Un modèle intégrant des guides de gestion de la densité décrit l'«effet de compétition-densité» étant l'effet négatif du nombre d'arbres (densité) sur le volume moyen V . Pour les peuplements naturels d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) au Québec, Tremblay et collab. (2000) constatent que le modèle simple d'Ando (1968) manque de précision. L'ajout du coefficient de distribution, défini comme le taux d'occupation des cellules subdivisant une placette échantillon en autant de cellules qu'il s'y trouvent d'arbres, a significativement amélioré un modèle simplifié de l'effet de compétition-densité (critère d'information d'Akaike) pour 63 placettes échantillons situées dans les régions Saguenay{Lac-St-Jean et Côte-Nord. Un faible CD, indicateur d'une dispersion spatiale en bouquets des arbres, a un effet négatif sur le V . En utilisant 8197 placettes échantillons du ministère des Ressources naturelles, nous avons significativement amélioré (critère d'information bayesien) le modèle simple d'Ando (1968) par l'ajout simultané de (1.a) l'indicateur de distribution diamétrale «RD4», qui est le rapport entre le diamètre moyen quadratique et le diamètre dominant, (1.b) W, qui est de 1 dans les sous-domaines bioclimatiques de l'ouest, et de 0 dans ceux de l'est et (1.c) RE2, qui est de 1 pour la végétation potentielle RE2 et de 0 pour l'autre végétation potentielle (RE3). Avec une racine d'erreur quadratique moyenne (RMSE) de 1,055 et un coeffiction de déterminantion (R2) de 0,936, nous avons obtenu une véritable amélioration de la précision du modèle réduit (RMSE = 1; 369 et R2 = 0; 787), tout en n'utilisant que des variables qui sont à la fois faciles à mesurer sur le terrain et qui se prêtent bien, en plus, à être utilisees dans les autres modèles composants d'un guide de gestion de la densité. Le modèle complétée par (2) la classe de pourcentage de couverture est également significativement meilleur (critère d'information bayesien) et plus précis (RMSE = 1; 303 et R2 = 0; 81) que le modèle réduit.

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Les difficultés vécus par l'industrie canadienne des produits forestiers dans la dernière décennie l’ont amené vers une transformation importante. L'innovation dans les produits et les processus est encore nécessaire afin de maximiser la valeur économique des ressources forestières. Cette thèse se concentre sur le les systèmes d'approvisionnement en bois de l’industrie forestière qui est responsable de la récolte et de la livraison des matières premières de la forêt vers les usines. Les entreprises les plus compétitives sont celles qui peuvent fournir les bons produits aux bons clients au bon moment. L'agilité du système d'approvisionnement en bois devient ainsi une des caractéristiques nécessaires à la compétitivité. Les objectifs de la thèse sont d'identifier les possibilités d'améliorer l'agilité du système d'approvisionnement en bois, de quantifier les gains potentiels et de proposer un mécanisme dans le but d’anticiper son impact à long terme. L’agilité est la capacité des systèmes d'approvisionnement en bois à répondre rapidement et efficacement à des fluctuations inattendues de la demande. Premièrement, nous identifions les capacités requises par le système d'approvisionnement en bois qui permettent l'agilité; ensuite, nous examinons la littérature portant sur les systèmes d'approvisionnement en bois pour trouver des signes de ces capacités. Suite à cette étape, une opportunité d'améliorer l'agilité des systèmes d'approvisionnement a été identifiée. Celle-ci implique une plus grande flexibilité dans le choix des traitements sylvicoles au niveau opérationnel afin de mieux aligner l'offre avec la demande. Une expérimentation a été menée en utilisant des données industrielles pour quantifier les avantages potentiels associés à l'approche. Dans les scénarios avec flexibilité permise, des