L'industrie des bois composites, dont le besoin en fibres est grandissant, trouve de plus en plus de difficultés à s'approvisionner. Trouver de nouvelles sources de fibres est donc très important pour la bonne gestion des forêts et la santé de ce secteur économique. L'objectif de ce projet de recherche est de montrer en quoi le peuplier hybride et les boues papetières constituent une voie exploratoire intéressante en réponse à ce problème. Une trentaine de panneaux de fibres de moyenne densité (MDF) ont été fabriqués avec 12% de résine urée-formaldéhyde et différentes proportions de fibres de peuplier hybride et de fibres de boues primaires issues des procédés papetiers kraft et thermomé- canique. Ces panneaux ont alors été soumis, selon la norme ASTM D-1037, à des essais de cohésion interne, de modules d'élasticité et de rupture, de gonflement en épaisseur et de dilatation linéaire. Les profils de densité et les émissions de formaldéhyde ont également été mesurés. Les résultats montrent que le peuplier hybride satisfait très bien aux exigences de l'industrie des bois composites. Ils montrent également qu'une quantité non négligeable de fibres recyclées, soit 25% de boue kraft ou de boue thermomécanique, peut être incorporée à ces panneaux tout en respectant le plus haut grade de la norme ANSI A208.2-2009. Les boues thermomécaniques obtiennent globalement de meilleurs résultats que les boues kraft, probablement à cause de la présence de cendres dans ces dernières. Avec le plus bas grade de la norme ANSI A208.2-2009, la quantité de boue thermomécanique peut même atteindre les 75%. Les essais les plus affectés par la pré- sence de boue dans les panneaux sont la cohésion interne, la dilatation linéaire et les émissions de formaldéhyde. Pour assurer l'avenir des boues dans les composites, les recherches futures devront démontrer qu'il est possible de s'affranchir du formaldéhyde. / The wood composites industry has more and more difficulties to find raw materials. The aim of this project is to show that hybrid poplar and paper mill sludge are both sustainable fiber ressources. Thirty medium-density fiberboard panels (MDF) were produced with 12% of ureaformaldehyde resin and various ratios of hybrid poplar fibers and primary paper mill sludge from kraft and thermomechanical processes. According to the ASTM D-1037 standard method, the evaluated properties were modulus of elasticity, modulus of rupture, internal bond strength, thickness swell and linear expansion. Panel density and formaldehyde emission were also measured. The results show that MDF made from hybrid poplar fully satisfies the industrial quality requirements. Panels with 25% of kraft or thermomechanical sludge meet the ANSI A208.2-2002 MDF standard for the highest grade. Overall, kraft sludge give inferior performances than thermomechanical sludge, probably due to their high ash content. For the lowest grade of ANSI A208.2-2002 MDF standard, it is possible to increase the amount of thermomechanical sludge to 75%. Sludge plays a significant role in MDF panel properties, particularly for internal bond strength, linear expansion and formaldehyde emission. In the future, research efforts should demonstrate that formaldehyde-free composites are compatible with paper mill sludge.

