La martre d'Amérique {Martes americana) a été l'objet de nombreuses préoccupations chez les biologistes de la conservation, vu sa réputation de spécialiste peuplements matures et surannés en forêt boréale. Cependant, des études récentes ont remis en question cette réputation en démontrant une fréquentation régulière de peuplements plus jeunes par cette espèce. Néanmoins, l'utilisation réelle des divers types de peuplements demeure méconnue. J'ai étudié les mouvements de la martre d'Amérique en fonction des caractéristiques structurelles de la forêt et de l'activité locale des proies à la Forêt Montmorency, Québec. Au cours des hivers 2004 et 2005, j'ai suivi à pied et géoréférencé par GPS 34 pistes de martre totalisant de 57 km, ainsi que toutes les pistes de proies et les accès sous-nivéaux croisés par les pistes de martre. La sinuosité des mouvements de la martre était associée positivement à la quantité locale de pistes d'écureuils (Tamiasciurus hudsonicus) et de lièvres (Lepus americanus), indépendamment du type de peuplement. Les mouvements sinueux de la martre étaient associés à de fréquentes visites des accès sous-nivéaux, particulièrement à fine échelle (résolution de 10 m vs. 20 - 50 m). Après avoir tenu compte du nombre de pistes de proies, la sinuosité des mouvements de martre était peu ou pas associée au type de peuplement. Ces résultats réaffirment l'idée que la Martre d'Amérique peut s'accommoder d'une certaine diversité d'âges de peuplements en sapinière boréale humide, pourvu qu'un nombre suffisant de proies s'y retrouve. / American Marten (Martes americana) has long preoccupied wildlife conservationists, given its reputation as an old-growth forest specialist. However, recent work showing marten's presence in a variety of forested landscapes has led scientists to reconsider the latter reputation. Despite this, forest stand use by marten remains little understood. I studied the movements of the American marten in relation with the structural characteristics of the forest and local prey activity, at the Montmorency Research Forest, Québec, Canada. In the winters of 2004 and 2005, I followed and monitored by GPS 34 tracks of martens for a total length of 57 km, and recorded ail prey tracks and sub-nivean accesses crossed by the marten tracks. Marten movements were more tortuous in the presence of high track counts of squirrel (Tamiasciurus hudsonicus) and snowshoe hare (Lepus americanus), independently of forest structure. Tortuous marten movements were associated with frequent visits of sub-nivean accesses, particularly at fine spatial scale (10 m vs. 20 - 50 m resolution). After accounting for prey activity, marten movement patterns were seldom associated to stand type. These results support the idea that American martens can occur in a variety of forest stand ages, as long as prey activity is high.

Une gélivasque est une dépression topographique de faible dimension dépourvue de couvert arborescent à l'intérieur d'un environnement forestier au sein de la forêt boréale. Sa frontière est une limite d'arbre altitudinale inversée. L'absence de couvert arborescent est la conséquence de la récurrence des gels radiatifs pendant toute la saison de croissance. Cette étude a pour but de caractériser le phénomène des gélivasques en fonction de la latitude, entre 47°30' et 57° 15' N et entre 70° et 72° O au Québec. La longueur de la saison de croissance varie avec la latitude. Nous supposons qu'une saison de croissance plus longue comprendra un plus grand nombre de gels radiatifs. Cette augmentation du nombre de gels dans les gélivasques dans la partie méridionale de la forêt boréale aurait un impact négatif sur la capacité de colonisation des gélivasques par les arbres dont l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.). À la faveur d'une saison de croissance plus longue, la fréquence des cernes de gel augmenterait et l'établissement et la croissance en hauteur diminuerait. La colonisation serait plus difficile dans les gélivasques dans la partie méridionale. Par conséquent les gélivasques seraient plus abondantes dans le sud de l'aire d'étude. Une analyse de photographies aériennes a permis de mettre en évidence que la répartition et l'abondance des gélivasques n'est pas fonction de la latitude mais seraient plutôt étroitement reliées à la forêt ouverte. L'analyse dendrochronologique de l'épinette noire colonisant les gélivasques et leurs alentours dans 14 sites différents a permis de mettre en évidence une légère augmentation des cernes de gel dans le sud de l'aire d'étude. On observe également dans les gélivasques de la partie