Dans le but de développer un outil permettant de déterminer les sites à haut potentiel de croissance, les relations entre l'IQS du peuplier faux-tremble de 178 placettes-échantillons et des variables biophysiques disponibles sur l'ensemble d'un territoire de la Haute-Mauricie furent étudiées. Les attributs topographiques, climatiques, écoforestiers, géochimiques et physiques du sol ont été analysés. Des analyses de régressions simples et multiples démontrent un faible pouvoir de prédiction de l'IQS. La méthode de l'arbre de régression basée sur les mêmes variables ne permet pas non plus de bien discriminer les variables influençant positivement la croissance du peuplier car la moyenne de mauvaise classification s'élève à 39,78%. L'IQS varie faiblement en fonction du calcium et du drainage. Ces deux variables, dans les analyses de régressions simples et multiples, prédisent à 8% la variabilité de l'IQS mais la force des différents modèles ne démontre pas une robustesse pouvant être appliquée à l'échelle du territoire étudié, un territoire qui présente des caractéristiques homogènes au niveau de la géologie, des dépôts de surface et du drainage. Toutefois, il ressort que la croissance du peuplier faux-tremble est favorisée lorsque le drainage est adéquat (modéré à imparfait) et que la concentration de calcium est suffisante. Une analyse détaillée de la variation spatiale du drainage et du calcium serait une avenue intéressante à exploiter. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Peuplier faux-tremble, Potentiel de croissance, Arbre de classification, DTREG, Unité d'aménagement forestier.

En Abitibi, à l'ouest du Québec, l'exploitation forestière a été, et reste encore, le moteur de l'économie de la région. Cette activité forestière a laissé des empreintes sur le paysage forestier qui se caractérise par une augmentation de la proportion des peuplements feuillus. En effet, au 20ème siècle et en ce début du 21ème siècle, la récolte des conifères dans les peuplements mixtes ou à dominance résineuse a marqué le développement de l'industrie forestière. Les peuplements résiduels sont aujourd'hui envahis par les feuillus e.g. le peuplier faux-tremble (processus d'enfeuillement). En conséquence, on observe une diminution de la proportion des conifères aux échelles du peuplement et du paysage. Ces activités anthropiques (i.e. Coupes) sont-elles seules à l'origine de la modification de ce paysage ou l'augmentation de la fréquence de ces coupes? Pour tenter de répondre à cette question et mieux comprendre la dynamique de l'enfeuillement sur les argiles de l'Abitibi, nous avons comparé l'effet de la coupe et du feu sur les attributs (composition, structure et diversité) des peuplements. Ensuite, nous avons analysé l'influence de la composition d'origine sur ces attributs. Nos résultats montrent que la composition des tremblaies issues de feu et de coupes d'origine mixte ou résineuse est actuellement comparable. Seule la régénération diffère sensiblement. Les tremblaies d'origine résineuses renferment une proportion élevée de sapin baumier et de peuplier baumier comparativement à celles d'origine mixte dominées par le peuplier faux-tremble. La diversité alpha et bêta ne montrent pas de différences marquées. Seule la structure des tremblaies dégage une tendance. Les tremblaies issues de feu et de composition d'origine résineuse se caractérisent par une abondance de gaules et de grosses tiges. Celles issues de coupes d'origine mixte, renferment plus de perches et de chicots de toutes grosseurs. Ces résultats montrent que le type, l'intensité et la fréquence des coupes adoptées avant l'avènement de l'ère industrielle, n'aurait pas significativement altéré les attributs des tremblaies. Contrairement, de nos jours, l'industrialisation de l'exploitation forestière semble modifier significativement les attributs des peuplements en Abitibi. À l'issue de ces travaux, notre compréhension de la dynamique des tremblaies dans la plaine argileuse reste fragmentaire et très limitée. Une analyse plus approfondie est nécessaire pour mieux cerner la dynamique des tremblaies de la plaine argileuse d'Abitibi. Cette analyse devra viser à quantifier la perte de superficie de peuplements résineux au profit de tremblaies et identifier les processus à la base de cette dynamique. En outre, une analyse spatio-temporelle des communautés végétales à l'intérieur des tremblaies et à l'échelle du paysage abitibien permettrait de quantifier les écarts entre les proportions actuelles et historiques, et d'élaborer des stratégies d'aménagement adaptées au contexte régional. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Enfeuillement, Peuplier faux-tremble, Composition, Structure, Diversité, Argile, Perturbation, Feu, Coupe, Abitibi.

