Mémoire (M.Ress.Renouv.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1994. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2005. / Titre de l'écran-titre (visionné le 15 décembre 2005). Bibliogr.

La cécidomyie du sapin, Paradiplosis tumifex Gagné (Diptera : Cecidomyiidae), est un ravageur important du sapin baumier puisqu’il cause la sénescence prématurée des aiguilles ce qui diminue sa valeur esthétique comme arbre de Noël. Notre objectif est d’élucider la structure chimique de la phéromone sexuelle émise par la femelle pour l’utiliser dans un piège à phéromone comme outil de dépistage. Ainsi, nous avons collecté les effluves des femelles et des mâles où, en les analysant par chromatographie en phase gazeuse, un signal ayant seulement été observé chez les femelles pourrait correspondre à la phéromone. À l’aide des similarités entre les structures de celles connues chez 17 autres espèces de cécidomyies, nous avons synthétisé des analogues dont les indices de rétention ont été comparés à la phéromone afin d’aider à son identification. Finalement, bien que la structure n’ait pas été établie, les options disponibles pour atteindre notre but ont été exposées. / The balsam gall midge, Paradiplosis tumifex Gagné (Diptera: Cecidomyiidae), is a significant pest of the balsam fir causing premature needle senescence, which diminishes its aesthetic value as a Christmas tree. Our goal is to elucidate the female-produced sex pheromone chemical structure to use it in a pheromone trap as a monitoring tool. Thus, we collected female and male effluents where, by analysing them using gas chromatography, a signal shown exclusively in females was observed. Using structural similarities of sex pheromones known for 17 other cecidomyiidae species, we synthesized analogues for which retention indexes were compared to the pheromone to help its identification. Finally, even though the structure has not been determined, the available alternatives to reach our target were discussed.

Les infestations de la cécidomyie du sapin (Paradiplosis tumifex), un ravageur important du sapin baumier (Abies balsamea), surviennent périodiquement et ont été observées dans les plantations du sud du Québec de 2000 à 2002. Divers ennemis naturels causent probablement les fluctuations cycliques d'abondance, tels que la cécidomyie inquiline des galles (Dasineura balsamicola) et diverses espèces de parasitoïdes. Cette étude réalisée en Estrie, visait à documenter leurs interactions, afin d'évaluer leur rôle dans l'effondrement des populations de P. tumifex survenu en 2003. Cinq espèces de parasitoïdes associés à P. tumifex ont été identifiées. Des données relatives à la présence de plusieurs parasitoïdes dans une même galle (multiparasitisme) suggèrent des interactions négatives (interférence) fréquentes entre les ennemis naturels de P. tumifex. De plus, les forts taux d'inquilinisme et de parasitisme indiquent que ces ennemis naturels sont probablement responsables de l'effondrement des populations de ce ravageur, en 2003 dans les plantations du sud-ouest du Québec.