méridionale de la région d'étude une plus grande fréquence d'apparition de thûfurs, formes périglaciaires créées par la géliturbation. Ils sont, avec les cernes de gel, un indice confirmant l'influence d'un plus grand nombre de gel radiatifs dans le sud de l'aire d'étude, là où la saison de croissance est plus longue. Aucune tendance latitudinale n'a été mise en évidence en ce qui concerne les taux de croissance en hauteur et les chronologies d'établissement de l'épinette noire dans les gélivasques. Peu importe l'âge du peuplement adjacent et la latitude, l'établissement de l'épinette noire dans les gélivasques débute toujours après 1933 et cesse au cours des années 1990-2000. La confection d'une chronologie de cernes de gel a permis de mettre en évidence que les années 1990 et 2000 ont été marquées, comparativement aux années 1970 et 1980, par un grand nombre de gels, synchronisés dans toute l'aire d'étude. Des conditions favorables à l'épinette noire ont permis son établissement dans les gélivasques au cours de la seconde moitié du 20e siècle. Les gélivasques peuvent se maintenir dans le temps mais elles sont sensibles aux fluctuations des conditions climatiques.

Les attentes de la population en regard de l’aménagement forestier ont évolué graduellement lors des dernières décennies. Alors qu’il était historiquement surtout centré sur l’exploitation de la matière ligneuse, l’aménagement des forêts tend maintenant à valoriser de plus en plus la multiplicité des services fournis par la forêt. De plus, le développement de stratégies d’aménagement forestier adaptées aux changements climatiques et à l’augmentation de la fréquence d’extrêmes climatiques est devenu essentiel pour réduire la vulnérabilité des forêts. Une des principales avenues suggérées est l’utilisation, au sein des stratégies d’aménagement, d’indicateurs de biodiversité qui reflètent le fonctionnement de l’écosystème forestier et sa réponse aux perturbations. Cependant, nos connaissances sur ces relations complexes entre la diversité forestière, le fonctionnement de l’écosystème et sa réponse aux perturbations naturelles et anthropiques demeurent rudimentaires et se doivent d’être approfondies afin de développer des stratégies d’aménagement forestier plus efficaces. L’objectif de ma thèse était d’analyser le potentiel qu’offrent les indicateurs de diversité fonctionnelle des arbres pour un aménagement durable des forêts tempérées nordiques et boréales. Dans mon premier chapitre, j’ai analysé l’impact de l’âge, de la hauteur et du type de couvert sur plusieurs indicateurs de la biodiversité des arbres. Mes analyses démontrent que l’âge des peuplements, un des indicateurs de biodiversité les plus utilisés à une échelle globale, est incapable de capturer une partie importante de la variabilité de la diversité des peuplements forestiers et ne devrait pas être utilisé comme le seul indicateur de biodiversité dans l’aménagement de ces forêts. Dans le deuxième chapitre, j’ai analysé le rapport entre deux indicateurs de diversité fonctionnelle des arbres avant-coupe (la redondance fonctionnelle et la diversité des réponses), et la productivité après coupe du peuplement. Mes résultats mettent en évidence la valeur ajoutée de l’utilisation de la diversité des réponses lors de l’analyse de la productivité après coupe et suggèrent que celle-ci est un bon prédicteur de la productivité de l’écosystème après coupe. Dans le dernier chapitre, j’ai examiné la relation entre trois traits fonctionnels associés à la résistance et à la résilience des arbres à la sécheresse. Mes résultats suggèrent que dans ces forêts, le rapport du poids sec de la feuille à la surface foliaire et la valeur de pression du xylème conduisant à une perte de 50% de sa conductivité par cavitation, influencent la relation entre la sécheresse et la mortalité du peuplement, mais pas sa productivité. Cette thèse démontre l’importance de la relation entre la diversité fonctionnelle des arbres, la productivité du peuplement et la réponse des arbres et des peuplements aux perturbations partielles et totales. Les résultats contribuent à approfondir les connaissances scientifiques sur le lien entre la diversité fonctionnelle et le fonctionnement des écosystèmes, en plus de proposer des mesures d’aménagement forestier basés sur la diversité des arbres qui peuvent mener à une amélioration importante de la résistance et de la résilience des forêts aménagées aux perturbations. / Forest management objectives have slowly changed over the last few decades. While forest management used to focus mainly on wood production, forests are now expected