L’évolution récente des méthodes d’extraction de la tourbe laisse les tourbières dans un état près d’un stade historique de développement de type minérotrophe plutôt qu’ombrotrophe. Conséquemment, les tourbières industrielles post-exploitation sont fréquemment envahies de colonies monospécifiques de Scirpus cyperinus. Cette étude porte sur l’élaboration de nouvelles méthodes d’intervention visant l’intégration du S. cyperinus dans une biodiversité représentative d’un écosystème de référence. Pour ce faire, deux expériences en serre ont été réalisées. La première expérience évalue la performance de quatre couverts végétaux pour limiter la germination du Scirpus cyperinus en fonction des conditions hydrologiques. Deux couverts végétaux, le Sphagnum warnstorfii et les plants de graminées, ont efficacement limité la germination du Scirpus cyperinus. La seconde expérience évalue le potentiel de deux espèces cibles de restauration à s’implanter parmi le Scirpus cyperinus sous deux régimes hydriques. Une seule espèce, le Calamagrostis canadensis, a réussi à se maintenir en présence du Scirpus cyperinus. / Recent advances in peat extraction methods now leave the environment in a state closer to an historical development stage designated as minerotrophic (fen) rather than ombotrophic (bog). Consequently, industrial peatlands are commonly invaded monospecifically by Scirpus cyperinus soon after the end of operations. This study investigates new intervention techniques promoting biodiversity of the degraded ecosystem. In this context, two greenhouse experiments were carried out. The first one compared the performance of four plant covers to prevent S. cyperinus germination in relation to hydrologic conditions. Sphagnum warnstorfii and graminoid plants mats efficiently limited Scirpus cyperinus germination. The second experiment looked at the potential of two species targeted for reintroduction to grow and compete with Scirpus cyperinus under two hydrologic regimes. The biomass production of one of the two selected species (Calamagrostis canadensis) was able to maintain itself in presence of Scirpus cyperinus.

Les arbustes éricacées sont réputés pour nuire à la croissance de l’épinette noire (Picea mariana (Mill.) [B.S.P.]) par une forte compétition pour les ressources. L’ouverture de la voûte forestière par la coupe peut intensifier cette compétition et mener à l’envahissement des plantes éricacées. L’objectif de ce projet de recherche était d’expliquer, par l’évaluation de la réponse des traits fonctionnels, le potentiel d’envahissement des éricacées et la stagnation de la croissance de la régénération naturelle d’épinette noire après coupe dans le domaine de la pessière noire à mousses de l’est. Le premier volet de la thèse démontre que le thé du Labrador (Rhododendron groenlandicum [Oeder] Kron & Judd) s’acclimate rapidement à l’augmentation de lumière causée par la coupe, spécialement dans les coupes les plus intenses, par des modifications physiolgiques. De son côté, les traits morphologiques de l’épinette noire n’ont pas répondu au changement d’environement créé par la coupe, indicant soit une absence ou un délai d’acclimatation. La deuxième expérience terrain a permis de constater que la photosynthèse de l’épinette noire était influencée négativement par la présence des plantes éricacées sur le parterre de coupe, et ce, peu importe la qualité de la station étudiée. Cette réduction du taux de photosynthèse serait attribuable à la plus faible disponibilité en azote minéral dans les parcelles témoin résultant d’une forte compétition souterraine des plantes éricacées pour les ressources nutritives du sol. Une troisième expérience en serre a démontré que la masse foliaire par unité de surface (LMA) du Rhododendron et du Kalmia a diminué avec l’ombrage. L’épinette noire a montré une taux d’absorption et un taux d’absorption spécifique supérieurs à des niveaux d’azote plus élevés comparativement aux éricacées. La plasiticité envers la lumière fut supérieure pour le Kalmia (sauf pour la LMA) et celle envers l’addition d’azote fut supérieure pour le Rhododendron et l’épinette suggérant que la plasticité des traits est en accord avec le statut successionnel des espèces. / Ericaceous shrubs are known to impair black spruce (Picea mariana (Mill.) [B.S.P.]) growth by creating a strong competition for below and aboveground resources. Opening of the forest canopy with harvest can intensify this competition and lead to enroachment of ericaceous shrub. Our objective was to explain, through evaluation response of functional traits, ericaceous potential enroachment after logging and stagnant growth of black spruce advance regeneration in the Quebec’s eastern black spruce-feathermoss sub-domain. The first chapter demonstrated the rapid acclimation of bog Labrador tea (Rhododendron groenlandicum [Oeder] Kron & Judd) to higher light availability created by logging, especially in the more intense treatements, through a modification of both physiological leaf traits. On the other hand, black spruce leaf traits did not respond to changes in environement associated with logging; this may indicate either an absence or a delay in acclimation. In a second field experiment, black spruce photosynthetic rate was negatively influenced by ericaceous shrub presence on the cutting area, regardless of the site fertility quality. The lower photosynthesis rate of black spruce, when associated with ericaceous shrubs, could be resulting of a lower mineral soil nitrogen availability created by a greater belowground competition for ressources form the ericaceous shrubs. A third experiment under greenhouse conditions showed that Rhododendron and Kalmia leaf mass per unit of area (LMA) was reduced by shading, but was similar for black spruce. There were few differences in trait response to N addition among species. Black spruce showed higher absorption rate and specific absorption rate at higher N levels, compared to the two ericads. Plasticity to light was higher for Kalmia (except for LMA) and plasticity for nitrogen addition was higher for Rhododendron black spruce suggesting that trait plasticity is in accordance with successional status of these species.