L'abscission prématurée des aiguilles constitue un problème majeur pour l'industrie de l'arbre de Noël dans les provinces Atlantiques du Canada. Les objectifs de cette étude étaient donc de déterminer: 1) l'effet de l'éthylène endogène et exogène sur l'abscission des aiguilles, 2) l'effet de l'utilisation d'inhibiteurs de l'activité de l'éthylène sur l'abscission des aiguilles, 3) l'activité des cellulases associées à l'éthylène et l'abscission des aiguilles, 4) l'interaction entre l'éthylène et la variabilité génotypique, et 5) l'effet de l'éthylène sous des conditions de perte d'eau réduite. Nos résultats ont démontré que l'éthylène est impliqué comme signal d'abscission pour les aiguilles du sapin baumier. Il a été constaté que l'évolution de l'éthylène endogène a augmenté à des taux variant de 10,5 à 20,0 (j.L-g"lh"' suivie immédiatement de l'abscission complète des aiguilles. Selon la concentration utilisée, l'apport exogène d'ethylene a réduit la durée de rétention des aiguilles de 30 à 70%. En absence d'éthylène exogène, l'inhibition de l'éthylène avec AVG ou 1-MCP a retardé respectivement l'abscission des aiguilles de 113 et 73%. D'autre part, l'éthylène a stimulé l'activité des cellulases. Les branches ne démontrant aucun signe d'abscission ont eu une activité cellulase de 0,4 unité alors que les branches induites par l'éthylène exogène et endogène ont eu une activité respective de 4,6 et 3,1 unités. Les génotypes ayant une faible durée de rétention de leurs aiguilles ont libéré 50% plus d'éthylène et ont réagi à l'éthylène exogène plus tôt que les génotypes possédant une durée de rétention élevée de leurs aiguilles. Enfin, le contrôle de la perte d'eau a significativement retardé l'abscission induite par l'éthylène. Ainsi, l'exposition des branches à 90% d'humidité ou à une température de 5°C a diminué la perte d'eau, l'évolution de l'éthylène et l'abscission des aiguilles. Le stockage des branches à une humidité de 90% a été particulièrement efficace augmentant de plus de 3 fois la durée de rétention des aiguilles. Il est ainsi suggéré que le sapin baumier réagisse à de faibles stress hydriques en libérant de l'éthylène. Une exposition de courte durée à l'éthylène est toutefois bénéfique alors qu'une exposition continuelle stimule les enzymes hydrolytiques qui culminent en l'abscission des aiguilles.

Les travaux présentés dans cette thèse visent à améliorer la compréhension des phénomènes physiques induits lors d'une opération de brochage. L'objectif final est le développement d'une méthode robuste pour la conception de broches en carbure de tungstène. Pour cela, un état de l'art détaillant les pratiques technologiques ainsi que les analyses scientifiques de ce procédé est réalisé. Une étude élémentaire de la coupe d' Udimet 720 est mise en œuvre avec des conditions expérimentales testées sur un vaste domaine de manière à définir leur influence sur l'évolution des sollicitations d'usinage, de l'usure de l'outil et de la qualité de la matière produite. Une méthodologie de conception adaptée au brochage d'alvéoles pied de sapin par des broches en carbure de tungstène est développée. En s'appuyant sur des modèles empiriques dérivés des campagnes expérimentales et sur un logiciel interne, cet usinage peut être simulé. L'exploitation des résultats permet d'estimer la durée de vie du jeu de broches, de vérifier son dimensionnement et de calculer sa rentabilité. La nouvelle méthode est appliquée sur deux cas industriels : le premier proche des contraintes de production et le second débridé afin d'exprimer le potentiel maximal de cette technologie. Au final, les gains réalisables sur le coût par pièce en développant le brochage avec des outils en carbure de tungstène sont estimés entre 60 et 80 % / The work presented in this thesis aims to improve the understanding of the physical phenomena induced by a broaching operation. The end goal is the development a robust method for designing tungsten carbide broaches. For this purpose, a state of the art detailing the technological practices as well as the scientific analyses of this process is realized. An elementary study of the Udimet 720 cut is carried out with experimental conditions varied over a wide range in order to define their influence on the evolution of the machining stresses, the wear of the tool and the quality of the material produced. A design methodology adapted to the broaching of fir tree slots by tungsten carbide broaches is developed. Based on empirical models derived from experimental campaigns and an internal software, this machining can be simulated. The exploitation of the results makes it possible to estimate the lifetime of the broaches, to verify its dimensioning and to calculate its profitability. The new method is carried out on two industrial cases: the first close to the production constraints and the second unbridled in order to express the maximum potential of this technology. In the end, the achievable gains on the cost per piece by developing the broaching with tungsten carbide tools are estimated between 60 and 80 %.

