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.

Des travaux ont permis d’évaluer la résistance et la susceptibilité au chablis de l’épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) en structure régulière et irrégulière. Des expériences de treuillage ont permis d’évaluer le moment de force critique afin de quantifier la résistance des arbres au renversement et au bris de tige. Différents modèles ont été ajustés aux données. Le moment de force critique est fonction de la masse de la tige dans tous le cas et influencée par la structure ou les ratios hauteur : diamètre dans certains cas. Ces résultats sur la résistance, de même que la modélisation de la cime et plusieurs autres ajustements, furent intégrés dans le modèle ForestGALES afin de quantifier la susceptibilité au chablis. La susceptibilité apparaît fort variable entre et au sein de chaque type de structure, mais l’espacement et le rapport hauteur : diamètre expliquent la majeure partie de la variabilité observée. / Works aimed to evaluate windthrow resistance and susceptibility for black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) stands of regular and irregular structure are presented here. Performed tree pulling works permitted to evaluate the critical bending moment in order to quantify the resistance of trees to overturning and stem breakage. Different models where fitted to the data. The critical bending moment is function of stem weight in all cases and influenced by the structure type or the height:diameter ratio in some cases. These results on mechanical resistance, along with crown modelling results and other adjustments, were used in an adaptation of the ForestGALES model in order to quantify windthrow susceptibility. Susceptibility appears to be quite variable between compared stands, both between and within structure types, but average tree spacing and height:diameter ratio explain most of the observed variability.

De nos jours au Québec, bien que l'aménagement forestier durable fasse déjà partie de nos politiques en forêt publique,' le tourisme de nature durable y demeure encore une notion à la fois mal définie et sans encadrement. Dans une optique de gestion intégrée des ressources, mode de gestion forestière dont la nécessité est désormais reconnue en forêt publique, le Québec devrait se doter d'une politique de tourisme durable applicable en territoire forestier public. D'ailleurs, en 2003, Tourisme Québec reconnaissait comme prioritaire l'adoption d'orientations et d'axes d'intervention visant l'implantation du tourisme de nature durable et de l'écotourisme. Comme plusieurs efforts ont déjà été mis de l'avant pour encadrer l'écotourisme, composante du tourisme de nature durable, dans les aires protégées, il semble alors nécessaire d'étendre la réflexion afin qu'elle couvre l'ensemble des activités de tourisme de nature durable et qu'elle s'applique à l'ensemble des territoires forestiers publics du Québec. La recherche dont fait l'objet ce présent mémoire se base sur la prémisse selon laquelle l'identification des composantes d'un modèle d'évaluation permettant d'encadrer le tourisme de nature durable permettrait de favoriser l'application d'un tel concept au Québec. Elle se veut donc une contribution à la définition du concept de tourisme durable adaptée au contexte forestier québécois, plus particulièrement aux forêts publiques aménagées où, en raison du défi considérable que représente l'exploitation forestière, l'organisation touristique doit assurer à la fois la durabilité du milieu d'accueil et la durabilité de son produit afin de prétendre au tourisme de nature durable. Afin d'élaborer notre cadre d'évaluation, nous nous sommes inspirés des modèles internationaux d'évaluation, de recommandation et d'écolabel de tourisme de nature durable que nous avons adaptés aux réalités québécoises. Nous avons ensuite réalisé une étude de cas à la Forêt Montmorency, forêt d'enseignement et de recherche de l'Université Laval, reconnue comme modèle d'aménagement durable de la forêt et d'aménagement intégré des ressources en forêt boréale. Cette enquête qualitative portant à la fois sur la satisfaction des clientèles, la perception des gestionnaires et l'analyse du niveau de durabilité de l'offre touristique de ce territoire, nous a permis de confirmer la compatibilité entre les exploitations forestières et de tourisme de nature sur un même territoire, de même que la nécessité d'un tel cadre pour l'application d'un tourisme de nature durable en forêt aménagée pour la matière ligneuse.

