Le thème de l'évolution historique de la productivité forestière est abordé pour les deux grands feuillus sociaux du territoire, hêtre commun (Fagus sylvatica L.) et chêne sessile (Quercus petraea Liebl.), conduits en futaie régulière et pure, en forêt domaniale, avec un objectif de description et quantification du phénomène à l'échelle du peuplement. L'analyse privilégie la croissance en hauteur dominante, indicateur classique de la productivité forestière. Elle repose sur la comparaison d'accroissements reconstitués de façon rétrospective (analyses de tiges) de deux générations de peuplements, associés en couples pour assurer un contrôle efficace des conditions de fertilité. L'évolution de la vitesse de croissance est estimée par une modélisation statistique des accroissements, qui prend en compte l'effet du stade de développement des peuplements et les différences de fertilité entre couples. Le diagnostic a été régionalisé, conduisant à échantillonner les hêtraies dans 2 secteurs (Normandie/Picardie et Lorraine/Alsace) et les chênaies dans 4 secteurs (Normandie, val de Loire, plaine d'Allier, Lorraine/Alsace). Une analyse complémentaire de la croissance radiale dominante (lectures de cernes) et de la densité du bois (microdensitométrie aux rayons X) à 1,30 m a été réalisée dans les hêtraies du Nord-Est. Les conditions trophiques et climatiques des peuplements ont été caractérisées. <br />L'augmentation de la vitesse de croissance en hauteur dominante a un caractère général sur le territoire, structuré selon un gradient longitudinal. Pour chaque essence, elle est plus marquée dans le Nord-Est, tandis qu'elle reste faible ou récente dans le Nord-Ouest. L'essentiel de l'évolution a été acquis dans la seconde moitié du siècle. La progression est ponctuée de crises d'origine climatique, communes ou spécifiques, dont la plus marquée est celle de la décennie 1940. Défavorable au hêtre, la décennie 1990 a été bénéfique au chêne, et explique que l'évolution constatée pour cette essence culmine en fin de siècle à un niveau bien supérieur à celui du hêtre. L'augmentation séculaire est comprise pour les extrêmes entre +20% et +100%, et atteint dans le Nord-Est un niveau commun aux deux essences de +50-60% en excluant la période récente. Dans ce secteur, les évolutions de croissance radiale et en hauteur du hêtre sont similaires. La densité du bois est restée stable. En conséquence, la productivité en biomasse a pu suivre l'évolution estimée sur la hauteur dominante. L'analyse des relations croissance - facteur du milieu permet d'aborder la causalité des changements de productivité, et suggère un déterminisme multifactoriel. Le climat aurait eu jusqu'alors des conséquences essentiellement conjoncturelles. Des effets saisonniers opposés sur la croissance sont de plus possibles. Le caractère récent des évolutions constatées, leur organisation spatiale, conjugués à une sensibilité des essences aux conditions trophiques, font ressortir le rôle clé possible des dépôts atmosphériques azotés dans la réponse aux changements de l'environnement.

Ph.d.-afhandling. Den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole, 2006. / Haves også i trykt udg. Thesis (Ph.D.). 22 ill., 14 tables; approx. 90 ref. Summaries (Da, En).