En forêt boréale de l'est du Canada, les pessières à mousses sont souvent pourvues de peupliers faux-trembles qui s'y retrouvent parsemés en petits îlots. Ces pessières sont alors aménagées de manière à confirmer leur vocation principale, en tentant de réduire du mieux possible la présence de tremble lors des pratiques d'éclaircies précommerciales. Bien que des études suggèrent qu'à long terme, le peuplier faux-tremble pourrait augmenter le rendement de ces pessières en limitant l'accumulation de matière organique au sol, des inquiétudes persistent quant à son effet compétitif sur la croissance des épinettes à court et moyen termes. Cette étude cherche donc à quantifier et préciser les interactions compétitives entre le peuplier faux-tremble et l'épinette noire en mesurant leurs effets sur la croissance radiale. Ces interactions sont étudiées à l'échelle de l'arbre, de manière à évaluer plus spécifiquement l'importance de l'espèce, la taille, la distance, la position et l'abondance des voisins sur la croissance. Plus précisément on cherche à déterminer si (1) la croissance radiale d'une épinette noire mature serait meilleure en présence d'un peuplier faux-tremble que d'une épinette noire voisine, (2) la croissance radiale d'un peuplier faux-tremble mature serait meilleure en présence d'un peuplier faux-tremble que d'une épinette noire voisine, (3) la présence de peupliers faux-tremble en pessière dite « pure » ne diminuerait pas le volume total d'épinette noire dans un voisinage et (4) ni la distance, ni la position des voisins n'influenceraient la croissance radiale des arbres matures dans ces forêts. Une analyse de compétition est effectuée à partir de la croissance radiale de 373 arbres témoins, répartis sur 122 placettes. Le modèle estime la croissance radiale potentielle maximale et distingue les effets de la compétition pour la lumière de ceux découlant de situations de surnombre. Les hypothèses sont représentées sous forme de modèles alternatifs, créés en retirant certains paramètres du modèle complet. La sélection de modèle, qui utilise les techniques de vraisemblance maximale combinées à la théorie de l'information permet de tester plusieurs hypothèses simultanément et de les comparer entre-elles. Le meilleur modèle pour l'épinette noire inclut un effet d'ombrage spatialement explicite, mais également un effet de densité indépendant des distances. Celui du tremble exclut quant à lui toutes composantes spatiales mis à part le rayon de voisinage. Les résultats montrent qu'une épinette noire est jusqu'à 4 fois moins affectée par le voisinage d'un tremble que celui d'un congénère de même taille. La dominance des trembles sur les épinettes entraîne cependant certains effets négatifs sur la croissance de ces dernières, particulièrement en tremblaie dite pure. Donc la croissance radiale optimale de l'épinette noire est atteinte en milieu mixte, où les proportions de tremble et d'épinette noire sont équivalentes et où la dominance des trembles est réduite. La croissance des trembles est quant à elle favorisée en tremblaie pure, où les faibles densités lui sont favorables. Les analyses laissent présager la présence d'un certain effet améliorant du tremble sur la croissance des arbres en pessière. En termes de rendement, on observe un effet additif de ces deux essences; c'est-à-dire qu'on peut ajouter jusqu'à 30 % de tremble dans le peuplement sans diminuer le volume total d'épinette noire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Compétition, Épinette noire, Peuplier faux-tremble, Forêt boréale, Analyse de voisinage.