Au sud du Québec, plusieurs ruisseaux en milieu agricole ont été fortement modifiés et ont perdu leurs caractéristiques initiales. La plupart des cours d'eau reçoivent maintenant des sorties de drains agricoles souterrains, amenant directement dans les cours d'eau l'azote et le phosphore excédentaires des champs agricoles. De plus, la perte de la végétation riveraine naturelle cause un sérieux problème de protection de la qualité de l'eau et de l'habitat des poissons. Ce projet de recherche a été effectué en Estrie à l'été 2011 dans trois ruisseaux en milieu agricole, situés à Roxton Falls, à Bromptonville et à Magog. Le long de ces trois ruisseaux, trois habitats ont été étudiés : une bande riveraine plantée de peupliers hybrides (à leur 9ième saison de croissance en 2011), la forêt riveraine naturelle (sauf à Bromptonville) et le champ ouvert (l'état avant la plantation des bandes). Sur chaque site et dans chacun des habitats, une section de ruisseau de 90 m de longueur a été échantillonnée. Nous évaluons l'effet de ces bandes d'arbres, après 9 saisons de croissance, sur la qualité de l'habitat aquatique et sur la composition et l'abondance de la faune aquatique, en comparaison avec ce qui a été mesuré dans des sections des mêmes ruisseaux qui se trouvent sous une forêt naturelle ou en plein champ agricole. Le but de cette étude est de déterminer si le fait d'avoir planté des bandes riveraines de peuplier hybride le long des ruisseaux étudiés a affecté la faune aquatique (les poissons) de façon positive, c'est-à-dire en la rendant plus semblable à la faune aquatique que l'on trouverait dans un ruisseau sous une forêt naturelle, ou bien si au contraire la faune aquatique sous les bandes plantées ressemble toujours plus à la faune aquatique que l'on pourrait trouver dans un ruisseau en milieu agricole ouvert. Dix-huit espèces de poissons ont été capturées dans les trois ruisseaux étudiés, dont sept d'entre elles dans les ruisseaux sous les bandes riveraines de peupliers hybrides. Plusieurs autres types d'organismes aquatiques ont aussi été capturés dans les ruisseaux étudiés, des larves d'invertébrés dans les sédiments du fond (surtout des larves d'insectes), des écrevisses et des salamandres à deux lignes. On observe de grandes fluctuations des captures totales entre sites et habitats. Pour les facteurs écologiques, l'effet de habitat est très faible, alors que l'effet site et l'effet de la date d'échantillonnage (pour les variables mesurées à deux saisons différentes) sont beaucoup plus forts. La plantation de bandes a eu peu d'effet sur la faune aquatique. Il y a un effet important de la qualité du ruisseau (un effet site) et de son eau dans la répartition et l'abondance de la faune aquatique. Bien que les bandes riveraines aident à l'amélioration de certaines variables environnementales, l'abondance des poissons n'a pas été significativement modifiée par la présence de forêt riveraine. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : ruisseaux agricoles dégradés, poissons, naseux noir, benthos, salamandre à deux lignes, peuplier hybride.

Un zonage forestier incluant une sylviculture intensive d'arbres à croissance rapide sur une portion restreinte du territoire permettrait de répondre à la demande pour les produits du bois, réduire la pression sur les forêts naturelles, et augmenter la superficie d'aires protégées. Le peuplier hybride constitue un excellent candidat à la sylviculture intensive puisque sa croissance permet une récolte après 20 ans. Cette étude avait pour objectif d'évaluer les conditions environnementales qui optimisent la croissance du peuplier hybride en sol forestier boréal. Trois techniques d'aménagement sylvicole (la préparation mécanique du sol, le contrôle de la compétition végétale, et la fertilisation) ont été testées sur 40 hectares de plantations dans la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean. Des excavations de systèmes racinaires de peupliers, accompagnées d'incubations de sol à différentes profondeurs, ont été effectuées pour expliquer la réponse aux techniques d'aménagement. La compréhension du comportement des racines du peuplier a été approfondie par une expérience en pots, où des peupliers ont été plantés en présence de graminées et avec une distribution spatiale des nutriments homogène ou hétérogène. Les résultats suggèrent de favoriser la préparation mécanique du sol avant les autres techniques d'aménagement sylvicole puisqu'elle offre les meilleurs gains en croissance. La préparation par monticules s'avère être la meilleure méthode pour assurer la survie et la croissance des peupliers. Le développement du système racinaire est en effet grandement favorisé dans les monticules grâce au sol plus chaud et plus meuble, à une minéralisation accrue de l'azote, et à une faible compétition racinaire, ce qui donne accès à un large volume de sol et à un important réservoir de nutriments. Les racines de peupliers évitent effectivement la compétition, et ce, même à leur détriment, quand les zones les plus fertiles du sol sont occupées par la compétition. Pourtant, les résultats de l'expérience en pots démontrent que le peuplier peut malgré tout pénétrer dans la zone d'un compétiteur, si cette dernière est au moins aussi fertile que la sienne. Les racines de peuplier ont exploré davantage le sol et accédé ainsi à plus de ressources, malgré la présence de compétition, quand la distribution des nutriments était homogène. La croissance de la tige est dans ce cas semblable aux traitements sans compétition. Le peuplier réagit à la compétition et à la distribution spatiale des nutriments en modifiant son architecture racinaire, ce qui témoigne de sa grande plasticité. Cette étude favorisera le succès des plantations de peupliers hybrides, une condition gagnante du zonage forestier, en plus de générer des connaissances nouvelles pour mieux comprendre le comportement des plantes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : aménagement sylvicole, azote, compétition végétale, distribution spatiale des nutriments, fertilisation, peuplier hybride, plantation d'arbres à croissance rapide, préparation mécanique du sol, racines, sols forestiers.