Les émissions anthropogéniques de dioxyde de carbone ont changé le climat de la Terre. Les forêts boréales contiennent de vastes quantités de carbone (C) et peuvent donc jouer un rôle crucial dans le cycle du C global. Les pessières noires dominent la forêt boréale nord-américaine, il est donc nécessaire de comprendre leurs réponses à la variabilité du climat et aux perturbations écologiques telle la récolte forestière afin d’identifier les facteurs influençant les échanges de C entre la biosphère terrestre et l’atmosphère. Le premier chapitre de recherche (Chap. 3) présente une comparaison des échanges de C de trois pessières noires matures de différentes régions du Canada. Cette étude a montré que le sol plus chaud sous un couvert de neige plus épais en hiver et de faibles niveaux de lumière en juin au site de l’est du Canada, des conditions communes dans cette région, ont réduit la séquestration de C relativement aux sites du Canada central. Une paramétrisation générale à une échelle de temps mensuelle a suffit à caractériser la réponse des pessières noires matures aux conditions environnementales. Dans le deuxième chapitre de recherche (Chap. 4), le bilan de C et la réponse des échanges de C aux conditions environnementales de pessières noires mature et récemment récolté de l’est du Canada ont été quantifiés. Le bilan de C de ces pessières noires était davantage affecté par leur stade de développement que les variations interannuelles du climat. La réponse des échanges de C aux facteurs environnementaux a montré une plus forte variabilité entre et à l’intérieur des années au site récolté due à la structure dynamique de la végétation. Le troisième chapitre de recherche (Chap. 5) concerne les échanges de C du parterre forestier d’une pessière noire mature de l’est du Canada mesurés sur différents microsites. La respiration du sol et la photosynthèse du parterre forestier ont respectivement contribuées à 76-88% et 16-17% de la respiration et de la photosynthèse totales de l’écosystème. Les différences observées de réponse de la respiration du sol aux facteurs environnementaux suggèrent que le type de microsite peut refléter la variabilité spatiale de la respiration du sol. Ces trois études procurent de l’information utile pour paramétrer et modéliser la réponse de la forêt boréale aux variations du climat et aux perturbations écologiques. / Carbon dioxide emissions from human activities are changing the Earth’s climate. The boreal forest contains enormous carbon (C) stocks and hence it plays a critical role in the global C cycle. Black spruce ecosystems are the dominant cover type in the North American boreal forest, thus it is necessary to understand their response to both climate variability and to ecological disturbances such as forest harvest so as to identify the factors influencing C exchange between the biosphere and the atmosphere. The first research chapter (Chap. 3) of this thesis presents a comparison of C exchange for three old black spruce ecosystems located in different regions of Canada. This study showed that warmer soil under deeper snowpack in winter and low light levels in June at the eastern Canada site, which are common conditions in that region, reduced C sequestration relative to that of similar ecosystems in central Canada. Furthermore, a general parameterization at a monthly time resolution was sufficient for characterizing the physiological response of all three black spruce ecosystems to environmental conditions. In the second research chapter (Chap. 4), the C balance and the response of C exchange to environmental conditions of a mature and a recently harvested black spruce site in eastern Canada were quantified. The C balance of these black spruce ecosystems was more affected by their respective developmental stage than by inter-annual climate variability. The response of C exchange to environmental factors showed a greater between- and within-year variability at the harvested site due to the dynamic structure of the vegetation. The third research chapter (Chap. 5) examined forest floor C exchange for a mature black spruce site in eastern Canada measured on different microsites. Soil respiration and forest floor photosynthesis accounted for 76-88% and 16-17% of total ecosystem respiration photosynthesis, respectively. The observed differences of the response of soil respiration to environmental factors suggest that microsite can reflect the spatial variability of soil respiration. All three of these studies provide valuable information for parameterizing and modeling the response of boreal forests to climate variability and to ecological disturbance.

