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.

Dans un contexte de réduction de la possibilité forestière, les bois morts secs et sains (BMSS) (arbres récemment morts par mortalité isolée ou par trouées) peuvent représenter une occasion intéressante d’augmenter les volumes d’attribution aux industries forestières québécoises. En contrepartie, il importe de tenir compte de la présence de caries du bois dans les approvisionnements, puisqu’elles peuvent engendrer d’importantes pertes à l’usine de sciage. L’objectif principal de ce projet de doctorat était de quantifier et de mesurer l’impact des phénomènes de mortalité et de dégradation des arbres pour le territoire boréal de l’est du Québec. Les volumes de bois carié et de BMSS en fonction du temps écoulé depuis le dernier feu ont été mesurés dans deux chronoséquences après feu. Afin d’identifier les BMSS en forêt, deux systèmes de classification visuelle exprimant l’état de dégradation des tiges ont été utilisés (Hunter 1990 et MRNFQ 2005). Nos résultats ont démontré que le volume de carie à l’échelle du peuplement augmente durant les premiers 150 ans suivant le passage du feu et tend ensuite à se stabiliser. À l’opposé, le volume des BMSS diminue rapidement après le passage du feu pour ensuite augmenter de façon graduelle à partir de 200 ans après feu. L’abattage de 162 épinettes noires (Picea mariana (Mill.) BSP) nous a permis de comparer différentes caractéristiques des sciages de BMSS à ceux provenant d’arbres vivants. Nos résultats indiquent que la valeur monétaire des arbres diminue avec l’avancement de la dégradation des arbres sur pied. Les résultats des tests en flexion longitudinale statique pratiqués sur 343 pièces de bois ont démontré que les sciages issus des BMSS étaient moins résistants à la rupture que ceux provenant d’arbres vivants. La teneur en humidité des copeaux des BMSS était significativement inférieure à celle des copeaux d’arbres vivants, alors que la distribution des dimensions de copeaux était similaire entre les deux types d’arbre. La perte de fibre à l’écorçage était significativement plus élevée chez les arbres dont l’état de dégradation était plus avancé. De manière générale, nos résultats indiquent que les vieilles forêts boréales de l’Est du Québec contiennent une large proportion de BMSS qui peuvent représenter une source adéquate d’approvisionnement en autant qu’elles demeurent à un stade de dégradation peu avancée. / In a context of decreasing annual allowable cut, the use of dead and sound wood (DSW) trees (trees that have recently died through isolated mortality or group mortality) may represent an interesting opportunity to increase the volumes supplied to the Quebec forest industries. Conversely, it is important to account for the presence of wood decay in wood supplies, as it may cause significant losses at the sawmill. The main objective of this project was to quantify and measure the impact of the processes of tree mortality and degradation in the Eastern boreal area of Quebec. Decay and DSW volumes were measured in two chronosequences of time since fire. In order to identify DSW trees in the forest, two systems of visual classification based on tree degradation were used (Hunter 1990 et MRNFQ 2005). Our results showed that wood decay volume measured at the stand level increased during the first 150 years following fire and then stabilized. The volume of DSW showed the opposite trend, with a rapid decrease after fire and followed by a gradual increase from 200 years after fire. The felling of 162 black spruce trees (Picea mariana (Mill.) BSP) allowed us to compare different characteristics of DSW with those of live trees according to a sawmill study. Our results indicated that the monetary value of trees decreased with increasing state of tree degradation. Results from bending tests performed on 343 pieces showed that lumber pieces from DSW trees are less resistant to rupture than live trees. The moisture contents of wood chips from DSW were significantly lower than those of live trees, while chips size distributions were similar between the two types of wood. The loss of wood fiber at the debarking stage was significantly higher in trees with a more advanced state of tree degradation. In general, our results showed that the old-growth forests of the Eastern boreal forest of Quebec contain a significant proportion of DSW trees, which may represent an adequate source of wood supply if they remain at an early stage of degradation.

