Comprendre et pouvoir prédire l’effet combiné du temps et des conditions ambiantes sur le comportement mécanique du bois et de ses assemblages est un sujet récurrent pour l’ingénierie de construction. Cette étude tend à établir l’influence du taux de chargement à la résistance du bois à l’enfoncement de boulon dans différentes conditions de service. La partie expérimentale du projet consiste à mesurer la résistance à l’enfoncement de boulon parallèle au fil du bois. Les attaches des éprouvettes de pin gris (Pinus banksiana) de 31×89×660 mm sont assemblées à l’aide d’un boulon de 12,5 mm de diamètre et de deux plaques de jonction en acier de 6 mm d’épaisseur à chaque extrémité. Chaque assemblage est réalisé après conditionnement du bois selon trois régimes : 1) l’état humide supérieur à 24%, 2) l’état sec à environ 12%, et 3) l’état très sec proche de 8%. Pour chacune des trois conditions d’humidité, sept taux de chargement descendant de 115 KN/min à 0,1N/min en intervalles logarithmiques sont appliqués jusqu'à rupture. Dans chaque série de tests, six éprouvettes sont incluses. Une distribution de la densité du bois et de ses défauts est établie dans chaque série de tests pour que l’étude soit représentative face à ce matériau hétérogène et variable. La rigidité élastique, la limite d’élasticité, le seuil de plasticité, la résistance maximale ainsi que la densité et la teneur en humidité sont mesurés pour chaque zone de test. Une comparaison des données de test avec les équations empiriques de durée de chargement est présentée dans cette étude. Pour 12% de teneur en humidité, la résistance à l’enfoncement montre le même comportement face à la durée de chargement que celui en flexion ou en compression. La perte de résistance à l’enfoncement est analysée et corrélée aux valeurs de résistance ainsi qu’aux coefficients d’ajustement des normes de calcul européenne, canadienne, et américaine. Les pondérations des normes nord-américaines semblent correspondre aux résultats de ce projet en se basant sur un temps de référence à rupture de 10 minutes. / Understanding and predicting the effect of load duration and ambient conditions on mechanical behavior of wood is an important subject in wood engineering. The aim of the study is to establish the influence of the rate of loading on the embedding strength of wood in various service conditions. The experimental part of the project consists of measuring the embedding strength of wood parallel to grain. Jack pine specimens (Pinus banksiana) of 31×89×660 mm are assembled using one bolt of 12.5-mm in diameter and two 6-mm thick steel side plates at each end. Specimens are assembled after conditioning to one of the following equilibrium moisture contents (MC): 1) green, at least 24 % MC, 2) air-dry, about 12 % MC, and 3) very dry, about 8% MC. Seven rates of loading, varying between 115 KN/min and 0.1N/min, are applied to the specimens in each moisture condition. Given the heterogeneity of the material, the test pieces are matched using visual grading and density distribution to attribute similar wood quality to each test series. Elastic stiffness, proportional limit, yield point, the maximum resistance, MC and specific gravity are determined for each embedding zone after the test. A comparison between test values and empirical equations for duration of load is presented in this study. At 12% MC, embedding strength shows an equal behavior for duration of load, similar to bending and compression. The loss of the dowel embedding strength is analyzed and correlated to the strength values and the adjustment factors of the Canadian, European and American wood design codes. Predictions of the North-American codes appear to fit the results of this research based on 10-min reference test duration.

Le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et l'épinette noire (Picea mariana Mill.) sont des conifères dominants dans le paysage forestier boréal québécois et ils possèdent des cônes adaptés leur permettant se régénérer efficacement après le passage du feu. L'impact des conditions de l'habitat après le feu sur la régénération est bien documenté, mais la consommation des graines reste peu étudiée. Afin d'évaluer la consommation des graines par les invertébrés et les vertébrés, des cages d'exclusion ont été installées dans quatre brûlis au nord de La Tuque suivant les feux de 2010. Nos résultats indiquent que les invertébrés sont responsables de la majorité de la consommation et que certaines espèces de carabes consomment les graines de pin gris ou d'épinette noire. Les résultats obtenus suggèrent que la consommation est une source importante de la mortalité des graines à un stade précoce de la régénération et peut nuire à son rétablissement.