Au fur et à mesure que le cycle de feu se prolonge, les perturbations naturelles mineures, causant des ouvertures ou des trouées dans le couvert forestier, augmentent en importance. Dès lors, elles influencent davantage la dynamique et la structure forestière. Au Labrador, le cycle de feu peut aller au-delà de 400 à 500 ans; un nombre d'années largement supérieur à la longévité des espèces dominantes de la strate arborescente. De cette manière, le développement de la structure forestière et l'établissement de la régénération varient d'un endroit à un autre selon la fréquence des feux et selon les espèces favorisées après le passage d'un feu. Cependant, à ce processus de régénération post-feu, il ne faut pas négliger les conditions du stand qui influent sur la composition en espèces, la taille des arbres et la susceptibilité aux pathogènes et aux chablis. Des études antérieures ont supporté deux hypothèses de dynamique des espèces dans ce type de forêt: la dynamique des espèces est influencée par les trouées qu'engendrent les perturbations, ou la différence des espèces s'établissant suivant une perturbation est causée par la productivité du stand. Nous émettons donc l'hypothèse que la densité de conifères est influencée par la taille de trouée, la productivité du stand ou de la combinaison de ces deux facteurs. Dans cette région boréale, l'épinette noire et le sapin baumier sont les deux espèces dominantes. En raison de leurs tolérances à l'ombre et de leurs caractéristiques de croissance différentes, il nous porte à croire que le sapin baumier, espèces à croissance rapide, sera plus abondant que l'épinette noire dans les stands plus productifs. Étant donné que l'épinette noire a un spectre de croissance plus vaste et une tolérance à l'ombre moins élevée que le sapin baumier, nous pensons que l'épinette noire sera plus abondante dans les grandes trouées et ceci, indépendamment de la productivité du stand. De plus, l'absence d'insectes défoliateurs dans les stands pauvres nous laisse envisager un renouvellement continu des individus d'une même espèce en sous couvert, en d'autres mots la régénération suit une tendance de remplacement cyclique. Afin de déterminer l'importance de la dynamique de trouées dans les forêts du centre du Labrador, nous avons étudié de vieux peuplements d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) -sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) selon un gradient de productivité (faible, moyen et élevé). Un total de dix-huit transects (300 m de long) ont permis d'étudier le régime de trouées où les données suivantes ont été recueillies pour chacune des trouées interceptant un transect :Ia taille de la trouée, le dénombrement des arbres créateurs de la trouée ainsi que le nombre d'arbres se retrouvant à l'intérieur de la trouée. La proportion de trouées était relativement élevée avec 47 % pour l'ensemble des trois peuplements. La taille des trouées était petite (une moyenne de 65 m² - 139 m²), mais elle était significativement différente selon la productivité du stand; les grandes trouées étant plus fréquentes dans le stand le plus productif. La densité de régénération des conifères variait significativement selon la productivité du stand, mais non selon la taille des trouées. Les sapins baumiers étaient plus abondants dans le stand le plus productif, tandis que les épinettes noires étaient plus nombreuses dans les peuplements faiblement et moyennement productifs. Une proportion équivalente entre les arbres créateurs de trouées et la régénération indiquent un remplacement cyclique alors que des recherches préliminaires de dendroécologie supporte que l'établissement de la régénération est régulier, voire un remplacement continu. Ces résultats démontrent que les caractéristiques des trouées ne sont pas des indicateurs adéquats de la succession forestière à cette latitude. De plus, la productivité forestière est le principal facteur de détermination de l'établissement de la régénération dans ces forêts. Conséquemment, les pratiques sylvicoles visant à émuler les perturbations forestières risquent de ne pas avoir l'effet escompté sur la régénération. Cependant, la formation de trouées entraîne une hétérogénéité de la structure indépendamment de la productivité, ceci étant reconnu comme ayant une influence indirecte sur la faune. Conséquemment, les pratiques traditionnelles d'aménagement forestier équienne (coupe totale) demandent donc à être modifiées afin de répondre plus adéquatement à cette différence. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Sapin baumier, Épinette noire, Trouées, Productivité, Densité de régénération.

