Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université de Bordeaux Talence, France / Les forêt mélangées sont l'une des principales options de gestion pour stabiliser la production de biomasse forestière tout en réduisant l'impact du stress hydrique de plus en plus fréquent avec les changements globaux. Cependant, les effets interactifs entre diversité des espèces d'arbres et disponibilité en eau ont rarement été étudiés in situ, et encore moins en étudiant le fonctionnement du sol. Dans cette thèse, nous avons cherché à déterminer si les effets positifs de la diversité des espèces d'arbres sur le recyclage des nutriments étaient modulés par la disponibilité en eau. Pour répondre à cette question, deux sites appartenant au réseau mondial de diversité des arbres (TreeDivNet) ont été étudiés : ORPHEE dans le sud-ouest de la France et IDENT-SSM à Sault Ste. Marie au Canada. Ces deux sites expérimentaux manipulent la diversité des arbres (richesse des espèces d'arbres) et la disponibilité en eau (irrigation dans les deux cas, avec exclusion partielle des pluies à IDENT-SSM). Les travaux sont divisés en quatre chapitres : (1) la complémentarité spatiale verticale de la disponibilité des nutriments du sol, (2) la dépolymérisation de l'azote organique du sol, (3) la complémentarité temporelle dans les prélèvements de nutriments et les processus du sol, et (4) l'efficience d'utilisation des nutriments par les arbres. En examinant le cycle des nutriments dans les sols, nous avons constaté qu'une forte disponibilité en eau augmentait la dégradation de la matière organique (par les enzymes extracellulaires et la dépolymérisation des protéines), tandis qu'elle diminuait la minéralisation nette des nutriments. Un effet du mélange d'espèces d'arbres n'a été observé que dans la couche intermédiaire du sol, où l'on a trouvé une teneur en matières organiques et des activités enzymatiques plus élevées que dans les monocultures. Au cours de l'année, des différences dans la disponibilité des nutriments n'étaient visibles que lorsque la disponibilité en eau était suffisante : il y avait plus d'azote biodisponible dans les parcelles de pins en monoculture, tandis que le phosphore était plus important dans les parcelles de bouleaux en monoculture, par rapport aux autres traitements d'espèces. Malgré les variations saisonnières, ces tendances sont restées constantes entre les périodes de dormance et de végétation. En étudiant expérimentalement l'absorption des nutriments, nous avons observé une asynchronie de l'absorption lors du débourrement de la végétation: à ce stade phénologique, l'espèce sempervirente (pin) a pût prélever plus tôt que l'espèce décidue (bouleau), avec respectivement un avantage et un désavantage pour l'absorption des nutriments dans les parcelles mélangées. En ce qui concerne l'efficience d'utilisation des nutriments (NutUE), nous avons constaté que l'identité des espèces était un facteur plus important que la diversité des espèces. Bien que l'augmentation de diversité ait eu tendance à accroître la productivité aérienne et la biomasse de la litière, la dominance de certaines espèces dans les mélanges était le principal facteur contrôlant la NutUE (le bouleau sur le pin à IDENT-SSM et le pin sur le bouleau à ORPHEE). Ainsi, les processus biogéochimiques de la couche superficielle du sol ont été déterminés par la disponibilité en eau, les processus du sol intermédiaire par le mélange des espèces, et l'efficience d'utilisation des nutriments a été déterminée par l'identité des espèces plutôt que par le mélange. A l'inverse de l'effet prononcé des facteurs pris individuellement, nous n'avons pas observé d'effet interactif entre ceux-ci. Sur la base de l'ensemble de nos résultats, nous concluons que chacun des facteurs étudiés (disponibilité en eau, diversité des arbres et identité des espèces) joue un rôle significatif sur le recyclage des nutriments, même s'il n'y avait pas d'effets interactifs. / Mixed forests are one of the main management strategies to stabilize forest biomass production while reducing the impact of water stress, which is becoming more frequent as a result of global changes. However, the interactive effects between tree diversity and water availability have rarely been studied in situ, let alone while studying soil functioning. In this thesis, we sought to determine whether the positive effects of tree species diversity on nutrient cycling in forests were modulated by water availability. To answer this question, two