Depuis une vingtaine d'années, la gestion forestière tend à augmenter l'utilisation de coupes partielles dans les peuplements régénérés naturellement, laissant les arbres résiduels sujets à un risque accru de dommages éoliens durant leurs premières années d'acclimatation. Largement répandu au Québec, le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) est une essence connue pour être particulièrement vulnérable aux dommages éoliens. Afin de mitiger les pertes dans les sapinières naturellement régénérées, il est important de comprendre comment réagissent les sapins baumiers face aux charges de vent, et de trouver des paramètres sylvicoles spécifiques à intégrer dans les modèles de gestion des risques de chablis. Ceci permettrait d'aider les gestionnaires à mitiger les risques lors du choix de prescription sylvicole. Le principal objectif de cette thèse était d'étudier les charges de vents interceptées par un échantillon de sapin baumier en conditions estivales, hivernales et à la suite d'un retrait des compétiteurs proches. Pour réaliser cet objectif, un réseau de capteurs et d'acquisiteurs de données a été mis en place dans une sapinière à bouleau blanc de la Forêt Montmorency (Forêt expérimentale de l'Université Laval) pour avoir une prise de données continue durant trois saisons : l'été 2018, l'hiver 2019, et l'été 2019 à la suite d'une coupe partielle. Une tour aluminium équipée de deux anémomètres placés à hauteur et mi-hauteur de la canopée et de sondes de températures (air et sol) a été installée en bordure de peuplement pour suivre en continu les événements météorologiques. En parallèle, des jauges de contrainte fixées aux troncs de sapins baumiers ont permis de mesurer les moments de flexion induits par le vent sur un échantillon d'arbres. Durant l'hiver, un suivi continu de la quantité de neige sur les houppiers a été réalisé à l'aide d'une caméra de chasse pour évaluer l'effet additionnel de la neige sur la charge de vent. Au début de l'été 2019, une éclaircie localisée a été réalisée pour retirer l'ensemble des compétiteurs dans un rayon de 3.5m autour de 2/3 des arbres étudiés. Les principaux résultats de cette thèse démontrent (1) l'importance de l'utilisation d'indices de compétition, notamment CBAL, dans la modélisation des risques de chablis en peuplement hétérogène ; (2) l'impact global de l'hiver sur l'augmentation des moments de force appliqués sur les troncs et cela indépendamment de l'épaisseur de neige sur les houppiers ; et (3) l'effet local mais en même temps global d'une coupe partielle sur l'augmentation des moments de forces appliqués sur les arbres d'un peuplement, les arbres les moins compétitifs étant les plus affectés. / Over the past twenty years, forest management has tended to increase the use of partial cutting in naturally regenerated stands, leaving residual trees at increased risk of wind damage during their first years of acclimation. Widespread in Quebec, balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.) is a species known to be particularly vulnerable to wind damage. To mitigate losses in naturally regenerated balsam fir stands, it is important to understand how balsam fir trees bend under wind loads, and to find specific silvicultural parameters to be integrated into wind risk management models. This should help managers mitigate risks when choosing silvicultural prescriptions. The main objective of this thesis was to study the wind loads experienced by balsam fir trees under summer and winter conditions and following the removal of nearby competitors. For this purpose, a network of sensors and data loggers was set up in a white birch-balsam fir stand in the Montmorency Forest (Laval University's experimental forest) for continuous data collection over three seasons: summer 2018, winter 2019, and summer 2019 following partial cutting. An aluminium tower equipped with two anemometers placed at the height and mid-height of the canopy and temperature sensors (air and soil) was installed at the edge of the stand to continuously monitor weather events. At the same time, strain gauges attached to balsam fir trunks made it possible to measure wind induced bending moments on a sample of trees. During the winter, continuous monitoring of the amount of snow on tree crowns was carried out using a hunting camera to assess the additional effect of snow on wind load. At the beginning of summer 2019, a localised thinning was carried out to remove all competitors within a radius of 3.5m around 2/3 of the trees studied. The main results of this thesis demonstrate (1) the importance of using competition indices, in particular CBAL, in modelling the risk of wind damages in heterogeneous stands; (2) the global impact of winter on the increase in the turning moments experienced by the trunks, regardless of the thickness of snow on the canopies; and (3) the local, but also global, effect of partial cutting on the increase in the turning moments experienced by all the trees in a stand, with the most suppressed trees being the most at risk.

