De façon générale, la régénération après feu de l'épinette noire est suffisante pour assurer le maintien d'une forêt fermée. Cependant, dans certaines circonstances, des feux peuvent entraîner une régression du couvert forestier. Les inventaires forestiers du ministère des Ressources naturelles du Québec au coeur même de la forêt boréale fermées indiquent une proportion importante du territoire occupé par des pessières à cladonie (forêts de très faible densité) sur station sèche. L'hypothèse de travail est que ces forêts ouvertes sont mises en place naturellement, à la suite d'un manque de régénération entraînant ainsi une diminution de la densité du couvert forestier. Ces accidents peuvent être causés par le passage de feux au moment où les arbres sont immatures, lorsque la viabilité des graines est faible ou lorsque les conditions de germination de ces dernières et/ou le développement des semis sont inadéquats. L'objectif principal du projet est de démontrer que certains sites où l'on retrouve actuellement des pessières à cladonie étaient autrefois occupés par des forêts d'épinette noire fermées. Les objectifs secondaires sont de décrire les mécanismes d'ouverture du couvert forestier sur stations sèches et dépôts meubles de cette zone forestière et de démontrer qu'il y a une perte de productivité forestière. Le site d'étude, d'une superficie d'environ 25 ha, est situé à environ 140 km au nord du lac Saint-Jean (Québec) (50° nord, 72° ouest). Deux incendies forestiers ont été répertoriés, le premier vers 1920 et le second en 1995. Le coefficient de distribution (stocking) a été déterminé à partir d'inventaires de troncs d'arbres au sol partiellement décomposés, d'arbres morts debouts et de semis pour trois cohortes d'épinettes (avant 1920, 1920 à 1995, après 1995), par la mesure d'un réseau de 78 placettes échantillons de 4 m2. Les résultats montrent une chute du coefficient de distribution au cours du 20leme siècle, de 44 % à 26 % et finalement 4 % pour les trois cohortes identifiées. Ces données confirment la possibilité d'une régression rapide du couvert forestier sous l'action de feux survenus à la suite d'épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette. Elles sont également en accord avec les hypothèses portant sur le caractère accidentel de l'ouverture de la forêt. Pour évaluer le potentiel de croissance, 41 tiges échantillons ont été récoltées et analysées par la méthode de l'analyse de tiges. Les valeurs de croissance des tiges (Diamètre: 1,7 mm/année, Hauteur: 13,5 cm/année Volume: 1,0 dm3/tige/année) sont semblables à celles des tiges croissant dans les peuplements fermés avoisinants sur sites comparables. Les résultats obtenus nous permettent d'envisager des interventions dont le reboisement pour contrer les effets à long terme de ce phénomène et assurer le maintien des forêts commerciales d'épinette noire.

La formation du cerne de croissance du sapin de baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) a été étudiée en forêt boréale dans le but de décrire son développement et de déterminer les facteurs météorologiques qui l'influencent. La croissance radiale a été mesurée à l'aide de deux techniques soit les analyses cellulaires et la dendrométrie. Des micro-carottes ont été extraites à toutes les semaines pendant les saisons de croissance de 1998 à 2000 afin d'effectuer des analyses cellulaires. Des sections ont été colorées à l'aide du cresyl fast violet pour dénombrer les cellules dans la phase d'élargissement radial, la phase de formation des parois secondaires et les cellules matures, permettant une reconstruction du développement du cerne. L'accroissement radial journalier a été étudié au cours des saisons de 1998 à 2001 à l'aide de dendromètres électroniques. Les analyses des cellules ont permis d'observer des variations dans le début de la croissance (7 mai-7 juin), dans la transition bois initial-bois final (2 juillet-19 juillet) et dans la fin de la lignification des parois cellulaires (20 août-20 septembre). L'élargissement radial a été de courte durée, de moins d'une semaine pour le bois initial et de 5 à 10 jours pour le bois final. Le temps requis pour l'épaississement des parois secondaires a été d'environ 20 jours et 30-35 jours pour le bois initial et le bois final respectivement. L'accroissement radial mesuré par les dendromètres a été divisé en 4 périodes suivant le cycle diurne du tronc soit (1) contraction, (2) expansion, (3) accroissement