CroBas-PipeQual a été élaboré pour étudier les effets de croissance des arbres sur la qualité du bois. Ainsi, il s’agit d’un modèle d’intérêt pour maximiser la valeur des produits extraits des forêts. Nous avons évalué qualitativement une version de CroBas-PipeQual calibrée pour le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) de façon à vérifier l’intérêt de l’utiliser comme outil de planification forestière. Par la suite, nous avons fait une analyse de sensibilité et une calibration bayesienne à partir d’une table de production utilisée au Québec. Les principales conclusions sont: 1. Les prédictions de hauteur sont les plus sensibles aux intrants et aux paramètres liés à la photosynthèse; 2. La performance de CroBas est améliorée en tenant compte de la relation observée entre deux paramètres utilisés pour estimer la productivité nette et l'indice de qualité de station; et 3. CroBas requiert d’autres améliorations avant de pouvoir être utilisé comme outil de planification. / CroBas-PipeQual is a process-based forest growth model designed to study foliage development and how growth processes relate to changes in wood quality. As such, CroBas-PipeQual is of interest as a component model in a forest level decision support model for value assessment. In this thesis, the version of CroBas-PipeQual calibrated for jack pine (Pinus banksiana Lamb.) in Québec, Canada was qualitatively evaluated for use in forest management decision-making. Then, sensitivity analyses and Bayesian melding were used to create and calibrate a stand-level version of CroBas-PipeQual to local empirical height yield models in a hybrid-modelling approach. Key findings included: 1. Height predictions were most sensitive to input values and to parameters related to net photosynthesis; 2. Model performance was improved by varying two net-productivity parameters with site quality; and 3. Model performance needs further improvement before CroBas-PipeQual can be used as a component of a forest-management decision tool.

Cette étude vise à décrire l’état naturel des communautés de huit familles de coléoptères saproxyliques, reconnues pour être associées aux brûlis, à partir d’un échantillonnage fait au niveau des souches et à l’intérieur de peuplements commerciaux d’épinettes noires (Picea mariana (Mill)) résiduels à la coupe de récupération (état naturel) provenant de brûlis de 1995, 2003, 2005, 2007, 2009 et 2010. L’étude vise également à comparer ces communautés à celles retrouvées dans des peuplements d’épinettes noires récupérés et répartis dans les brûlis de 1995, 2003, 2005 et 2007. Les coléoptères ont été inventoriés durant l’été 2010 et plus de 6 000 spécimens répartis dans les huit familles étudiées ont été capturés. À l’état naturel, quatre phases de colonisation se sont succédées pendant les cinq premières années après feu. Les assemblages des communautés de coléoptères saproxyliques sont quant à eux altérés par la récupération et ce, pour une période d’au moins sept ans. / This study aims to describe the natural state of communities of eight saproxylic beetle families known to be associated with burned forest from a sample done at stump level and in commercial black spruce (Picea mariana (Mill)) stands residual to salvage logging (natural state) from burns of 1995, 2003, 2005, 2007, 2009 and 2010. The study also aims to compare these communities to those found in salvaged black spruce stands distributed in burns of 1995, 2003, 2005 and 2007. Beetles were sampled during summer 2010 and over 6 000 specimens among the eight studied families were captured. In its natural state, four colonization phases have succeeded along the first five postfire years. Saproxylic beetle assemblages were affected by salvage logging for a period of seven years.