sites belonging to the global tree diversity network (TreeDivNet) were studied: ORPHEE in southwestern France and IDENT-SSM in Sault Ste. Marie, Canada. These two experimental sites manipulate tree diversity (tree species richness) and water availability (irrigation in both cases, with partial rain exclusion at IDENTSSM). The work is divided into four chapters: (1) vertical spatial complementarity of soil nutrient availability, (2) soil organic nitrogen depolymerization processes, (3) temporal complementarity of nutrient uptake and soil nutrient processes, and (4) nutrient use efficiency by trees. When looking at belowground nutrient cycling, we found that high water availability increased organic matter breakdown (by extracellular enzymes and protein depolymerization), while it decreased net nutrient mineralization. An effect of mixing tree species was only detected in the mid soil layer, where we observed a higher amount of organic matter and enzyme activities compared to the monocultures. Throughout the year, differences in nutrient availability were only visible when water availability was sufficient: more bioavailable nitrogen was produced in the pine monocultures, while more phosphorus was produced in the birch monocultures, compared to the other species treatments. Despite seasonal variation, these trends remained consistent between the dormant and vegetative periods. When experimentally investigating nutrient uptake, we observed an asynchrony of uptake during budburst: at this phenological stage, the evergreen species (pine) was able to take up nutrients earlier than the deciduous species (birch), with an advantage and a disadvantage respectively for nitrogen uptake in the mixed plots. Finally, we found that species identity was a stronger driver than species diversity for aboveground nutrient use efficiency (NutUE). Although increasing tree species tended to increase aboveground productivity and litterfall biomass, certain species dominance drove NutUE trends (i.e. birch dominance over pine at IDENT-SSM and pine over birch at ORPHEE). In summary, surface soil biogeochemical processes were driven by water availability, intermediate soil processes by species mixing, and nutrient use efficiency was driven by species identity rather than mixing. In contrast to the pronounced effect of individual factors, we did not observe an interactive effect between them. Based on all of our results, we conclude that each of the factors studied (water availability, tree diversity, and species identity) had an important role in nutrient cycling, even though there were no interactive effects.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / La télédétection satellitaire offre de nouvelles promesses pour le suivi à grande échelle de territoires reculés, mais les capteurs multispectraux généralement utilisés pour ce type d’étude n’offrent pas une information suffisamment détaillée. Les capteurs lidar apportent une nouvelle vision des écosystèmes forestiers, par leur capacité à mesurer directement la structure verticale des éléments recouvrant le sol. Une méthode tirant avantage de ce type de données a été développée pour permettre de répondre à la problématique du suivi de la biomasse aérienne des écosystèmes forestiers du Québec, qui couvrent une superficie de 1.3 M Km2. Des équations allométriques permettent d’estimer la biomasse aérienne sèche pour l’ensemble des arbres d’une placette d’inventaire et le contenu en carbone équivaut à 50% de cette biomasse. À l’aide de données provenant d’un capteur lidar profileur aérien, une équation générique permettant d’estimer la biomasse de ces placettes a été développée (R2 = 0.65, n=207). Puis, en utilisant une carte de couverture du sol Landsat ETM+ et une carte des zones de végétation, des équations ont aussi été développées pour des strates représentant trois types de couverts forestiers répartis dans trois grandes zones de végétation (R2 variant de 0.51 à 0.79). Le système lidar aérien a aussi survolé quatre portions d’orbite du Geoscience Laser Altimetry System (GLAS), à bord du satellite ICESat. Les données de ces orbites du GLAS et d’un modèle numérique d’élévation SRTM ont été utilisées pour développer une équation permettant de prédire la biomasse aérienne sèche estimée par le lidar aérien (R2 = 0.59, n=1325). Les résultats obtenus de cette régression nous ont permis d’utiliser les 104 044 impulsions lidar de GLAS disponibles pour la zone d’étude pour estimer la biomasse aérienne sèche