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.

Afin d’être en mesure d'établir des stratégies d’aménagement durable dans la forêt mélangée tempérée de la Mauricie (Québec, Canada) les aménagistes de ce territoire ont l’intérêt d’avoir une appréciation de l’impact historique de l’industrie forestière. L’objectif principal de cette étude était de documenter, à l’échelle du paysage, l’influence de l’historique de l’exploitation forestière sur l’évolution du couvert forestier et le capital ligneux dans cette forêt. L’étude s’est principalement basée sur des données d’archives, particulièrement un fonds d’archives de la compagnie AbitibiBowater inc. Le premier chapitre de cette étude avait pour objectif d’établir un portrait forestier préindustriel de cette forêt. De grands feux en 1870 et 1923, en plus de trois épidémies de tordeuse des bourgeons de l’épinette au cours du 20e siècle, furent les principales perturbations naturelles. Il est apparu que quelle que soit l’échelle de paysage considérée dans cette étude, la forêt mélangée préindustrielle de la Mauricie était principalement mature ou surannée (> 100 ans) et dominée par le type de couvert « mélangé » avec feuillus intolérants. Au niveau des essences individuelles, le couvert forestier était dominé par le bouleau blanc, l’épinette noire et le pin gris, soit des essences de début de succession après feu en forêt boréale. Le chapitre 2 avait pour objectif de reconstituer l’évolution du couvert forestier dans quatorze paysages ainsi que qualifier l’altération possible des coupes sur l’évolution du couvert forestier. Pour répondre à ce dernier objectif, dans une logique d’analyse par triangulation trois méthodes d’analyse ont été mises à profit. La principale altération de la récolte forestière sur l’évolution du couvert forestier fut qualifiée d’additive à la dynamique naturelle, particulièrement en lien avec le phénomène d’enfeuillement. L’objectif du chapitre 3 était de reconstituer l’évolution de la récolte forestière dans une ancienne concession forestière (Vermillon) à l’aide d’indicateurs nous permettant de réfléchir aux implications de la révocation des concessions en 1986 sur la pérennité de la ressource bois. Dans le contexte de notre étude de cas, on a constaté que depuis la révocation de la concession Vermillon, il y avait eu augmentation de la récolte forestière. S’il nous était impossible de juger si cet accroissement s’était fait au détriment de la pérennité de la ressource bois, il est apparu que, dans une optique de rendement soutenu, notre marge de sécurité a certainement diminué depuis l’application de la politique de 1986. « Garder la mémoire de nos actions et leurs résultats » devrait être un leitmotiv dans notre aménagement forestier. Minimalement, il conviendrait de garder en mémoire les informations, données, qui sont collectées à même les opérations régulières d’aménagement. / To ensure sustainable development in a temperate mixedwood boreal forest in central Quebec (Canada), forest managers would like to measure the historical impact of harvesting on forest cover evolution at the landscape level. The main objective of this study was to document, at the landscape level, the historical effects of harvesting on forest cover evolution and wood volume. The study was mainly based on archival records, particularly AbitibiBowater inc 's archives. The objective of the first chapter of this study was to characterize the pre-industrial forest. The main natural disturbances were big fires in 1870 and 1923 and three spruce budworm epidemics in the 20th century. Whatever the scale considered in this study, the pre-industrial forest cover was mainly composed of mature or old-growth (> 100 years) and dominated by mixedwood forest stands with intolerant hardwoods. The main forest species were white birch, black spruce and jack pine, three species associated to forest succession after fire in the boreal forest. Chapter 2 had as objectives to make an historical reconstruction of forest cover evolution in 14 landscapes and to qualify the possible effects of harvesting. For the latter, we used three analytical methods in a triangulation approach. The main alteration of forest harveting on forest cover was qualified as additive to the natural dynamic, particularly considering the increase of intolerant hardwoods. The objective of chapter 3 was to make an historical reconstruction of wood harvesting in a past forest concession (Vermillon). We monitored indicators of forest sustainability in order to discuss the impacts of forest concession revocation in 1986. In the context of our study we noted an increase of wood harvesting after the revocation. Although we were unable to conclude that the new policy was a threat to wood production sustainability, on a sustainable yield basis, our security margin has surely diminished since the introduction of the policy of 1986. “To keep in mind the actions we have done and their results” should be a leitmotiv in our forest management. At least, we should record the data collected during regular operations.

