir des essais de validation montre une très forte similarité des deux types de résultats dans le cas de l'érable de sucre. Pour le bouleau à papier, un écart important est observé entre les valeurs prédites et mesurées au-dessus du point de saturation des fibres. La relation teneur en humidité-potentiel hydrique mesurée expérimentalement montre que le potentiel hydrique augmente avec la température à une teneur en humidité donnée. Pour les deux espèces, un plateau caractéristique est observé dans la gamme de potentiels hydriques entre -2000 et -6000 J kg-1. Tel que prévu, la conductivité hydrique effective augmente avec le contenu d'humidité et la température, et elle est plus élevée en direction radiale qu’en direction tangentielle. Le coefficient de transfert convectif de masse augmente avec la température de séchage à une dépression au thermomètre humide donnée, alors qu’il diminue avec la dépression au thermomètre humide à une température de séchage donnée. Finalement, la comparaison des mesures de changement de couleur au cours des essais de validation avec les valeurs simulées à partir des modèles statistiques combinés au modèle de transfert de masse et de chaleur montre une évolution des valeurs de L* très similaire dans le cas de l’érable à sucre. À l’instar des modèles statistiques, un écart important existe entre les deux types de résultats pour le bouleau à papier dans la première partie du séchage. / Wood discoloration during drying is diminishing quality and value of end product, increasing production costs and decreasing yield. Wood discoloration during drying is a complex process which is difficult to predict. The development of a wood color model can save material and time by simulating color changes for any specific drying conditions. A set of six experiments were performed in this study on paper birch and sugar maple sapwood to measure wood color changes during conventional drying at three different levels of dry-bulb temperature (40, 60 and 80˚C) and two levels of wet-bulb depression (4 and 15˚C). Statistical wood color models for lightness L* were proposed for each species, both for the wood surface and through the board thickness, to predict the wood color changes during conventional drying using mixed regression models with the board sample taken as the random effect. Three temperature (3T) (40, 60 and 80˚C) and two temperature (2T) (60 and 80˚C) models were developed. Finally, the statistical wood color models were integrated into an existing heat and mass transfer numerical model (DRYTEK) in order to simulate, for any conventional dynamic wood drying schedule, wood color changes on the surface and through the board thickness. The numerical model parameters (moisture content-water potential relationship, effective water conductivity, convective mass transfer coefficient) were experimentally determined for paper birch and sugar maple at the three drying temperatures. Both types of wood color predictive models were then validated by means of an independent drying run conducted at the dry-bulb temperature of 70°C and the wet-bulb depression of 10oC. The results of the wood color measurement tests show that at the dry-bulb temperatures of 60 and 80˚C, the L* values of both species below the surface decrease rapidly with a decrease of the moisture content (M) from the green state to the fiber saturation point. Then, the L* values decrease slowly until about 15 - 25% M where they may even start to increase. Wood color changes at 40˚C were found very small, either positive or negative. The L* values at the surface also decrease as the moisture content decreases and, except for the temperature of 40oC, the changes in color increase with the drying temperature. In general, the higher is the dry-bulb temperature, the greater is the decrease of the L* values through the board thickness. Conversely, the higher is the wet-bulb depression at a given dry-bulb temperature, the smaller are the color changes. The color components a* and b* follow a similar behavior as L* with respect to drying temperature and wet bulb depression. However, contrarily to the L* values, the a* and b* values increase with a decrease of M. The comparison of the predicted L* values obtained from the statistical models with the experimental L* values obtained from the validation tests shows a very good agreement between both types of results in the case of sugar maple. For paper birch, a fairly large discrepancy is observed during the first part of drying between predicted and experimental results but a better agreement is found at the end of drying. The results of the moisture content-water potential relationship determination show that the water potential increases with temperature at a given moisture content. A characteristic plateau was found in the water potential range of -2,000 and -6,000 J kg-1. As