La mise en place d’un aménagement forestier écosystémique passe par une meilleure connaissance des régimes de perturbations naturelles. En forêt boréale canadienne, le feu est la perturbation naturelle la plus été étudiée. Cependant, dans les régions où le cycle de feu est long, d’autres perturbations, comme le chablis, sont importantes. La description du régime de chablis dans la forêt boréale de l’est du Québec a été effectuée en tenant compte de ses caractéristiques intrinsèques, temporelles et spatiales, ainsi que ses conséquences sur l’écosystème forestier. D’abord, les caractéristiques de station et géoclimatiques influençant la susceptibilité d’un peuplement au chablis à l’échelle du paysage ont été étudiées. La base de données SIFORT a été utilisée, permettant une profondeur temporelle d’environ 30 ans. Deuxièmement, les caractéristiques spatiales du chablis et des coupes ont été analysées à l’échelle du paysage et de la perturbation, dans trois zones de la pessière de 5000 ha. Finalement, à l’échelle du peuplement, les principaux attributs clés présents en pessière suite au chablis ont été recensés et comparés à ceux retrouvés après coupe de récupération. Ces trois approches complémentaires ont permis de dresser un portrait du chablis en forêt boréale irrégulière. Les variables ayant le meilleur pouvoir prédictif de la susceptibilité au chablis sont le topex, l’épaisseur du dépôt et la pente. Les chablis sont surtout partiels et couvrent 0.23% du territoire annuellement. Les chablis partiels présentent une variété de tailles plus importante que les chablis totaux, qui eux, sont plus petits. Les chablis partiels possèdent, en moyenne, plus de 60% de leur superficie couverte par des arbres vivants. Les coupes de récupération modifient les attributs post-chablis. La quantité de bois mort est réduite et les stades de dégradation ne sont pas tous représentés. Les lits de germination et la présence de bryophytes sont aussi affectés par les opérations de récolte. Dans un contexte d’aménagement écosystémique, ces résultats démontrent l’importance de la mise en place de traitements sylvicoles inéquiennes afin de mieux reproduire les caractéristiques après chablis. De plus, il en découle des recommandations de saines pratiques d’aménagement pour que les coupes de récupération assurent le maintien d’attributs clés. / The implementation of ecosystem management involves a better understanding of natural disturbance regimes. In the boreal forest of Canada, fire is the most studied natural disturbance. However, in areas where the fire cycle is long, other natural disturbances, such as windthrow, are important. Thus, the description of windthrow regime of the eastern boreal forest of Quebec was performed considering its intrinsic, temporal and spatial characteristics, and also its consequences on the forest ecosystem. Firstly, site and stand characteristics affecting windthrow susceptibility were studied. The SIFORT database was used, allowing a 30 year temporal coverage. Secondly, windthrows and cutblocks spatial characteristics were analysed at landscape and polygons (or disturbance) levels, in three areas of 5 000 ha. Finally, at the stand level, the main key attributes or biological legacies in the black-spruce forest after windthrow episodes were measured and compared to salvaged windthrows. These three complementary approaches provided a global picture of the windthrow regime in the irregular boreal forest. Results showed that the variables having the best predictive capacity of a stand susceptibility to windthrow are topex, surface deposit thickness and slope. Windthrows, mainly partial, annually affects 0.23% of the study area with a return interval of approximately 450 years at a given location. At the landscape level, partial windthrows have a higher variability in their size than total windthrows, which are smaller. Partial windthrow polygons have a mean of 60% of their area in residual living trees, and total windthrow polygons have 15% of their cover in residual trees. Salvage logging changes many post-windthrow key stand structure, microsite and vegetation attributes. Salvage logging causes a reduction in the quantity of downed coarse woody debris and snags and all the decay classes are not present in salvaged windthrows. Furthermore, forest floor heterogeneity and bryophytes cover are affected by salvage logging operations. These results highlight the importance of uneven-age silvicultural treatments in the irregular boreal forest. Furthermore, salvage logging operations should be designed to ensure the maintenance of key attribute.