La disponibilité des arbres à cavités joue un rôle important dans le maintien de la biodiversité des écosystèmes forestiers. L'objectif général de ce projet est d'apporter de nouvelles connaissances portant sur la dynamique de la faune cavicole le long d'un gradient d'âge en forêt boréale mixte. Cette dynamique a été caractérisée par une étude de sélection d'arbres de nidification par les oiseaux excavateurs et par une analyse de réseaux d'utilisateurs de cavités. Entre 2003 et 2010, 12 placettes de 24 à 40 hectares, distribuées sur un gradient d'âge de peuplements (61 à 245 ans depuis le dernier feu), ont été inventoriées dans la Forêt d'Enseignement et de Recherche du Lac Duparquet (FERLD) en Abitibi. À l'aide de modèles mixtes généralisés, nous montrons d'abord que, tout au long du gradient d'âge, les espèces excavatrices sélectionnent préférentiellement des peupliers faux-trembles (Populus tremuloides) de grand diamètre morts ou sénescents. Globalement, cette essence héberge 95 % des cavités de nidification, malgré une disponibilité qui diminue fortement le long du gradient de couverts forestiers qui s'étend d'une forêt dominée par le peuplier faux-tremble aux forêts mixtes et de conifères. Nous présentons ensuite les réseaux d'utilisateurs de cavités pour différents stades de composition forestières. Ceux-ci sont composés de 5 excavateurs primaires (pics), deux excavateurs faibles (sittelles et mésanges) et 7 utilisateurs secondaires (canards, oiseaux de proie, écureuils). Malgré une baisse d'abondance de cavités de nidification, le réseau des vieilles forêts (>180 ans) présente un degré de complexité plus élevée que celui des forêts matures à âgées (61 à 180 ans) en raison, entre autres, d'une plus grande diversité d'essences utilisées comme arbres à cavités. Dans les deux réseaux, les utilisateurs secondaires ont des liens forts avec des excavateurs spécifiques. Le Grand Pic (Dryocopus pileatus) est désigné espèce « clé de voûte » étant donné l'importance disproportionnée de ses cavités pour les utilisateurs secondaires de forte taille. Le Pic maculé (Sphyrapicus varius) représente l'excavateur le plus abondant. Enfin, les peupliers faux-trembles de grand diamètre couvrant une large gamme d'états de dégradation constituent l'essence clé nécessaire au maintien des communautés cavicoles le long du gradient d'âge et de couverts forestier, allant des forêts matures décidues aux forêts conifériennes anciennes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Réseaux d'utilisateurs de cavités, forêt boréale mixte, sélection d'arbre de nidification, peuplier faux tremble, pics

Afin d'accélérer le retour de peuplements forestiers de haute valeur économique et écologique après l'abandon de l'agriculture, on peut envisager l'afforestation avec les plantations d'arbres à croissance rapide. En plus de leur production ligneuse, ces plantations pourraient amener d'autres avantages, tels que la restauration écologique et/ou la culture de produits forestiers non ligneux en sous-bois. Pourtant, peu d'études ont comparé directement l'habitat créé par les plantations avec l'habitat forestier naturel créé par la succession. Dans une première étude nous avons comparé les effets des plantations avec la succession naturelle en champ abandonné (friches), en termes d'attributs abiotiques et des communautés végétales de sous-bois. Nous avons caractérisé les propriétés chimiques et l'humidité du sol, la lumière, la litière de feuilles, et les communautés végétales de sous-bois dans des plantations expérimentales de deux clones de peuplier hybride, dans des champs abandonnés et des forêts de seconde venue à proximité des plantations à huit sites dans la région des Cantons-de-l'Est, Québec, Canada. Les deux types de plantations n'ont pas eu d'effet significatif sur les propriétés chimiques des sols, comparés aux friches, mais elles avaient des sols plus secs que les friches et les forêts. Nous avons observé plus de litière de feuilles et moins de lumière dans les plantations du clone MxB que les plantations du clone DxN, tandis que les plantations les plus productives des deux clones étaient similaires aux forêts secondaires en terme de ces caractéristiques. Les plantations ont favorisé la colonisation des sites par les arbres, tandis que les communautés d'herbacées et d'arbustes sont demeurées similaires à celles des friches. Nous concluons que les plantations de peuplier hybride ont la capacité d'accélérer la restauration de certains attributs de sous-bois, particulièrement aux sites récemment abandonnés et productifs. Dans une deuxième étude nous avons utilisé des introductions expérimentales de plantes pour évaluer la valeur de l'habitat de sous-bois des plantations de peuplier hybride, en comparaison avec celui des forêts de seconde venue. Nous avons transplanté quatre espèces herbacées indigènes de sous-bois dans six plantations et dans des boisés avoisinants. Nous avons mesuré la survie, la taille, et la fleuraison immédiatement après la transplantation et un an plus tard. Trois espèces sur quatre (Asarum canadense, Sanguinaria canadensis, Maianthemum racemosum) ont eu autant ou plus de succès dans les plantations que dans les boisés, tandis que la