to be managed for multiple ecosystem services. Traditional forest management strategies are also unsuitable to tackle the threats posed by climate change and by the increased frequency of climate extremes. The development of biodiversity indicators capable of predicting ecosystem response to disturbances has been identified as one of the key research priorities in the improvement of existing sustainable forest management frameworks. However, our understanding of these biodiversity-ecosystem functioning relationships and their response to disturbances needs to be improved if such indicators are to be developed. The objective of this thesis was to analyse the potential of tree functional diversity indicators in improving sustainable forest management of northern temperate and boreal forests. In my first chapter, I studied the impact of stand age, height and cover type on multiple tree biodiversity indicators. My analyses showed that stand age, one of the most widespread indicators of biodiversity, should not be used as the sole indicator of tree diversity in forest management because it inadequately represents a significant part of stand tree diversity. In my second chapter, I analysed the relationship between two indicators of pre-logging functional diversity (functional redundancy and response diversity), and post-logging stand productivity. My results revealed the importance of considering functional diversity in biodiversity-ecosystem functioning studies and showed that response diversity is significantly associated with post-logging productivity in these forests. In the last chapter, I examined the relationship between three functional traits associated with tree resistance and resilience to drought. My results showed that, in our study area, dry leaf mass per unit area and xylem pressure at which 50% of stem xylem conductivity is lost through cavitation significantly influence drought-induced tree mortality, but do not affect stand productivity response to drought. This thesis revealed the importance of the relationships between tree functional diversity, stand productivity and stand response to partial and severe disturbances. Besides improving our scientific understanding of the relationships between functional diversity and ecosystem functioning, these results allowed us to propose several tree-diversity based forest management strategies that should considerably improve stand resilience and resistance to disturbances.

La qualité du bois récupéré après le passage des feux de forêt se détériore rapidement sous l'action de plusieurs espèces de longicornes qui profitent de cette soudaine disponibilité pour leur reproduction, nutrition et croissance. Ce projet visait à fournir des outils à l'industrie du sciage pour réduire les pertes économiques causées par les longicornes. Dans un premier temps, la colonisation et la ponte du longicorne noir {Monochamus scutellatus scutellatus (Say)) et autres longicornes ont été caractérisées dans cinq brûlis récents. L'abondance des adultes capturés dans des pièges à interception et des larves retrouvées dans les bûches variait selon les brûlis. Lorsque les feux ont fait rage tôt en mai, la colonisation des longicornes s'est effectuée moins intensément. La ponte saisonnière du longicorne noir suivait de près l'activité des adultes, contrairement à celle de Acmaeops proteus proteus (Kirby) où cette dernière était décalée. Ensuite, grâce à la technologie de la tomodensitométrie axiale (CT-Scan), l'estimation de la progression des dommages à plusieurs régimes de température différents selon le type d'essence a été possible. Aux températures les plus élevées (24°C et 28°C), les larves se sont développées rapidement passant ainsi moins de temps dans les tissus sous-corticaux que celles évoluant dans les bûches soumises à de basses températures. Les taux de développement sous-cortical et de progression de la profondeur des galeries mesurées étaient légèrement plus élevés chez l'épinette noire {Picea mariana Mill.) que chez le pin gris {Pinus banksiana Lamb.). Aucun oeuf n'a éclos et aucune larve ne s'est développée sous l'écorce à 12°C La progression des galeries dans les bûches soumises à 20°C ont montré des patrons de progression différents indiquant que les larves peuvent effectuer une diapause sous l'écorce ou dans le bois. À la lumière de ces résultats, des dommages importants peuvent survenir l'année même suivant le passage des feux démontrant la nécessité de débuter la récupération du bois brûlé le plus rapidement possible afin de limiter les pertes économiques causées par les larves de longicorne noir.