En forêt boréale, la stratégie d'agglomération de coupes est utilisée pour émuler les grands feux dans un contexte d'aménagement écosystémique. Socialement, ces grandes coupes totales sont mal perçues principalement à cause de leurs impacts visuels importants. Cette étude présente une analyse de l'efficacité de deux mesures d'atténuation de l'impact visuel des grandes coupes dans le moyen plan, en forêt boréale. Elle vérifie si l'augmentation de la rétention de peuplements à l'échelle du paysage et le verdoiement du parterre de coupe par une rétention d'arbres à l'échelle du peuplement permettent d'améliorer le niveau d'acceptabilité visuelle des coupes agglomérées en pessière noire à mousses de l'Est. Il en ressort que l'acceptabilité visuelle est possible en ayant 50 % de rétention de peuplements. De plus, le verdoiement permet aux paysages avec 30 % de rétention de peuplements d'être considérés comme acceptables visuellement. Les résultats ne permettent pas de conclure à l'influence de l'apport d'informations écologiques expliquant le bien-fondé des coupes agglomérées.

Dans la quête de la mise en place d’une stratégie d’aménagement écosystémique (AE) dans la forêt boréale de l’est du Canada, nous avons réalisé une étude de faisabilité sur la viabilité économique, l’acceptabilité sociale et la pertinence écologique. À l’aide de modèles d’approvisionnement en bois, nous avons comparé une stratégie AE à une stratégie de normalisation des forêts (status quo) afin d’en évaluer sa robustesse et son l’adaptabilité face à l'augmentation du taux de brûlage et des anomalies de croissance induites par les changements climatiques. Les modèles d'approvisionnement en bois utilisent le plus souvent un modèle de croissance et de rendement calibré à l'échelle du peuplement (tables de production) pour projeter l’évolution du volume marchand des strates d’aménagement. Puisque les stratégies d'aménagement écosystémique ont tendance à repousser l'âge d'exploitabilité, il est pertinent d'évaluer jusqu'à quel degré les tables de production actuelles peuvent être utilisées comme intrant dans un contexte d'aménagement écosystémique. Lorsqu’une table de production est évaluée relativement à un modèle de croissance calibré à l’échelle de l’arbre, nous montrons que bien que le modèle à l’échelle d'arbre semble moins biaisé, aucun modèle performe de manière adéquate pour prédire la croissance en volume marchand dans notre aire d’étude, particulièrement lorsque nous subdivisons les données par les attributs qui peuvent jouer un rôle pendant la mise en place d’AÉ. Pour les deux modèles, la source majeure d’erreur est liée à la densité du peuplement. Grâce à leur simplicité relative, nous avons préféré utiliser les tables de production pour élaborer nos modèles d’approvisionnement en bois. La programmation linéaire standard a été utilisée pour tester les effets de quatre enjeux clefs sur le niveau d’approvisionnement en bois: (1) tendre vers une structure d’âge forestière établie à partir du régime naturel des feux et de la dynamique forestière, (2) agglomérer les blocs de récolte dans des chantiers de récolte afin de reproduire les patrons de perturbation naturelle à l’échelle du paysage, (3) maintenir les taux cumulés de coupe totale et de perturbation naturelle à l’intérieur du domaine historique de variabilité, et (4) exclure de la récolte les aires d’intérêt potentiel pour les peuples autochtones. Comparé à un scénario de status quo, l’inclusion des trois premiers enjeux résulte en une baisse de 3 à 22% de l’approvisionnement périodique et une période de restauration requérant que la coupe totale soit exclue sur 43 à 67% de la superficie productive pour les prochains 50 ans. Une validation des filtres bruts utilisés dans cette étude (les trois premiers enjeux) a été faite en utilisant les besoins en habitats du caribou des bois (Rangifer tarandus caribou). Pratiquement tous les scénarios induisaient un taux de perturbation susceptible de permettre le maintien du caribou des bois d’ici 25 ans. Enfin, nous avons intégré le taux de brûlage et la sensibilité des tables de production au climat dans nos modèles d’approvisionnement afin de quantifier les incertitudes induites par le climat et les feux pour les deux stratégies d’aménagements. Les deux modèles suggèrent une réduction de l’approvisionnement périodique en bois entre 13 et 79%. Même si les indicateurs écologiques favorisent l’AE par