Ce mémoire présente les résultats d’une étude ayant pour but de modéliser la remontée de la cime du pin gris en vue de son utilisation par le modèle de croissance forestière CROBAS. Pour ce faire, des peuplements de pin gris présentant des différences en termes d’âge, de densité et de qualité de station ont été échantillonnés. Différents modèles de hauteur de la base de la cime vivante ont été calibrés, certains provenant d’adaptations de modèles présents dans la littérature scientifique, d’autres provenant d’une sélection pas-à-pas de variables. Les équations des modèles de hauteur de la base de la cime vivante ont été dérivées par rapport au temps afin de les transformer en modèles de remontée de cime. Les valeurs prédites par les équations ont ensuite été comparées à des taux de remontée de cime calculés à l’aide de la datation de la mort des branches situées sous la base de la cime vivante. La dérivée, par rapport au temps des équations de la hauteur de la base de cime vivante, a permis de modéliser avec succès la remontée de la cime vivante. La croissance en hauteur du pin gris, de même que l’intensité de la compétition latérale expérimentée par l’arbre, semblent être les deux principaux facteurs qui déterminent le taux de remontée de la base de la cime vivante. Les modèles expliquent une quantité significative de la variation de la remontée de la cime calculée à l’aide de l’analyse rétrospective des branches mortes. / Jack pine crown recession was studied using data from stands varying in age, density and site index. The resulting model should be included in the CROBAS forest growth model. As a first step, several crown height equations were derived from previously published results and from a stepwise selection. These equations were then derived with respect to age to estimate crown recession rates. Predicted crown recession rates were then compared to a data set of crown recession values calculated from dated branch mortality. The proposed method of using the time was able to explain a significant amount of the observed crown recession rate. Height growth and stand competition seem to be the main factors that influence crown recession rate.

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Les aires actuelles de distribution de deux espèces de pin de la forêt boréale nord-américaine, le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et le pin tordu (Pinus contorta Dougl. ex. Loud), étaient presque entièrement recouvertes par la calotte de glace au moment du dernier maximum glaciaire, il y a 21 000 ans. Afin d’élucider l’histoire glaciaire et postglaciaire de ces deux espèces, la distribution géographique de la variabilité génétique a été étudiée à l’aide de marqueurs de l’ADN mitochondrial (ADNmt) et de l’ADN chloroplastique (ADNcp). L’étude de la diversité génétique de l’ADNmt a permis de détecter une structure géographique forte pour chacune de ces deux espèces. Aussi, trois lignées glaciaires, probablement représentatives d’autant de refuges glaciaires génétiquement distincts ont été identifiées pour le pin gris. Pour les deux sous-espèces principales du pin tordu, contorta et latifolia, respectivement deux et possiblement trois refuges distincts ont été inférés. L’utilisation de ces marqueurs de l’ADNmt a mis en évidence l’implication de plusieurs chaînes de montagnes comme facteurs de vicariance pour ces deux espèces au cours de la glaciation. De larges zones de contacts secondaires, issues de la rencontre des fronts de migration ont aussi été identifiées, dans le centre du Québec pour le pin gris et dans le centre et le nord de la Colombie-Britannique pour le pin tordu. En comparaison, l’utilisation de marqueurs microsatellites de l’ADNcp n’a pas permis de détecter une structure des populations comparable à ce qui avait été obtenu avec l’ADNmt chez le pin gris, une conséquence de l’effet homogénéisateur du flux génique provenant du pollen. Enfin, l’utilisation de marqueurs issus des deux génomes cytoplasmiques a permis d’étudier les patrons d’introgression entre les deux espèces qui s’hybrident dans l’ouest de l’Alberta. La distribution atypique de la diversité génétique de l’ADNmt a révélé une expansion postglaciaire du pin tordu jusqu’au centre du Canada, suivie d’un déplacement de l’espèce par le pin gris. De plus, l’association significative détectée entre l’identité de l’ADNcp des arbres de la zone hybride et leur morphologie et les caractéristiques écologiques des sites a mis en évidence l’effet tampon du flux du pollen provenant des peuplements environnants dans la limitation de l’introgression récente entre les deux espèces. / The contemporary natural ranges of lodgepole (Pinus contorta Dougl. Ex. Loud) and jack pines (Pinus banksiana Lamb.) were almost entirely covered by ice sheets at the last glacial maximum, 21 000 years ago. To better understand the impact of this last glacial episode on these North American boreal pines, the analysis of their genetic diversity was conducted using markers from both mitochondrial DNA (mtDNA) and chloroplast DNA (cpDNA). A strong geographical structure of mtDNA genetic diversity was detected for both species. Three glacial lineages, presumably representative of as much genetically distinct refugia, were inferred for jack pine. Concerning the two principal subspecies of lodgepole pine, contorta and latifolia, respectively two and possibly three distinct glacial refugia were proposed. These mtDNA results indicated the significant role of vicariance played by several mountain ranges on both species during the last glaciation. Larges zones of secondary contacts, resulting from the meeting of migration fronts, were also identified: in central Québec for jack pine and in central and northern British Columbia for lodgepole pine. The analysis of the cpDNA diversity of jack pine revealed no geographical structure, a possible consequence of the homogenizing effect of pollen gene flow. Finally, introgression patterns between the two species, which hybridize in western Alberta, were studied using markers from both cytoplasmic genomes. The atypical distribution of mtDNA diversity revealed an early post-glacial expansion of lodgepole pine all the way into central Canada, followed by range displacement by jack pine. Moreover, a significant association between the cpDNA identity of trees and their morphological attributes as well as ecological site characteristics was detected in stands of the hybrid zone, indicating the buffer effect of pollen gene flow from surrounding stands on limiting recent introgression between the two species.