Le développement temporel de la plupart des peuplements forestiers est caractérisé par une période de croissance rapide jusqu’à la fermeture de la canopée, laquelle est généralement suivie d’une baisse de croissance dont les mécanismes sous-jacents restent encore mal expliqués. L’objectif général de cette thèse était ainsi d’explorer certains mécanismes qui pouvaient partiellement expliquer ce déclin en croissance des forêts lié à l’âge dans la zone boréale du nord-est du Canada. Le premier chapitre visait à tester l’hypothèse que la proportion des ressources allouées aux racines augmente avec le temps en réaction à une diminution de la disponibilité des nutriments du sol causée par une accumulation de matière organique, diminuant ainsi la croissance aérienne des arbres. Les résultats basés sur des mesures de respiration du sol et de croissance annuelle des arbres supportaient partiellement l’hypothèse, suggérant que d’autres mécanismes étaient impliqués dans le déclin en croissance des vieilles forêts. Le second chapitre a permis d’améliorer la compréhension de la dynamique temporelle de croissance des arbres selon leur classe sociale et de son effet sur la croissance globale du peuplement. Des composantes fonctionnelles du taux de croissance relatif des arbres et la dominance de croissance des peuplements (une mesure de la contribution relative des arbres selon leur taille à la croissance globale du peuplement) ont été quantifiées le long des stades de développement des peuplements. Les résultats ont montré que d’une manière générale, le déclin de la dominance de croissance observé avec le temps était principalement causé par une diminution de l’acquisition et d’utilisation des ressources des arbres dominants plutôt que par une augmentation des conditions de croissance des arbres non-dominants. Le dernier chapitre a permis d’affiner ce résultat en testant l’hypothèse de limitation hydraulique qui stipule qu’une augmentation des contraintes hydrauliques liée à la taille des arbres explique leur diminution en croissance. Des mesures de flux de sève dans les troncs et de composition en isotopes de carbone et d’oxygène dans les aiguilles de l’année courante ont mis en évidence une augmentation des contraintes hydrauliques chez les arbres dominants au cours du temps, expliquant ainsi en partie leur baisse de croissance et celle des peuplements liés à l’âge. Ces trois chapitres ont ainsi permis d’identifier certains mécanismes impliqués dans les changements temporels de croissance de la forêt boréale du nord-est du Canada, information capitale pour une gestion durable des forêts. / The development over time of most forests is characterised by an early fast growing period until canopy closure, which is generally followed by a decreasing growth rate whose underlying mechanisms remain unclear. The general objective of this thesis was thus to explore some mechanisms that could partially explain the observed age-related productivity decline of northeastern boreal Canadian forest stands. The first chapter aimed to test the hypothesis that the proportion of resources that are allocated to roots increases with stand age as a response to a decrease in nutrient availability related to the long-term accumulation of organic matter, thus decreasing stem growth. Results based on soil respiration and annual tree growth measurements partly supported the hypothesis, suggesting that other mechanisms were involved in the growth decline of old-growth forest stands. The second chapter improved our understanding of the temporal tree growth dynamics based on their social class and its effect on total stand growth. Some functional components of the relative growth rate of trees and stand growth dominance (a measure of the relative contribution of different sized trees to total stand growth) were quantified along development stages. Results showed that overall, the observed decrease in stand growth dominance with increasing age was explained mainly by declining resource acquisition and utilization in dominant trees rather than through improved growth conditions of non-dominant trees. The last chapter refined these results by testing the hydraulic limitation hypothesis, which states that an increase of hydraulic constrains in tall trees is related to their decreasing growth with time. Tree-level sap flow and foliar C and O isotope abundance measurements highlighted an increasing hydraulic constrains in dominant trees over time, thus partly explaining their declining growth and the aged-related stand growth decline. These three chapters allowed us to identify some of the mechanisms involved in the temporal growth changes of the northeastern boreal forest, a crucial information for a sustainable forest management.