rapport la normalisation des forêts, juste un changement de stratégie n’est pas suffisant faire face aux impacts du risque de feu et des changements climatiques en forêt boréale. Mots clefs: Forêt boréale, aménagement écosystémique, croissance et rendement, faisabilité, adaptation, feux de la forêt, changements climatiques / In the quest of implementing an ecosystem-based management (EBM) in a boreal forest in eastern Canada, we conducted a feasibility study focusing on ecological suitability, economic viability and social acceptability. Through timber supply models, we compared the outputs of EBM with a business as usual (BAU) management to determine former’s robustness and adaptability to the increase in wildfire and growth anomalies induced by climate changes. Timber supply analyses use yield models, most often at the stand-level to project harvestable volume over the planning horizon. Since EBM tend to delay harvesting age, the question may be raised on to what extent existing yield tables can be used with such strategies. When a yield table is rated against a tree-level model, we show that although the tree-level model is less biased, none of the models performed adequately to predict the volume growth of our study area, especially when subdividing the data by attributes that may have an important role while implementing EBM. For both models, the major source of error was related to stand density. Due to its relative simplicity, we chose stand-level yield tables to build our timber supply models. We then carried out a feasibility study of implementing an EBM strategy in a boreal forest in eastern Canada. With standard linear programming, we tested four policy issues; age structure, harvest agglomeration; limit of cumulative disturbance, and land base of aboriginal interest. These issues were dealt with 3% – 22% reduction in periodic wood supply and a transition period of 50 years where clear-cut needs to be excluded in 43% – 67% of the productive area. Validation of the outputs through habitat requirement of woodland caribou (Rangifer tarandus caribou) as a fine filter showed that most of the scenarios should likely allow a self-sustaining caribou population within next 25-years. Finally, we integrated climate sensitive fire burn rates and yield tables in the timber supply models to quantify the uncertainty induced by climate and fire under both management strategies. Both models responded with a reduction of periodic wood supply by 13% – 79%. Although ecological indicators are relatively better under EBM, merely switching the management strategy is not enough to address the impacts of fire and climate change in the boreal forests. Key words: Boreal forest, ecosystem-based management, growth and yield, feasibility, adaptation, wildfire, climate change

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Cette thèse aborde les défis de la planification forestière découlant des déséquilibres entre l'approvisionnement et la demande. En planification forestière, l'approvisionnement dépasse souvent la demande parce que tout l'approvisionnement est connu à l'avance pour chaque période de temps, tandis que les demandes ne sont connues que lorsqu'elles sont commandées. Ce phénomène conduit à ce qu'on appelle "écrémage" (creaming), ce qui signifie qu'une perspective locale privilégie les zones proches à court terme et laisse les zones plus éloignées pour des périodes ultérieures. Pour atténuer cela, nous proposons une approche novatrice où nous nous assurons que l'approvisionnement et la demande sont artificiellement équilibrés. Cela peut être réalisé en incluant des périodes de temps supplémentaires avec une demande prévue. À travers des simulations, nous évaluons l'approche par rapport aux méthodes traditionnelles et aux solutions théoriques. L'étude évalue trois approches de planification pour modéliser la demande étendue. La différence réside dans le nombre de périodes de temps et dans la durée de l'extension de la période de planification. La première, appelée "long-terme", suppose qu'elle couvre toutes les périodes à venir dans chaque cycle de planification, englobant les périodes avec une demande connue et inconnue, et incluant tout l'approvisionnement restant. La deuxième, "moyen-terme", comprend certaines, mais pas toutes, les périodes de temps avec une demande connue et une période de demande inconnue, englobant tout l'approvisionnement restant. La