Ce projet de doctorat concerne deux enjeux de biodiversité majeurs identifiés ces dernières années en forêt boréale : la raréfaction des vieilles forêts et la raréfaction du bois mort. Le maintien des vieilles forêts et des arbres morts est incompatible avec le système d'aménagement actuel, dominé par la pratique de la coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS). Le rajeunissement des forêts boréales selon une rotation des coupes de l'ordre de 80 à 100 ans empêche le vieillissement des forêts et des arbres qui les composent au-delà de la maturité. Cette normalisation de l'âge des forêts compte pour une grande part de la perte de biodiversité associée à l'exploitation des forêts. Plusieurs taxons spécialisés s'en retrouvent directement menacés. C'est le cas des lichens et bryophytes et plus particulièrement des espèces associées aux arbres morts, dites épixyliques. Ce projet vise à fournir les informations pertinentes à l'élaboration d'une stratégie d'aménagement qui intégrerait le maintien des vieilles forêts et de la biodiversité associée pour le domaine bioclimatique de la pessière noire à mousses. Dans un premier temps, les exigences d'habitat des épixyliques sont utilisées pour identifier les conditions écologiques critiques des vieilles forêts pour la biodiversité. L'étude de leur répartition dans un secteur dominé par les pessières noires, au nord du Lac-Saint-Jean, a permis d'identifier les types de pessières à plus haute valeur de conservation. Les vieilles pessières noires à sapins de structure bi-étagée et irrégulière s'avèrent être des refuges uniques pour les épixyliques. Ces deux types de pessières offrent des conditions d'habitats que l'on attribut généralement aux forêts anciennes : la présence d'arbres de différentes tailles, d'âges divers et se présentant sous une diversité d'états de vitalité et de décomposition. Cette comparaison des types de pessières noires a permis de distinguer les « vieilles » pessières des pessières « anciennes » sur la base de leur structure et de leur contribution différente à la biodiversité. L'ancienneté structurale des vieilles pessières noires à sapins a été validée à l'échelle régionale par l'analyse des données sur la stratification verticale de la végétation provenant des placettes de l'inventaire écologique du ministère. Leur répartition selon le contexte biophysique a également été analysée. La présence de vieilles pessières noires à sapins mise en relation avec des variables biophysiques du paysage régional montre l'influence du contexte topographique sur leur répartition. Les reliefs de collines et de hautes collines concentrent une plus grande proportion de ces forêts que les reliefs de plaines ou de coteaux. Ces informations permettent de guider l'implantation de stratégies sylvicoles adaptées aux vieilles forêts dans les zones qui en valent la peine, soit, en pessière noire à mousses, dans les zones plus propices au développement de pessières qui tiennent le rôle de forêts anciennes pour la biodiversité. Finalement, une stratégie de rétention variable adaptée aux forêts anciennes est proposée. Elle combine à la fois la rétention d'îlots de forêts anciennes intactes et la rétention de structures dispersées dans le parterre aménagé au pourtour des îlots. Les premiers agissent comme habitats sources de propagules, les seconds assurent la connectivité et le retour plus rapide des conditions d'ancienneté dans la forêt aménagée. / This project deals with two main issues at stake for biodiversity as identified these last years in boreal forest: the rarefaction of old forests and the rarefaction of dead trees. Maintaining old forests and dead wood is compromised in managed forests with the actual system dominated by the practice of clearcutting. Cutting cycle between 80 and 100 years do not allow forests and trees to get older than the age of maturity. This regularisation of forests age explain a large part of the lost of biodiversity in commercial forests. Many specialised taxa are directly threatened. This is the case for lichens and bryophytes, particularly species associated with dead trees (epixylics species). This project aims to provide practical information for working-out a management strategy that would include old forests and associated biodiversity and this, for the boreal black spruce domain. First of ail, habitat requirements of epixylics served at identifying critical ecological conditions of old forests for biodiversity. The study of their distribution in a sector dominated by black spruce forests, located North of Lac Saint-Jean, allowed the identification of black-spruce forests types with high conservation value. Black spruce-fir mixed forests types with two-story and irregular structures constitute unique refuges for these species because they provide ecological conditions that are generally credited to old-growth forest type: various size trees and different ages existing under various stages of vitality or decomposition. This comparison allowed the distinction between "old" and "old-growth" black-spruce types based on their different contribution to biodiversity. Old-growthness of black spruce-fir mixed forests have been validated at a regional scale by analysing vegetation vertical stratification data, taken from ecological inventory of the Ministry. Their distribution in regard of the biophysical context have also been analysed. The occurrence of these forests in relation with biophysical variables shows the influence of the topographic context on their distribution. Small and high hills districts concentrate a bigger proportion of old-growth forests than the plains or hillsides. This situation should drive the implementation of strategies suited to the old forest in zones witch are worth considering, i.e. zones more favourable for the development of old-growth forest types that have a higher conservation value. Finally, a variable retention strategy adapted to old-growth black spruce forests is proposed. It combines integral retention of small islands of old-growth forests and dispersal retention of critical structures in the managed space around these islands. First ones will act as propagules sources and the seconds will guarantee connectivity and the faster return of the old-growth conditions in the second-growth forests.