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This study analyses the international timber trade between Malaysia and Europe with respect to the importance of environmental issues on trade and the role of Malaysia as a major timber exporter to Europe. It also evaluates the comparative advantage of Malaysian wood products and the willingness of French consumers (to represent European communities) to pay for sustainable forest management. The first part gives an overview the clashes of perception between developed and developing countries on the environmental concerns over trade. It was observed that environmental standards may act as non-tariff barriers to exporting countries. In addition, the stringent requirements posed by importing countries on technical, marking and labelling to some extent provide unnecessary barriers to trade. The second part deals with the role of Malaysia as a key player in the tropical timber trade. This part evaluates the main export market for Malaysian wood products to the world. For the purpose of this thesis, the analysis focuses on the European market. From the observations, it was found that the export of wooden furniture surpassed major timber exports in 2004. However, to penetrate the European market, Malaysia has to compete with the Chinese with their lower cost tropical wood products, and Brazil with their advantage in certification and labelling of tropical wood products. In tandem with that, the commitment towards sustainable forest management at national level causes shortage of raw materials in Malaysia. To a certain extent, the internal and external factors create necessary challenges to enter the European market. In the third part, the Balassa approach was used to classify the comparative advantage of Malaysia's twenty one types of wood products in Europe. It was estimated that Malaysia had high comparative advantage only in five products which were mechanized and intermediary industrial products. The products identified were sawn wood, wooden mouldings, plywood, veneer and builders' joinery and carpentry. The remaining products had lower comparative advantage and disadvantage to export to the European market based on the Balassa index. In the last part, the estimation on the willingness to pay for sustainable forest management attributes was conducted. Besides that, additional attributes such as fair trade and wood origin were included. A questionnaire was set up using all the attributes reflected in the hypothetical wood flooring product in the market. Based on the result, consumers were willing to pay the highest for the presence of fair trade and wood origin (in this study referring to French origin); nevertheless they were still willing to pay for sustainable aspects of forest. However, the willingness to pay for all the attributes was altered depending on the respondents' knowledge of forest labelling, their attitudes towards environmental preservation, living area, education level, type of job and income level. In the overall finding of the thesis, all the results from each part were synthesized in a systemic approach simultaneously deliberating on the macro and microeconomic perspectives as well as the dimensions on demand and supply. Overall, the findings suggest that the challenges and constraints facing the Malaysian timber industry indirectly shaped the export of Malaysian wooden products. Malaysia has adapted by going into value-added products to lessen the impact of environment-related trade barriers and to circumvent the shortage of raw materials supply. Malaysia has successfully customized the wooden products to the sustainability and legality requirements of the European market by pursuing the national certification (Malaysian Timber Certification) and being committed to sustainable forest management objectives.

Les écosystèmes produisent de nombreux biens et services contribuant au bien-être des sociétés. Cependant, l'utilisation intensive des ressources naturelles a compromis le fonctionnement de certains de ces écosystèmes ainsi que les services qu'ils rendent. La dégradation de certains services tels que le climat et la biodiversité a entraîné une prise de conscience de leur rôle dans fonctionnement des sociétés ainsi qu'une croissance de la valeur qui leur est accordée.Pour contrecarrer la dégradation des services rendus par les écosystèmes, des mécanismes de rémunération de leur production ont été mis en place tels que le marché européen du carbone ou les obligations de compensation lorsque des ouvrages ou infrastructures dégradent la biodiversité. Toutefois, lorsque les mécanismes mis en oeuvre ne concernent qu'un seul service, ils peuvent avoir des effets, positifs ou négatifs, sur la fourniture d'autres services produits conjointement. Afin d'éviter les effets indésirables, tels que la destruction d'un service pour en produire un autre, ou des inefficacités comme le double-paiement d'une même activité, il est nécessaire de mieux connaître les relations entre les productions des écosystèmes. Par cette thèse, nous contribuons à l'identification de ces relations entre produits et services en développant une approche par la simulation de la production jointe de bois et de non-bois en forêt.

