Cette étude a évalué l’influence de la température et de la teneur en humidité du bois sur son comportement mécanique lors du procédé d’obtention des copeaux papetiers. Les propriétés mécaniques qui furent étudiées sont le cisaillement parallèle au fil, le fendillement et la flexion statique. Des échantillons jumelés du duramen et de l’aubier ont été pris des billes d’épinette noire et de sapin baumier pour chaque propriété mécanique. Les essais mécaniques ont été conduits à des températures variant entre -30ʻC et 20ʻC et à des intervalles de 10ʻC. La teneur en humidité des échantillons était largement au-dessus du point de saturation des fibres. La teneur en humidité, la masse volumique basale et la largeur des cernes ont aussi été mesurées pour chaque échantillon. Les résultats montrent que, pour les deux espèces et pour toutes les propriétés mécaniques étudiées, la température a eu un effet significatif sur les propriétés mécaniques uniquement au-dessous de 0ʻC. Dans ce cas, cet effet a été plus évident pour l’aubier que pour le duramen. En général, pour des températures de 0ʻC et plus, la température n’a pas affecté différemment les propriétés mécaniques étudiées, autant pour l’aubier que pour le duramen. Le fendillement a été la propriété mécanique la plus sensible à la variation de la température, suivi par le cisaillement et le MOR et le MOE en flexion. En outre, la teneur en humidité a été l’élément le plus important pour expliquer les propriétés mécaniques au-dessous de 0ʻC. En revanche, pour les températures de 0ʻC et plus, la masse volumique basale fut le facteur principal pour expliquer les propriétés mécaniques. La largeur des cernes de croissance n’a pas constitué un élément significatif pour prédire aucune propriété mécanique. Les résultats de ce travail devraient servir à améliorer la performance des équarrisseuses-fragmenteuses autant en hiver qu’en été.

Des éléments de la dynamique des peuplements mixtes de sapin baumier et d’épinette rouge après coupe partielle ont été étudiés sur une base statistique, afin de déterminer dans quelle mesure ils pourraient contribuer au phénomène de raréfaction de l’épinette rouge. L’étude visait principalement à identifier les changements structurels et à quantifier la croissance tant à l’échelle du peuplement que des tiges individuelles. Pour ce faire, les données de deux dispositifs de suivi ont été utilisées : l’Aire d’observation de la rivière Ouareau (Parc national du Mont-Tremblant) et la Forêt expérimentale du lac Édouard (Parc national de la Mauricie). Chacun de ces dispositifs disposent d’un réseau de placettes permanentes dont les mesures s’étendent sur un horizon de plus de 50 ans après une coupe partielle. Des méthodologies statistiques ont été proposées afin de formuler des inférences statistiques adaptées à la nature des données disponibles. L’analyse de la croissance s’est faite à partir d’un modèle linéaire incluant des effets aléatoires (à l’échelle de la tige individuelle) et d’un modèle non linéaire comportant une structure de covariance (à l’échelle du peuplement) afin de tenir compte de l’hétéroscédasticité des données et de l’autocorrélation des erreurs. Les changements structurels ont été analysés à l’aide d’un modèle linéaire généralisé puisque la variable dépendante n’était pas une variable continue, mais plutôt une fréquence. Pour tenir compte de l’effet dû aux placettes, des effets aléatoires ont été ajoutés au modèle. Finalement, une matrice de transition à deux niveaux a été construite sur la base de distributions discrètes dont les paramètres sont estimés par la méthode du maximum de vraisemblance. L’utilisation de distributions discrètes offre ainsi des résultats plus cohérents par rapport à l’approche traditionnelle. À l’échelle des tiges individuelles, les résultats de ces analyses démontrent que les différences quant à la croissance en diamètre sont relativement faibles. Le recrutement et la mortalité sont en fait des facteurs beaucoup plus importants dans l’évolution de ces peuplements après coupe partielle. À l’échelle du peuplement, ils induisent une variabilité importante dans l’évolution de la surface terrière du sapin baumier, de sorte que l’épinette rouge apparaît comme une essence beaucoup plus stable. La durée et l’importance de l’ouverture de la canopée après coupe partielle sont des éléments critiques qui déterminent l’abondance du recrutement du sapin baumier. Pour maintenir la proportion d’épinette rouge et une distribution diamétrale irrégulière, les coupes partielles de faible intensité comme le jardinage par pied d’arbre sont indiquées.

La tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana, TBE) est l’insecte ravageur le plus important de la forêt boréale de l’est de l’Amérique du Nord. Depuis 2006, la région de la Côte-Nord est affectée par une épidémie de TBE et les superficies forestières infestées doublent annuellement. Des images satellitaires Landsat ont été utilisées pour cartographier la sévérité de l’épidémie avec une approche de détection de changements, en utilisant une image pré-épidémie (2004) et une image prise pendant l’épidémie (2013). Des relevés terrains de la défoliation par la TBE ont été utilisés pour développer (R2 = 0,50) une cartographie fiable (R2 de validation = 0,64) et non biaisée de la sévérité des infestations de la TBE sur une échelle continue de sévérité (0-100%) pour la région d’étude. Une analyse des facteurs environnementaux affectant la sévérité des infestations (extraite de la carte de défoliation) a démontré l’importance de la composition forestière en sapin baumier tant à l’échelle locale qu’à l’échelle du paysage. De plus, une analyse de contexte spatial montre que dans les sites peu défoliés (défoliation cumulée < 50%), le meilleur prédicteur est plutôt son abondance à l’échelle du paysage (distance > 500 m). Ces résultats suggèrent une interaction entre les échelles spatiales et temporelles lors des épidémies de TBE.

Depuis plus de 20 ans, l'insecticide microbien Bacillus thuringiensis var. kurstaki (Btk) est appliqué au Québec afin de réduire les impacts négatifs de la tordeuse des bourgeons de l'épinette (TBE) (Choristoneura fumiferana (Clem.)) sur la ressource ligneuse. Mais, qu'en est-il de sa rentabilité ? En période épidémique, le territoire forestier québécois ne peut être protégé en totalité en raison de sa grande superficie et de la récurrence annuelle des attaques de l'insecte ce qui impliquerait des coûts de protection cumulatifs très élevés. Dans le contexte forestier actuel et devant l'éventuel retour d'une épidémie de la tordeuse des bourgeons de l'épinette, il devient primordial d'identifier les aires à traiter sur la base des pertes anticipées en incluant les effets de l'insecte et des traitements sur la croissance. Ce questionnement est abordé dans ce projet de recherche, plus spécifiquement sur le sapin baumier, l'essence de prédilection de la tordeuse des bourgeons de l'épinette. Dans le sud-ouest du Québec, l'accroissement annuel de trois catégories (traités, non-traités et sans TBE) de peuplements mélangés de sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill) a été mesuré pendant une période de neuf années consécutives (1994-2002), alors qu'à différents intervalles de temps, des traitements au Btk ont été appliqués afin de réduire la défoliation causée par la tordeuse des bourgeons de l'épinette. Cette recherche démontre que les opérations de pulvérisations aériennes d'insecticide biologique s'avèrent rentables en protégeant 66% de la capacité photosynthétique. Également, grâce à ces opérations aériennes, les peuplements traités ont conservé des niveaux de croissance et de mortalité d'arbres similaires à ceux sans TBE.