totale tant pour les principales zones de végétation que pour la zone d’étude en entier. Pour la zone d’étude, la biomasse est en moyenne de 39.0  2.2 (erreur type) Mg ha-1 pour un total de 4.9  0.3 Pg et sa distribution parmi les zones de végétation principales au Québec est 12.6% feuillus nordiques, 12.6% mélangés nordiques, 38.4% boréale commerciale, 13% boréale non-commerciale, 14.2% taïga, et 9.2% toundra arborée. Les forêts non-commerciales représentent 36% de la biomasse aérienne estimée alors que les forêts boréales représentent 51% de cette biomasse. / A method to estimate aboveground dry biomass of Quebec’s forest ecosystems was developed using data from a spaceborn lidar. The study area covers the portion of the province south of the treeline, an area of 1.3 M Km2. Biomass was first estimated for ground inventory plots using allometric equations. A small footprint laser profiler then flew over these inventory plots to develop a generic airborne lidar-based biomass equation (R2 = 0.65, n=207). As well, the Landsat ETM+ land cover map and the vegetation zone maps were used to develop stratified equations (R2 ranging between 0.51 and 0.79). The same airborne lidar system flew along four portions of orbits of the ICESat Geoscience Laser Altimeter System (GLAS). An equation was developed to predict airborne profiling lidar estimates of aboveground dry biomass from GLAS data and from the SRTM digital elevation model (R2 = 0.59, n=1325). These results allowed us to use the 104,044 GLAS pulses available over the study area to estimate the total aboveground dry biomass for the main vegetation areas of Quebec as well as for the entire study area. Biomass for the entire study area averaged 39.0  2.2 (standard error) Mg ha-1 and totalled 4.9  0.3 Pg with 36% of this biomass located in non-commercial forests and 51% located in the boreal forest (both commercial and non-commercial).

L’utilisation de la biomasse forestière comme source d’énergie est de plus en plus intéressante dans le contexte actuel de lutte contre les changements climatiques puisqu’elle permet de réduire la consommation d’énergie fossile. La récolte de biomasse peut varier sur plusieurs aspects tels que le volume de bois récolté, la source de biomasse et le contexte du territoire. Cette étude vise à déterminer l’effet de la récolte de biomasse sur l’établissement de la régénération ainsi que sur les besoins subséquents en préparation de terrain dans les forêts affectées par la tordeuse des bourgeons de l’épinette; les retombées en termes de coûts et d’émissions de carbone sont aussi analysées. Le secteur d’étude fait partie du domaine bioclimatique de la pessière à mousses de la région de la Côte-Nord, Québec, Canada et se situe à 25 km au nord de la ville de Port-Cartier. Pour établir le dispositif, la récolte de biomasse a été effectuée durant les années 2018 et 2019 dans certaines aires de coupe totale de peuplements dominées par le sapin et l’épinette noire. Des parcelles échantillons ont été disposées aléatoirement dans des aires de coupe avec récolte de biomasse et des aires témoin (sans récolte de biomasse) pour y évaluer: la qualité de la régénération, la quantité de microsites propices à la régénération, le recouvrement de la compétition, la quantité de débris ligneux au sol et le type de substrat. Les données de coûts d’opération pour la collecte et le transport de la biomasse étaient fournies grâce à une collaboration avec l’industriel Rémabec. Nos résultats suggèrent que la récolte de biomasse augmente la densité de régénération et la quantité de microsites propices à la régénération. Nous avons aussi observé que la récolte de bois résiduel permettait de réduire les coûts de remise en production des sites de coupe d’environ 282.07＄ CA ha⁻¹, ce qui équivaut à 14.45＄CA par tonne métrique anhydre de biomasse récoltée. De plus, lorsque combiné à la préparation de terrain et à la plantation, un scénario incluant la récolte d’environ 45% du volume de débris ligneux pour la production de bioénergie entrainait la séquestration de carbone cumulative la plus élevée sur une période de 100 ans par rapport à tout autre scénario sans récolte de biomasse. Cette étude suggère que l’intégration de la récolte de biomasse comme outil sylvicole a un potentiel économique et écologique important. La bioénergie peut jouer un rôle clé pour la transition énergétique vers des énergies renouvelables, la mise en valeur des résidus forestiers et la lutte contre les changements climatiques.