Les adhésifs thermodurcissables pour panneaux composites en bois sont en général de source fossile, non renouvelable. L’utilisation d’un adhésif à base de soya permet non seulement d’utiliser un matériau de source renouvelable, mais également de séquestrer du carbone lors de la croissance du végétal. Le furfural est aussi de source renouvelable. Son utilisation permet de réduire les émanations en formaldéhyde des panneaux. Les résines synthétisées au cours de ces travaux furent de type furfural-phénol-formaldéhyde (FuPF) et FuPF + Soya furfurilé (SoyFu). Ces résines ont d’abord été testées comme adhésifs pour panneaux de particules au chapitre trois. La SoyFu a également été mélangée à une résine diisocyanate de diphénylméthane polymérique, à des tanins réticulés à l’hexamine et à une résine FuPF. Ces trois copolymères se sont avérés de bons choix et ont donné de bons panneaux. La SoyFu a été caractérisée en FT-IR et RMN 13C. L’analyse FT-IR a permis de conclure que le furfural avait bien réagi avec le soya. Au chapitre quatre, des panneaux de lamelles non orientées monocouches ont été fabriqués avec les résines FuPF, FuPF + SoyFu (proportions 50/50) et une phénol-formaldéhyde (PF) commerciale. Des temps de pressage courts ont été utilisés, ce qui a permis de conclure en l’importance d’utiliser un adhésif spécifique pour la couche de centre des panneaux de lamelles. Une étude a également été faite sur la résine SoyFu afin d’optimiser sa formulation. Les tests en cisaillement ont démontré qu’il était préférable d’utiliser un adhésif SoyFu contenant de 50 à 100% de furfural (vs soya) et un pH élevé. Au chapitre cinq, les mêmes résines ont été utilisées comme adhésifs pour couches de surface dans des panneaux de lamelles non orientées tricouches. La résine FuPF a démontré un potentiel égal à la PF mécaniquement. La résine FuPF + SoyFu fut inférieure. La résine FuPF a démontré une meilleure résistance à la dégradation thermique. Les analyses de spectrométrie de masse MALDI-TOF ont permis de démontrer que le furfural, le phénol et le formaldéhyde ont réagi pour former un polymère FuPF. Tous les tests de dégagement de formaldéhyde étaient en dessous du seuil limite de détection. / Thermoset adhesives for wood composite panels are generally from fossil, non-renewable resources. The use of soybean allows using a material from renewable resources that stores carbon during its growth. Furfural is also from renewable resources. Its use allows reducing formaldehyde emission of panels when it is used in resins. The resins synthesized during the present works were a furfural-phenol-formaldehyde (FuPF) and a FuPF + Furfurilized soybean (SoyFu). These resins have first been tested in particleboard manufacturing. The SoyFu resin has been mixed with a polymeric methylene diphenyl diisocyanate (pMDI) resin, a hexamine cross-linked tannin resin and the FuPF. These three copolymers happened to be good choices and resulted in good particleboards. The SoyFu resin has been characterized with FT-IR and 13C NMR spectroscopy and the FT-IR analysis proved that the furfural formally reacted with soybean. In chapter four, single layer randomly oriented strand boards have been made using the FuPF, the FuPF + SoyFu (50/50 proportions) and a commercial phenol-formaldehyde (PF) resins. A short pressing time has been used and it allowed concluding in the importance of using a specific core adhesive for that kind of panel. A study to optimize the SoyFu resin has also been undertaken in this chapter. Shearing tests showed that it is better to use a high pH with a large amount of furfural (50 to 100% vs. soybean). In chapter five, the same resins have been used as face adhesives in three layers randomly oriented strand boards making. 3% of powder PF resin was sprayed in the core layer of all panels. The FuPF resin showed the same mechanical performance as the commercial PF while the FuPF + SoyFu showed inferior performance. The FuPF has been proven to be more resilient to thermal degradation after thermogravimetric analysis. MALDI-TOF mass spectrometry analysis showed that the furfural, the phenol and the formaldehyde react all with each other to form a FuPF polymer. All formaldehyde emission tests were under the detection limit of our method, the desiccator one.

La coupe de jardinage par pied d’arbre est le principal traitement utilisé dans le cadre de l’aménagement des forêts feuillues inéquiennes du sud du Québec. La simulation du prélèvement des arbres pour ce traitement dans les calculs de la possibilité forestière se fait actuellement au moyen d’un modèle empirique ne prenant en compte que l’espèce et le diamètre des arbres. Il est toutefois probable que d’autres variables permettent d’améliorer la prévision des arbres qui seront récoltés. Dans cette étude, six modèles de prélèvement prenant en compte trois classifications des arbres couramment utilisées au Québec ainsi que les corrélations spatiales aux échelles de l’arbre et de la placette ont été mis au point afin de les comparer au modèle n’utilisant que l’espèce et le diamètre. Les résultats obtenus indiquent que la vigueur des arbres est une variable essentielle afin de prédire leur probabilité de prélèvement. En outre, le sort subi par les proches voisins d’un arbre influence aussi sa probabilité de récolte.