et (4) cycle total. Les conditions météorologiques moyennes de chacune des périodes ont été comparées à l'accroissement à l'aide de corrélations et de fonctions de réponse. Les conditions météorologiques prévalant de 16-17 h jusqu'à 8-9 h, correspondant aux périodes d'expansion et d'accroissement, ont eu le plus d'impact sur l'accroissement. Les fonctions de réponse étaient fortement linéaires avec une variance expliquée de 80-90 % et ont confirmé la majeure partie des résultats obtenus à l'aide des corrélations. L'accroissement a été positivement corrélé aux précipitations durant les phases 2 à 4 du cycle. Seule la température maximale de la période d'accroissement a eu un effet positif, suggérant que les températures nocturnes sont les plus importantes. Les résultats des analyses climat-croissance à l'aide des mesures cellulaires ont montré que dans le bois initial, la largeur des cellules est fortement reliée avec la température maximale, particulièrement celle du mois de juin où la majorité du cerne est formée. L'épaisseur des parois cellulaires dans le bois initial est aussi fortement reliée à la température à partir de la mi-juin jusqu'à la mi-juillet. Les résultats des analyses cellulaires montrent une flexibilité dans le développement du cerne procurant un avantage en forêt boréale où les conditions optimales de croissance changent d'années en années. La variation de la dimension des trachéides formées durant la saison de croissance est principalement affectée par la température journalière au tout début de sa différentiation. Par la suite, les processus d'élargissement cellulaire sont principalement influencés par les conditions nocturnes de précipitations et de températures.

Les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette représentent l'une des perturbations majeures des forêts du Québec. Les données dendrochronologiques des 450 dernières années ont révélé que les épidémies du 20e siècle étaient plus sévères que celles des siècles précédents. De plus, il semble que les épidémies survenant au sud du Québec soient plus importantes que celles affectant les peuplements de la pessiere à mousse. Bien que la dynamique récente soit bien connue sur l'ensemble du territoire, la variabilité naturelle à long terme des épidémies est pratiquement inconnue. L'objectif du projet est de construire une chronologie continue d'arbres vivants et enfouis afin d'y identifier des réductions de croissance amenées par l'insecte. Pour ce faire, la forêt en bordure de deux tourbières situées au nord du Lac-Saint-Jean dans la pessiere à mousse a été échantillonnée afin de construire une chronologie d'arbres vivants. Les deux tourbières ont, quant à elles, été excavées afin de recueillir des troncs enfouis qui peuvent allonger la chronologie d'arbres vivants grâce à l'interdatation. Certains des échantillons prélevés dans les couches superficielles de la tourbe ont pu être insérés dans la chronologie permettant à celle-ci de s'étendre jusqu'en 1683. De nombreux arbres enfouis n'ont pu être interdatés avec les arbres vivant. Cependant, certains ont pu l'être entre eux pour ainsi former des chronologies flottantes. La majorité de ces chronologies ont été datés au 14C et proviennent de la période entre 500 à 1200 AD. À l'aide du logiciel OUTBREAK, des épidémies de l'insecte ont pu être identifiées sur les chronologies flottantes et sur celle comprenant des arbres vivants et enfouis. Les épidémies identifiées sur la chronologie d'arbres vivants et enfouis étaient peu sévères. Le climat, des peuplements moins susceptibles à la prolifération de l'insecte et le décalage phénologique entre les bourgeons de l'espèce hôte et Péclosion des larves peuvent expliquer la faiblesse du signal enregistrée. Les réductions identifiées sur les chronologies flottantes datant de 500 à 1200 AD étaient, quant à elles, très sévères. Une fréquence de feu amenant une proportion plus importante de forêts matures pourrait causer la force du signal observée. Cependant, la méthode pourrait comprendre un biais. L'incapacité d'inclure dans les chronologies flottantes les arbres ne présentant pas de réduction lors de l'interdatation peut avoir causé une surévaluation des épidémies. Les résultats suggèrent toutefois que l'insecte est présent dans la pessiere à mousse depuis 500 AD et que le feu, la sévérité des épidémies ainsi que la proportion de forêts matures ont varié au cours du temps.