En plus de leur taille, la configuration des coupes forestières influence la quantité de lisières dans un paysage. La martre d'Amérique est considérée sensible aux opérations forestières puisqu'elle évite les milieux ouverts comme les coupes forestières. Il n'est pas clair comment la martre réagit aux lisières des milieux ouverts. Celles-ci peuvent offrir des proies mais également exposer les martres à leurs prédateurs et aux intempéries. Nous avons analysé l'effet de ces lisières sur la répartition spatiale des mammifères en hiver, avec une attention particulière à la martre d'Amérique. Nous avons également comparé les résultats basés sur des images LiDAR de 2011 et 2016 et sur la couche thématique écoforestière du gouvernement du Québec afin de déterminer l'effet de la résolution spatiale sur la mesure des effets de lisière. Nous avons géolocalisé des pistes de martres et d'autres mammifères à la forêt Montmorency, le long de transects répartis systématiquement, entre 2009 et 2018. Nous avons comparé les distances des pistes et de points de référence disposés sur les transects aux lisières avec des modèles linéaires généralisés. Les pistes de martres se retrouvaient davantage éloignées des lisières d'ouvertures forestières que les points de référence, tout comme les espèces qu'elle consomme. Avec les images LiDAR, la distance des pistes de martres aux lisières de chemins, de rivières et de lacs ne se distinguait pas de celle des points de référence. Avec la couche thématique écoforestière, nous n'avons trouvé aucune influence des lisières forestières, suggérant qu'une délimitation précise des lisières est nécessaire pour en mesurer l'effet. L'évitement des lisières LiDAR était obtenu en n'appliquant aucune taille minimale aux ouvertures utilisées pour leur délimitation. La taille des coupes n'aurait donc pas d'influence sur l'évitement des lisières. Nous concluons qu'une configuration spatiale réduisant la quantité de lisières augmenterait la superficie d'habitat de la martre dans la sapinière à bouleau blanc de l'Est. / Besides their size, spatial configuration of clear cuts determines the amount of edges in a landscape. The American marten is considered sensitive to forest management since it avoids open areas such as clear-cuts. It is unclear how marten respond to edges of open areas. Edges may represent foraging opportunities, but also increased exposure to predators and severe weather. We analyzed the edge effect on the spatial distribution of wintering mammals with a focus on marten. We compared the results obtain by LiDAR images (2011 and 2016) and Quebec government's photo interpretation data to determine the impact of spatial resolution on measured responses to edges. We geolocated marten and other mammal snow tracks in Forêt Montmorency, along systematically distributed transects, between 2008 and 2018. We compared distances of snow tracks and reference points along transects to edges with generalized linear models. Martens were found further from the edges of forest openings than reference points, as were prey species. With LiDAR images, we found no association of martens to roads, rivers and lakes edges. With the photo interpretation layer, we found no influence of forest openings edges suggesting that a fine and precise delineation of edges is necessary to measure edge effects. LiDAR edge avoidance was obtained by applying no minimum size to the openings used for their delineation. Thus, the size of clear cuts would therefore not have an influence on edges avoidance. We conclude that a spatial configuration with fewer edges would increase the area of suitable habitat for martens in the eastern balsam fir-white birch forest.