tendance était l'inverse pour le trille blanc (Trillium grandiflorum). Bien que ces résultats soient préliminaires, ils suggèrent que la culture d'espèces de sous-bois dans les plantations de peuplier hybride pourrait représenter une alternative intéressante à leur culture dans les boisés, et surtout pour éviter toute récolte dans les populations naturelles. Globalement, ces résultats suggèrent que les changements apportés par les plantations au niveau de la lumière et de la litière sont suffisants pour favoriser la colonisation par les espèces d'arbres et le maintient du stade adulte de certaines espèces forestières herbacées. Par conséquence, le manque de colonisation spontanée des plantations par les espèces de sous-bois refléterait une limitation à un autre stade de leur cycle de vie. En somme, les plantations de peuplier hybride apparaissent prometteuses comme peuplements de transition au cours de l'afforestation, et pourraient être utilisées pour la restauration écologique ou la culture de produits forestiers non ligneux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : peuplier hybride, friche agricole, lumière, sol, sous-bois, produit forestier non ligneux

Le tremble est une espèce pionnière qui joue un rôle important dans la reprise forestière après perturbation puisqu'il se reproduit très efficacement. En effet, le tremble produit beaucoup de graines et peut se reproduire localement par le drageonnement de racines. Plusieurs études réalisées en forêt boréale mixte ont démontré que, comparé à la coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS), les coupes partielles peuvent limiter le retour massif des trembles. Le but de cette étude est de vérifier si la coupe partielle peut limiter le retour du tremble en peuplement résineux parsemé de trembles. Dans notre traitement de coupe partielle, tous les trembles ont été prélevés ainsi que 33 à 75% de la surface terrière totale. La CPRS était le traitement de référence. Dans les parcelles expérimentales, la régénération ligneuse a été quantifiée par espèce. De plus, les tiges mères de tremble étaient cartographiées et les sentiers ont été localisés à l'intérieur des parcelles expérimentales. Bien qu'à court terme (2 ans après coupe) le traitement n'avait pas d'effet sur la régénération de tremble, à moyen terme (6 ans après coupe), la coupe partielle défavorisait la régénération de tremble relativement à la CPRS. La distribution spatiale de la régénération de tremble dans les parterres de CPRS était beaucoup plus uniforme qu'en coupe partielle où elle était plus clairement agglomérée près des souches de tiges mères de tremble. Ceci laisse supposer que la régénération du tremble par graine est importante dans les CPRS, plus que dans les coupes partielles où les conditions environnementales sont moins favorables à l'établissement et la survie de semis. À moyen terme, la régénération de tremble avait tendance à coloniser les sentiers de débardage, particulièrement en CPRS. Les densités de régénération de tremble étaient très faibles dans nos sites comparées aux sites de forêt mixte (autres études). Nous supposons que bien que le risque d'envahissement par le tremble soit faible en forêt résineuse l'érosion graduelle de la vocation résineuse de ces peuplements mérite d'être évaluée en relation avec le traitement sylvicole. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : peuplier faux-tremble, CPRS, coupe partielle, analyse spatiale, forêt boréale résineuse

Le bois est un matériau complexe, hétérogène et anisotrope. Ses propriétés mécaniques varient fortement en fonction de l'essence et de l'échelle considérées. Pour mieux comprendre le comportement du bois en fonction de sa structure, nous proposons dans le cadre de cette thèse une étude expérimentale à l'échelle des tissus qui est réalisée sur plusieurs types de bois : bois de peuplier, y compris bois de tension et bois d'épicéa. Compte tenu des faibles dimensions des échantillons testés, les mesures de déformation sont effectuées " sans contact " afin de s'assurer de ne pas perturber l'échantillon en cours de l'essai.Les premières séries de mesures sont réalisées sur les trois zones (tendue, normale, opposée) et selon les 3 directions matérielles (longitudinale, radiale et tangentielle) d'une tige de peuplier inclinée. Les résultats obtenus permettent de comparer des comportements mécaniques du bois de peuplier dans toutes les zones considérées en fonction de ses propriétés microscopiques.Les deuxièmes séries de mesures sont réalisées en compression, grandes déformations, dans la chambre d'un ESEM (Microscope électronique à balayage environnemental) sur du bois feuillu (peuplier) et sur du bois résineux (épicéa). Grâce aux images obtenues en période d'essai, du domaine élastique jusqu'à la densification, la réponse de chaque type du bois à la même sollicitation est illustrée.Enfin, une partie de la modélisation numérique par la MPM (Materiel Point Method) est proposée dans notre projet envisagé comme prolongement de ce travail. Il permettra de simuler le comportement mécanique du bois en grande déformation.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 1998. / Bibliogr.: f. 83-94. Publié aussi en version électronique.