Plusieurs études ont mis en lumière l'importance du bois mort dans la dynamique des écosystèmes forestiers boréaux, qu'il soit sur pied (chicot) ou au sol. Chez les espèces boréales de l'est de l'Amérique du nord, on dispose cependant de relativement peu d'informations sur la dynamique des arbres morts per se, en termes de recrutement, de taux de dégradation, de rapidité de décomposition, etc. Cette thèse vise à approfondir les connaissances sur la dynamique des arbres morts de quatre espèces très communes en forêt boréale de l'est : le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.), le sapin baumier (Abies balsamea [L.] Mill.), le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et l'épinette noire (Picea mariana [Mill.] BSP). La thèse est divisée en quatre chapitres. Le premier chapitre décrit les trajectoires de dégradation du bois mort en forêt mature ou surannée. Des courbes de persistance sur pied des chicots ont été construites pour chaque espèce, et les trajectoires de dégradation ont été documentées en se basant sur la forme de la relation, le délai dans l'initiation de la chute et la demi-vie (le temps requis pour que la moitié des tiges soient tombées). Chez la plupart des espèces, les courbes de survie ont pris la forme de fonctions sigmoïdes inversées. Le peuplier faux-tremble, le pin gris et dans une moindre mesure le sapin baumier présentaient des délais significatifs avant que les taux de chute ne deviennent importants. De plus forts taux de chute étaient observables chez l'épinette noire dans les premières années suivant la mort. Le pin gris était clairement l'espèce la plus persistante vu sa grande résistance à la chute et aux bris. Le diamètre des arbres n'a pas influencé significativement la probabilité de chute. Au deuxième chapitre, je me suis intéressée aux taux de minéralisation du bois des chicots et aux facteurs qui les influencent. Les taux de minéralisation différaient significativement entre les espèces. Le peuplier faux-tremble présentait un taux de minéralisation plus rapide que ceux des conifères. Le pin gris occupait le deuxième rang, suivi par le sapin baumier. L'épinette noire s'est révélée particulièrement résistante à la minéralisation. Aucune différence n'a été observée entre les taux de minéralisation à la base et à hauteur de poitrine chez les conifères, tandis qu'à la base des chicots de peuplier faux-tremble, ce taux était significativement plus élevé qu'à hauteur de poitrine. Le temps écoulé depuis la mort de l'arbre (TDM) et l'activité des Cérambycidés étaient significativement associés à une minéralisation plus rapide chez le peuplier faux-tremble, le sapin baumier et le pin gris, alors qu'une croissance lente et un faible diamètre étaient associés à des taux de minéralisation plus lents chez l'épinette noire. Je suggère que les conditions environnementales dans lesquelles se trouvaient les pessières noires échantillonnées pourraient expliquer pourquoi le TDM influence moins la minéralisation du bois des chicots chez l'épinette noire. Au chapitre 3, j'ai examiné les patrons temporels de mortalité et la dynamique des arbres morts après feu sur une période de dix ans chez le peuplier faux-tremble, le pin gris et l'épinette noire. Les patrons temporels de mortalité des trois espèces ont révélé que la mortalité était décalée dans le temps. La majeure partie de la mortalité a eu cours dans les deux années suivant le feu, mais le processus de mortalité s'est poursuivi jusqu'à la fin de la période d'étude de dix ans. Le pin gris était l'espèce la plus persistante comme chicot, suivi du peuplier faux-tremble et de l'épinette noire. Les facteurs influençant la persistance des chicots représentaient plusieurs échelles et étaient généralement spécifiques à chaque espèce. La sévérité du feu était