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Depuis 2001, le Sénégal a décliné des stratégies nationales de réduction de la pauvreté parmi lesquelles figure l’autopromotion paysanne, notamment via le développement de l’agroforesterie dont dépend près de la moitié de la population nationale pour sa survie. Notre étude, de type qualitatif, a été réalisée dans la communauté rurale de Mangagoulack, en Basse Casamance, auprès de 120 paysans. Elle comprenait des enquêtes à l’aide de questionnaires et de groupes de discussion, qui ont permis d’évaluer la contribution des produits forestiers ligneux et non ligneux du Parkia biglobosa (néré) utilisés par les ménages pour satisfaire leurs besoins vitaux. Ceux-ci utilisent le fruit pour combler leurs déficits vivriers et sa coque pour récupérer les terres salées et lutter contre les attaques des termites. Le néré, dont la gestion relève des propriétaires fonciers qui ont le monopole de la cueillette, contribue ainsi à réduire les risques de pauvreté des ménages.

Les déclins de populations d’amphibiens ont généré de nombreux travaux sur les effets de la perte d’habitats variés, mais peu en milieux naturellement acides. Néanmoins, plusieurs tourbières du sud-est canadien sont perturbées par l’extraction de la tourbe. Dans le premier chapitre, j’ai comparé l’utilisation des milieux tourbeux par les amphibiens à celle des milieux non tourbeux. Dans les quatre chapitres subséquents, j’ai quantifié les effets de l’extraction de la tourbe sur l’utilisation des étangs de tourbières par les amphibiens et mesuré les contraintes liées à leurs déplacements sur des surfaces exploitées. Les résultats indiquent que les amphibiens utilisent les tourbières surtout comme sites d’estivage. De plus, l’intensité de l’exploitation influence la fréquentation des étangs, mais la quantité et la proximité d’habitats complémentaires (i.e., étangs adjacents, forêt) semblent réduire ces effets. Finalement, les surfaces arides associées à certaines activités anthropiques telles que l’exploitation des tourbières ou l’agriculture, entravent les déplacements des grenouilles, bien que ces effets puissent être atténués par la présence de canaux de drainage. / Global amphibian population declines have generated numerous studies on the effects of habitat loss, but few have been conducted in naturally-acidic environments. Nevertheless, many peatlands are undergoing peat extraction in southeastern Canada. Through five chapters, I have studied the use of bog habitats by amphibians, quantified the effects of peat extraction on amphibian occurrence at bog ponds, and measured the constraints associated with movements over mined surfaces. Bogs were less productive breeding sites than less acidic upland sites, but were used by adults and juveniles following breeding outside bogs. Bog ponds on surfaces actively mined for peat offered suboptimal habitats to green frogs (Rana clamitans), whereas bog ponds on surfaces drained for future peat mining, characterized by the presence of drainage ditches and vegetation, provided supplementary frog habitat. However, this positive effect was only temporary, as these surfaces were to be eventually mined. In a study conducted at a larger scale and focusing on bog ponds on unmined surfaces, I showed the importance of the amount and proximity of complementary habitats (i.e., adjacent ponds, forest) on the spatial distribution of amphibian presence at ponds. Moreover, frog movement experiments revealed that frogs translocated on barren peat surfaces had a lower probability of homing successfully than those translocated at a similar distance on an undisturbed surface, and that dehydration risks were the lowest on natural surfaces with vegetation cover. No reproduction occurred in drainage ditches, although frog survival in these structures was high. In addition, ditches did not impede the movements of individuals. Globally, results indicate that amphibians use bogs mostly as summering sites. Furthermore, peat mining intensity influences the occurrence of amphibians at ponds, but the proximity and amount of complementary habitats could mitigate these effects. Finally, barren surfaces associated with certain human disturbances such as peat mining and agriculture impede frog movements, although drainage ditches, particularly those containing water, may facilitate movements across these hostile environments.