À l'aide de données dendrochronologiques provenant d'une dizaine de bases de données différentes, et réparties sur 35 sites d'épinettes noires au travers de la pessière à mousse, nous avons étudié la dynamique spatio-temporelle des épidémies de la tordeuse des bourgeons de Pépinette (Chroristoneura fumiferana). Les périodes épidémiques ont été identifiées à l'aide d'une interprétation multicritères prenant en compte l'indice de croissance, le pourcentage d'arbres affectés ainsi qu'un algorithme de somme cumulée (CUSUM chart). Les données ont été cartographiées et soumises à un test d'autocorrélation spatiale (global et local). Nous avons ainsi identifié deux épidémies au cours du XXe siècle qui présentent une emprise significative sur le domaine de la pessière mousses. Parmi ces deux épidémies, la première a émergé dans la zone en 1904 pour atteindre un maximum autour de 1914 et semble avoir progressé du sud vers le nord, appuyant ainsi l'hypothèse d'un débordement des épidémies en provenance des sapinières plus au sud. La deuxième quant à elle présente une emprise plus importante ainsi qu'une structure spatiale plus marquée, notamment à l'échelle régionale. De plus, les premières réductions de croissances attribuées à la tordeuse des bourgeons de l'épinette ont été enregistrées au nord-est de la zone ce qui suppose une dynamique d'émergence propre à la pessière à mousses pour cette épidémie. Enfin, la différence d'impact enregistrée entre les deux épidémies suggère un déplacement vers le nord de la zone propice au développement des épidémies, et donc une plus grande susceptibilité de la pessière à mousses.

L'objectif de cette étude était de vérifier si l'enfouissement de la tige lors de l'établissement d'une plantation favorise un développement plus précoce du système racinaire adventif chez l'épinette noire. Il visait également à vérifier si ce développement plus rapide des racines adventives permet une croissance plus élevée et une réduction du stress hydrique. Trois méthodes de mise en terre ont été comparées quant à leurs effets sur les paramètres de croissance, soit la méthode enfouie, pré-enfouie et standard. Dans la méthode standard, les semis sont plantés de façon à ce que le niveau du collet, c'est-à-dire l'interface entre la tige et la partie racinaire, se retrouve au niveau du sol. Dans la méthode enfouie, les semis ont été plantés de façon à ce qu'une partie de la tige se retrouve sous le niveau du sol au moment de la mise en terre en forêt alors que dans la méthode pré-enfouie, la tige des semis avait été préalablement enfouie dans le substrat lors de la culture en serre. Deux types de substrats liés au microsite de plantation ont également été étudiés, soit le substrat minéral et organique. Un échantillonnage d'épinettes noires provenant d'une plantation expérimentale dans le secteur de Chapais, près de Chibougamau, a été réalisé après 10 et 15 années de croissance. Les paramètres mesurés étaient la taille de la tige et la croissance aérienne, le développement du système racinaire, la capacité photosynthétique et le statut hydrique. Un développement plus important du système racinaire adventif par rapport au système racinaire initial a été observé chez les plants enfouis et pré-enfouis. Toutefois, la méthode de mise en terre n'a pas influencé la croissance aérienne de l'épinette noire. Le statut hydrique et la capacité de photosynthèse n'ont également pas été influencés par la méthode de mise en terre. Par conséquent, bien que l'enfouissement du collet ait modifié le développement du système racinaire, cela n'a pas favorisé le statut hydrique, la capacité photosynthétique ni la croissance de l'épinette noire en plantation. Bien que l'enfouissement du collet et la modification de la structure du système racinaire qui en a résulté n'ait pas favorisé la croissance aérienne, il n'a également eu aucun effet nuisible sur les épinettes.

Selon les reconstitutions des variations de température à la surface de la terre, le 20e siècle s'est démarqué par des températures particulièrement chaudes dans le contexte des dernières mille années. De plus, la vitesse du réchauffement est plus élevée dans les écosystèmes nordiques. Les changements dans la phénologie des méristèmes primaires des feuilles et des fleurs représentent les effets les mieux documentés du changement climatique chez les plantes, avec des résultats convergents dans le monde entier vers des événements anticipés au printemps et décalés à l'automne menant donc vers une augmentation de la durée de la saison de croissance. Cependant, les tendances historiques de la phénologie, quant à la croissance des méristèmes secondaires (cambium), n'ont pas de registres à long terme. La dynamique de la formation du bois chez Tépinette noire [Picea mariana (Mill.) BSP] a été suivie pendant les neuf dernières années sur une échelle de temps hebdomadaire dans quatre sites situés à différentes latitudes (entre le 4.8e et le 51e parallèle) et altitudes dans la forêt boréale du Québec, au Canada. Les modèles d'évaluation de la phénologie du xylème ont été définis et appliqués pour reconstituer le début, la fin et la durée de la xylogénèse pendant la période de 1950 à 2010 en utilisant des seuils thermiques appliqués sur des séries historiques de températures maximales et minimales. Tous les sites ont affiché une tendance croissante en ce qui concerne les températures annuelles et la période maiseptembre: Les plus grands changements de température ont été observés pour la température maximale à des latitudes élevées. Les événements phénologiques du printemps ont été plus touchés que ceux qui se produisent en automne, avec un début anticipé de l'activité cambiale de cinq à huit jours par 100 ans et des retards pour la fin de la xylogénèse statistiquement significatifs calculés uniquement avec le modèle utilisant la température minimale. Les changements estimés dans la phénologie cambiale démontrent les effets marqués de la récente augmentation de la température sur la période de la croissance et de la dynamique des méristèmes secondaires des arbres.

Le changement climatique est un phénomène d'actualité dont les effets se font et se feront ressentir. Nous utilisons un modèle d'équilibre général calculable afin d'analyser l'impact des changements climatiques dans l'industrie forestière du Québec et d'évaluer l'ampleur des programmes d'adaptation sur les effets de ce dernier. Le modèle utilisé est un modèle statique permettant de mieux mettre en exergue les spécificités de transmission des effets des changements climatiques dans l'industrie forestière. Trois simulations sont réalisées afin d'effectuer cette analyse : une hausse de la productivité forestière, une baisse de cette même productivité et un programme d'adaptation. Outre les effets négatifs sur les écosystèmes des changements climatiques, nous trouvons un impact négatif non négligeable sur la foresterie du Québec. Ces changements occasionneront la baisse de la productivité des forêts et par la même une diminution du volume de bois récolté. Les industries forestières utilisant le bois comme intrant vont être directement affectées par cette baisse de matière première. Par les mécanismes d'équilibre général, la chute de la production de ces industries se répercute sur l'ensemble de l'économie de la province. Les programmes d'adaptation mis en place par le gouvernement et les différents groupes forestiers pourraient contribuer à atténuer ces effets négatifs.

Au Québec, la pessière noire à mousses est le lieu d'une récolte intensive de matière ligneuse (Parent, 1994). Son territoire, situé entre les 49e et 52e de latitude nord, est exploité en partie seulement, car les travaux sylvicoles sont limités au-delà de la limite nordique des forêts attribuables, au nord du 51e parallèle. Les forêts d'épinettes noires (Picea mariana (Mill. B.S.P) situées au sud de cette limite ont fait l'objet de nombreuses études. Par contre, celles au nord ont reçu peu d'attention. Le peu d'informations disponible montre que le couvert forestier dans ce secteur est majoritairement constitué de forêts mûres et surannées où les arbres présenteraient une croissance très lente (Ministère des Ressources Naturelles, 2000). La faible croissance des EPN à ces latitudes découlerait de la courte saison de croissance et de la rigueur de climat (MRN, 2000). Nous posons l'hypothèse que la croissance plus lente observée chez les peuplements très âgés entre les 51e et 52e parallèles serait reliée à la dynamique de croissance du peuplement plutôt qu'à des conditions climatiques plus difficiles à ces latitudes. L'objectif principal de l'étude consiste à caractériser la dynamique et la croissance des vieux peuplements d'EPN entre les 51e et 52e parallèles. Les sites retenus pour l'étude ont été choisis parmi 24 sites d'un projet plus vaste. La méthode d'échantillonnage aléatoire stratifié, basé sur l'âge et la densité, a été utilisée pour la sélection des sites. Parmi ceux-ci, six sites dont la moyenne d'âge des arbres était supérieure à 140 ans ont été choisis. Les résultats de l'étude montrent que parmi les sites étudiés, le plus jeune (145 ans) présente une structure d'âge équienne tandis que les cinq autres sites plus âgés (176-240 ans) présentent une structure d'âge inéquienne. Le patron de croissance des arbres provenant des sites inéquiennes diffère de celui du site équienne par sa longue période de croissance initiale très faible qui est suivie d'augmentations abruptes de la croissance correspondant à la fin des périodes épidémiques de la tordeuse des bourgeons de l'épinette. Les augmentations abruptes et les reprises de croissance sont le résultat du changement des conditions du milieu suite à l'ouverture de la canopée causée par les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette. Ces résultats démontrent que les peuplements à structure d'âge équienne ont évolué vers des peuplements à structure inéquienne à la suite de perturbations secondaires. Les dominants provenant de la première cohorte ont été remplacés dans la canopée par des tiges qui étaient auparavant opprimées et qui ont profité de la disponibilité des ressources. Ces derniers ne peuvent donc pas être considérés comme de vrais dominants. Ils sont plutôt des «pseudo-dominants», car leur patron de croissance n'est pas semblable à celui d'un arbre issu d'un feu et qui a toujours été dominant. Les résultats montrent également qu'à la suite de l'ouverture de la canopée, seulement quelques arbres réussissent à atteindre des taux de croissance comparables à ceux issus du site équienne. L'utilisation des « pseudo-dominants » pour déterminer le potentiel de croissance des sites dont ils sont issus est problématique, car ils peuvent mener à une sous estimation de la productivité.

Le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) et l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) sont deux espèces très fréquentes dans la forêt boréale. En plus d'avoir de l'importance au niveau écologique, ces deux conifères ont un rôle économique considérable pour l'industrie forestière du Québec. Actuellement, très peu d'informations sont disponibles sur la croissance intra annuelle dans les tiges et les racines, ainsi que sur les variables environnementales qui l'influencent. Cette étude a comme objectif de comparer l'activité cambiale et la xylogenèse entre les tiges et les racines chez le sapin baumier et l'épinette noire. Au cours des saisons de végétation 2004, 2005 et 2006, des micro carottes de bois ont été récoltées à chaque semaine, de façon répétitive, dans la forêt d'enseignement et de recherche du lac Simoncouche, pour étudier la chronologie et la dynamique de la xylogenèse des trachéides. Ces micro carottes ont été coupées au microtome pour déterminer et dénombrer les trachéides dans chacune des phases de la formation du xyîème, soit le nombre de cellules dans la zone cambiale, en phase d'élargissement radial, en formation des parois secondaires (ou lignification) et les cellules matures. Au cours des premiers jours d'échantillonnage au début du mois de mai, une augmentation du nombre de cellules dans la zone cambiale est observable, ce qui suggère un début d'activité cambiale à cette période de l'année. Chez les deux espèces, le début de l'apparition de trachéides en élargissement radial dans le xylème est survenu simultanément entre les tiges et les racines, i. e. en moyenne du 19 au 31 mai. Chez le sapin baumier et l'épinette noire, la division cellulaire s'est prolongée d'environ 10 jours de plus dans les racines pour se terminer en moyenne du 18 au 29 août, comparativement aux tiges chez qui elle se termine en moyenne du 8 au 21 août. À la mi-juillet, environ 75-80% des trachéides du xylème des tiges sont déjà produites, comparativement aux racines chez qui il y a seulement 50% des trachéides du xylème de produites à la même période. Chez les deux espèces, l'initiation de la lignification s'est amorcée en premier lieu dans les tiges (i. e. en moyenne vers le 7 juin) versus dans les racines (i. e. en moyenne vers le 19 juin), mais la terminaison de la lignification a été similaire entre les deux espèces et les parties aériennes et souterraines. II semble y avoir des différences physiologiques entre le cambium vasculaire des tiges et des racines. L'obtention de seuils de température a permis de constater que l'initiation de la production de trachéides dans le xylème au début de la saison de croissance peut se faire à des températures différentes d'une année à une autre.

Une parcelle de sapinière boréale, située dans le Parc des Grands-Jardins, affectée par la tordeuse des bourgeons de l'épinette débutant vers l'année 1974 et qui a ensuite été la proie des flammes en mai 1991, a été étudiée. On suppose que la régénération par le Sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) sera difficile dans cette zone et que les pluies de graines seront peu abondantes étant donné que cette espèce compte sur des semenciers survivants pour coloniser un site après feu et que ces derniers ont été presque tous tués par l'épidémie de la tordeuse des bourgeons de l'épinette. De plus, bien que le site ait été précédemment une sapinière et que les espèces arborescentes, conifères et feuillus confondus, s'installent sur une courte et même période après perturbation, on suppose que l'aspect visuel du territoire sera dominé majoritairement par les feuillus pour ce qui est des premières années de régénération du site. Puis finalement, on s'attend aussi à ce que la diversité augmente sur la parcelle à l'étude tout au cours de ces premières années de la dynamique de régénération. Afin de vérifier ces hypothèses, les pluies de graines ont été étudiées et des inventaires de la végétation ont été faits. De plus, une attention particulière a été portée sur les espèces arborescentes qui se sont réellement installées sur le terrain. La dimension de la parcelle étudiée est de 60 m par 200 m. Sur une partie de cette parcelle, des trappes à graines ont été disposées pour totaliser une surface d'échantillonnage par graines de 11,08 m2. La récolte des pluies de graines a débuté à l'été 1992 et a pris fin à l'automne 1996. Au cours de cette période, on a récolté des graines d'Abies balsamea (L. Mill.), de Picea sp., plusieurs graines de Beîula papyrifera Marsh, ainsi que des graines d'au moins 35 autres espèces. La viabilité des graines a été évaluée. Le pourcentage de viabilité des graines est spécifique et varie d'une année à l'autre. Sur le terrain, il a été possible d'observer, au début du processus de régénération, une abondante régénération végétative et il est possible d'observer que la récolte des graines est dominée dans les strates herbacées, arbustives et arborescentes respectivement par l'Epilobium angustifolium L., le Rubus idaeus L. et le Betula papyrifera Marsh. Aussi, on constate que des nouveaux semis de Sapin et des nouveaux semis d'Épinette se sont ajoutés tout au cours de l'étude ainsi qu'un très grand nombre de jeunes Bouleaux à papier. Au tout début de l'étude, il y a presque exclusivement des espèces de lumière, colonisatrices, et quelques années plus tard, il y a l'ajout d'arbres feuillus. Au cours de ces périodes qui succèdent de peu la dernière perturbation, le Sapin baumier et l'Épinette sp. s'établissent lentement par graines et ce, dès le début du processus de régénération. Leur densité reste faible avec respectivement pour la meilleure année semencière pas tellement plus de 8 graines par m2 et 17 graines par m2. Sur le site à l'étude, il semble y avoir peu de relations spatiales entre les semis de sapin et les semenciers survivants sur la parcelle ou même des semenciers survivants en bordure de la parcelle. La pluie de graines du Sapin, de l'Épinette et du Bouleau à papier est plus abondante à tous les deux ans. Comme cette parcelle de sapinière est située à une altitude légèrement inférieure à quelques collines qui la surplombent, c'est la topographie et le vent qui expliquent l'emplacement des semis de Sapin baumier. Ainsi, globalement la distribution des semis et des graines récoltées est plus aléatoire que contagieuse. Finalement, la recolonisation du site par le Sapin baumier est lente sur cette parcelle de sapinière. Au moment de la fin de cette partie d'étude, le territoire est visuellement dominé par un feuillu en particulier, le Bouleau à papier et la diversité n'a fait qu'augmenter tout au long de cette période d'étude, passant d'une douzaine d'espèces végétales à une quarantaine.