Les perturbations naturelles sont des processus fondamentaux qui produisent des changements dans les écosystèmes forestiers. Les changements spatio-temporels dans l'assemblage des communautés forestières et les réponses individuelles des espèces aux perturbations naturelles dans des peuplements de Abies balsamea-Betula spp. ont été examinés. Je me suis intéressé à: (a) décrire la diversité et l'abondance des espèces après des perturbations de sévérité modérée, et les principaux facteurs qui affectent les réponses, (b) comparer la diversité et l'abondance des espèces au sein de trois régions distinctes, au niveau physiographique, à travers la zone boréale mixte, (c) examiner la diversité et l'abondance des espèces par rapport aux différents niveaux de mortalité causés par des perturbations naturelles (les trouées de canopée, les perturbations de sévérité modérée, le feu catastrophique), et (d) déterminer la variation des intervalles de retour pour les diverses perturbations représentant les composantes principales du régime de perturbations naturelles à travers la zone de forêt boréale mixte du Québec, Canada (à noter que cette section est dans l'Annexe 1). Les ordinations canoniques, les indices de diversité et les modèles univariés furent les principaux outils analytiques utilisés pour examiner les réponses de la végétation. Les facteurs écologiques comme la composition du peuplement avant la perturbation et la densité de débris ligneux grossiers ont fortement influencé la diversité et l'abondance de la végétation à la suite de perturbations de sévérité modérée, alors que les types de perturbations n'ont eu que des impacts mineurs sur les patrons. Différentes séries de facteurs ont déterminé la diversité et l'abondance de la végétation ligneuse après perturbation à travers la zone de forêt boréale mixte, avec l'importance d'un facteur particulier dépendant des caractéristiques spécifiques de l'habitat local. La composition du peuplement avant perturbation et la densité de débris ligneux grossiers furent les seuls facteurs affectant fortement la diversité et l'abondance dans tous les emplacements examinés. La variation dans la diversité alpha (α), gamma (S), et bêta (β) a été observée à travers la région. Shannon's H était le plus haut le long de la Côte Nord et le plus bas dans la Péninsule Gaspésienne. Les valeurs de evenness (J) indiquent que la variation dans les abondances relatives des espèces d'arbres de la canopée était plus grande le long de la Côte Nord par rapport à la Péninsule Gaspésienne. Les sites trouvé en Temiskaming-Abitibi ont eu des valeurs intermédiaires pour H et J. Pourtant, malgré des différences physiographiques considérables à travers la région, des patrons de régénération similaires ont été observés partout, avec les peuplements convergeant généralement vers la prédominance de résineux à la suite de perturbations de sévérité modérée. Les trouées de canopée et les perturbations de sévérité modérée n'ont pas changé le cours de la succession, tandis que les feux catastrophiques ont modifié substantiellement la communauté végétale, les espèces de début de succession intolérantes à l'ombre devenant dominantes. La densité et la diversité des espèces d'arbres et arbustes de sous-étage, mi-tolérantes et intolérantes à l'ombre ont augmenté alors que la mortalité augmentait. Les estimations de richesse d'espèces les plus élevées furent observées suite aux feux catastrophiques, plusieurs des espèces s'établissant exclusivement sous ces conditions. L'abondance relative de la régénération d'arbres de la canopée fut la plus similaire suite à des trouées de canopée et des perturbations de sévérité modérée. Au niveau de la communauté d'arbustes et d'arbres de sous-étage, les abondances relatives des espèces ont été les plus similaires suite à des perturbations de sévérité modérée et des feux catastrophiques. Les réponses de la végétation aux perturbations de sévérité modérée ont donc eu des traits communs avec les deux extrêmes du gradient de mortalité causé par des perturbations naturelles, mais pour des strates de régénération différentes. Ainsi, un changement graduel et linéaire dans les abondances relatives d'espèces; c.