Une augmentation considérable de l’abondance des grands herbivores a des répercussions majeures sur la composition, la structure et le fonctionnement des écosystèmes forestiers ce qui peut entraîner des échecs de régénération chez de nombreuses espèces d'arbres. Cependant, la réduction de l’abondance des herbivores ne garantit pas le rétablissement d'espèces sensibles au broutement. Dans un tel contexte, la plantation d’arbres peut être utilisée afin de restaurer le couvert forestier. Le succès des plantations avec des espèces d’origines vulnérables au broutement est potentiellement contraint à la fois par le broutement résiduel et la compétition pour les ressources par la régénération naturelle d’autres espèces. Notre objectif principal était d'évaluer les relations directes et indirectes entre le broutement par le cerf de Virginie (Odocoileus virginianus; Zimm.) et les changements dans la compétition sur la performance du sapin baumier en plantation dans un contexte de réduction de la densité des grands herbivores. À l'aide d'une expérience contrôlée, nous avons démontré que le cerf de Virginie induit simultanément un effet direct négatif par le broutement des flèches apicales et un effet indirect positif sur les plants en diminuant la compétition pour la lumière induite par les espèces compagnes. Les effets directs négatifs, cependant, l'emportent sur les avantages d'une disponibilité accrue en lumière. Contrairement à nos prédictions, la préparation de terrain et le dégagement mécanique n’ont pas eu d’effets positifs sur la performance et la survie des plants et n’ont pas diminué de manière significative la compétition pour les ressources à moyen terme. Nous proposons de poursuivre les recherches afin de cibler une densité de cerfs qui maximise les effets positifs du broutement tout en minimisant les effets négatifs et que, dans ce contexte, la prescription pour la préparation du terrain et le dégagement mécanique devrait reposer sur d'autres considérations que la promotion de la croissance des plants. / High abundance of large herbivores has major impacts on the composition, structure and functioning of forest ecosystems, which can result in regeneration failures of many tree species. Reduction of the large herbivore, however, does not warrant successful recovery of species sensitive to browsing. In such contexts, planting in combination with silvicultural treatments can be used to restore forest cover over large areas. Our main objective was to evaluate the direct and indirect relationships between white-tailed deer browsing, changes in biotic and abiotic factors induced by site preparation and mechanical release at the tree level on survival and performance of planted balsam fir under reduced deer density. Using a controlled experiment, we demonstrated that white-tailed deer induces both a direct negative effect by browsing on apical shoots of fir, and a positive indirect effect on planted seedlings by decreasing competition for light from palatable species. The magnitude of direct negative effects, however, outweighs the benefits of increased light availability. Contrary to predictions, site preparation as well as mechanical release did not have a positive effect on seedling performance and survival and did not significantly reduce competition for resources. We propose to continue research to find a target deer density that maximizes positive effects of browsing and minimize its negative effects. In this context, prescription for site preparation and mechanical release should be based on considerations other than promoting seedlings growth.

La régénération artificielle peut être complexifiée par la persistence de la perturbation à l’origine de la régénération naturelle comme l’herbivorisme chronique. Dans ce cas, la stratégie doit intégrer le contrôle par les herbivores (top-down) sur les arbres de plantations au contrôle par la compétition pour les resources (bottom-up). Nous tentons de déterminer si la sélection de tailles de plants de sapin baumier (Abies balsamea, 110 cm³, 200 cm³ ou 350 cm³) et la préparation de terrain peuvent être combinées à l’aménagement des populations cerf de Virginie (Odocoileus virginianus) pour minimiser la compétition locale, de même que le broutement sur les plants. Bien qu’il soit trop tôt pour statuer sur l’effet de la préparation de terrain sur la disponibilité des ressources, nous concluons que le choix d’un type de plant adapté peut minimiser le coût du processus de restoration suivant la reduction de la population d’herbivores. / Using planted trees for regeneration can be challenging when the stand replacing disturbance –for example chronic herbivorism- is still effective. In such cases, plantation strategies must integrate management of the top-down pressure by consumers to the bottom-up control related to competition for resources. We explore whether selection of competition-adapted balsam fir (Abies balsamea) seedling stock types (110 cm³, 200 cm³ or 350 cm³) and field preparation could be used together with the management of white-tailed deer (Odocoileus virginianus) populations in order to lower the effect of local competition as well as minimizing browsing on seedlings. Even though it is too early to conclude on the effect of field preparation on the competition for ressources, we conclude that choosing a size-adapted stock can optimize the cost of the restoration scheme following herbivore population reduction.