profits significativement plus élevés et des taux plus élevés de satisfaction de la demande ont été observés. Ensuite, un système de simulation-optimisation de la planification hiérarchique a été développé pour étudier l'influence de la flexibilité au niveau opérationnel sur l'approvisionnement en bois à long terme. Le système a été mis en œuvre en utilisant les données hypothétiques d'une forêt du domaine public québécois pour un horizon de 100 ans. Le système développé a permis de mesurer les impacts à courts et à long terme des décisions d'approvisionnement. Il devrait permettre de mieux intégrer les pratiques d’aménagements forestiers avec les besoins de la chaîne d’approvisionnement. / The significant downfall experienced by the Canadian forest products industry in the past decade has catalyzed the industry into a process of transformation. A concerted effort to maximize economic value from forest resources through innovation in both products and processes is currently underway. This thesis focuses on process innovation of wood procurement systems (WPS). WPS includes upstream processes and actors in the forest products supply chain, responsible for procuring and delivering raw materials from forests to manufacturing mills. The competitiveness of the industry depends on the agility of WPS to deliver the right product to the right customer at the right time. The specific aims of the thesis are to identify opportunities to improve wood procurement system agility, quantify the potential improvement in performance and propose a mechanism to anticipate its long-term impact. Agility is the ability to respond promptly and effectively to unexpected short-term fluctuation in demand. We first identify the capabilities a WPS needs to possess in order to enable agility; we then review the literature in the WPS domain to search for evidence of these capabilities. An opportunity to improve agility of WPS was then identified. It entailed providing managers with flexibility in the choice of silvicultural treatments at the operational level to permit better alignment of supply with the prevailing demand. An experiment was conducted using industry data to quantify the potential benefits associated with the approach. In scenarios where flexibility was permitted, significantly higher profits and demand fulfillment rates were observed. Next, a simulation-optimization system for hierarchical forest management planning was developed to examine the influence of operational level silvicultural flexibility on long-term wood supply. The system was implemented to a forest management unit in Québec in a rolling planning horizon basis for a 100 year horizon. The system demonstrated a capability to measure short and long-term impacts of supply decisions. It will prove to be a useful tool to better integrate forest management practices and supply chain needs.

Des études récentes démontrent que l'impact économique lié au concept d'aménagement forestier en coupe dispersée dépend directement du niveau de morcellement et de l'agencement des interventions. Les objectifs de cette étude sont donc, dans un premier temps, de caractériser les différentes mosaïques d'intervention à l'aide de la science géomatique et, en second lieu, d'élaborer des fonctions de coût associées aux différents paramètres opérationnels. Les indices de paysage (IP) ont été utilisés afin d'atteindre le premier objectif de caractérisation. Les IP sont issus du domaine de l'écologie du paysage et permettent la quantification objective de la structure du paysage étudié. La seconde partie du projet a consisté à observer les corrélations possibles entre les IP et les différents éléments budgétaires (distance de transport, distance de débardage etc.) qui composent les coûts d'approvisionnement. L'étude a été réalisée avec les données des historiques d'intervention de trois aires communes distinctes les unes des autres.