Les objectifs de ce projet étaient, en premier lieu, de comprendre l’effet d’une perturbation naturelle (le feu) sur la disponibilité et l’abondance des arbres morts sur pied et sur les oiseaux résidant dans la forêt boréale non-aménagée de l’Est du Québec. En deuxième lieu, j’ai voulu comprendre l’effet des changements de structure et de composition des forêts boréales sur les communautés d’oiseaux en général et ce, le long de deux chronoséquences couvrant plus de 200 ans après feu. Mes résultats montrent que le taux de mortalité des arbres forme un patron en U caractérisé par une forte abondance de chicots dans les jeunes peuplements et dans les peuplements âgés. Ces peuplements sont caractérisés par un plus grand nombre de cavités et de signes d’alimentation de la part des oiseaux résidents. Toutefois, la richesse en espèces des oiseaux n’a que très peu varié en fonction des classes d’âge des peuplements, mais plusieurs espèces sont disparues et d’autres ont été recrutées en fonction des stades de succession. Cette étude souligne l’attention qu’il faut porter à tous les stades de succession de la forêt boréale, spécialement aux vieilles forêts qui procurent un environnement hétérogène requis par un grand nombre d’espèces. / The first objective of this project was to understand the effect of natural fire disturbance on the availability and abundance of dead trees (snags) and their use by cavity-nesting birds in the northeastern part of Quebec’s unmanaged boreal forest stands. Secondly, I aimed to understand the effects of the structure and composition of the boreal forest on bird species communities along two long-term chronosequences after fire (0 to > 200 years postfire). Results show that tree mortality follow a U-shape pattern, with more snags in young and old-growth forests, where I also found more nest cavities and foraging signs. Although bird species richness did not vary greatly according to the different age classes, many species were lost and others recruited following succession stages. This study highlights the need to protect the forest at all stages, especially old-growth, which provides a heterogeneous environment suitable for several bird species.

Ce projet visait à déterminer comment les réponses fonctionnelles dans la sélection de l’habitat influencent la survie des caribous forestiers adultes (Rangifer tarandus). Une réponse fonctionnelle apparaît lorsque la sélection pour un milieu varie en fonction de sa disponibilité ou celle d’un autre milieu. La sélection de l’habitat a été modélisée pour 83 caribous, dont 20 qui sont morts durant le suivi. Une forte probabilité de présence à proximité des coupes était associée à un fort risque de mortalité, particulièrement si cette probabilité augmentait fortement avec l’abondance des coupes. Aussi, tous les caribous, qu’ils soient morts ou qu’ils aient survécus, évitaient les peuplements mixtes, et cet évitement était particulièrement fort pour les individus dont le domaine vital incluait une forte proportion de coupes. Ainsi, les réponses fonctionnelles ne mettent pas nécessairement en évidence des comportements adaptatifs et peuvent refléter des décisions compromettant la survie. / The goal of this study was to determine the link between functional responses in habitat selection and adult survival in forest-dwelling woodland caribou (Rangifer tarandus). A functional response occurs when the selection for a cover type varies as a function of its availability or the availability of another cover type. Habitat selection was modeled for 83 caribou, of which 20 died during the monitoring period. A strong probability of occurrence in proximity to cutovers was associated with a high mortality risk, especially if the probability increased with the abundance of cuts. In addition, caribou avoided mixed stands, and this avoidance was especially strong for individuals with a high proportion of cuts in their home range. This behaviour was similar for caribou that died and those that survived the monitoring period. Thus, functional responses are not necessarily adaptive behaviours and may reflect decisions compromising survival.