En contexte tempéré, les études sur l'instabilité spatio-temporelle de la sensibilité des essences forestières au climat sont rares et souvent conduites à des échelles locales et régionales ; de telles approches ne permettant pas d'obtenir une vision globale de la réponse à l'environnement et à ses variations. La fusion de jeux de données dendrochronologiques (plus de 4500 arbres carottés) a permis d'analyser le comportement de croissance de sept essences européennes tempérées majeures (Quercus petraea, Fagus sylvatica, Abies alba, Picea abies, Pinus sylvestris, Pinus nigra, Pinus uncinata) dans des contextes climatiques variés (océanique à subalpin) et sur l'ensemble du 20ème siècle. Ce travail a également permis de préciser dans quelles mesures les conditions écologiques locales modulaient cette sensibilité au climat. Les relations cerne-climat ont été évaluées par le calcul de fonctions de corrélation. Quelque soit l'essence et le contexte écologique, la sécheresse estivale est le principal facteur limitant la croissance radiale (mais non l'unique), suivie par la sécheresse de l'automne précédent et enfin le froid hivernal. La variabilité spatiale de la réponse dépend plus fortement de la pluviométrie que des températures, une pluviométrie faible conduisant à une sensibilité plus forte au froid hivernal et aux sécheresses estivale et automnale. Ce comportement général est modulé par les conditions écologiques locales, avec une sensibilité à la sécheresse moindre sur sol profond. Les différences interspécifiques s'expriment principalement hors saison de végétation (novembre à mars), même si les corrélations sont rarement significatives. La croissance des résineux est généralement stimulée par des fins d'hiver chauds (février à avril), alors que celle des feuillus est corrélée négativement aux températures et positivement aux précipitations en décembre et janvier. Ces différences entre essences s'avèrent plutôt stables le long des gradients climatiques. Enfin, l'analyse temporelle révèle de fortes instabilités des relations cerne-climat au cours du siècle dernier. Le sens et l'ampleur de ces variations sont homogènes le long des gradients écologiques, mais en revanche peu synchrones avec les instabilités climatiques (automne, hiver, printemps) ou écophysiologiquement peu logiques (été). Cette faible cohérence entre tendances climatiques et instabilité de la sensibilité au climat pourrait s'expliquer par l'absence d'une contrainte climatique de croissance unique en contexte tempéré, où la largeur de cerne est sous le double contrôle du froid hivernal et du stress hydrique estival (et automnal). Elle pourrait également provenir de phénomènes non climatiques, tels que l'effet biologique lié au vieillissement ou l'évolution progressive des pratiques de gestion forestière. Les analyses des variations spatio-temporelles de sensibilité au climat questionnent également sur la précision des relations cerne-climat, estimée le plus souvent au travers du calcul des fonctions de corrélation. En effet, les comparaisons inter-région, inter-site et inter-période des réponses révèlent souvent des variations de corrélations dont les grandeurs pourraient être de l'ordre de la précision liée à l'échantillon considéré. Nous proposons ici de quantifier l'effet de la taille (nombre d'arbres carottés) et des caractéristiques de l'échantillon (nombre de placettes, nombre d'arbres par placette, statuts sociaux couverts) sur la qualité de l'estimation du signal environnemental contenu dans la chronologie moyenne et des fonctions de corrélation. Cette analyse a permis également de préciser dans quelles mesures les différences (1) de traits fonctionnels entre espèces et (2) de contextes climatiques (plus ou moins limitants) modulent cet effet " échantillon ". [...] Suite et fin du résumé dans la thèse.

<div>The accelerating expansion of agricultural and urban areas fragments and degrades forests</div><div>and their capacity to provide essential ecosystem services while increasing physiological stress</div><div>and mortality rates of trees growing near forest edges. Previous studies have documented that</div><div>edges are hotter and drier than forest interiors and trees nearer the edge grow slower. However,</div><div>the physical structure of a forest’s canopy may serve to mitigate to these effects. This study</div><div>quantifies forest fragmentation across the Central Hardwoods Region (CHR; containing Missouri,</div><div>Illinois, and Indiana) and characterizes structural differences between the canopies of forest edges</div><div>and forest interiors. Importantly, we distinguish between edges that neighbor developed land and</div><div>agricultural lands since these landcover types may impose distinct effects on forest structure. We</div><div>characterized forest canopy structure in a subset of the CHR region using the 2016-2020 Indiana</div><div>3DEP Lidar Program data. Our findings indicate edge forest (forests within 30m of an edge) makes</div><div>up 29.8% of the total forest in our study extent, with urban and agricultural edges accounting for</div><div>17.8% and 72.8% of the edge edges in the region, respectively. Analysis of 15 separate structural</div><div>metrics derived from aerial laser scanning (ALS) showed no significant structural differences</div><div>between developed and agricultural edge canopies but did find differences between structure of</div><div>canopies in forest cores and those in forest edges of any kind. As developed and agricultural lands</div><div>increase so too will forest fragmentation and the creation of new forest edges. If there are no</div><div>significant differences between forest edge types, then we could begin to treat edges without</div><div>distinction. This could lead to simplified management practices for foresters and urban foresters</div><div>alike to protect and preserve forest fragments.</div>

