La tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE), Choristoneura fumiferana (Clem.), est le ravageur le plus important des forêts de l’Amérique du Nord. L’éclaircie a été souvent recommandée pour réduire les pertes ligneuses causées par les épidémies de TBE. Ceci est basé sur l’hypothèse que l’impact positif de cet outil sylvicole sur la vigueur des arbres résiduels devrait les rendre plus résistants aux défoliations de TBE. Cependant, les résultats de différentes études sont contradictoires. Le but de cette étude consiste à mieux cerner les impacts de ce traitement sylvicole sur l’insecte et sur ses hôtes selon diverses situations et de suivre ces impacts dans le temps. Pour y parvenir, des élevages sur le terrain de TBE et des analyses chimiques foliaires des essences hôtes ont été effectués selon un gradient d’éclaircie (réduction de 0, 25 et 40% de la surface terrière du peuplement) et de qualité de drainage du site (mésique avec drainage oblique, subhygric, hydrique). Des élevages ont aussi été effectués sur des sites à drainage rapide. L’ensemble des travaux a été conduit dans le domaine de la sapinière à bouleau blanc. Les résultats de cette étude démontrent que l’éclaircie réduit à court terme la résistance des sapins à la TBE et que ce phénomène est lié à des baisses significatives de certains monoterpènes dont les concentrations dépendent fortement de la qualité de drainage du site. Cependant trois ans après le traitement, celui-ci entraîne une forte augmentation de la résistance des sapins baumiers à l’insecte. Cette augmentation de résistance est essentiellement due à une augmentation de production foliaire (accroissement de la tolérance) et est particulièrement marquée dans les peuplements évoluant sur des sites hydriques soumis à des intensités d’éclaircie de 40% de réduction de surface terrière. Cette résistance accrue se maintient pour au moins 6 ans après l’application du traitement. Ces résultats suggèrent que cette technique sylvicole pourrait être utilisée comme mesure préventive visant à réduire l’impact négatif de TBE sur les forêts québécoises. / Spruce budworm (Choristoneura fumiferana (Clem.)) is the most destructive insect pest in the maritime and boreal forests of North America. Thinning has been recommended to reduce damage caused by spruce budworm. The positive impact of this silvicultural procedure on the vigour of the residual trees should, in theory, render them more resistant to budworm defoliation. However, various research projects focused upon effects of this silvicultural tool on host tree resistance have yielded equivocal results. The main objective of this project was to clarify the real effect of thinning on host tree resistance to spruce budworm attacks. Field-rearing experiments with spruce budworm were conducted, together with foliar chemical analyses, along a gradient of stand thinning density (0%, 25%, and 40% stand basal area reduction) and drainage class (mesic with seepage, class 3; subhygric, class 4; hydric, class 5) in balsam fir–paper birch association stands. Rearing experiments were also conducted in rapidly drained sites (class 2). The results showed that resistance to spruce budworm of balsam fir, unlike white and black spruce, was significantly reduced one year after thinning. This response was likely due to increased defoliation linked to reduction in certain monoterpene concentrations and to decreased foliage production, except on drainage class 5, where the treatment increased fir resistance. However, three years after treatment we observed the opposite response. High thinning intensity (40%) positively affected balsam fir and white spruce tolerance to damage and, therefore, tree resistance by increasing foliage production and the amount that remained after budworm feeding. This increased resistance persists for at least 6 years after the treatment was conducted. These results suggest that this silvicultural technique could be used as a preventive control measure to reduce the negative impact of spruce budworm on Quebec's forests.

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.