Le partage équitable des bénéfices reliés au développement des ressources forestières est un enjeu très important au Canada, comme dans plusieurs autres pays. La création de partenariats économiques entre les communautés autochtones et l’industrie forestière (PECAI) est une solution envisageable afin de favoriser une plus grande participation autochtone dans le secteur forestier. Pourtant, l’information disponible à ce sujet est rare et commence à dater. Ce mémoire se présente sous la forme d’un article scientifique qui sera soumis à la revue international forestry review, dans le cadre d’une édition spéciale du congrès quinquennal IUFRO. Il vise à répondre aux deux questions suivantes : 1) Quelles sont les structures que peuvent prendre les PECAI et quelle est l’incidence de ses structures sur la relation entre les parties ? et 2) quels sont les capitaux nécessaires à la création de PECAI, afin qu’ils puissent répondre aux critères de partage équitable, tout en générant des retombées mutuellement profitables? Pour y répondre, nous avons réalisé 21 entrevues semi-dirigées auprès de représentants du milieu autochtone et industriel, dans quatre régions forestières au Québec. Cette étude montre que les PECAI au Québec se structurent en arrangement informel ou en arrangement formel. Ces derniers prennent la forme de services contractuels, d’ententes de principes et de coentreprises. L’importance accordé aux arrangements informels indique que c’est surtout la qualité des relations qui assure une bonne performance et une expérience satisfaisante pour les partenaires, plutôt que le type de PECAI. De plus, la pérennité des PECAI dépend de ressources qui prennent la forme de capitaux (humain, social, politique et financier) Il s’agit de ressources qui, lorsque mobilisées, soutiennent l’atteinte des objectifs du partenariat. Cette étude peut d’abord servir de guides aux communautés autochtones et entreprises non autochtones qui souhaitent s’engager dans la création et le développement de PECAI. Ensuite, elle peut aussi servir aux gouvernements et aux ONG qui souhaitent les soutenir.

L'intensité de la récolte forestière, définie par le niveau d'exportation de la biomasse des arbres hors du site, soulève plusieurs enjeux environnementaux, particulièrement par rapport au statut nutritionnel du sol et de la régénération après coupe. Des méthodes intensives telles la coupe par arbre entier (CAE) exportent plus de matière organique et d'éléments nutritifs que des méthodes moins intensives comme la coupe par tronc entier (CTE); on soupçonne donc la CAE de nuire à la nutrition des sols et des forêts. L'objectif de cette thèse était d'examiner, à l'aide de méthodes empiriques et de la simulation dynamique, les effets biogéochimiques de la CAE et de la CTE dans des peuplements boréaux du Québec représentant une gamme de caractéristiques de sol et de végétation. Les résultats empiriques ont montré que, 15-20 ans après la récolte, la CAE a réduit, par rapport à la CTE, la capacité du sol de stocker les cations basiques échangeables, et a réduit les concentrations de carbone organique dans les sols minéraux intrinsèquement pauvres en matière organique. La CTE a augmenté la quantité de Ca et Mg disponible pour la régénération, et a procuré un avantage nutritionnel par rapport à la CAE aux peuplements sur sols pauvres en Ca et/ou Mg élémentaires totaux. Cet avantage était plus évident pour le pin gris, une espèce possédant des attributs permettant une acquisition rapide des ressources. Toutefois, une étude de cas empirique dans des peuplements du Bouclier canadien a montré que, contrairement à notre hypothèse, la CTE ne reproduisait pas les effets biogéochimiques des feux de forêt : la coupe en soi a diminué la disponibilité des cations basiques et augmenté l'acidité du sol par rapport au feu, 15-20 ans après perturbation. Néanmoins, un exercice avec le modèle biogéochimique dynamique SAFE a suggéré que les perturbations forestières, anthropogéniques ou naturelles, influencent la disponibilité des cations basiques pour des périodes de une à cinq décennies, mais ne sont pas la principale force régissant la chimie du sol à long terme. Les tendances à long terme de l'acidification du sol et des réserves en cations basiques semblent être plus liées aux dépôts atmosphériques acides. / Intensity of forest harvesting, as defined by the level of tree biomass exportation from the forest site, raises an array of environmental issues, particularly about soil and forest regeneration nutritional status after harvest. Intensive forest harvesting methods like whole tree harvesting (WTH) export larger amounts of organic matter and nutrients than less intensive methods such as stem-only harvesting (SOH); WTH is thus thought to be detrimental to soil productivity and forest nutrition. The objective of this thesis was to use empirical methods and dynamic modelling to examine the biogeochemical effects of WTH and SOH in a range of boreal stands of Québec with contrasting vegetation and soil characteristics. Empirical results showed that, 15 to 20 years after harvest, WTH reduced soil's capacity to store exchangeable base cations compared to SOH, and also reduced organic carbon concentrations in mineral soils with inherently low levels of organic matter. Stem-only harvesting added Ca and Mg available for tree uptake, and provided a nutritional advantage over WTH to regenerating stands in soils poor in total elemental Ca and/or Mg. This nutritional advantage was more obvious in jack pine, which possesses attributes that allow rapid acquisition of resources. However, contrary to our hypothesis that SOH would more closely emulate the biogeochemical effects of wildfire, an empirical case study on the Boreal Shield showed that harvesting per se, irrespective of the harvesting method used, created conditions of lower base cation availability and higher soil acidity than wildfire, as observed 15 to 20 years after disturbance. Nevertheless, a modelling exercise using the dynamic biogeochemical model SAFE suggested that forest disturbances, both anthropogenic and natural, influence soil base cation availability for periods of one to five decades, but are not the main driving force of soil chemistry on the long term. Long-term trends in soil acidification and soil base cation reserves appear to be more closely linked to acidic atmospheric deposition.