Nous avons mené une étude pour identifier les situations où les éricacées et des feuillus causent des problèmes de compétition aux conifères en forêt boréale. Pour ce faire, nous avons lié les données d’un inventaire de régénération réalisé entre 2007 et 2011 à des données portant sur l’hypsométrie, la classification écologique, les sols et les peuplements forestiers avant la récolte. Nous avons analysé cet assemblage de données pour étudier les relations entre la végétation concurrente et les variables associées à la récolte et à l’environnement, puis nous avons estimé la probabilité d'observer une couverture d'espèces concurrentes donnée en fonction de ces variables. De plus, en 2015, nous avons rééchantillonné une partie des sites pour évaluer l'impact temporel de différents niveaux de compétition sur le coefficient de distribution (c.d.), la vigueur et la surface terrière de la régénération résineuse, là où elle était marginale tôt après la coupe. L’analyse des données de l’inventaire de 2007 à 2011 montre, qu’après une coupe avec protection de la régénération et des sols, les éricacées et les feuillus ne sont pas associés aux mêmes types de milieux. Les éricacées se retrouvent surtout dans des milieux moins productifs associés à l’épinette noire et au pin gris. La distinction entre les milieux propices aux feuillus commerciaux intolérants à l’ombre et aux feuillus non commerciaux est moins nette puisqu’ils répondent souvent de façon semblable à une même variable. L’analyse des données de l’inventaire de 2015 montre une amélioration significative du c.d. lorsque les niveaux de compétition des feuillus commerciaux intolérants à l'ombre sont faibles (c.d. 0-40%) et lorsque les niveaux de compétition des éricacées sont modérés (c.d. 26-75%). Les différents types et intensités de compétition ne semblent pas affecter la vigueur ni influencer la surface terrière de la régénération résineuse de 9 à 14 ans après la coupe.

Des expériences au champ ont été réalisées en 2004 et 2005 afin de bien connaître le stade et la méthode de destruction du seigle d'automne (Secale cereale) en vue d'optimiser le contrôle des mauvaises herbes et de minimiser la compétition avec la citrouille (Cucurbita pepo). Le seigle d'automne contrôle les mauvaises herbes par son action combiné d'allélopathie et de barrière physique. Le contrôle des mauvaises herbes est meilleur peu de temps après la destruction de seigle. La biomasse sèche moyenne des mauvaises herbes totales a été réduite de 82% dans les parcelles où le seigle a été laissé intact comparativement aux parcelles sans seigle. Les méthodes de destruction du seigle influencent le contrôle des mauvaises herbes. Selon mes résultats, le seigle d'automne devrait être enfoui avant le semis de citrouille et la largeur de la bande devrait être de 80 cm et plus. Une largeur de 40 cm et moins réduit considérablement la croissance, le développement et le rendement en citrouilles vendables.