Cette étude évalue la faisabilité économique de deux nouveaux types de coupes de jardinage, développés pour la forêt résineuse irrégulière du Québec (Canada). Cette faisabilité économique a été comparée à la rentabilité d’une coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS), considère un horizon de croissance supérieur à 200 ans, et inclut la majorité des coûts d’opérations forestières, jusqu’aux produits finis (sciages et copeaux). Les résultats indiquent que les coupes de jardinage permettront des revenus et des coûts stables dans le temps, et même que dans le futur, elles seront économiquement plus intéressantes que les CPRS, selon nos hypothèses. L’analyse financière comparant les deux types de coupes de jardinage à la CPRS, inclut des simulations Monte Carlo. Cette approche permet de considérer l’incertitude des nombreuses variables impliquées, leurs interactions, et leurs impacts sur la rentabilité. Les valeurs actuelles nettes obtenues sont ainsi associées à une distribution de probabilité. / This study evaluated the economic feasibility of two new treatments of selection cutting, developed for the irregular softwood forests of Quebec (Canada). This economic feasibility was compared to the profitability of the clear cut with advance growth protection, cover a horizon superior to 200 years, and consider the majority of the operation costs, until the final products (lumber and chips). The results show that the two selection cuttings will allow constant revenues and costs over time, and also that, in the future, they will be economically more attractive than clear cuts, considering our hypothesis. The financial study comparing the two selection cuttings to clear cut, includes Monte Carlo simulations. This approach allows considering uncertainties of variables, their interactions, and their impacts on profitability. So, the net present values are associated with a distribution of probabilities.

La forêt boréale représente environ le tiers des biomes forestiers du monde et occupe la deuxième plus grande superficie de végétation derrière les forêts tropicales. Compte tenu de sa grande répartition géographique, la forêt boréale régule les flux d'eau sur de vastes zones et a donc un impact sur la climatologie et l'hydrologie à l'échelle régionale et mondiale. Il est donc crucial de comprendre les interactions entre cet écosystème et l'atmosphère. De nombreuses études ont porté sur l'évapotranspiration des forêts boréales, mais seule une poignée d'entre elles se sont intéressées à la dynamique du fractionnement de l'évapotranspiration en transpiration du couvert forestier, évaporation de l'eau interceptée et évapotranspiration du sous-étage forestier à une échelle temporelle fine. L'objectif principal de cette thèse est d'analyser la dynamique de l'évapotranspiration, en particulier la transpiration du couvert forestier et l'évaporation de l'eau interceptée, dans une forêt boréale humide de l'est du Canada. L'approche est basée sur des observations in situ originales et des sorties de modèles du Canadian Land Surface Scheme (CLASS, tourné en mode 'standalone'), à la Forêt Montmorency (47°17′18″N ; 71°10′05.4″W) de l'Université Laval, Québec, Canada. Ce site est classé comme une forêt boréale humide avec un indice d'aridité de 0,57 et des précipitations annuelles moyennes de 1583 mm (60% de pluie, 40% de neige). Cette région est sous l'influence d'un climat continental subarctique (classification Köppen Dfc), avec une température annuelle moyenne de 0,5℃ et une saison de croissance s'étendant de juin à octobre. Le dispositif expérimental est composé de deux sites avec des peuplements de sapins baumiers à différents niveaux de maturité (stade juvenile (site 'Juvenile') et stade gaule (site 'Sapling')), tous deux équipés d'une tour à flux. Le peuplement le plus mature du site Juvenile a un indice moyen de surface foliaire plus élevé (3,6) que celui du site Sapling (2,9). L'évapotranspiration des peuplements de sapins baumiers a été mesurée par un système de covariance des tourbillons installé sur la tour à flux, tandis que la transpiration du couvert forestier et son bilan hydrique ont été mesurés à l'intérieur de trois parcelles de 400 m² situées à proximité de chaque tour à flux. L'analyse se concentre sur les saisons de croissance de 2017 et 2018. Cette thèse est divisée en trois objectifs spécifiques. Le premier