Québec, à l’instar d’autres villes nord-américaines, s’est étalée très rapidement au cours des trois dernières décennies. Nous avons mesuré l’effet de l’étalement urbain sur les tendances démographiques des oiseaux hivernants en identifiant parmi 29 espèces, celles dont les tendances étaient corrélées à l’évolution de l’habitat résultant de cet étalement urbain. Pour identifier ces espèces, nous avons utilisé les données du Recensement des oiseaux de Noël de Québec ainsi qu’une série de photos aériennes du territoire correspondant, pour la période de 1978 à 2003. Le cercle de Recensement des oiseaux de Noël de Québec (un cercle de 460 km2) est divisé en 75 parcelles d’inventaire. Pour étudier l’évolution de l’utilisation du sol de ces parcelles, nous avons numérisé et géoréférencé six séries de photographies aériennes prises entre 1978 et 2003, puis mesuré les zones urbaines vertes (parcs, lotissements résidentiels, etc.), les zones urbaines grises (industries, commerces, etc.), les terres agricoles, les friches et les îlots boisés. Pour répondre à nos objectifs et mettre en relation les données ornithologiques avec les variables d’utilisation du sol, nous avons procédé en 2 étapes. La première consistait à attribuer à chaque parcelle une mesure d’habitat spécifique à chaque espèce, et cela pour chaque année (ce calcul prenait en considération l’association des espèces avec les différentes catégories d’utilisation du sol). Dans la seconde étape, nous avons mis en relation la tendance démographique des populations et l’évolution locale des superficies correspondantes d’habitat pour 1) l’ensemble des espèces et 2) chaque espèce prise individuellement. De manière générale, les 29 espèces hivernantes étudiées fréquentaient préférentiellement les zones urbaines « vertes » alors qu’elles se retrouvaient rarement en terres agricoles. La majorité des espèces (21 sur 29) semblent avoir gagné de l’habitat de façon significative. Les espèces ayant gagné le plus en habitat sont celles pour lesquelles les tendances démographiques ont montré les plus fortes hausses. Au moins sept espèces montraient une association prononcée entre leur tendance démographique et l’évolution de leur habitat. Cependant, pour de nombreuses espèces la part de la variation qui est expliquée par l’étalement urbain est rendue difficile d’interprétation car de nombreux facteurs peuvent influencer les tendances démographiques de celles-ci. / Québec City, along with other North American cities, has experienced a very rapid growth in area in the last three decades. We assessed the consequences of urban sprawl on wintering bird trends by determining, among 29 wintering species, those whose trends were correlated to habitat change resulting from urban sprawl. We used data from Christmas Bird Counts (CBC) of Québec City and a series of aerial photos taken between 1978-2003. The Québec Christmas Bird Count territory (a 460 km² circle) is divided in 75 census plots. In order to study land use trends of these plots we scanned and georeferenced 6 series of aerial photos taken between 1978 and 2003 and measured “Green” (parks, residential zones, etc.) and “Grey” (industrial, commercial, etc.) urban areas, agricultural lands, fallow lands and forest patches. We proceeded in two steps. First, we calculated a specific habitat area index for each census plot, species, and year of the study (this habitat index took into account species associations to each land use). Then we measured the relationship between population trends and corresponding habitat change for 1) all the species and 2) individual species. Most species were associated to « green » urban areas and avoided agricultural areas. A large number of species showed a significant habitat gain. Species that had the highest habitat gains showed the highest increase in their population trends. Population trends for at least seven species were strongly associated with local habitat change. However, in most species, association explained by urban sprawl per se is not clear, numerous factors could play a major role in population trends.