Il a été noté que les approches de planification forestière au niveau stratégique ont traditionnellement ignoré l'interaction avec le reste de la chaîne de valeur [57]. En effet, bien que les décisions prises à ce niveau soient à l'heure actuelle supportées par des modèles d'approvisionnement forestier, elles portent peu d'attention à la valeur et aux coûts des produits forestiers, aux capacités de transformation et à la localisation des usines et des marchés [27]. Afin de faciliter l'intégration de ces éléments dans la planification forestière, ce mémoire propose un formalisme de représentation et de description des unités d'affaires, des produits, des flux de matière, des processus et des marchés. Le modèle proposé dans ce mémoire a comme objectif de supporter la planification stratégique dans l'industrie forestière.

Un déclin mondial des populations de caribou forestier est présentement observé. Il devient impératif d’envisager des stratégies d’aménagement pour atténuer l’impact négatif de l’aménagement forestier sur le caribou. L’objectif principal de ce projet est donc de déterminer l’impact de différentes approches de spatialisation de la récolte dans un contexte d’optimisation de la récolte de matière ligneuse afin de préciser la relation entre la possibilité forestière et la qualité de l’habitat du caribou forestier. Plusieurs scénarios de récolte ont été simulés et évalués sur un horizon de 150 ans en tenant compte du régime de feu, d’un indice de perturbation du territoire, d’un indice de qualité d’habitat, du niveau de coupe du territoire et de l’importance du réseau routier. Les résultats indiquent que l’augmentation de la taille des compartiments de coupe et l’ajout de certaines contraintes spatiales permet d’augmenter la probabilité d’observation du caribou forestier et de réduire l’importance du réseau routier, mais produit également une diminution de la possibilité forestière.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Le rôle des forêts dans la réalisation des réductions d'émissions de gaz à effet de serre (GES) prévues à l'échelle planétaire pourrait être substantiel. Comprendre le rôle du secteur forestier va devenir d'autant plus important que la demande en bois risque d'être toujours plus soutenue dans le futur. Il existe cependant un grand degré d'incertitude quant à la stratégie sectorielle à mettre en œuvre pour maximiser les réductions de GES : faut-il chercher à maximiser la production de bois (c'est-à-dire à augmenter les niveaux de récolte) ou gérer les écosystèmes sous un régime de protection (c'est-à-dire diminuer les niveaux de récolte) ? L'incertitude augmente en raison des impacts potentiels des changements climatiques sur la capacité des écosystèmes à stocker du carbone et à répondre aux besoins en bois des marchés. Les actions d'atténuation du secteur forestier ne se limitent cependant pas aux forêts. Il est aussi nécessaire de considérer les émissions de GES issues de la décomposition des produits du bois et l'utilisation de ces produits en remplacement de matériaux et sources d'énergie à plus forte empreinte carbone. Une sélection non exhaustive ne peut conduire qu'à des conclusions partielles qui pourraient s'avérer contreproductives dans la lutte contre les changements climatiques. L'objectif de cette thèse est donc d'évaluer le potentiel d'atténuation du secteur forestier québécois, en identifiant les obstacles à éviter et les opportunités à saisir, afin de développer une stratégie sectorielle efficace dans la lutte contre les changements climatiques. Les résultats de cette thèse suggèrent que, de l'échelle du peuplement à l'échelle de la province, les stratégies d'aménagement basées sur l'augmentation du volume de bois récolté n'apportent généralement pas de bénéfices climatiques, contrairement à celles qui visent à réduire le volume récolté par rapport à la stratégie de référence. La perte de carbone dans les écosystèmes forestiers, due à une augmentation des superficies récoltées, couplée à une augmentation des émissions de GES des produits n'est pas compensée par des effets de substitution trop faibles et