objectif spécifique est d'analyser la dynamique de la transpiration du couvert forestier dans des conditions transitoires d'humidité de la canopée. La transpiration a été obtenue à partir de mesures de flux de sève à l'aide de la méthode de dissipation thermique sur 12 arbres échantillonnés à chaque site. Les incertitudes liées au processus de passage de l'échelle de l'arbre à celle du peuplement ont été quantifiées, en particulier grâce à l'étalonnage en laboratoire des capteurs de flux de sève réalisé sur des échantillons de sapin baumier. Les résultats ont montré que la transpiration diminue lorsque la couverture de la canopée est en phase d'humidification, et augmente lorsqu'elle est en phase de séchage. Le rayonnement net, le déficit de pression de vapeur et la présence de gouttes de pluie sur les aiguilles des arbres jouent tous un rôle dans la régulation de la transpiration des arbres. À l'échelle saisonnière, la transpiration du couvert forestier a représenté tout au plus 47% de l'évapotranspiration totale. Ces résultats suggèrent que l'évaporation de l'eau interceptée par la canopée est un terme important du bilan hydrique de la canopée. Ainsi, dans la deuxième partie de la thèse, nous avons analysé la dynamique de l'interception de la canopée autour d'événements pluvieux de l'échelle de la demie-heure jusqu'à la saison de croissance dans son ensemble. Afin de mesurer le bilan hydrique de la canopée, des dispositifs de mesure de la précipitation et du débit s'étalant le long des troncs ont été déployés, de même qu'un dispositif mesurant la compression d'un tronc d'arbre en continu. Cette nouvelle technique, qui permet d'associer la compression d'un arbre à l'eau interceptée, n'avait jusqu'alors jamais été testée au cours d'une saison de croissance complète. Outre l'estimation des précipitations interceptées, les résultats du bilan hydrique de la canopée et le système de suivi de la compression d'un tronc d'arbre ont également été utilisés pour estimer le stockage maximal d'eau dans la canopée. Le stockage d'eau maximum de la canopée estimé par la méthode du bilan hydrique de la canopée s'est révelé en moyenne de 1,6 mm (≈ 0, 49 mm par unité d'indice de surface foliaire) et de 2,2 mm en utilisant le système de suivi de la compression d'un tronc d'arbre. Au cours des deux saisons de croissance étudiées, l'évaporation de l'eau interceptée a représenté entre 16% et 27% de l'évapotranspiration totale. Enfin, pour le troisième objectif spécifique de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la capacité du modèle CLASS à reproduire les observations du cheminement vertical de l'eau à travers la canopée forestière. Malgré quelques légères différences entre les observations et les simulations, CLASS s'est avéré capable de simuler avec précision le fractionnement de l'évapotranspiration observée dans des conditions de canopée sèche et humide. Les performances se sont avérées encore meilleures lorsque la capacité de stockage de la canopée dans le modèle a été supposée égale aux observations. Les principaux écarts entre les observations et les sorties du modèle ont principalement été causés par des différences de temps de séchage de la canopée observés vs simulés. Cette thèse fournit un examen détaillé de l'évapotranspiration en forêt boréale humide, en mettant l'accent sur les transitions entre les conditions sèches et humides de la canopée. Les résultats obtenus sont importants pour le développement de modèles hydroclimatiques réalistes et performants au Canada et dans d'autres régions froides du monde. / Boreal forests account for around a third of the world's forest biomes and occupy the second largest vegetated area after tropical forests. Given its large geographical distribution, the boreal forest regulates water fluxes over vast areas and thus impacts climatology and hydrology at regional and global scales. Understanding the interactions between this ecosystem and the atmosphere is therefore crucial. Many studies have investigated the evapotranspiration of boreal forests, but only a handful have focused on the dynamics of evapotranspiration partitioning into overstory transpiration, wet canopy evaporation, and understory evapotranspiration on a fine temporal scale. The main objective of this thesis is to analyze the dynamics of evapotranspiration partitioning, particularly overstory transpiration and wet canopy