dernière, "court-terme", comprend certaines périodes de temps avec une demande connue et inconnue, mais n'englobe pas tout l'approvisionnement. Chacune des approches présente des performances différentes en termes de précision globale et de complexité informatique. L'approche à long terme fournit plus de détails et est comparable à une situation où l'on suppose que la véritable demande est connue à priori, appelée solution de l'oracle. Cette solution représente la solution optimale théorique et n'est bien sûr pas possible à trouver dans un environnement incertain où les prévisions sont utilisées pour décrire la demande. Malgré le temps d'exécution plus long de l'approche à long terme de 54 522 secondes par rapport aux 27 secondes de l'approche traditionnelle, ses performances justifient ce compromis. L'approche à court terme, bien qu'elle n'offre pas le même niveau de détail que l'approche à long terme, se distingue par un temps d'exécution plus court, en moyenne 713 secondes. De plus, elle présente une amélioration d'environ 4 % par rapport à l'approche traditionnelle. L'approche à moyen terme offre un niveau de détail comparable à l'approche à long terme, à l'exception de l'extension dans le temps. Cette approche trouve un équilibre entre l'efficacité des résultats et le temps d'exécution. Dépassant les approches traditionnelles et à court terme dans certains cas, elle atteint un temps d'exécution moyen de 14 secondes. En résumé, ce mémoire aborde les défis de la planification forestière en proposant trois approches, chacune ayant des forces et des compromis distincts, offrant ainsi des informations précieuses pour les décideurs en matière de planification forestière. / This thesis addresses planning challenges in forestry arising from supply-demand imbalances. In forest planning, the supply often exceeds the demand because all supplies are known in advance for each time period, while demands are only known when ordered. This phenomenon leads to so-called creaming, which means that a local view selects close areas in the near time and leaves areas further away for later times. To mitigate this, we propose a novel approach where we ensure that the supply and demand is balanced artificially. This can be achieved by including additional time periods with forecasted demand. Through simulations, we evaluate the approach against traditional methods and theoretical solutions. The study evaluates three planning approachesto model the extended demand. The difference is in the number of time periods and how long the planning period is extended. The first, referred to as “long-term”, assumes it covers all upcoming time periods in each planning cycle, encompassing periods with known and unknown demand, and including all remaining supplies. The second, "medium term", consists some, but not all, time periods with known demand and one unknown demand period, encompassing all remaining supplies. The last one, "short-term", comprise some time periods with known and unknown demand, but it does not encompass all supplies. Each of the approaches has a different performance in overall accuracy and computational complexity. The long-term approach provides more details and is comparable with a situation when we assume that the true demand is known a prior, called the oracle solution. This solution represents the theoretical optimal solution and is of course not possible to find in an uncertain environment where forecasts are used to describe the demand. Despite the long-term approach's longer runtime of 54,522 seconds compared to the traditional approach's 27 seconds, its performance justifies this trade-off. The short-term approach, while not offering the same level of detail as the long-term approach, distinguishes itself with a shorter runtime, averaging 713 seconds. Moreover, it provides an improvement of approximately 4% when compared to the traditional approach. The medium-term approach offers a level of detail comparable to the long-term approach, except for expansion in time periods. This approach strikes a balance between outcome effectiveness and computational efficiency. Outperforming the traditional and short-term approaches across some instances, it achieves an average runtime of 14 seconds. In summary, this thesis addresses forestry planning challenges, proposing three approaches, each has distinct strengths and trade-offs, offering valuable insights for forest planning decision-makers.