le seul facteur commun à toutes les espèces influençant la persistance des chicots, ceux situés dans des peuplements sévèrement brûlés étant moins susceptibles de tomber. La persistance sur pied des chicots de peuplier faux-tremble augmentait avec la surface terrière et le diamètre des tiges. La présence de coupes de récupération dans le paysage n'a affecté que la persistance des chicots d'épinette noire. Les patrons de chute différaient aussi selon les espèces. Le court-circuitage du stade de chicot (i.e. quand un arbre vivant tombe directement au sol) ainsi que le déracinement de chicots étaient communs. La mortalité décalée dans le temps des arbres dans plusieurs peuplements, ainsi que la persistance relativement élevée des chicots dix ans après feu, ont assuré un recrutement continu de bois mort frais qui a permis la présence d'une importante quantité de chicots ainsi que l'abondance simultanée de bois mort de différents stades de dégradation. Le dernier chapitre est intégrateur des chapitres précédents. J'y ai examiné quels traits morphologiques prévoient le mieux le TDM et la densité résiduelle du bois et j'y ai évalué dans quelle mesure un système de classification de la dégradation communément utilisé est représentatif de ces deux variables. Les résultats indiquent que les meilleures combinaisons de traits prédictifs du TDM et de la densité du bois diffèrent d'une espèce à l'autre. Le recouvrement d'écorce et la pénétrabilité du bois constituaient les seuls traits morphologiques prédictifs communs à toutes les espèces relativement au TDM et à la densité résiduelle du bois, respectivement. Le stade de dégradation constituait un indicateur grossier de l'âge des chicots (i.e. TDM). L'âge moyen des chicots croissait généralement avec les stades de dégradation, mais des chevauchements significatifs dans les TDM de stades de dégradation adjacents ont été observés chez toutes les espèces. Le même phénomène a été observé relativement à la densité du bois. Cette étude montre que le système de classification de la dégradation utilisé peut être utile lorsque des estimations grossières sont requises. Cependant, lorsque des estimations plus précises sont nécessaires, les modèles spécifiques à chaque espèce construits selon des traits morphologiques significatifs ne représentent pas des outils demandant plus de temps ou de ressources sur le terrain et procurent des estimations du TDM et de la densité plus précises. Les résultats de cette thèse montrent que la dynamique de dégradation et de décomposition différentielle des quatre espèces à l'étude traduit des réponses individuelles des espèces qui sont liées à leur autécologie. Ces différences entre espèces sont observables dans tous les chapitres, que ce soit en regard des trajectoires de dégradation des tiges (chapitres 1 et 3), de la minéralisation du bois (chapitre 2) ou des indicateurs morphologiques de l'état d'un chicot (chapitre 4). Cette conclusion est aussi valable pour les assemblages de facteurs qui influencent la dégradation (chapitre 3) et la minéralisation (chapitre 2). Le bois mort ne peut donc pas être considéré comme un substrat uniforme et la spécificité des espèces peut avoir d'importantes conséquences pour plusieurs fonctions écologiques liées au bois mort. Dans une perspective d'aménagement écosystémique, ces résultats devraient être considérés lors de l'élaboration de stratégies de rétention d'arbres à valeur de conservation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bois mort, chicots, taux de chute, taux de minéralisation, mortalité, systèmes de classification de la dégradation, dendrochronologie, peuplier faux-tremble, Populus tremuloides Michx., sapin baumier, Abies balsamea (L.) Mill., pin gris, Pinus banksiana Lamb., épinette noire, Picea mariana (Mill.) BSP.

Pour cette étude, trois espèces de la forêt boréale ont été sélectionnées selon leur importance pour l'industrie forestière canadienne. Quinze billes de pin gris ont été récoltées au Lac Saint-Jean (Québec) puis sciées, séchées et testées afin de connaître le module d'élasticité statique (MOEstat) des pièces à 12% de teneur en humidité. Le même processus a été appliqué pour l'épinette noire provenant de la Côte Nord (Québec) et pour une plus grande quantité de billes (92) d'épinette blanche récoltées à la Forêt expérimentale de Petawawa (Ontario). L'objectif de ce travail consiste à déterminer la force des relations, à trois étapes du processus de transformation, entre les vitesses sonores, les modules d'élasticité dynamique (MOEdyn) et les MOEstat mesurés sur les pièces sciées. Des simulations ont aussi permis d'évaluer l'influence de la variation de la teneur en humidité sur la force de la relation entre le MOEstat et le MOEdyn pour les billes. Les résultats montrent que la force de la relation entre le MOEstat et le MOEdyn s'améliore lorsque la variation de la teneur en humidité du bois et la variation de la masse volumique anhydre de la bille sont connues, ce qui indique qu'il est préférable de mesurer directement la masse volumique de la bille lors de l'évaluation du MOEdyn.

La réponse physiologique au stress sodique de semis d’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) inoculés avec des champignons ectomycorhiziens (ECM) a été évaluée afin de déterminer les bénéfices de l’inoculation pour la croissance et la survie. Ces expériences ont été menées avec un objectif appliqué servant l’amélioration des techniques de production de semis destinés à la végétalisation de sols reconstitués à partir de rejets salins issus de l’exploitation des sables bitumineux dans le Nord-Est de l’Alberta (Canada). Dans un premier volet, nous avons observé que le potentiel inoculant de sols reconstruits d’âges différents ainsi que des matériaux utilisés pour la reconstruction des sols est très faible voire nul. Dans un deuxième temps, la résistance et la réponse physiologique in vitro de champignons ecto- et ectendomycorhiziens (Hymenoscyphus sp., Phialocephala sp., Suillus tomentosus (Kauff.) Sing., Snell and Dick, Laccaria bicolor (Maire) Orton, Hebeloma crustuliniforme (Bull) Quel.) de différentes provenances ont été déterminées. Enfin, des semis d’épinette blanche et de pin gris inoculés en serre avec les trois champignons ECM évalués in vitro ont été exposés à différents niveaux d’excès de NaCl. La mesure d’un ensemble d’indicateurs physiologiques a montré que les mycobiotes sont capables d’influencer la réponse de l’hôte face à une concentration donnée de NaCl. L’inoculation d’une souche de S. tomentosus, isolée d’un site salin et sodique, a permis une augmentation de la production de biomasse des semis et l’inoculation avec une souche de H. crustuliniforme a favorisé les capacités d’ajustement osmotique des semis. Ces deux champignons sont des espèces potentielles pour l’inoculation contrôlée en pépinière. / The physiological response of inoculated ectomycorrhizal (ECM) white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) and jack pine (Pinus banksiana Lamb.) seedlings to sodic stress was evaluated to determine the benefits of inoculation for growth and survival. These experiments served the improvement of nursery seedling production for revegetation of reconstructed soils from tailing sands originating from the oil sand mining in Northeastern Alberta (Canada). In a first step, we showed that the inoculum potential of reconstructed soils of different ages and materials used in soil reconstruction was very low or null. In a second step, the resistance and physiological response of five ecto- and ectendomycorrhizal fungal species (Hymenoscyphus sp., Phialocephala sp., Suillus tomentosus (Kauff.) Sing., Snell and Dick, Laccaria bicolor (Maire) Orton, Hebeloma crustuliniforme (Bull) Quel.) from different sources were assessed in vitro. Finally, white spruce and jack pine seedlings inoculated in greenhouse with the three ECM fungi evaluated in vitro were exposed to different concentrations of NaCl. Using several physiological indicators, mycobionts were showed to influence host response to a given NaCl concentration. Under sodic conditions, inoculation with an isolate of S. tomentosus from a saline and sodic site increased seedling biomass production and inoculation with an isolate of H. crustuliniforme increased seedling osmotic adjustment capabilities. The latter two fungi are potential candidates for tree nursery inoculation.