Depuis quelques années la sylviculture intensive prend une grande ampleur afin de rapprocher la source de fibres des usines, d'accroître la productivité des plantations, et de diminuer la pression de coupe sur les forêts naturelles. Toutefois un débat sur le type d'aménagement optimal des plantations oppose l'aménagement mono- et pluri-spécifique. Il est important de mieux comprendre le fonctionnement de ces écosystèmes pour en effectuer une bonne gestion et d'optimiser les services écosystémiques que ces plantations fournissent. La décomposition des litières et le recyclage des nutriments sont des processus complexes essentiels au fonctionnement des écosystèmes. Ainsi mon projet de thèse visait à mieux comprendre l'influence de la mixité de deux essences forestières, à savoir l'épinette blanche et le peuplier hybride, en comparaison à des plantations pures sur le processus de décomposition des litières et le stockage de carbone. Les résultats de cette étude ne montrent pas d'amélioration du processus de décomposition avec le mélange du peuplier et de l'épinette ou de leurs litières. En revanche, le mélange de ces deux espèces en plantation tamponne les effets contrastés du peuplier et de l'épinette observés dans les plantations monospécifiques. De plus, le stockage de carbone et la productivité du peuplier sont améliorés dans les plantations mixtes par rapport aux plantations monospécifiques. Les herbacées semblent être bénéfiques pour la diversité d'organismes et favorisent la libération d'azote des litières d'arbres. Cet aspect pourrait contrebalancer l'effet négatif de la présence d'herbacées qui entrent en compétition avec les arbres pour les ressources. / The use of trees under intensive management is particularly important for rapid fibre production and for reduce cutting pressure on natural forests in boreal regions. However, a debate on the best type of plantation management opposes the mono-and pluri-specific management. Despite the possible antagonistic effects on productivity, it seems that mixed plantations would have benefits on soil properties, environmental stability, but also to maintain biodiversity and aesthetic value. It is important to better understand the functioning of these ecosystems to make good management in order to optimize ecosystem services of these plantations. Litter decomposition and nutrient cycling are essential process for the ecosystems functioning. My thesis project was to better understand the influence of the mixing of two tree species planted in comparison to monospecific plantations, namely white spruce and hybrid poplar, on the litter decomposition process and carbon storage. The results of this study showed no improvement in the decomposition process with the mixture of poplar and spruce in plantation or by their litters mixture. However, the mixture of the two species in plantation buffers the contrasting effects of poplar and spruce observed in monospecific plantations. In addition, carbon storage and productivity of poplars are improved in mixed plantations compared to monospecific plantations. Herbaceous litter appears to be beneficial for the abundance of organisms and promote the release of nitrogen from tree litter. This could offset the negative effect of the presence of grasses that compete with trees for resources.