Les objectifs de ce projet étaient d'évaluer les effets de différents traitements sylvicoles sur l'établissement de la régénération naturelle en sapin baumier {Abies balsamea (L.) Mill.) qui est la cible d'un broutement intense de la part du cerf de Virginie (Odocoileus virginianus Zimmermann). Nos résultats montrent que l'utilisation de la coupe progressive d'ensemencement, de la coupe à blanc par bandes avec scarifiage et de la coupe avec réserve d'îlots semenciers avec scarifiage n'a pas permis l'établissement d'une banque suffisante de semis de sapin non broutés capable de succéder aux peuplements actuels. Toutefois, la coupe par bandes et la coupe avec réserve d'îlots semenciers, chacune jumelée avec une préparation de terrain, ont stimulé l'établissement du bouleau à papier (Betala papyrifera Marsh.), mais le broutement du cerf a prohibé sa croissance en hauteur, tout comme celle du sapin. Aucun de ces traitements sylvicoles n'apparaît donc approprié pour reconstituer les sapinières de l'île d'Anticosti en présence de densités de cerf aussi élevées.

Combiner des approches basées sur la composition en espèces et sur les traits fonctionnels a permis d’évaluer la réaction de l’écosystème forestier boréal à la suite de réductions de densités de cerfs, dans un contexte de surabondance. Un dispositif de broutement contrôlé a été instauré en 2001 à l’île d’Anticosti et a été suivi pendant 8 ans. Dans ce dispositif, la densité de cerfs était maintenue à 4 niveaux : 0, 7,5, 15 cerfs/km2 ainsi qu’à densité in situ (26-56 cerfs/km2). Avec l’approche taxonomique, 12 plantes, 11 papillons et 1 oiseau ont été identifiés comme indicateurs de 12 densités de cerfs. L’utilisation de combinaisons de deux ou trois espèces de plantes a ajouté des indicateurs pour 17 patrons de densités de cerfs augmentant ainsi la capacité d’estimation des densités. Ensuite, des syndromes fonctionnels à hautes densités et densités réduites de cerfs ont été identifiés grâce à l’analyse des traits fonctionnels des communautés. À haute densité de cerfs (> 15 cerfs/km²), les traits dominants chez les plantes, tels qu’une reproduction végétative et une pollinisation et dispersion abiotique, impliquaient peu d’interactions avec les animaux, ce qui pourrait nuire au maintien de la biodiversité. De plus, bien que les méthodes de réduction de cerfs ne permettent pas, en 8 ans, un retour de la composition en espèces d’une sapinière de référence, elles permettent une succession menant à une composition fonctionnelle similaire à cet écosystème de référence. Finalement, les indices fonctionnels (ex : Rao), sont plus révélateurs de la réaction de la végétation à différentes densités de cerfs que les indices spécifiques (ex : Shannon), notamment lorsqu’on considère la variance de certains traits, comme la reproduction végétative qui diminue à haute densité de cerfs. Une faible variance d’un trait peut affecter la résilience d’un écosystème à de nouvelles perturbations. Ces résultats permettent d’entrevoir le retour d’une sapinière fonctionnelle sur l’île d’Anticosti avec une réduction des densités de cerfs. / We combined specific and functional approaches of biodiversity to capture the impact of deer densities on communities of Anticosti Island. With the specific approach, 12 plants, 11 moths and one bird have been identified as indicator of 12 specific patterns of deer densities. The use of plant combinations in comparison with single plant species added indicators for 17 deer density patterns and increased our capacity to estimate deer density. Then, functional syndromes at high and reduced deer densities were identified through analysis of functional traits of communities. For example, plants at high densities (> 15cerfs/km²) had a vegetative reproduction and abiotic pollination and dispersal. They are traits involving few interactions with animals, which could affect the maintenance of biodiversity. In addition, after eight years of succession, reduction of deer density on Anticosti did not allow the return of species composition similar to the one found in a reference stand of balsam fir forest. However, communities at reduced deer densities had similar composition of functional traits to the reference. Finally, the indices of species diversity (e.g. Shannon) did not change according to deer density but the indices of functional diversity (e.g. Rao) did. For example, the variance of some traits, such as vegetative reproduction, was reduced at high deer density. Low variance of a trait can affect the resilience of ecosystems to new disturbances. These results provide a glimpse for the return of afunctional Balsam fir forest on Anticosti Island when deer densities are controlled.