Les objectifs de ce travail sont donc, dans un premier temps, de mieux comprendre les effets de l’espacement initial sur les caractéristiques des arbres de pin gris et d’épinette blanche ainsi que sur les propriétés mécaniques de leur bois. Il sera également possible de développer un facteur de correction du volume des sciages obtenus en fonction des déformations naturelles présentes sur les tiges pour ces deux essences, et ce, dans le but d’estimer de manière plus précise le volume de sciage disponible à partir des données d’inventaires forestiers. Dans un deuxième temps, le travail consiste à modéliser la présence des nœuds et à percevoir leurs impacts sur le rendement en sciage à l’aide d’Optitek, un logiciel de simulation du procédé du sciage. Pour réaliser cette étape, un certain nombre de billes ont été traitées dans un CT Scanner et un nouveau logiciel a été mis au point afin d’extraire l’information désirée des images tomodensitométriques (CT) pour ensuite la rendre compatible au logiciel Optitek. Le but de cette étape est d’être en mesure d’effectuer des simulations du procédé de débitage en tenant compte de la dimension et de l’emplacement des nœuds de façon à maximiser la valeur de chaque bille. Les arbres proviennent d’une plantation d’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) de type Nelder (1962). Ce type de plantation se caractérise par une forme circulaire qui fait en sorte que la densité de peuplement diminue graduellement du centre vers la périphérie du cercle. Ce site a permis l’étude de deux essences différentes ayant grandi dans des conditions de croissance similaires. Premièrement, les résultats démontrent que les caractéristiques des arbres sont fortement influencées par la densité de peuplement. En effet, le DHP, la hauteur totale, le défilement, la longueur et la largeur de la cime vivante, le diamètre des cinq plus grosses branches mortes et vivantes ont généralement augmenté avec l’accroissement de la distance entre les arbres, autant chez le pin gris que chez l’épinette blanche. L’optimisation du débitage primaire en fonction de l’emplacement spatial réel des nœuds internes dans les arbres a généré un volume de sciage significativement plus élevé et de plus grande valeur que les simulations du débitage uniquement basées sur la géométrie des tiges. En effet, la prise en compte de la distribution des nœuds lors des simulations du sciage a permis d’augmenter le nombre de pièces de qualité No.2 & meilleur produites de 15% pour l’épinette blanche et de 40% pour le pin gris. L’augmentation de la valeur des sciages associée à la connaissance de la distribution interne des nœuds a varié de 9,5% à 15,1% pour l’épinette blanche et de 15,2% à 23,0% pour le pin gris. Encore une fois, l’augmentation du rendement en valeur a été plus forte chez le pin gris que chez l’épinette blanche en raison de la présence de nœuds de plus fortes dimensions qui augmentent le potentiel d’optimisation. / The first objective of this work is to characterize the properties of jack pine and white spruce and develop a lumber volume correction factor due to stem shape for both species. The purpose of this section is to more precisely predict lumber volume from forest inventory data. The second objective is to model the presence of knots and evaluate their impact on lumber yield using Optitek, a sawing simulation software. To achieve this goal, a new software had to be developed in order to extract CT image information and make it compatible with the Optitek software. Hence, the second objective is simulate lumber sawing while taking into account the knot dimension and location. The trees come from a Nelder (1962) type plantation of white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) and jack pine (Pinus banksiana Lamb.). This type of plantation is characterized by a circular shape which makes the stand density vary from the center to the periphery of the circle. This site makes possible the study of two different species growing in similar conditions. Several field data were analyzed such as diameter at breast height (DBH), curvature, taper, total tree length, live crown size. First, the results show that tree characteristics are strongly influenced by the stand density. Indeed, DBH, total height, taper, length and width of the live crown, diameter of the five largest branches dead and alive generally increased with greater distance between the trees, both for jack pine and white spruce. The results obtained with the simulation using the knot information gave a lumber sawing volume and value significantly higher. Both jack pine and white spruce have produced more No.2 & better pieces when knots have been considered in the sawing simulations (15% for white spruce and 40% for jack pine). As for lumber value, the increase varied from 9.5% to 15.1% for white spruce and 15.2% to 23.0% for jack pine. Again, the larger jack pine knot size could explain this greater potential for improvement.