expected, the effective water conductivity increases with moisture content and temperature and it is higher in the radial direction than in the tangential direction. The convective mass transfer coefficient increases with dry-bulb temperature at a given wet-bulb depression, whereas it decreases with an increase of web-bulb depression at a given dry-bulb temperature. Finally, the comparison of the wood color measurements during the validation tests on paper birch and sugar maple with the wood color values simulated with the integrated statistical/numerical models shows a very good agreement between both types of results in the case of sugar maple. As it was observed for the statistical models, the fit was poorer in the case of paper birch, especially above the fiber saturation point where the initial moisture content seems to be an important factor in the color changes behavior of wood during drying.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Au cœur des changements environnementaux enregistrés dans les régions arctiques et subarctiques, la densification de la strate arbustive est probablement l’un des plus importants. Cette thèse propose d’en étudier la dynamique récente à l’écotone forêt boréale-toundra (Nunavik) afin de mieux en cerner les causes et d’en évaluer les conséquences. Dans un premier temps, la comparaison d’images aériennes (1957 et 2008) nous révèle une densification importante de la strate arbustive dans la région d’étude. Largement attribuée à Betula glandulosa, cette densification a été plus importante sur les terrasses que sur les sommets et hétérogène à l’échelle du paysage. Par la suite, je me suis attardée aux causes de l’hétérogénéité de la densification de la strate arbustive et ai trouvé que celle-ci était principalement attribuable à un ensemble de facteurs historiques et topographiques. De plus, j’ai pu montrer que la densification de la strate arbustive a une influence négative sur l’abondance des espèces arbustives non impliquées dans ce phénomène, mais qu’aucune relation n’a été décelée avec la diversité spécifique (richesse spécifique et indice de diversité de Shannon). Finalement, j’ai montré que la croissance radiale et axiale de B. glandulosa était fortement associée aux températures estivales chez les individus établis sur des sites bien drainés et aux précipitations hivernales chez ceux établis dans les combes à neige (milieu mal drainé où la neige persiste dans la saison de croissance). De surcroît, la forte augmentation de la croissance radiale de B. glandulosa entre 1990 et 2002 suggère que la densification de la strate arbustive observée dans la région d’étude est un phénomène récent. En somme, cette thèse a permis de mieux comprendre la dynamique de l’écotone forêt boréale-toundra au Québec subarctique dans un contexte de changements climatiques. Elle a aussi contribué à saisir toute l’importance d’une analyse à fine échelle de la croissance des espèces impliquées dans la densification de la strate arbustive ainsi qu’à approfondir nos connaissances sur une espèce structurante du Québec subarctique, B. glandulosa. / One of the major changes observed in northern terrestrial regions in response to climate change is arguably the recent shrub expansion. This thesis aims to study the recent dynamic of the shrub expansion at the forest tundra ecotone, northern Québec, in order to find its causes and evaluate its consequences on plant community. First, I compared two sets of aerial photographs (taken in 1957 and 2008) and found an increase in shrub cover that was mainly attributed to Betula glandulosa, a largely distributed erect shrub species. This increase was higher on terraces than on hilltops and strongly heterogeneous at the regional scale. Second, I found that the heterogeneity of the shrub expansion depended on both historical and topographic variables. Moreover, I showed that an increase in B. glandulosa cover had a negative influence on the abundance of other shrub species, but not on their diversity (species richness and Shannon diversity index). Finally, I found that B. glandulosa radial and axial growth were strongly associated with summer temperature when growing on well-drained sites, whereas they were mainly associated with winter precipitation when growing in snowbeds (well-watered sites where snow cover persist in the growing season). Dendrochronological analyses showed a sharp B. glandulosa growth increase between 1990 and 2002, therefore suggesting that the shrub expansion observed in the study region is quite recent. Overall, this thesis significantly improved our knowledge of the recent dynamic of the forest tundra ecotone in northern Québec. It also contributed to underline the importance of studying shrub expansion at the local scale and to improve our knowledge of B. glandulosa.

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