Le village nordique de Whapmagoostui-Kuujjuarapik a subi, au cours des dernières décennies, plusieurs perturbations anthropiques ayant eu comme conséquence la dégradation du couvert végétal. Avant le début d'un projet visant à la restauration végétale, il est essentiel d'étudier les interactions entre les espèces susceptibles d'être utilisées. L'objectif général de ce mémoire est d'évaluer les relations de compétition et de facilitation entre L. mollis et des espèces de stades successionnels variés. Une première expérience a été réalisée pour tester la compétition entre L. mollis et quatre autres espèces, soit : Honckenya peploides et Lathyrus japonicus (espèces pionnières) ainsi que Sibbaldiopsis tridentata et Achillea millefolium (espèces de stade avancé). Les résultats ont montré que la compétition entre L. mollis et ces espèces, à l'exception de S. tridentata, est toujours asymétrique, peu importe le stade de succession d'où proviennent ces dernières, et que seule L. mollis est affectée. Une autre expérience en serre a été réalisée pour vérifier l'effet de facilitation de L. mollis ssur l'établissement et la biomasse de Lathyrus japonicus et de Trisetum spicatum. Les résultats obtenus montrent que la présence de L. mollis a un effet négatif sur l'émergence, la biomasse et le nombre d'individus de T. spicatum à la fin de l'expérience. Le nombre insuffisant d'individus de L. japonicus a eu comme conséquence de rendre les résultats des analyses statistiques biologiquement non significatifs. Finalement, la banque de graines (>2mm) présente à différentes distances des îlots résiduels de L. mollis, ainsi qu'à l'intérieur de ceux-ci, a été répertoriée. On trouve plus de graines dans le substrat des îlots qu'à l'extérieur, ce qui suggère que L. mollis peut augmenter la rétention des graines balayées par le vent. Bien que les interactions entre L. mollis et d'autres espèces aient été étudiées, la réalisation de ces expériences dans le village serait nécessaire afin de déterminer si les résultats obtenus sont applicables à un milieu naturel et, donc, à un projet de restauration à Whapmagoostui-Kuujjuarapik.

Une augmentation considérable de l’abondance des grands herbivores a des répercussions majeures sur la composition, la structure et le fonctionnement des écosystèmes forestiers ce qui peut entraîner des échecs de régénération chez de nombreuses espèces d'arbres. Cependant, la réduction de l’abondance des herbivores ne garantit pas le rétablissement d'espèces sensibles au broutement. Dans un tel contexte, la plantation d’arbres peut être utilisée afin de restaurer le couvert forestier. Le succès des plantations avec des espèces d’origines vulnérables au broutement est potentiellement contraint à la fois par le broutement résiduel et la compétition pour les ressources par la régénération naturelle d’autres espèces. Notre objectif principal était d'évaluer les relations directes et indirectes entre le broutement par le cerf de Virginie (Odocoileus virginianus; Zimm.) et les changements dans la compétition sur la performance du sapin baumier en plantation dans un contexte de réduction de la densité des grands herbivores. À l'aide d'une expérience contrôlée, nous avons démontré que le cerf de Virginie induit simultanément un effet direct négatif par le broutement des flèches apicales et un effet indirect positif sur les plants en diminuant la compétition pour la lumière induite par les espèces compagnes. Les effets directs négatifs, cependant, l'emportent sur les avantages d'une disponibilité accrue en lumière. Contrairement à nos prédictions, la préparation de terrain et le dégagement mécanique n’ont pas eu d’effets positifs sur la performance et la survie des plants et n’ont pas diminué de manière significative la compétition pour les ressources à moyen terme. Nous proposons de poursuivre les recherches afin de cibler une densité de cerfs qui maximise les effets positifs du broutement tout en minimisant les effets négatifs et que, dans ce contexte, la prescription pour la préparation du terrain et le dégagement mécanique devrait reposer sur d'autres considérations que la promotion de la croissance des plants. / High abundance of large herbivores has major impacts on the composition, structure and functioning of forest ecosystems, which can result in regeneration failures of many tree species. Reduction of the large herbivore, however, does not warrant successful recovery of species sensitive to browsing. In such contexts, planting in combination with silvicultural treatments can be used to restore forest cover over large areas. Our main objective was to evaluate the direct and indirect relationships between white-tailed deer browsing, changes in biotic and abiotic factors induced by site preparation and mechanical release at the tree level on survival and performance of planted balsam fir under reduced deer density. Using a controlled experiment, we demonstrated that white-tailed deer induces both a direct negative effect by browsing on apical shoots of fir, and a positive indirect effect on planted seedlings by decreasing competition for light from palatable species. The magnitude of direct negative effects, however, outweighs the benefits of increased light availability. Contrary to predictions, site preparation as well as mechanical release did not have a positive effect on seedling performance and survival and did not significantly reduce competition for resources. We propose to continue research to find a target deer density that maximizes positive effects of browsing and minimize its negative effects. In this context, prescription for site preparation and mechanical release should be based on considerations other than promoting seedlings growth.