L’utilisation de matières résiduelles fertilisantes (MRF) dans les plantations de peupliers hybrides (PEH) au Québec pourrait en maximiser la productivité et le volume marchand. Elle présenterait aussi l’avantage de minimiser l’enfouissement ou l’incinération des MRF. Cependant, le dosage des MRF doit être calibré en fonction de la réponse optimale des arbres. L’étude a été réalisée dans une plantation de PEH en Estrie. Un dispositif expérimental comprenant deux blocs (répétitions) de cinq parcelles - un témoin et quatre traitements de combinaisons de biosolides papetiers et de boue de chaux - y a été mis en place à l’automne 2012 et au printemps 2013, soit trois ans avant l’échantillonnage (été 2015). Les traitements représentaient les doses suivantes : 140 et 15 t ha-1 (humides), 140 et 30 t ha-1, 240 et 15 t ha-1 et 240 et 30 t ha-1 de biosolides et de boue de chaux, respectivement. Les propriétés physico-chimiques du sol et la morphologie et la nutrition des PEH ont été évaluées. Nous avons observé un effet très significatif des traitements de MRF sur la croissance des PEH par rapport aux parcelles non traitées. La hauteur des arbres a augmenté de 1,6 à 2 fois, le diamètre de 2,5 à 4 fois, la surface foliaire de 3 à 8 fois et le poids foliaire de 2,7 à 9 fois dans les parcelles traitées comparativement aux arbres des parcelles non traitées. Toutefois, aucune différence significative n’a pu être constatée entre les différents amendements. Les analyses de nutrition foliaire ont, quant à elles, démontré que la fertilisation avec les MRF permettait de pallier la faible disponibilité des nutriments dans le sol. Ainsi, avec l’ajout de MRF, les macronutriments N, P, K et Ca dans les feuilles se situaient à l’intérieur des plages de concentrations optimales, alors que sans MRF, les feuilles montraient des concentrations sous ces seuils. Malgré les faibles différences observées entre les quatre amendements, le traitement combinant 240 t ha-1 de biosolides et 15 t ha-1 de chaux est celui qui se rapprochait le plus d’une nutrition optimale pour le PEH. Les biosolides papetiers en combinaison avec la boue de chaux donnent des résultats très encourageants en ce qui a trait à la nutrition foliaire et le rendement des plantations du PEH lors des premières années d’établissement. / The use of fertilizing residual materials (FRM) in hybrid poplar (HP) plantations in Quebec could maximize yields and merchantable volumes. It would also have the advantage of minimizing the burial (landfill) or incineration of FRM. However, applications rates of FRM must be calibrated for an optimal response of the trees. The study was conducted in a PEH plantation in the Eastern Townships. An experimental design comprising two blocks (repetitions) of five plots - one control and four combinations of papermill biosolids and lime sludge - was established in fall 2012/spring 2013 and sampling was conducted three years later (summer 2015). The treatments represented the following application rates: 140 and 15 t ha-1 (wet), 140 and 30 t ha-1, 240 and 15 t ha-1 and 240 and 30 t ha-1 of biosolids and lime, respectively. Soil properties as well as morphology and nutrition of HP were evaluated. We observed a highly significant treatment effect on HP growth compared to untreated plots. The height of HP trees in the treated plots increased by 1.6 to 2 times, diameter by 2.5 to 4 times, leaf area by 3 to 8 times and the foliar weight by 2.7 to 9 times compared to the trees in the untreated plots. However, there was no significant difference among the various treatments. Foliar nutrition analyses showed that fertilization with FRM was sufficient to compensate for the low availability of nutrients in the soil. Thus, with FRM application, the macronutrients N, P, K and Ca in the leaves were within the optimal concentration ranges, whereas without FRM, the leaves showed concentrations below these thresholds. Despite the small differences observed among the four amendments, the treatment combining 240 t ha-1 of biosolids and 15 t ha-1 of lime was the one the closest to the optimal nutrition for HP. Papermill biosolids in combination with lime sludge provide very encouraging results in regard to foliar nutrition and yields of HP plantations.