Les arbres irriguent leurs organes par un système microfluidique complexe qui permet le transfert d’eau sous des pressions hydrostatiques négatives allant de -0.1 à -13 MPa. Dans ces conditions de métastabilité, les arbres vivent avec le risque d’une vaporisation soudaine de leur sève, qui conduit à l’embolie. Après cavitation, la poche de gaz créée croît ensuite par différence de pression et diffuse dans les vaisseaux du xylème à travers des membranes poreuses appelées “ponctuations”. Ces membranes permettent d’assurer le transfert hydrique vasculaire et de lutter contre la propagation de l’embolie gazeuse pouvant conduire à un état létal de la plante. Pour comprendre les mécanismes d’embolie d’air dans le xylème, nous avons pu étudier la structure des ponctuations du peuplier et caractériser par microscopie à force atomique (AFM) leurs propriétés mécaniques. Nous avons fait des expériences de nano-indentation et de flexion sur des échantillons secs et saturés en eau. Les premières expériences semblent montrer que les propriétés mécaniques sont peu affectées par la sorption d’eau (le module d’Young de la membrane primaire est E 0:40 GPa). Nous avons pu établir que le module des ponctuations était inférieur à celui de la paroi vaisseaux du xylème (E 8 GPa). Des expériences de micromoulages ont montré que les membranes des ponctuations se déforment sous l’effet d’une différence de pression. En tenant compte de la présence des parois secondaires, l’analyse par éléments finis de la déformation des ponctuations permet de calculer le module d’Young des membranes qui est identique à celui déterminé en AFM. Nous avons pu mettre en évidence que les mâchoires constituées par les parois secondaires limitent la déformation de la membrane au niveau de l’encastrement près du bord. Des expériences d’injection d’air ont permis de déterminer la pression critique (Pc = 1:8 MPa) et les diamètres critiques des pores présents sur les valves capillaires (dpore 160 nm). La taille des pores estimée est cohérente avec les données de la littérature. Nous avons proposé une première modélisation de la propagation d’une embolie sur la base de l’écoulement de Darcy dans la membrane. L’ensemble des résultats semble montrer que la diffusion de gaz est rendu possible par l’effet conjoint de la déformation de la membrane qui génère l’ouverture des pores diminuant ainsi la pression critique de passage du gaz et de la rupture des ponts capillaires présents dans les pores de la membrane. / The xylem vessels of trees constitute a model natural microfluidic system. In this work, we have studied the mechanism of air flow in the Populus xylem. The vessel microstructure was characterized by optical microscopy, transmission electronic microscopy (TEM), and atomic force microscopy (AFM) at different length scales. The xylem vessels have length ≈ 15 cm and diameter ≈ 20 μm. Flow from one vessel to the next occurs through ∼ 10 2 pits, which are grouped together at the ends of the vessels. The pits contain a thin, porous pit membrane with a thickness of 310 nm. We have measured the Young’s moduli of the vessel wall and of the pits (both water-saturated and after drying) by specific nanoindentation and nanoflexion experiments with AFM. We found that both the dried and water-saturated pit membranes have Young’s modulus around 0.4 MPa, in agreement with values obtained by micromolding of pits deformed by an applied pressure difference. Air injection experiments reveal that air flows through the xylem vessels when the differential pressure across a sample is larger than a critical value ∆P c ≈ 1.8 MPa. In order to model the air flow rate for ∆P ≥ ∆P c , we assumed the pit membrane to be a porous medium that is strained by the applied pressure difference. Water menisci in the pit pores play the role of capillary valves, which open at ∆P = ∆P c . From the point of view of the plant physiology, this work presents a basic understanding of the physics of bordered pits.