-à-d., de tolérant à intolérant à l'ombre avec des niveaux de mortalité croissants, n'a pas été observé. On a plutôt remarqué des seuils où des changements soudains et importants dans la composition de la communauté sont arrivés, les limites de ces changements étant dépendants de la strate de végétation en question. Les intervalles de retour estimés pour des trouées de canopée, des perturbations de sévérité modérée et des feux catastrophiques furent respectivement de 30,39, et entre 170 et 250 ans. Pour la tordeuse des bourgeons d'épinette et le chablis total, ceux-ci furent respectivement de 40 et 17 000 ans. L'agrégation spatiale des divers types de perturbations a été observée, certains secteurs étant plus enclins à l'apparition d'épidémies de tordeuse des bourgeons d'épinette ou au chablis total. L'émergence d'épidémies de tordeuse des bourgeons d'épinette fut dépendante de la densité de sapin baumier présente. Les chablis totaux ont eu tendance à arriver près des secteurs plats et dépressions présents à proximité des lacs dans les emplacements continentaux, alors que les chablis des emplacements côtiers ont plutôt été associés avec les conditions de haut de pente. Les patrons et processus spatio-temporels de perturbations naturelles dans les forêts boréales mixtes d'Abies balsamea-Betula spp. sont conformes à un régime de perturbations caractérisé par des événements fréquents et partiels et des événements rares et catastrophiques. Dès lors, la prédominance de conditions associées aux forêts de fin de succession à travers le paysage est favorisée. Le régime actuel de perturbations diffère nettement des modèles historiques des 400 dernières années, caractérisés par la prédominance des feux catastrophiques comme types de perturbations. L'augmentation prévue des intervalles de temps entre feux catastrophiques peut ainsi mener à une diversité de végétation réduite dans le système. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Dynamique de perturbations naturelles, Trouées de canopée, Perturbations de sévérité modérée, Tordeuse des bourgeons d'épinette, Chablis total, Feu catastrophique, Diversité et abondance de la végétation ligneuse, Intervalles de retour, Forêt boréale mixte de Abies balsamea-Betula spp.

La dendrochronologie a été utilisée pour reconstruire les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana (Clem.)) dans 16 peuplements âgés de la forêt boréale du nord-ouest québécois. Épidémiques ont pu être déduites à partir de sept périodes prolongées de réduction de la croissance radiale chez Abies balsamea (L.) Mill. and Picea glauca (Moench) Voss: 1801-1813, 1823-1838, 1851-1867. L'estimation du temps de retour des épidémies était de 28-30 ans alors que la durée des épidémies était de 12-15 ans. La plus sévère épidémie observée depuis les 200 dernières années (1923-1934) a été associée aux températures élevées d'hiver, aux périodes humides prolongées et à l'abondance des Abies balsamea matures. Vingt-huit peuplements dominés par des sapins baumiers ont été échantillonnés pour déterminer l'influence de la composition du paysage et des caractéristiques locales sur la sévérité des diminutions de croissance radiale causées par la dernière épidémie de TBE dans le nord-ouest du Québec (1971-1985). Les peuplements ont été classifiés en trois groupes distincts selon que les effets de l'épidémie sur la croissance y étaient légers, modérés ou sévères, avec des diminutions de croissance moyennes de 24 %, 44 % et 61 % respectivement. Les épidémies furent plus sévères dans les peuplements où les hôtes ont été abondants et où le pourcentage des peuplements feuillus dans le paysage forestier a été plus faible. Les résultats de cette étude soulignent la nécessité de considérer le contexte spatial des peuplements pour évaluer leur vulnérabilité aux épidémies de TBE. Dans ces peuplements sensibles aux épidémies, les patrons de mortalité des sapins suite à la dernière épidémie ont été étudiés en relation avec l'abondance de feuillus dans le paysage. Le pourcentage de sapins morts diminue significativement (p<0,05) dans les peuplements à forte présence de feuillus à proximité. Alors que les gros sapins (> 20 cm) ont tous le même risque de mourir