La planification annuelle des approvisionnements forestiers est une tâche complexe qui vise à rendre des volumes de bois disponibles aux divers centres de transformation. Pour se faire, une multitude d'activités doivent être coordonnées dans le temps et l'espace afin de livrer les bons produits, aux bons endroits et aux bons moments. La coordination des diverses activités impliquées est davantage complexifiée lorsque plusieurs entreprises partagent les mêmes parterres de coupe et se rendent mutuellement des services d'approvisionnement. Dans ce contexte, un planificateur est confronté à deux problèmes inter reliés : la planification de ses opérations forestières sur le territoire et la coordination de celles-ci avec celles des autres entreprises. En général, la planification s'effectue sans support mathématique autre qu'une feuille de calcul pour équilibrer les livraisons de bois aux usines. Dans ces conditions, les planificateurs éprouvent de la difficulté à évaluer la qualité de leurs décisions et s'appuient principalement sur leurs intuition et expérience. Cette thèse vise à développer une approche de planification décentralisée des approvisionnements forestiers basée sur l'usage de modèles mathématiques afin de pallier à ce problème. Dans un premier temps, un processus de planification centralisée est présenté et testé. Par la suite, une approche de planification décentralisée des approvisionnements forestiers est proposée afin de coordonner les activités des diverses entreprises entre elles. L'approche de coordination proposée est testée et comparée à l'approche actuellement en usage. / Wood procurement planning is a complex task which aims to provide wood volumes to diverse processing mills. To do so, several activities must be coordinated in time and space in order to deliver the right volumes, to the right mill, and at the right moment. The coordination of the diverse activities involved in wood procurement planning is further complicated when several companies share the same procurement areas, and companies provide each other with procurement services. In this context, a planner faces two interdependent problems: planning its forest opérations over the land base, and coordination of its opérations with those of other companies. In gênerai, managers still largely rely on intuition and expérience without mathematical programming support other than a spreadsheet to try to balance wood delivery to their mills. Planners therefore struggle to evaluate the quality of their décisions. The aim of this thesis is to develop a distributed wood procurement planning approach based on the use of mathematical models to overcome this problem. First, a centralized planning process that allows a company to plan its procurement activities is presented and tested. Then, a distributed planning approach to coordinate the firms' procurement activities among themselves is proposed. The proposed coordination approach is tested and compared to the approach currently in use.

Le présent papier s'intéresse à la détection de la collusion dans les enchères fermées de premier prix. Il est question de développer un modèle pour dépister la collusion dans un contexte où les firmes qui se livrent à une telle activité ne sont pas identifiées. Le principe est de voir si le comportement de mise des entreprises est le même en situation compétitive qu'en situation où il peut exister de la collusion. D'abord, un modèle est créé pour estimer le prix misé en fonction de caractéristiques de l'enchère, des caractéristiques de l'entreprise, de la compétition potentielle, ainsi que de la conjoncture économique. Puis, une variable potentiellement indicatrice de collusion est ajoutée au modèle. L'objectif est de déceler des différences dans le comportement des enchérisseurs. Pour ce faire, les données d'enchères de droit de coupe de bois de la forêt publique québécoise ont été utilisées. Les résultats obtenus démontrent qu'il peut exister de la collusion dans certaines conditions, notamment lorsque des firmes qui font une soumission sont liées par un même actionnaire. Cependant, puisque les firmes collusives ne sont pas identifiées, le modèle ne permet pas de conclure qu'il existe un lien de causalité entre la variable potentiellement indicatrice de collusion et les prix obtenus plus faibles. De plus, le faible nombre d'observations qui correspondent à la variable indicatrice ne permettent pas d'obtenir des résultats robustes. Finalement, le résultat obtenu ne doit pas être vu comme une preuve de collusion en soi, mais plutôt comme un indicateur permettant de s'attarder davantage à des contrats pour lesquels le comportement des enchérisseurs est différent d'un comportement compétitif.