L’augmentation de la fréquence et de l’intensité d’événements climatiques extrêmes tel que des vagues de chaleur automnales, résultant du réchauffement climatique, est susceptible d’entraîner des modifications de plusieurs facettes de l’écologie de l’arpenteuse de la pruche (Lambdina fiscellaria Guen.), un important insecte défoliateur. Cette étude vise à déterminer l’influence de la plante hôte, de la provenance géographique des populations et des vagues de chaleur au cours de la phase d'acclimatation au froid sur la biologie hivernale de l’arpenteuse de la pruche. Nos résultats démontrent que les contenus des œufs en tréhalose, glucose et mannitol sont significativement influencés par les vagues de chaleur et par l’origine de la population. De plus, la survie hivernale des œufs de l’arpenteuse de la pruche de la population originaire du sud a été négativement affectée par les vagues de chaleur plus intenses alors que celle provenant d’un environnement plus nordique n’a pas été affectée. Cette étude suggère que le métabolisme hivernal des populations établies au sud du territoire québécois sera plus affecté par les vagues de chaleur automnales que celui des populations plus nordiques et pourrait avoir un impact important sur la dynamique des populations de cet important ravageur forestier. / The increase in frequency and intensity of extreme climatic events such as fall heat waves, resulting from the ongoing climate warning could interfere with the winter metabolism of the hemlock looper (Lambdina fiscellaria Guen), an important forest pest in eastern Canada. The main objective of this study is to determine the impact of the host plant quality, the geographic origin of populations and the conditions prevailing during the cold acclimation period on hemlock looper winter biology. Our results show that eggs contents in trehalose, glucose and mannitol were significantly influenced by fall heat waves and by the origin of the population. Egg winter survival of the southern population was negatively affected by strongest heat waves while the northern population was not affected. This study suggests that the metabolism and winter survival of southern hemlock looper populations in Québec will be more affected by fall heat waves than northern populations.

Cette étude vise à déterminer quels sont les facteurs qui influencent le niveau d’attaque du longicorne noir (Monochamus scutellatus scutellatus) après un chablis en forêt boréale irrégulière, et quelle est la période de temps pendant laquelle les arbres affectés restent susceptibles aux attaques. Des mesures ont été prises dans un chablis naturel sur la Côte-Nord et dans un petit chablis artificiel réalisé à la Forêt Montmorency. Les espèces forestières à l’étude sont l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) et le sapin baumier (Abies balsamea (L.) P. Mill.). Les données récoltées indiquent que la sévérité du chablis et le nombre d’années depuis la mort des arbres ont un effet significatif sur le nombre de trous d’entrée de larves des longicornes. De plus, l’essence forestière et l’état de l’arbre après le chablis influencent l’attractivité que les arbres peuvent exercer sur les longicornes noirs. Ces résultats pourraient aider les aménagistes forestiers à mieux préparer les opérations de récupération de bois de chablis en forêt boréale. / This study aims to identify factors influencing the attack level by the whitespotted sawyer (Monochamus scutellatus scutellatus) after windthrow in uneven-aged boreal forests, and the period of time during which affected trees remain susceptible to attacks. Measures were taken in a natural windthrow on the Côte-Nord and in a small experimental windthrow generated at the Forêt Montmorency. Studied tree species are black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) and balsam fir (Abies balsamea (L.) P. Mill.). The collected data indicate that windthrow severity and the number of years since tree death significantly affect the number of entry holes of the whitespotted sawyer larvae. In addition, tree species and status after windthrow influence their attractiveness to the whitespotted sawyer. These results could help forest managers to improve salvage logging plans after windthrow in boreal forest.

Le drainage forestier en milieu boréal permet de rétablir des conditions hydrologiques propices à la croissance de l’épinette noire sur les pessières noires récoltées. Le but de cette étude était d’effectuer le suivi des plus vieux sites drainés de façon opérationnelle en Jamésie (Jutras et coll. 2002) plus de 20 ans après les travaux. L’efficacité du drainage a été mesurée par type écologique selon trois variables : la modification des communautés végétales, l’accroissement individuel de l’épinette noire ainsi que par le rendement forestier. Les comparaisons entre sites témoins et traités ont permis de cibler deux types écologiques où l’épinette noire réagit significativement au drainage dans le temps, soit RE37 et les RE39 riches. Pour les autres types écologiques étudiés, les conditions édaphiques étaient soit trop riches (RE26) ou trop pauvres (RE39 pauvre et très pauvre) pour que le drainage augmente significativement la croissance de l’épinette noire et le rendement forestier.

La présente recherche porte sur l’utilisation de données de nivellement géométrique de premier ordre et de données GPS de haute précision pour quantifier les déformations locales causées principalement par le rebond postglaciaire dans la zone sismique de Charlevoix, la région de l’Est du Canada avec l’activité sismique la plus élevée. Pour le nivellement, une partie du réseau canadien de premier ordre, mesuré entre 1909 et 1991, est analysée pour des lignes de nivellement mesurées plus d’une fois. Pour le GPS, un réseau de points géodésiques de premier ordre le long du fleuve Saint-Laurent a été remesuré par GPS en 1991 et en 2005. Le changement des coordonnées de ces points géodésiques permet de déterminer les vitesses horizontales et verticales et d’en tirer de l’information sur la déformation de la croûte terrestre dans cette région. Les résultats obtenus sont en accord avec les résultats de précédents levés GPS sur les piliers du Canadian Base Network (CBN) dans l’Est du Canada ainsi qu’avec les modèles géophysiques de rebond postglaciaire. / The present research concerns the use of first order spirit levelling and high precision GPS measurements to quantify the local deformations caused mainly by postglacial rebound in the Charlevoix seismic zone, the region with the highest concentrated seismic activity in eastern Canada. For the levelling, part of the Canadian first order network, measured from 1909 to 1991, is analyzed for repeating levelling lines. For GPS, a part of a first order geodetic network along the Saint Lawrence was surveyed by GPS in 1991 and 2005. The coordinate changes of these geodetic points allows for the determination of horizontal and vertical velocities leading to information on the crustal deformation of this region. The results obtained agree quite well with previous GPS surveys conducted on Canadian Base Network (CBN) pillars in eastern Canada and also with geophysical postglacial rebound (PGR) models.

L’objectif principal de cette recherche consistait à étudier l’influence de nanoparticules d’alumine et de silice sur les propriétés de revêtements nanocomposites UV-aqueux de type vernis pour les produits du bois. Les propriétés mécaniques (résistance à l’abrasion, dureté, résistance aux égratignures, résistance à l’impact et adhésion), optiques (brillance et couleur) et thermiques (stabilité thermique et température de transition vitreuse) ont été analysées et comparées à celles du vernis de référence ne contenant pas de nanoparticules. L’ajout de nanoparticules d’alumine et de silice a permis d’améliorer non seulement la résistance aux égratignures mais également l’adhésion des vernis nanocomposites. Cependant, la présence d’agrégats de nanoparticules, comme l’a démontré l’imagerie par microscopie électronique en transmission (MET), a entraîné une diminution des propriétés de résistance à l’abrasion, de dureté et de résistance à l’impact. Comme on pouvait s’y attendre, la présence des agrégats de nanoparticules, qui augmentent la rugosité de surface des vernis nanocomposites, a réduit la brillance des vernis bien que les propriétés de couleur n’aient pas changées en termes de clarté et de jaunissement. L’étude de la méthode de dispersions aux ultrasons a permis de mettre en évidence l’efficacité de cette technique de dispersion. En effet, la dispersion des nanoparticules d’alumine et de silice dans la matrice polyuréthanne-acrylate (PUA) au moyen des ultrasons a permis de réduire non seulement la taille des agrégats mais également leur quantité. De plus, l’amélioration de la dispersion des nanoparticules a permis d’améliorer les propriétés de dureté et de résistance à l’impact des vernis nanocomposites comparativement aux vernis à base de nanoparticules dispersées au mélangeur à haute vitesse. Les ultrasons ne présentent pas que des avantages puisque l’analyse des propriétés thermiques a démontré que cette méthode de dispersion pouvait altérer la résine PUA. L’étude de la cinétique de cuisson au moyen de la photocalorimétrie différentielle à balayage (photo-DSC) a permis de mettre en évidence deux avantages remarquables des revêtements UV-aqueux : la cuisson UV est très rapide, en 18s la réaction est complète et contrairement aux revêtements UV 100% solides, la photopolymérisation est insensible à la présence d’oxygène dans l’air malgré la formation de radicaux libres au cours de la réaction. L’analyse des courbes exothermes, obtenues par photo-DSC, a démontré que la présence des nanoparticules diminuait l’efficacité de la photopolymérisation des vernis nanocomposites. Enfin, il a été démontré que le profil cinétique des vernis nanocomposites UV-aqueux étudiés pouvait être décrit à l’aide d’un modèle autocatalytique. L’étude du comportement des nanoparticules de silice a permis de souligner l’importance de la modification de surface. En effet, le greffage de groupements méthacryloxypropyltriméthoxysilane (MEMO) à la surface des nanoparticules de silice a permis non seulement de réduire la taille et la quantité des agrégats de nanosilice mais également d’augmenter le nombre de fonctions acrylates réactifs pouvant participer à la réaction de polymérisation radicalaire. En conséquence, la dispersion des nanoparticules de silice était meilleure que celle des nanoparticules d’alumine et les vernis à base de nanosilice présentaient globalement de meilleures propriétés que les vernis à base de nanoalumine. / This research aimed to study the effect of alumina and silica nanoparticles on the properties of varnishes type UV-waterborne nanocomposite coatings for wood products. Mechanical (abrasion resistance, hardness, scratch resistance, impact resistance and adhesion), optical (gloss and color) and thermal (thermal stability and glass transition temperature) properties were analyzed and compared to those of the neat varnish containing no nanoparticles. Not only was the scratch resistance improved following the addition of nanoparticles but also the adhesion of nanocomposite varnishes. However, the presence of nanoparticle aggregates as suggested by transmission electron microscopy (TEM) led to a decrease of the abrasion resistance, the hardness and the impact resistance. As expected, the gloss of varnishes was reduced because of the presence of aggregates which increase the surface roughness of nanocomposite varnishes, although color properties remained unchanged in terms of lighting and yellowing. Ultrasonication was shown to be an efficient dispersion method. Not only did the size of aggregates decrease following the dispersion of nanoalumina and nanosilica in polyurethane-acrylate (PUA) by means of ultrasounds but also their number. Moreover, the improvement of nanoparticle dispersion led to improve the hardness and the impact resistance of nanocomposite varnishes in comparison to varnishes based on nanoparticles dispersed with high speed mixer. Also, ultrasonication presents some disadvantage as thermal properties have demonstrated that ultrasounds could affect PUA resin. Curing kinetic study by means of photodifferential scanning calorimetry (photo-DSC) demonstrated two interesting advantages of UV-waterborne coatings: UV-curing is very fast as the reaction is achieved after 18s and contrary to high solid content UV-coatings, photopolymerization is insensitive to oxygen in spite of free-radical formation during the reaction. The decrease of exothermic curves, obtained from photo-DSC, revealed that the addition of nanoparticles reduced the photopolymerization efficiency of nanocomposite varnishes. Finally, it has been demonstrated that the kinetic profile of nanocomposite varnishes could be described using an autocatalytic model. The importance of surface modification was demonstrated with the study of nanosilica behavior. Not only did the amount and the size of nanosilica aggregates decrease following grafting methacryloxypropyltrimethoxysilane (MEMO) groups on the surface of silica nanoparticles but also the number of reactive acrylates functions which can take part in the free-radical polymerization. As a result, the dispersion of silica nanoparticles was better than the one of alumina nanoparticles and nanocomposite varnishes containing nanosilica presented better properties in comparison to nanocomposite varnishes containing nanoalumina dispersed with high speed mixer.