durant les épidémies, les plus petits sont dans 20% des cas moins susceptibles de mourir dans des peuplements entourés par des forêts feuillues. Les patrons temporels de mortalité des arbres varient également selon la présence de feuillus dans le paysage. Alors que la plupart des sapins ont été tués en 1984 dans les paysages contenant moins de 50% de feuillus, les peuplements entourés de plus de feuillus ont connu aussi de la mortalité mais sur une plus longue période. La variabilité des patrons de mortalité du sapin baumier qui a été observée est susceptible d'entraîner des trouées dans la forêt pouvant varier considérablement quant à leurs tailles et taux de formation, ceci pouvant avoir d'importantes implications dans les patrons de succession de la forêt suivant des épidémies de TBE. À ce sujet, quatre voies de succession potentielle sont proposées. La variation dans la réduction de la croissance radiale des sapins lors de la dernière épidémie de TBE au Nouveau-Brunswick a été examinée en relation avec l'abondance des peuplements dominés par des feuillus dans la mosaïque forestière, l'historique des pulvérisations d'insecticides ainsi que la topographie. L'abondance des peuplements feuillus dans la mosaïque forestière a expliqué 12% à 33% de la variation dans la diminution de la croissance entraînée par la TBE. Les différences dans la diminution de la croissance entre les peuplements étaient plus marquées au cours des années initiales de l'épidémie (1972-1980), particulièrement en 1976 alors que les réductions moyennes furent autour de 40% dans les peuplements composés de moins de 50% de feuillus et de 20% dans les peuplements composés de plus de 50% de feuillus. Les relations entre la variation dans la réduction de croissance entre les peuplements et la topographie ou l'historique des pulvérisations d'insecticides étaient moins constantes que celles avec l'abondance de feuillus dans la mosaïque forestière. Nos résultats laissent croire qu'augmenter l'abondance d'arbres feuillus dans le paysage forestier pourrait contribuer à réduire l'impact des épidémies de TBE sur les espèces résineuses commerciales. Le Système d'Aide à la Décision concernant la tordeuse des bourgeons de l'épinette (SAD TBE) a été utilisé pour estimer les volumes de bois qui seraient perdus suite à une autre épidémie à la Forêt d'enseignement et de recherche du Lac Duparquet dans le nord-ouest du Québec. Les pertes de sapins et d'épinettes estimées ont varié de 0 à 92000 m³ pour tous les scénarios d'épidémies modérées et de 80000 à 148 000 m³ pour des scénarios d'épidémies sévères. Dans le premier cas, les variations dans les pertes estimées pourraient refléter des différences régionales dans la sévérité de la défoliation bien que cette tendance puisse être masquée par les types de données desquelles les modèles de prédiction ont été dérivés. Par ailleurs, les pertes prédites par les scénarios d'épidémies sévères ont différé sensiblement lorsque l'effet de la présence des feuillus dans les forêts sur les patrons de défoliation a été pris en considération. Les pertes estimées étaient de 17% moins importantes quand les modèles de défoliation tenaient compte de l'abondance des feuillus dans le paysage entourant le peuplement et de 46 % quand les modèles tenaient compte à la fois de l'abondance des feuillus dans les peuplements à l'étude de même que dans ceux les entourant. Les résultats de la présente thèse ont permis d'enrichir les connaissances fondamentales concernant les épidémies de TBE, une perturbation naturelle et importante des forêts boréales et mixtes de l'est du Canada. Ces informations constituent une base de laquelle on pourrait mieux prédire les impacts des épidémies de TBE à venir et offrent des solutions de gestion pour minimiser leurs effets socio-économiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana), Sapin baumier (Abies balsamea), Les impacts des épidémies d'insectes, Dendrochronologie, Biodiversité et le paysage forestier, Le Système d'Aide à la Décision concernant la tordeuse des bourgeons de l'épinette.

Mémoire(M. Ress. Renouv.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1997. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU