Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / Depuis quelques années, les milieux ruraux du Québec où le secteur forestier tient une place importante dans l’économie, semblent faire face à une situation difficile. Dans ce cas, une délégation de la gestion forestière vers les communautés est souvent suggérée comme élément de solution. Les fermes forestières en métayage, mises en œuvre à la Forêt modèle du Bas-Saint-Laurent, représentent une forme de délégation envisageable dans ce contexte. Notre recherche s’appuie sur l’intention de transposer cette formule de gestion ailleurs sur le territoire forestier public. Notre principal objectif est d’élaborer un outil permettant à des communautés forestières d’évaluer le potentiel territorial et social d’un territoire forestier public, en vue d’y établir des fermes forestières en métayage. Cet outil d’évaluation est construit à partir de données tirées de la littérature, d’entrevues, d’un groupe de discussion et d’un sondage postal. Il comprend les principaux facteurs de succès biophysiques, économiques, sociaux et institutionnels liés à la mise en place de fermes forestières en métayage. L’outil proposé suggère un cadre d’analyse pour une forme de gestion alternative aux formules existantes sur le territoire public. Il se veut surtout un instrument facilitant l’évaluation et la prise de décision par les communautés, relativement au potentiel forestier de leur territoire. / For years, rural Quebec communities that depend on forestry have had to cope with socioeconomic problems. To overcome this situation, the delegation of forest management decision making to local communities is often suggested as part of the solution. The forest tenant farm formula, which is being applied to the Forêt modèle du Bas-Saint-Laurent, represents a conceivable method for the delegation of authority in this particular context. Our research has been carried out with the intention of transposing this formula to public forest lands. Our main objective is to develop a tool that will enable forest communities to evaluate the territorial and social potential of a public forest in view of establishing forest tenant farms. This evaluation tool was designed using data collected from a document review, various interviews, a focus group and a postal survey. It includes the main biophysical, economic, social and institutional success factors for the establishment of forest tenant farms. Our tool proposes an analytical framework for management models that differ from existing formulas on public land. Most of all, it is an instrument to facilitate evaluation and decision making by communities in reference to the forestry potential of their territory.

La prise de décisions est une activité à forte intensité de connaissances, nécessitant la création et utilisation des connaissances pour l'amélioration de la qualité des décisions, soit la performance décisionnelle (PD). La PD est un défi pour tous les gestionnaires, peu importe le secteur industriel dans lequel ils œuvrent, car les décisions deviennent plus complexes, moins structurées, et fondées sur les connaissances organisationnelles. Bien que la GC soit soulignée pour sa contribution à la PD, les liens entre ces deux concepts n’ont pas été établis dans les recherches précédentes. L’objectif de cette thèse comble cette lacune en investiguant l’apport d’une approche multidimensionnelle de la GC à la PD, considérant des facteurs touchant les dimensions technologiques, humaines, organisationnelles, et une culture reconnaissant la valeur de la connaissance pour l’organisation. Les dimensions traitées, soit les moyens et outils, les processus, la structure et la culture de la GC sont les plus fréquemment mentionnées dans la littérature, mais traitées de manière isolée. Notre recherche vise à corriger cette faille, portant une attention particulière aux effets d’interaction entre les dimensions de la GC, et ce, dans un contexte réel. Pour ce faire, une recherche-action menée dans une entreprise du secteur forestier, traitant des opérations forestières. Ce terrain nous a offert de riches résultats, car des problématiques semblables se retrouvent dans d’autres secteurs d’activités. Nos résultats suggèrent qu’une approche multidimensionnelle de la GC est fructueuse pour l’amélioration de la PD, notamment quant à la productivité, l’agilité, l’innovation et la réputation des décisions. Nos résultats illustrent aussi la connexion entre les dimensions de la GC pour une meilleure PD, nous permettant de valider empiriquement qu’elles sont toutes importantes à prendre en compte et sont interreliées. Des mécanismes et des initiatives mis en place ont permis de illustrer ces liens. Par exemple, l’adoption d’outils de GC requiert des activités de la GC adaptées, une structure les soutenant, et une culture favorisant le partage, l’utilisation, et la création de connaissances en vue d’une meilleure PD. La démarche utilisée dans le cadre de notre recherche-action peut être mise à profit d’autres organisations qui cherchent à améliorer la PD. Mots-clés : gestion des connaissances; performance décisionnelle; recherche-action; cartographie des connaissances; planification forestière; réseau d’approvisionnement forestier. / Improving decision performance (DP) is a challenge for all managers, regardless of the industry in which they work. This challenge is even more important in the current business environment where decisions become more complex, less structured, and increasingly based on organizational knowledge. Although KM is underlined for his contribution to the PD, recent research indicates the relationship between these two concepts needs more investigation in order to be better exploited in the management of organizations. To fill this gap, the objective of this thesis was to investigate the contribution of a multidimensional approach of KM to better support DP. Our approach considers factors from organizational, technological and human dimensions, and a culture that recognizes the value of knowledge. These dimensions of KM are mentioned in the literature, and are often investigated separately. However, in this thesis we pay special attention to interaction effects between them, to provide a holistic perspective in a real context. We conducted an action research in a company in the forestry sector; particularly we studied planning and forecasting of forest operations processes. This fieldwork provided rich data and interesting results, as well as highliighting problems that can be found in other sectors. Our results provide a deeper understanding and a holistic view of the KM based on a multidimensional approach to better support DP within organizations. Our results show that organizational, technological and cultural dimensions of the KM are all important and are deeply interrelated. We put in place mechanisms and initiatives that allowed us to validate this empirically. The approach used in the context of our action research can be exploited in other companies that seek to improve the DP, whether the forestry sector or elsewhere. Key words: Knowledge management; Decision performance; Multidimensional approach of KM; Action research; Knowledge mapping; Business process mapping; Forestry operations; Wood supply network.

Le feu joue un rôle important dans la succession de la forêt boréale du nord-est de l’Amérique et le temps depuis le dernier feu (TDF) devrait être utile pour prédire la distribution spatiale du carbone. Les deux premiers objectifs de cette thèse sont: (1) la spatialisation du TDF pour une vaste région de forêt boréale de l'est du Canada (217,000 km2) et (2) la prédiction du carbone de la biomasse aérienne (CBA) à l’aide du TDF à une échelle liée aux perturbations par le feu. Un modèle non paramétrique a d’abord été développé pour prédire le TDF à partir d’historiques de feu, des données d'inventaire et climatiques à une échelle de 2 km2. Cette échelle correspond à la superficie minimale d’un feu pour être inclus dans la base de données canadienne des grands feux. Nous avons trouvé un ajustement substantiel à l’échelle de la région d’étude et à celle de paysages régionaux, mais la précision est restée faible à l’échelle de cellules individuelles de 2 km2. Une modélisation hiérarchique a ensuite été développée pour spatialiser le CBA des placettes d’inventaire à la même échelle de 2 km2. Les proportions des classes de densité du couvert étaient les variables les plus importantes pour prédire le CBA. Le CBA co-variait également avec la vitesse de récupération du couvert au travers de laquelle le TDF intervient indirectement. Finalement, nous avons comparé des estimations de CBA obtenues par télédétection satellitaire avec celles obtenues précédemment. Les résultats indiquent que les proportions des classes de densité du couvert et des types de dépôts ainsi que le TDF pourraient servir comme variables auxiliaires pour augmenter substantiellement la précision des estimés de CBA par télédétection. Les résultats de cette étude ont montré: 1) l'importance d’allonger la profondeur temporelle des historiques de feu pour donner une meilleure perspective des changements actuels du régime de feu; 2) l'importance d'intégrer l’information sur la reprise du couvert après feu aux courbes de rendement de CBA dans les modèles de bilan de carbone; et 3) l'importance de l'historique des feux et de la récupération de la végétation pour améliorer la précision de la cartographie de la biomasse à partir de la télédétection. / Fire is as a main succession driver in northeastern American boreal forests and time since last fire (TSLF) is seen as a useful covariate to infer the spatial variation of carbon. The first two objectives of this thesis are: (1) to elaborate a TSLF map over an extensive region in boreal forests of eastern Canada (217,000 km2) and (2) to predict aboveground carbon biomass (ABC) as a function of TSLF at a scale related to fire disturbances. A non-parametric model was first developed to predict TSLF using historical records of fire, forest inventory data and climate data at a 2-km2 scale. Two kilometer square is the minimum size for fires to be considered important enough and included in the Canadian large fire database. Overall, we found a substantial agreement at the scale of both the study area and landscape units, but the accuracy remained fairly low at the scale of individual 2-km2 cells. A hierarchical modeling approach is then presented for scaling-up ABC from inventory plots to the same 2 km2 scale. The proportions of cover density classes were the most important variables to predict ABC. ABC was also related to the speed of post-fire canopy recovery through which TSLF acts indirectly upon ABC. Finally, we compared remote sensing based aboveground biomass estimates with our inventory based estimates to provide insights on improving their accuracy. The results indicated again that abundances of canopy cover density classes of surficial deposits, and TSLF may serve as ancillary variables for improving substantially the accuracy of remotely sensed biomass estimates. The study results have shown: 1) the importance of lengthening the historical records of fire records to provide a better perspective of the actual changes of fire regime; 2) the importance of incorporating post-fire canopy recovery information together with ABC yield curves in carbon budget models at a spatial scale related to fire disturbances; 3) the importance of adding disturbance history and vegetation recovery trends with remote sensing reflectance data to improve accuracy for biomass mapping.

Le projet de modélisation du fonctionnement hydrique d'une forêt amazonienne brésilienne est d'une importance capitale pour les études globales du climat. C'est un sujet d'actualité très sensible en raison de la fragilité de la forêt amazonienne ainsi que des modifications encore mal connues qu'elle pourrait subir suite aux fluctuations climatiques globales: élévation de la température, augmentation atmosphérique de la teneur en CO2, variations des précipitations suite à une modification de la circulation générale. Du point de vue scientifique, le projet proposé est le développement d'un modèle hydrodynamique qui tiendra compte des spécificités des sols amazoniens. Le modèle développé servira à la prédiction du comportement de la forêt sous différentes conditions climatiques et selon différents types de sols dans des travaux futurs. Il s'agit d'une innovation puisque les résultats de la recherche permettraient désormais de tenir compte de nouveaux paramètres (spécificités des sols amazoniens, fonction d'évapotranspiration adaptée à la forêt amazonienne brésilienne) dans les modèles météorologiques globaux. Il en résultera également une meilleure compréhension de l'interaction entre l'évolution des forêts et les fluctuations climatiques.

La coupe avec protection des petites tiges marchandes (CPPTM) consiste essentiellement en la récolte du couvert dominant tout en protégeant les tiges inférieures à 15,1 cm de diamètre à hauteur de poitrine. Grâce au suivi de placettes permanentes et à la réalisation d'analyses de tiges, les impacts de ce traitement sur les tiges résiduelles et la régénération ont été étudiés 5 et 10 ans après CPPTM dans des sapinières et des pessières noires du Québec. L'étude visait principalement à modéliser les probabilités de pertes des tiges protégées, à étudier l'abondance de la régénération dans les sentiers et à documenter les problèmes associés à l'insolation hivernale au tronc. Une méthode automatisée a aussi été développée afin d'évaluer rétrospectivement l'évolution de la base de cime vivante à partir des accroissements le long de la tige. Cinq ans après CPPTM, les probabilités de pertes après traitement sont largement tributaires des caractéristiques du peuplement avant coupe (surface terrière marchande, densité de gaules, proportion de pin gris), de la qualité des opérations et des caractéristiques des tiges protégées. Les stations dominées par l'épinette noire sont moins bien régénérées que les stations associées aux sapinières. La densité de tiges marchandes résineuses protégées affecte positivement les coefficients de distribution des résineux et des feuillus. La présence de résineux y est aussi affectée par la saison de récolte et la précipitation totale annuelle. Les analyses de tiges réalisées 10 ans après CPPTM ont révélé que plusieurs sapins ont développé des blessures d'insolation. Celles-ci tendent à s'élargir et à progresser en hauteur. Les probabilités d'insolation sont plus élevées pour les arbres avec peu de compétiteurs du côté sud-ouest de la tige et dont la cime vivante est réduite. Pour obtenir de bons résultats (taux de pertes et d'insolation acceptables), il importe de bien cibler les peuplements à traiter et de réaliser un suivi rigoureux des opérations de récolte. Des alternatives sylvicoles pouvant être pratiquées dans certains sentiers sont suggérées. La méthode d'estimation rétrospective de la base de cime vivante mériterait d'être testée pour d'autres conditions de croissance.

La martre d'Amérique {Martes americana) a été l'objet de nombreuses préoccupations chez les biologistes de la conservation, vu sa réputation de spécialiste peuplements matures et surannés en forêt boréale. Cependant, des études récentes ont remis en question cette réputation en démontrant une fréquentation régulière de peuplements plus jeunes par cette espèce. Néanmoins, l'utilisation réelle des divers types de peuplements demeure méconnue. J'ai étudié les mouvements de la martre d'Amérique en fonction des caractéristiques structurelles de la forêt et de l'activité locale des proies à la Forêt Montmorency, Québec. Au cours des hivers 2004 et 2005, j'ai suivi à pied et géoréférencé par GPS 34 pistes de martre totalisant de 57 km, ainsi que toutes les pistes de proies et les accès sous-nivéaux croisés par les pistes de martre. La sinuosité des mouvements de la martre était associée positivement à la quantité locale de pistes d'écureuils (Tamiasciurus hudsonicus) et de lièvres (Lepus americanus), indépendamment du type de peuplement. Les mouvements sinueux de la martre étaient associés à de fréquentes visites des accès sous-nivéaux, particulièrement à fine échelle (résolution de 10 m vs. 20 - 50 m). Après avoir tenu compte du nombre de pistes de proies, la sinuosité des mouvements de martre était peu ou pas associée au type de peuplement. Ces résultats réaffirment l'idée que la Martre d'Amérique peut s'accommoder d'une certaine diversité d'âges de peuplements en sapinière boréale humide, pourvu qu'un nombre suffisant de proies s'y retrouve. / American Marten (Martes americana) has long preoccupied wildlife conservationists, given its reputation as an old-growth forest specialist. However, recent work showing marten's presence in a variety of forested landscapes has led scientists to reconsider the latter reputation. Despite this, forest stand use by marten remains little understood. I studied the movements of the American marten in relation with the structural characteristics of the forest and local prey activity, at the Montmorency Research Forest, Québec, Canada. In the winters of 2004 and 2005, I followed and monitored by GPS 34 tracks of martens for a total length of 57 km, and recorded ail prey tracks and sub-nivean accesses crossed by the marten tracks. Marten movements were more tortuous in the presence of high track counts of squirrel (Tamiasciurus hudsonicus) and snowshoe hare (Lepus americanus), independently of forest structure. Tortuous marten movements were associated with frequent visits of sub-nivean accesses, particularly at fine spatial scale (10 m vs. 20 - 50 m resolution). After accounting for prey activity, marten movement patterns were seldom associated to stand type. These results support the idea that American martens can occur in a variety of forest stand ages, as long as prey activity is high.

Une gélivasque est une dépression topographique de faible dimension dépourvue de couvert arborescent à l'intérieur d'un environnement forestier au sein de la forêt boréale. Sa frontière est une limite d'arbre altitudinale inversée. L'absence de couvert arborescent est la conséquence de la récurrence des gels radiatifs pendant toute la saison de croissance. Cette étude a pour but de caractériser le phénomène des gélivasques en fonction de la latitude, entre 47°30' et 57° 15' N et entre 70° et 72° O au Québec. La longueur de la saison de croissance varie avec la latitude. Nous supposons qu'une saison de croissance plus longue comprendra un plus grand nombre de gels radiatifs. Cette augmentation du nombre de gels dans les gélivasques dans la partie méridionale de la forêt boréale aurait un impact négatif sur la capacité de colonisation des gélivasques par les arbres dont l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.). À la faveur d'une saison de croissance plus longue, la fréquence des cernes de gel augmenterait et l'établissement et la croissance en hauteur diminuerait. La colonisation serait plus difficile dans les gélivasques dans la partie méridionale. Par conséquent les gélivasques seraient plus abondantes dans le sud de l'aire d'étude. Une analyse de photographies aériennes a permis de mettre en évidence que la répartition et l'abondance des gélivasques n'est pas fonction de la latitude mais seraient plutôt étroitement reliées à la forêt ouverte. L'analyse dendrochronologique de l'épinette noire colonisant les gélivasques et leurs alentours dans 14 sites différents a permis de mettre en évidence une légère augmentation des cernes de gel dans le sud de l'aire d'étude. On observe également dans les gélivasques de la partie méridionale de la région d'étude une plus grande fréquence d'apparition de thûfurs, formes périglaciaires créées par la géliturbation. Ils sont, avec les cernes de gel, un indice confirmant l'influence d'un plus grand nombre de gel radiatifs dans le sud de l'aire d'étude, là où la saison de croissance est plus longue. Aucune tendance latitudinale n'a été mise en évidence en ce qui concerne les taux de croissance en hauteur et les chronologies d'établissement de l'épinette noire dans les gélivasques. Peu importe l'âge du peuplement adjacent et la latitude, l'établissement de l'épinette noire dans les gélivasques débute toujours après 1933 et cesse au cours des années 1990-2000. La confection d'une chronologie de cernes de gel a permis de mettre en évidence que les années 1990 et 2000 ont été marquées, comparativement aux années 1970 et 1980, par un grand nombre de gels, synchronisés dans toute l'aire d'étude. Des conditions favorables à l'épinette noire ont permis son établissement dans les gélivasques au cours de la seconde moitié du 20e siècle. Les gélivasques peuvent se maintenir dans le temps mais elles sont sensibles aux fluctuations des conditions climatiques.

Au Québec, la forêt couvre 761 100 km2. Pour assurer la pérennité de cette ressource naturelle, une gestion durable et concertée, ainsi qu’une connaissance fine de celle-ci sont indispensables. Ainsi, le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs (MFFP) mène des inventaires forestiers périodiques pour caractériser les peuplements écoforestiers. Durant ces inventaires, les attributs forestiers, tels le volume marchand brut (VMB), sont calculés. Les outils de télédétection sont aussi utilisés pour améliorer la qualité des inventaires. Ils offrent l’avantage de fournir des données de haute résolution, acquises de manière objective, répétable, à grande échelle, et à partir desquelles les attributs forestiers peuvent être estimés. Le MFFP a entrepris une acquisition provinciale de données lidar afin d’améliorer la caractérisation du territoire forestier. La recherche de modèles plus exacts et précis pour prédire les attributs forestiers à partir du lidar constitue une problématique d’actualité chez les intervenants forestiers. L’objectif de cette thèse est l’amélioration de l’estimation du VMB des sapinières au Québec à partir du lidar. Son originalité repose sur l’analyse des effets de quatre facteurs sur la modélisation du VMB, à savoir : le paramétrage du capteur lidar, la mortalité présente dans les placettes-échantillons, la variabilité des conditions de croissance entre différents sites d’étude et le décalage temporel observé entre la période d’inventaire et de survol du lidar. Une sélection des meilleures variables explicatives a d’abord été effectuée. Une méthodologie a ensuite été développée pour inclure les effets des facteurs dans les modèles de VMB. Les résultats ont indiqué que : 1) pour un site d’étude donné, la hauteur moyenne des premiers retours, le pourcentage de retours en dessous de 2 m et l’indice de rugosité de surface de la canopée sont les meilleures variables explicatives du modèle (pseudo-R2 = 0.91, racine de l'erreur quadratique moyenne, REQM = 27.8 m3 ha−1). À plus grande échelle (ex.: paysage), la combinaison optimale de variables explicatives comprend la hauteur moyenne des premiers retours, le pourcentage de retours au-dessus de 2 m et l’écart-type de la hauteur des premiers retours au-dessus de 2 m (pseudo-R2 = 0.75, REMQ = 33.0 m3 ha−1). 2) la hauteur moyenne et la répartition spatiale des premiers retours dans le nuage de points ont un effet sur la précision des modèles. L’inclusion de ces paramètres dans une fonction de variance permet de modéliser l’hétéroscédasticité des résidus et de mieux estimer l’incertitude (REMQ = 3.7 m3 ha-1 multiplié par la fonction de variance versus 28.0 m3 ha- 1 sans la fonction). 3) la présence d’arbres morts dans les placettes-échantillons augmente l'erreur de prédiction des modèles. Des cimes délimitées sur un modèle de hauteur de canopée peuvent être classées selon le statut de l’arbre (mort/vivant) à l’aide de variables descriptives de la distribution d’intensité des retours. L’élimination des retours associés aux arbres morts, avant l’étape de modélisation, permet d’améliorer les prédictions. Par exemple, dans un contexte où le niveau de mortalité observé est inférieur à 33%, la REMQ a diminué de 31.3 m3 ha-1 à 27.7 m3 ha-1 tandis que le pseudo-R2 a augmenté de 0.88 à 0.90. 4) les conditions de croissance des arbres peuvent varier le long d’un gradient du bioclimat. Cette variabilité ainsi que le décalage temporel observé entre la période d’inventaire et de survol du lidar, ont un effet sur l’exactitude des modèles. L’application d’un modèle spécifique à un site d’étude vers un autre site d’étude peut conduire à des prédictions biaisées. L’inclusion d’un coefficient aléatoire d’ajustement de la hauteur par site (indicateur de la variabilité intersites) ainsi que d’une fonction d’ajustement de la croissance (pour tenir compte du décalage temporel) permettent d’améliorer les prédictions (pseudo-R2 = 0.86 versus 0.75, REMQ = 24.1 m3 ha-1 versus 33.1 m3 ha-1). Le remplacement du coefficient aléatoire par une variable du bioclimat, fournit des prédictions semblables (pseudo-R2 = 0.86, REMQ ≤ 24.3 m3 ha-1). Le gradient du bioclimat pourrait affecter la structure des peuplements notamment en modifiant le rapport hauteur-diamètre des arbres. Cette thèse confirme l’aptitude du lidar à caractériser le volume marchand brut des sapinières au Québec. L’analyse de facteurs influençant la modélisation du VMB a amélioré l’exactitude et la précision des modèles. Ceci permet notamment d’établir des cartes de VMB plus fiables pour les intervenants forestiers. / In Quebec, forests cover an area of 761,100 km2. To ensure the sustainability of this natural resource, improved knowledge and informed management are important. The Quebec Ministry of Forests, Wildlife and Parks (MFFP) conducts forest inventories periodically to characterize the structure of forest stands. During these inventories, forest attributes such as timber merchantable volume (MV) are calculated. Remote sensing tools are also used to enhance the quality of the inventories. They offer the advantage of providing large scale, sequential high-resolution data, from which forest attributes can be estimated. The MFFP also started the provincial acquisition of lidar data to improve forest characterization. There is a need to develop more accurate and precise models to predict forest attributes using lidar data for forest users. The aim of this research is to improve lidar-based models to predict the MV of balsam firs in Quebec. The originality of this investigation lies in the analysis of the effects of four factors on the MV modelling. These are the lidar parameterization, the mortality in the sample plots, the variability of growth conditions and the temporal discrepancy between the field inventory period and the lidar survey. A search of the best explanatory variables was first made. A methodology was then developed to include the effects of the factors in the MV models. The results have shown that: 1) for a given study site, the average height of first returns, the percentage of first returns below 2 m and the canopy surface roughness index are the best explanatory variables of the model (pseudo-R2 = 0.91, root mean squared error RMSE = 27.8 m3 ha−1). At a large scale (eg.: landscape), the best subset of explanatory variables is the average height of first returns above 2 m, the percentage of first returns above 2 m and the standard deviation of height of first returns above 2 m (pseudo-R2 = 0.75, RMSE = 33.0 m3 ha−1). 2) The average height and the spatial distribution of first returns have an effect on the models’ precision. Including these parameters in a variance function enables to model the residual heteroscedasticity, and consequently, better estimate uncertainty (RMSE = 3.7 m3 ha-1 multiplied by the function of variance versus 28.0 m3 ha-1 without the function). 3) the presence of dead trees in plots increases the models’ prediction errors. Tree crowns delineated on a canopy height model can be classified according to the tree status (live/dead) when using variables describing the intensity distribution of returns. The removal of returns associated with dead trees prior to the modelling phase improves the predictions. For example, in a context where the observed mortality is less than 33%, the overall RMSE therefore decreased from 31.3 m3 ha-1 to 27.7 m3 ha-1 while the pseudo-R2 increased from 0.88 to 0.90. 4) the growing conditions of trees can vary along a bioclimatic gradient. This variability, along with the temporal discrepancy observed between the field inventory and the lidar survey, have an effect on the model accuracy. Applying a site-specific model from one study site to another can lead to biased predictions. The addition of a canopy height random coefficient (describing the site variability), and a growth function (accounting for the growth during the temporal discrepancy) improves the predictions (pseudo-R2 = 0.86 versus 0.75, RMSE = 24.1 m3 ha-1 versus 33.1 m3 ha-1). Replacing the random coefficient by a bioclimatic variable provides similar predictions (pseudo-R2 = 0.86, RMSEs ≤ 24.3 m3 ha- 1). The bioclimatic gradient could therefore affect the structure of stands, particularly in modifying the height-diameter ratio of trees. This thesis confirms the capacity of lidar to characterize the timber merchantable volume of balsam firs in Quebec. The analysis of factors influencing the modelling improved the accuracy and the precision of the models. This enables to build more reliable MV maps for forests users.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Dans les forêts mixtes tempérées, les coupes forestières du passé ont occasionné un manque en régénération d'essences compagnes souhaitées, généralement des conifères, de même que la raréfaction de certaines essences qui croissent lentement, telles que l'épinette rouge (Picea rubens Sarg.) et le thuya occidental (Thuja occidentalis L.). De précédentes études ont démontré qu'il existe un fort lien d'association entre les débris ligneux et la régénération de ces essences. De plus, la récolte communément hâtive du sapin baumier, dont les propriétés permettent de générer des débris ligneux sur une base régulière, pourrait diminuer le potentiel de substrats d'établissement adéquats pour certaines essences. De ce fait, si le rôle du sapin s'avère si important, une réduction de son abondance pourrait entraîner des impacts négatifs sur les écosystèmes étudiés. Parmi les coupes partielles, le procédé de régénération de la coupe progressive irrégulière peut s'avérer un choix sylvicole judicieux pour préserver une quantité suffisante de débris ligneux. Ainsi, l'utilisation de ce type de coupe pourrait constituer une solution prometteuse permettant de favoriser la régénération des essences principales de la forêt mixte tempérée, soit le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.), l'érable rouge (Acer rubrum L.) et le bouleau jaune (Betula alleghaniensis), puis assurer la pérennité de celles en raréfaction. Le présent mémoire a pour objectif principal de déterminer si les différentes caractéristiques associées aux débris ligneux au sol, en particulier, ceux de sapin baumier, affectent l'abondance de la régénération de l'épinette rouge, du thuya occidental, du sapin baumier, de l'érable rouge et du bouleau jaune en forêt mixte tempérée. Plus spécifiquement, l'effet du substrat d'établissement, du stade de décomposition et de l'essence des débris ligneux sur leur régénération a été évalué en absence de coupe et en conditions traitées par coupe progressive irrégulière. Cela a permis de documenter l'influence de la coupe partielle sur le processus de régénération de ces essences et la dynamique du bois mort. Les résultats en absence de coupe suggèrent que les débris ligneux de bouleau possédant un stade de décomposition avancé constituent, comparativement à ceux de sapin baumier, un substrat plus favorable pour les semis d'épinette rouge et de sapin baumier de la forêt mixte tempérée. Les propriétés physiques et chimiques qu'ils possèdent pourraient potentiellement expliquer ces résultats. De plus, sous les conditions créées par une coupe progressive irrégulière avec un niveau de prélèvement modéré de 40 %, nous avons observé des tendances similaires pour les semis d'érable rouge et de bouleau jaune. Nos résultats mettent en lumière l'importance d'assurer un apport constant en débris ligneux, tout en portant une attention particulière à ceux de bouleaux, dans l'optique d'un aménagement forestier durable. Les résultats de cette étude permettront d'améliorer les pratiques forestières en proposant des stratégies sylvicoles adaptées aux essences de la forêt mixte. / In temperate mixedwood forests, past forest harvesting has caused a lack of regeneration of desired companion species, generally conifers, as well as the decline of certain slow-growing species, such as red spruce (Picea rubens Sarg.) and northern white cedar (Thuja occidentalis L.). Previous studies have shown the strong association between coarse woody debris and the regeneration of several species. In addition, early harvesting of balsam fir, whose properties allow to produce coarse woody debris on a regular basis, could reduce the potential for suitable establishment substrates for certain species. Therefore, if the role of balsam fir the coarse woody debris tends to be important in the regeneration process of these species, a reduction of its abundance could lead to a negative impact on the ecosystems. Partial cuts such as irregular shelterwood can prove to be a wise silvicultural choice to preserve a sufficient amount of coarse woody debris. Thus, the use of this regeneration method could constitute a promising solution for promoting the regeneration of the main species such as balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.), red maple (Acer rubrum L.) and yellow birch (Betula alleghaniensis), and ensure the sustainability of declining species. The main objective of this study was to determine whether the various characteristics associated to the coarse woody debris, in particular those of balsam fir, affect the abundance of the regeneration of red spruce, northern white cedar, balsam fir, red maple and yellow birch of the temperate mixedwood forest. More specifically, the effect on their regeneration of the establishment substrate, the decay stage and the species of coarse woody debris was evaluated in absence of cutting and under irregular shelterwood conditions. This made it possible to document the influence of partial cutting on the regeneration process of these species and on the deadwood dynamics. Results in uncut stands show that birch woody debris with advanced decay is a more favorable substrate for red spruce and balsam fir seedling germination of the temperate mixed forest compared to those of balsam fir woody debris. Their physical and chemical properties could potentially explain these results. Moreover, following irregular shelterwood cutting with a moderate level of 40% removal, the same patterns were observed for red maple and yellow birch seedlings. Our results highlight the importance of ensuring a constant supply of coarse woody debris, while paying a particular attention to those of birches, from the perspective of sustainable management. The results of this study will help to improve forestry practices by proposing silvicultural strategies adapted to the mixedwood forest species.