Des mesures sur parcelles agroforestières (mélanges d'arbres et de cultures) expérimentales mettent en évidence des productivités exceptionnelles, avec des gains de plus de 30% par rapport à l'assolement de cultures pures. Nous avons mis au point et utilisé un modèle numérique dynamique en 3-D (Hi-sAFe) pour (1) tester si l'intégration spatio-temporelle du partage des ressources (lumière, eau, azote) entre espèces suffit à expliquer cette productivité et (2) évaluer l'impact de différents choix de conception ou de gestion sur cette productivité, à partir d'une compréhension des processus impliqués. Nous avons développé une méthode originale d'analyse des données simulées pour identifier et hiérarchiser les processus déterminant le rendement. Le modèle a été paramétré et calibré sur un système noyer hybride / blé dur situé sur le domaine de Restinclières (Hérault, France). Après une analyse détaillée du fonctionnement de ce système, nous avons exploré par expérimentation virtuelle sa réponse à des choix de conception : (1) traits phénologiques des espèces associées, et (2) densité et disposition des arbres sur la parcelle. Par la richesse de son comportement, Hi-sAFe permet un regard nouveau sur le fonctionnement des systèmes agroforestiers. Il éclaire la complexité du système réel. Nos résultats permettent de proposer une interprétation déterministe du rendement de chaque espèce et de la productivité totale de l'association (Land Equivalent Ratio). L'analyse des expérimentations virtuelles permet de proposer des pistes concrètes pour l'optimisation des systèmes agroforestiers.

Three studies were conducted to characterize and present early-seral competition between Douglas-fir seedlings and the surrounding vegetation communities during Pacific Northwest forest establishment. The first experiment served as the foundation for this dissertation and was designed to quantify tradeoffs associated with delaying forest establishment activities by introducing a fallow year in order to provide longer-term management of competing vegetation. A range of six operationally relevant treatments were applied over two growing seasons that included in the first (1) a no-action control, (2) a spring release only, (3) a fall site preparation without sulfometuron methyl followed by a spring release, as well as (4) a fall site preparation with sulfometuron methyl and a spring release. In the second year, there was (5) a fall site preparation without sulfometuron methyl followed by a spring release and also in the second year (6) a fall site preparation with sulfometuron methyl and a spring release. Treatments 5 and 6 were left fallow without planting during the first year. These treatments were applied in two replicated experiments within the Oregon Coast Range. After adjusting for initial seedling size, year-3 results indicated that plantation establishment and competition control immediately after harvest (i.e. no fallow period) enabled seedlings to be physically larger than those planted after a one year delay. At the Boot study site, limiting vegetation below 20% for the first growing season improved year-3 Douglas-fir seedling stem volume over 273 cm³. Delaying establishment activities one year and reducing competing vegetation below 11% enabled seedling volume after two years to be statistically the same as three year old seedlings in the no-action control, a volume range of between 148 to 166 cm³. Delaying forest establishment at Jackson Mast improved seedling survivorship over 88% when a spring heat event reduced survivorship of trees planted a year earlier to less than 69%. The combined effect of applying a fall site preparation and spring release was necessary to reduce competitive cover below 10% in the year following treatment and provided longer-lasting control of woody/semi-woody plants. Less intense control measures (i.e. no-action control and treatment 2) were not able to restrain woody/semi-woody plant cover which grew to nearly 40% at Boot and over 24% at Jackson Mast in three years. No treatment regime provided multi-year control of herbaceous species. Including sulfometuron methyl in the fall site preparation tank-mix did not have a negative effect on seedling growth or provide significant reductions in plant community abundance in the year following application when compared to similar regimes that did not include the chemical. Delaying establishment lengthened the amount of time associated with forest regeneration except on a site that accentuated a spring heat event. In the second study, horizontal distance and azimuth readings provided by a ground-based laser were used to stem map seedling locations and experimental unit features