incertains. Ces conclusions s'appliquent autant à moyen (2050) qu'à long terme (2100), et avec ou sans prise en compte de l'impact des changements climatiques sur les écosystèmes forestiers. Cette conclusion est d'ailleurs exacerbée lorsque les analyses ne sont plus faites en dioxyde de carbone équivalent, mais selon le forçage radiatif des émissions, donc avec une meilleure prise en compte de la temporalité des émissions de GES et de leur pouvoir réchauffant. Cependant, ces travaux démontrent aussi que les deux grands types de stratégies d'aménagement forestier peuvent coexister pour maximiser le potentiel d'atténuation du secteur forestier provincial. Tout d'abord, car certains peuplements forestiers pourraient bénéficier des perturbations pour redynamiser leur productivité. La nécessité de considérer les caractéristiques initiales des peuplements et l'impact d'une perturbation sur leurs dynamiques est donc primordiale. D'autre part, l'augmentation du volume de bois récolté pourrait apporter un bénéfice climatique si une meilleure substitution moyenne pouvait être atteinte et/ou une meilleure gestion des émissions, notamment de méthane, engendrées par la fin de vie des produits du bois était mise en place. Ces effets permettraient donc une coexistence des deux grands types d'aménagement par rapport à la stratégie de référence. Une stratégie de réduction de la récolte n'est pas exempte de toute incertitude. C'est un risque de saturation de la séquestration des écosystèmes, mais aussi un risque pour des stocks de carbone sensibles à l'augmentation des perturbations naturelles. De plus, les risques de fuite sont importants. Le bois non récolté sera selon toute vraisemblance compensé par une récolte accrue dans d'autres juridictions pour satisfaire la demande en ressource biosourcée. Il apparait donc que ni une stratégie basée seulement sur la réduction et encore moins sur l'augmentation du volume de bois récolté ne soit une solution idéale. Il est nécessaire de déployer les actions d'atténuation avec un potentiel de réalisation important et qui ne seront dans aucun cas contreproductives dans le futur ; comme le boisement des territoires anthropisés, une gestion améliorée des émissions de fin de vie ou encore un soutien à l'innovation des produits du bois afin d'en augmenter la proportion qui possède une plus longue durée de vie. Dans le même temps, il faut développer les fondements opérationnels d'une optimisation des niveaux de récolte selon les caractéristiques des écosystèmes forestiers. Ce sont des étapes nécessaires pour permettre une prise de décision éclairée et le développement d'une stratégie sectorielle efficace. / The role of forests in achieving global greenhouse gas (GHG) emissions reductions could be substantial. Understanding the role of the forestry sector will become increasingly important as the demand for wood is likely to continue to grow in the future. However, there is a high degree of uncertainty regarding the strategy to implement in order to maximize GHG reductions in the forest sector: should we seek to maximize wood production (i.e., increase harvesting levels) or leave ecosystems unmanaged (i.e., decrease harvesting levels)? Furthermore, the potential effects of climate change on the ability of ecosystems to store carbon and meet the wood demands of markets are causing a rise in uncertainty. Mitigation actions in the forestry sector, however, are not limited to forests. It is also necessary to consider GHG emissions from the decomposition of wood products and the use of these products as replacements for materials and energy sources with a higher carbon footprint. A non-exhaustive selection can only lead to partial conclusions that could prove counterproductive in the fight against climate change. The objective of this thesis is to evaluate the mitigation potential of the Quebec forestry sector by identifying the obstacles to avoid and the opportunities to seize in order to develop an effective strategy in the fight against climate change. The results suggest that, from the forest stand to the provincial scale, management strategies based on increasing