Notre étude a consisté à détecter et à quantifier, le cas échéant, la présence de flux génique entre des peupliers à composantes exotiques et leurs cousines indigènes. Nous avons récolté sur deux sites différents (Matane et Sorel) et sur deux à trois années consécutives, des graines provenant d’arbres-mères des espèces indigènes, Populus balsamifera et P. deltoides, situés autour de plantations de peupliers à composantes exotiques. Nous avons génotypé les graines à l’aide de marqueurs génétiques spécifiques de ces espèces. Ceci nous a permis de détecter la présence d’allèles provenant des arbres mâles à composantes exotiques de la plantation au sein des graines récoltées sur les arbres-mères indigènes présents autour de ces plantations. Nos résultats ont ainsi révélé la présence d’hybridation entre les arbres indigènes et les arbres à composantes exotiques des plantations. Cette hybridation spontanée pourrait affecter à plus long terme la constitution génétique des populations locales des espèces indigènes. / The goal of this study was to detect and quantify, when necessary, the presence of gene flow between poplars with exotic components and their native relatives. Seeds were collected from native mother trees, Populus balsamifera and P. deltoides, located in the surroundings of plantations of poplars with exotic components, in two different sites (Matane and Sorel) and during two to three consecutive years. We genotyped these seeds using genetic markers specific for these species. This method allowed us to detect, in the seeds collected from native mother trees present around these plantations, the presence of alleles brought about from male trees with exotic components located within the plantations. Our results revealed the presence of hybridization between native trees and trees with exotic components from the plantations. This spontaneous hybridization could affect in the long term the genetic constitution of local populations of native species.

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 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.

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 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.

La plantation d'arbres est un outil d'aménagement permettant de restaurer les écosystèmes forestiers dont la résilience est compromise par l'intensité et la répétition d'une perturbation, mais peut être insuffisante si le régime de perturbation est maintenu. Les plantations de sapins baumiers sont utilisées sur l'île d'Anticosti pour restaurer l'habitat du cerf de Virginie. Pour favoriser la régénération naturelle ainsi que la croissance des sapins plantés, des enclos ont été érigés et les densités de cerf y ont été réduites afin de diminuer la pression de broutement. Notre objectif était d'identifier les facteurs qui influencent l'herbivorie à l'échelle du paysage et à l'échelle locale et d'identifier les facteurs influençant la croissance du sapin, notamment l'herbivorie, les caractéristiques du sol et la végétation avoisinante. Nous avons mesuré la croissance de 114 sapins baumiers situés dans deux enclos de gestion après 8 ans. Après le démantèlement des enclos, nous avons évalué l'intensité du broutement et l'occurrence d'écorçage des sapins. À l'échelle du paysage, l'intensité du broutement augmente en se rapprochant des peuplements de conifères matures, mais pas l'écorçage. L'intensité du broutement sur le sapin augmente également avec la densité d'épinettes blanches environnantes. L'abondance en sapin baumier et bouleau blanc augmente le risque des sapins d'être écorcés. Enfin, l'addition des effets négatifs du broutement et de la densité de végétation sur la croissance des sapins ont permis de mieux prédire la croissance des sapins une meilleure prédiction que les effets individuels de ces deux facteurs. En revanche nous n'avons pas observé d'effet de la composition chimique du sol sur la croissance. Nos résultats montrent que le succès de la restauration des écosystèmes forestiers par la plantation dépend de la végétation avoisinante qui influence indirectement la croissance via le broutement ainsi que directement par la compétition pour les ressources. / Tree planting is a management tool to restore forest ecosystems whose resilience is compromised by the intensity and repetition of a disturbance, but may be insufficient if the disturbance regime is maintained. Balsam fir plantations are used on Anticosti Island to restore white-tailed deer habitat. To promote natural regeneration and growth of planted fir trees, enclosures were erected and deer densities were reduced to decrease browsing pressure. Our objective was to identify factors influencing herbivory at the landscape and local scales and to identify factors influencing fir growth, such as herbivory, soil characteristics, and surrounding vegetation. We measured growth of 114 balsam fir trees located in two management enclosures after 8 years. After dismantling the enclosures, we assessed browsing intensity and the occurrence of fir bark. At the landscape scale, browsing intensity increased as we approached mature conifer stands, but bark stripping did not. Browsing intensity on fir increases with surrounding white spruce density. Abundance of balsam fir and white birch increases the risk of fir being bark stripped. Finally, the addition of the negative effects of browsing and vegetation density on fir growth resulted in a better prediction of fir growth than the individual effects of these two factors. In contrast we did not observe an effect of soil chemistry on growth. Our results show that the success of forest ecosystem restoration through planting depends on the surrounding vegetation, which influences growth indirectly via browsing as well as directly by the competition for resources.

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