at Boot. These data were used to create a relative Cartesian coordinate system that defined spatially explicit polygons enabling, for the first time, the ability to collect positional data on competing forest vegetation within an entire experimental unit. Deemed "vixels" or vegetation pixels, these polygons were assessed for measures of total cover and cover of the top three most abundance species during the initial three years of establishment. An alternate validity check of research protocols was provided when total cover resulting from this vixel technique was compared to a more traditional survey of four randomly located subplots. The resulting linear regression equation had an adjusted R² of 0.90 between these two techniques of assessing total cover. When compared within a treatment and year, total cover differed by less than 12 percentage points between the two techniques. Analysis of year-3 woody/semi-woody plant cover produced by the techniques led to identical treatment differences. Two treatments resulted in woody/semi-woody cover of approximately 1500 ft² by the vixel method and nearly 40% cover by the subplot method while the remaining four treatments were grouped below 600 ft² or 20% cover, respectively. With continued refinement, these techniques could visually present forest development through all phases and provide long-term information used to bolster growth and yield models, measures of site productivity, as well as community ecology research. The third study evaluated the season-long gas exchange and biomass partitioning of four weedy plant species capable of rapidly colonizing Pacific Northwest regenerating forests. Cirsium arvense, Cirsium vulgare, Rubus ursinus and Senecio sylvaticus were studied at two sites. A greenhouse was used to introduce two levels of irrigation (well-watered and droughty). These species were also studied while growing among a larger vegetation community at a field site. Irrigation treatments had little impact on gas exchange rates. Species achieved maximum photosynthetic rates of 30, 20, 15 and 25 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹ (respectively) prior to mid-July coinciding with an active phase of vegetative growth. As the season progressed, photosynthetic rates declined in spite of well-watered conditions while transpiration rates remained relatively consistent even when soil water decreased below 0.25 m³ H₂O/m³ soil. Water use efficiency was high until late-July for all study species, after which time it decreased below 5 μmol CO₂ · mmol H₂O⁻¹. Multi-leaf gas exchange measurements as well as biomass data provided a holistic view of plantlevel mechanisms used to shunt activity toward developing tissues. Herbaceous species had assimilation rates that differed vertically (within each species) by as much as 10 to 20 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹ from July to September as lower leaves senesced in favor of those higher on study plants. Specific leaf area was greatest in June for all species then declined indicating species placed little effort into sacrificial early season leaves when compared to those higher on the plant that could continue to support flowering or vegetative growth. The study of seasonal gas exchange in the presence of declining water availability has helped to describe competitive mechanisms at work during forest regeneration as well as provide physiologic support for the application of vegetation management regimes. / Graduation date: 2013

Red alder (Alnus rubra Bong.) is the only tree in British Columbia and the Northwest US to engage in actinorhizal symbiosis to fix atmospheric nitrogen. This study was conducted to explore the plasticity in growth and physiology among 58 17-year-old red alder families in response to variation in climate in two common garden plots, one at Bowser, BC and one at Terrace, BC. Physiological assessments included height and diameter growth, bud flush, water use efficiency as measured by δ13C, cold hardiness as measured by controlled freezing and electrolyte leakage, autumn leaf senescence, and instantaneous and seasonally integrated rates of nitrogen fixation as measured by acetylene reduction and natural abundance δ15N isotope analysis, respectively. Significant differences were identified among families for growth (height and diameter), bud burst stage, leaf senescence, cold hardiness, and bud nitrogen content. No significant differences among families were identified for water use efficiency as measured by δ13C, or for rates of nitrogen fixation as measured by either acetylene reduction or natural abundance δ15N. This study identified possible adaptive differences among red alder genotypes, especially in traits such as bud flush timing, cold hardiness, or nitrogen fixation and their respective contributions to growth. These differences often reflected a tradeoff between growth and the ability to tolerate an extreme environment. Cold hardiness results indicate that red alder families are well adapted to their climate of origin, and may not be able to acclimate sufficiently to a northward assisted migration of genotypes. Nitrogen fixation results demonstrated gaps in our current knowledge of Frankia distribution and impact on the actinorhizal symbiosis in British Columbia. / Graduate