the volume of harvested wood generally do not provide climate benefits, unlike those aimed at reducing the volume harvested compared to the reference strategy. The loss of carbon in forest ecosystems due to an increase in harvested areas, coupled with an increase in greenhouse gas emissions from wood products, is not offset by substitution effects that are too low and uncertain. These conclusions apply to both the medium term (2050) and the long term (2100), with or without consideration of the impact of climate change on forest ecosystems. These findings are exacerbated when analyses are conducted using radiative forcing of emissions, rather than just carbon dioxide equivalent, as this approach better accounts for the temporality and warming potential of greenhouse gas emissions. However, these findings also demonstrate that both types of forest management strategies can coexist to maximize the potential for carbon mitigation in the provincial forest sector. Firstly, some forest stands may benefit from disturbances that can reinvigorate their productivity. Therefore, it is crucial to consider the initial characteristics of forest stands and the impact of disturbances on their dynamics. Secondly, increasing the volume of harvested wood could provide a climate benefit if better average substitution and/or management of emissions, particularly methane emissions from wood product end-of-life, were implemented. These effects would allow the coexistence of both types of management strategies compared to the reference strategy. A strategy of reducing harvest is not without uncertainty. There is a risk of saturation of ecosystem carbon sequestration in the long term, as well as a risk to carbon stocks that are sensitive to increased natural disturbances. In addition, the risks of leakage are significant. Unharvested wood will likely be compensated by increased harvesting in other jurisdictions to meet the demand for bio-resources. Therefore, neither a strategy based only on reduction nor one based only on increasing the volume of harvested wood is an ideal solution. It is necessary to deploy mitigation actions with a high potential for implementation that will not be counter productive in the future, such as afforestation of anthropized territories, improved management of end-of-life emissions, or support for innovation in wood products. At the same time, it is necessary to develop the operational foundations for optimizing harvesting levels according to the characteristics of forest ecosystems. These are necessary steps to enable informed decision-making and the development of an effective provincial forest sector strategy.

Ce mémoire présente une étude exploratoire visant à estimer la valeur économique de la biodiversité dans un contexte de différentes intensités d'aménagement forestier. Le projet Triade de la Mauricie. instaurant un zonage sur le territoire forestier, a servi de contexte à l'étude. La méthode de l'évaluation contingente est utilisée. Il s'agit de réaliser une enquête par questionnaire demandant le consentement à payer (CAP) des répondants pour un changement de biodiversité. Le questionnaire visait deux populations : les résidents de La Tuque et les villégiateurs de zones d'exploitations contrôlées et de pourvoiries du Haut-Saint-Maurice. Trois objectifs spécifiques viennent préciser l'étude : (1) évaluer le consentement à payer (CAP) des répondants pour des situations d'aménagement forestier différentes; (2) identifier les caractéristiques des répondants qui influencent leur consentement à payer; (3) valider l'importance des fonctions de la forêt pour les répondants. Les valeurs de CAP pour un changement de biodiversité obtenues dans cette étude sont conservatrices. Comme tous les résultats d'évaluations contingentes, nos résultats sont probablement fortement influencés par le contexte de l'étude, son scénario et son mode de paiement. Néanmoins, cette étude pourrait alimenter la réflexion sur l'intégration de la biodiversité à la gestion forestière et servir de base à d'autres études de monétisation des valeurs intangibles dans un contexte québécois.