Cette étude a été réalisée dans le domaine bioclimatique de la sapinière à bouleau blanc. Trois traitements d’éclaircie précommerciale (EPC) différents, répartis dans cinq blocs, ont été comparés à des stations témoin non éclaircies. Un traitement conventionnel a été effectué selon la norme en vigueur au Québec en 2001 (MRN 2001) et deux traitements alternatifs ont été élaborés en fonction d’objectifs régionaux. Dans chaque bloc, il y a 4 placettes témoins, 4 placettes traitées selon la norme de 2001 et 4 placettes traitées selon une modification à la norme de 2001 (traitement alternatif). Dans les blocs 1 et 2, ce traitement alternatif consiste au maintien de tiges résiduelles, à une distance de moins de 2 m, dans un seul quadrant (un quart de cercle). Dans les blocs 3, 4 et 5, le traitement alternatif consistait à espacer de cinq mètres les feuillus intolérants. Les effets des traitements et de la compétition sur la croissance en hauteur et en diamètre ont été modélisés pour la période de cinq ans suivant la réalisation d’une éclaircie précommerciale. À densité élevée, la compétition intra et interspécifique affecte grandement tous les aspects de la croissance des tiges résineuses, mais à densité faible elle affecte seulement la croissance en diamètre et la grosseur des branches. Les effets de l’EPC sur l’évolution du coefficient de distribution, du diamètre moyen quadratique et de la surface terrière ont également été modélisés. L’EPC affecte négativement les coefficients de distribution résineux et feuillus, mais c’est surtout les feuillus qui sont affectés. Le traitement d’EPC conventionnel favorise l’accroissement des 1 500 plus grosses tiges résineuses à l’hectare, mais ne favorise pas nécessairement l’accroissement en surface terrière. Les compétiteurs feuillus ou résineux, plus petits que la tige dégagée et situés dans un quadrant à une distance inférieure à deux mètres, influencent peu la croissance des tiges résineuses dégagées par éclaircie précommerciale, mais ils affectent négativement le développement des branches. Ceci suggère qu’une EPC dans laquelle quelques compétiteurs plus petits que l’arbre d’avenir sont laissés dans un quadrant de compétition, peut constituer une solution de compromis tant au niveau de la croissance de l’arbre que de la qualité de la tige. / This study was realized in the bioclimatic domain dominated by balsam fir and white birch. Three different treatments of precommercial thinning (PCT), distributed in five blocks, were compared with a control. A conventional treatment was made according to the standards current in Quebec in 2001 and two alternative treatments were elaborated according to the regional objectives. In every block, there are four control plots, four plots treated according to the 2001 MRNF standards of precommercial thinning and four plots treated according to a modification in the standards of 2001. In blocks 1 and 2 the alternate treatment consists in the preservation of residual stems, at a distance of less than 2 m, in a quarter circle. In blocks 3, 4 and 5 the alternate treatment consisted in spacing out to 5 metres the intolerant broad-leaved trees. The effects of treatments and competition on the growth in height and in diameter were modelized for the period of five years following a precommercial thinning. At high density, the intra and interspecific competition affect largely all the aspects of the growth of the coniferous stems, but in low density it affects only the growth in diameter and the thickness of branches. The effects of the PCT on the stem stocking, the average diameter and of the stand basal area were also modelized. The precommercial thinning negatively affects the stocking of broadleaved and coniferous species, but it affects especially the broadleaved trees. The treatment of precommercial thinning improve the increment of the 1 500 largest coniferous stems per hectare, but does not facilitate the increase of stand basal area. The broadleaved or coniferous competitors, shorter than the crop trees, located in a quarter circle within a distance of 2 meters, do not influence the growth of the coniferous stems but they influence negatively the development of branches. This suggests that a precommercial thinning in which some competitors smaller than the studied tree are left as residual stems, could constitute a good alternative method to both tree growth and quality.