L'aménagement écosystémique est un concept d'aménagement qui est à l'avant plan de la foresterie québécoise depuis quelques années (Coulombe et al, 2004; Jette, 2006). Cependant, jusqu'à maintenant, personne n'a fait la preuve que le concept pouvait être transposé en pratique, surtout à grande échelle. Un des principaux défis de l'aménagement écosystémique est d'assembler un grand nombre de traitements sylvicoles qui doivent permettre de concilier les volets écologique, social et économique. Le choix de ces traitements sylvicoles doit passer le test de la validation autant écologique que social, mais surtout, dans l'objet de ce mémoire, celui de la faisabilité opérationnelle et financière. Cette étude de cas de la stratégie d'aménagement écosystémique développée pour l'île René-Levasseur (IRL) a permis d'obtenir la même possibilité forestière (260 000 m3 /an) que celle obtenue par la stratégie de coupe en mosaïque (CMO) présentement en vigueur sur ce territoire. Cependant, le coût d'approvisionnement de la stratégie écosystémique est de 16 % supérieur à celui de la stratégie CMO.

En décembre 2002, le ministère des Ressources naturelles de la Faune et des Parcs (MRNFP) a signé une convention de gestion territoriale avec la municipalité régionale de comté (MRC) des Laurentides, lui déléguant les responsabilités de la gestion et de l'aménagement forestier des terres publiques intramunicipales (TPI) se trouvant sur son territoire. Ces TPI, d'une superficie boisée totale de 6 000 hectares, se composent à 80% de forêts feuillues et mixtes à dominance feuillue. Depuis, la MRC peut profiter des ressources forestières et récréotouristiques qu'offrent ces forêts pour stimuler son économie régionale. Ses choix de mise en valeur et de développement du territoire doivent être en conformité avec les préoccupations locales et respecter les principes du développement durable. La MRC propose donc d'ajouter quatre mesures d'harmonisation à la coupe jardinatoire conventionnelle. Ces mesures interviennent aux niveaux de la planification et de la réalisation des opérations forestières. Cette étude a pour but de déterminer la variation des avantages et des coûts pour la MRC des Laurentides suite à l'adoption de la coupe jardinatoire bonifiée plutôt que la coupe jardinatoire conventionnelle. Suivant la démarche de l'analyse bénéfices-coûts, trois aspects susceptibles de varier suite au choix de la coupe ont été évalués: le budget forestier annuel de la MRC, l'état de l'environnement forestier résiduel (EFR) et l'appréciation de l'EFR par les utilisateurs du territoire un an après coupe. Plusieurs méthodes ont été utilisées afin de quantifier ces aspects, soit : le chronométrage en continu et l'évaluation de coûts opérationnels, les inventaires dendrométriques et en dernier lieu, une analyse qualitative lors d'un parcours standardisé en forêt. Pour la coupe ayant fait l'objet d'une étude de cas, les résultats montrent que l'ajout des quatre mesures d'harmonisation, tel que proposé par la MRC, permet d'atteindre les objectifs d'aménagement du territoire visés mais occasionne une variation à la hausse du budget forestier annuel de la MRC de l'ordre de 11%. Par ailleurs, nous constatons qu'il y aurait possibilité d'éliminer une de ces mesures tout en maintenant l'avantage du respect des objectifs d'aménagement du territoire, et en minimisant l'augmentation du budget forestier annuel de la MRC. / In 2002, Québec Ministry of Forests, Wildlife and Parks signed a delegation of public land management with the regional county municipality (RCM) of the Laurentides, transferring to them the responsibility of managing the intermunicipal public lands (IPL) within their territory. Since then, the RCM can benefit from the incomes that can be generated by both the forestry and the recreational sectors within the IPL under its jurisdiction. In order to maximise the revenues from both sectors, the RCM suggested adding four harmonization measures to the standard selective logging practices. These four measures concern the planning and the forest operations. The aim of this study is to evaluate the variation of the costs and the benefits of these measures, from the RCM point of view.