Les échanges de carbone sous forme de CO2 entre l’atmosphère et un parterre de coupe forestière situé en forêt boréale québécoise, le site HBS00 du réseau de recherche Fluxnet-Canada, ont été étudiés à l’aide de la technique de covariance de turbulences pendant une durée d’un an avant l’application d’un traitement de scarifiage et un an après le traitement. Les émissions de carbone ont augmenté suite au scarifiage, passant de 111 à 175 g m-2 an-1, en raison de la destruction d’une partie de la végétation vivante présente sur le site. Le taux de respiration de l’écosystème a peu varié. Les échanges de carbone étaient aussi influencés par les conditions environnementales. Une analyse des résidus des courbes de réponse à la lumière a démontré qu’avant le scarifiage le contenu en eau du sol était, après la lumière, le facteur ayant le plus d’influence sur les flux de carbone. Suite au scarifiage, le déficit de pression de vapeur était le deuxième plus important facteur. / CO2 fluxes between the atmosphere and a recently-harvested site located in Québec’s boreal forest, Fluxnet-Canada Research Network’s HBS00 site, were studied using the eddy covariance technique for one year before application of a scarification treatment and one year after treatment. Carbon emissions were greater after scarification, rising from 111 to 175 g m-2 year-1, because of the destruction of part of the living aboveground vegetation on the site. Ecosystem respiration rates showed little variation between years. Carbon fluxes were also influenced by environmental conditions. Analysis of the residuals of the light response curves indicated that before scarification soil water content was, after light, the factor having the most influence on carbon fluxes. Following scarification, water vapor pressure deficit was the second most important factor.

Les carences nutritives sont responsables de diminutions significatives de la croissance et du rendement des végétaux. Afin de réduire leurs effets néfastes il est important de les détecter le plus tôt possible. Les méthodes actuelles de détection nécessitent la collecte de matériel végétal, leur analyse chimique ainsi que la détermination de ‘seuil de carence’ selon des grilles pré-établies de composition chimique des feuilles, par exemple. L’ensemble de ces méthodes requiert beaucoup de temps et le diagnostic tombe parfois trop tard pour une fertilisation de correction. La télédetection par réflectance et fluorescence pourrait permettre la détection de carences nutritives en temps réel. Dans le cadre de ce projet de recherche nous avons évalué le potentiel de détection des carences nutritives sur des feuilles de végétaux, par réflectance passive et fluorescence active. Pour ce faire, nous avons induit trois carences nutritives (N, K, Mg) sur des plants de pomme de terre. La carence en azote a significativement réduit la croissance des plants contrairement aux carences en K ou Mg. Le potentiel de détection des carences par réflectance et fluorescence a été influencé par cette réduction de la croissance et il était beaucoup plus aisé de détecter les carences en azote que les carences en potassium ou en magnésium. Nous avons aussi développé un indicateur de déséquilibre azoté basé sur le calcul du diagnostic de composition nutritive (CND). Cet indicateur est composé d’une variable canonique intégrant l’information des 24 indices de réflectance et fluorescence. Il a permis la détection des plants en déséquilibre azoté à près de 70 %. Nous avons aussi évalué l’impact de l’angle de mesure et de la densité de nervures des feuilles exposées au fluorimètre, sur le potentiel de détection des carences nutritives. Le potentiel de détection des carences azotées est augmenté lorsque le fluorimètre est incliné et que les plus vieilles feuilles de même que celles ayant une densité de nervures plus faible sont ciblées. Ce projet de recherche a donc permis de confirmer le potentiel de la réflectance et de la fluorescence pour la détection des carences nutritives en plus de déterminer un indice de déséquilibre nutritif basé sur des mesures de télédétection et de conclure que les mesures de fluorescence à un angle de vue près du nadir ne sont pas nécessairement optimales pour la détection de certaines carences nutritives. Cette recherche, en plus d’être innovatrice permet d’améliorer le rendement des végétaux dans un contexte de développement durable. / Nutrient deficiencies are responsible for significant reductions of crop growth and yields. In order to reduce their negative impacts, it is important to detect those deficiencies as early as possible. Current methods include plant material collection and chemical analyses that may not provide deficiency detection within the time-window necessary for plant response to recovery fertilization. Reflectance and fluorescence are two methods associated with remote sensing. In this research project we evaluated the potential of reflectance and fluorescence to detect nutrient deficiencies in crops. To do so, we induced three nutrient deficiencies (N, K, Mg) on potato plants. The nitrogen deficiency significantly reduced crop growth contrary to K or Mg deficiencies. The potential of reflectance and fluorescence to detect nutrient deficiencies was related to growth reduction and it was easier to detect nitrogen deficiency than magnesium or potassium deficiencies. We also developed a nitrogen imbalance indicator based on the computation of the compositional nutrient diagnosis (CND). This indicator corresponds to a canonical variable including information coming from 24 reflectance and fluorescence indices. It allowed the detection of nearly 70% of nitrogen-imbalanced plants. Moreover, we also evaluated the impact of the angle of view and of veins density on the detection of nutrient deficiencies using fluorescence. The detection of nitrogen deficiencies was improved when the fluorometer was inclined and faced older leaves or leaves having a lower density of veins. The research project confirmed the potential of reflectance and fluorescence for the detection of nutrient deficiencies; it introduced a new nitrogen imbalance index integrating CND and remote sensing data; and it determined that a near-nadir angle of view was not well-suited for the detection of some specific nutrient deficiencies. This research project will help to improve crop yield in a sustainable management context.

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