evaporation in a humid boreal forest of eastern Canada. The approach is based on field observations and model outputs from the Canadian Land Surface Scheme (CLASS, run in offline mode), at the Montmorency Forest (47°17′18″N; 71°10′05.4″W) of Université Laval, Québec, Canada. This site is classified as a humid boreal forest with an aridity index of 0.57 and mean annual precipitation of 1583 mm (60% rain, 40% snow). This region is under the influence of a continental subarctic climate (Köppen classification Dfc), with a mean annual temperature of 0.5℃ and the growing season stretching from June to October. The experimental setup consists of two sites with balsam fir stands at different levels of maturity (Juvenile and Sapling), both equipped with eddy covariance flux tower. The more mature stand at the Juvenile site has a higher mean leaf area index (3.6) than the Sapling site (2.9). The evapotranspiration of the balsam fir stands was monitored by an eddy covariance system installed on the flux tower whereas the overstory transpiration and canopy water balance were measured inside three 400-m² plots located in the vicinity of each flux tower. The analysis focuses on the 2017 and 2018 growing seasons. This thesis is divided into three specific objectives. The first specific objective is to analyze the dynamics of overstory transpiration under transient canopy wetness conditions. Overstory transpiration was obtained from sap flow measurements using the thermal dissipation method on 12 sampled trees at each site. Uncertainties arising in the upscaling process from tree to stand scale were quantified, in particular through laboratory calibration of sap flow sensors performed with balsam fir trunk samples. The results showed that transpiration decreases when the canopy cover is in its wetting phase, and increases when in the drying phase. Net radiation, vapor pressure deficit, and the presence of rain drops on the tree needles all play a role in regulating tree transpiration. At the seasonal scale, overstory transpiration represented at most 47% of the total evapotranspiration. These results suggest that wet canopy evaporation is a significant term of the canopy water balance, which is the subject of the second specific objective. Hence, in the second part of the thesis, we analyzed the dynamics of canopy interception around rainfall events from half-hourly to seasonal scales. In order to measure the canopy water balance, throughfall and stemflow measurement devices were deployed, along with the stem compression approach. This new technique, which aims to weight a tree continuously to determine the amount of intercepted water, had never been tested for a full growing season. Apart from estimating the intercepted rainfall, results from canopy water balance and stem compression approach were also used to estimate the canopy maximum water storage. The maximum canopy water storage estimated using the canopy water balance method was on average 1.6 mm (≈ 0.49 mm per unit leaf area index) and 2.2 mm using the stem compression method. During the two growing seasons under study, the wet canopy evaporation contributed between 16% and 27% of the total evapotranspiration. Finally, for the third specific objective of this thesis, we were interested in the ability of the Canadian land surface scheme (CLASS) model to reproduce the observed circulation of water through the forest canopy. Despite some slight differences between the observations and simulations, CLASS is able to accurately simulate evapotranspiration partitioning during dry and wet canopy conditions, particularly after adjusting the maximum canopy water storage in line with that observed at the site. The discrepancy between observations and model outputs is mostly a consequence of differences in canopy drying times. Overall, CLASS is able to simulate ratios of evapotranspiration component to total evapotranspiration similar to those derived from observations at the more mature stand, but overestimates these ratios at the younger stand. This thesis provides a detailed examination of the evapotranspiration partitioning, with a focus on transitions from dry to wet and from wet to dry canopy conditions. These informations are important for the development of accurate hydrological models in Canada and in other cold regions around the world.

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.