La cartographie de la ressource forestière se concrétise par la réalisation d’inventaires sur de vastes territoires grâce à des méthodes de mesure automatiques ou semi-automatiques à grandes échelles. En particulier, le développement du LiDAR (light detection and ranging) aéroporté a ouvert la voie à de nouvelles perspectives. Bien que le LiDAR aéroporté ait fait ses preuves comme outil d’inventaire et de cartographie, l’étude de la littérature scientifique sur le sujet met en évidence que les méthodes de traitement de l’information ont des limites et ne sont généralement valides que dans une région donnée et avec un système d’acquisition donné. En effet, un changement dans le dispositif d’acquisition entraîne des variations dans la structure du nuage de points acquis, rendant lesmodèles de cartographie de la ressource non généralisables. Dans le but de créer des modèles de cartographie de la ressource qui soient moins dépendants de la région d’étude et du dispositif d’acquisition utilisé pour les construire, il est nécessaire de comprendre d’où viennent ces variations et comment, à défaut de les éviter, les corriger. Nous explorons dans cette thèse comment des variations dans la configuration des systèmes d’acquisition de données peuvent engendrer des variations dans la structure des nuages de points. Ces questions sont traitées grâce à des modèles mathématiques théoriques simples et nous montrons, dans une certaine mesure, qu’il est possible de corriger les données de LiDAR aéroporté pour les normaliser afin de simuler une acquisition homogène réalisée avec un dispositif d’acquisition « standard » unique. Cette thèse aborde l’enjeu de proposer et d’initier, pour le futur, des méthodes de traitement de données reposant sur des standards mieux établis afin que les outils de cartographie de la ressource soient plus polyvalents et plus justes à grandes échelles / The mapping of the forest resource is currently achieved through inventories made across large territories using methods of automatic or semi-automatic measurements at broad scales. Notably, the development of airborne LiDAR (light detection and ranging) has opened the way for new perspectives in this context. Despite its proven suitability as a tool for inventories and mapping, the study of the scientific literature on airborne LiDAR shows that methods for processing the acquired information remain limited, and are usually valid only for a given region of interest and for a given acquisition device. Indeed, modifying the acquisition device generates variation in the structure of the point cloud that often restrict the range of application of resource evaluation models. With the aim of moving towards models for resourcemapping that are less dependent on the characteristics of both the study area and the of acquisition device, it is important to understand the source of such variation and how to correct it. We investigated, how variations in the settings of the data acquisition systems may generate some variation in the structure of the obtained point clouds. These questions were treated using simple theoretical and mathematical models and we showed, to a certain extent, that it is possible to correct the LiDAR data, and thus to normalise measurements to simulate homogeneous acquisitions with a “standard” and unique acquisition device. The challenge pursued in this thesis is to propose and initiate, for the future, data processing methods relying on better established standards in order to build more accurate and more versatile tools for the large-scalemapping of forest resources.

Le potentiel de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) est l’argument principal motivant l’implantation de nouvelles technologies bioénergétiques utilisant la biomasse forestière. Les bois dégradés sont abondants dans les peuplements feuillus et mixtes à feuillus durs du Québec. Ces bois ne sont pas récoltés en raison de la qualité de leur fibre qui ne satisfait pas les critères de l’industrie forestière conventionnelle. Notre étude avait comme objectif d’évaluer le potentiel de conversion biochimique et thermochimique des bois feuillus dégradés. Pour ce faire, nous avons évalué l’impact de la dégradation du bois sur ses propriétés chimiques et physiques, puis nous avons conduit deux tests de conversion : i) l’analyse du rendement de digestibilité enzymatique pour la voie biochimique; ii) l’évaluation de la stabilité et de l’efficacité de la combustion pour la conversion thermochimique. Une analyse d’ADN nous a permis de déterminer, pour chacun des échantillons, la proportion de l’abondance relative des champignons de pourriture blanche par rapport à l’ensemble des sa protrophes du bois. Les propriétés physiques et chimiques ont réagi de façon différente à l’augmentation du niveau de dégradation. L’ensemble de ces propriétés a cependant été maintenu dans l’intervalle de variations permettant au bois de rester propre à la conversion en bioénergie. Nous avons observé deux tendances selon lesquelles le rendement de digestibilité enzymatique ainsi que la performance de la combustion seraient améliorés par une augmentation de la proportion de pourriture blanche. Les résultats de notre étude démontrent que la matière première dégradée pourrait être utilisée au même titre que la matière première saine pour la conversion bioénergétique.

Le pétrole est une source de matière première importante pour la synthèse de milliers de composés organiques, mais il n’est pas renouvelable. L’industrie des revêtements est très dépendante des ressources fossiles. Par ailleurs, l’industrie forestière connaît une crise depuis plusieurs années. Donc, substituer les produits issus des ressources fossiles par des produits du bois à valeur ajoutée pourrait pallier à ces problèmes environnementaux et économiques. En effet, l’objectif de notre recherche est de développer et améliorer un polymère qui serait issu de la biomasse, en particulier pour l’industrie des revêtements. Il vise également à mettre en valeur les produits du bois par l’utilisation des composés peu exploités qui se retrouvent dans les résidus comme l’écorce. La bétuline est un extractible principalement isolé de l’écorce du bouleau blanc. Elle possède une structure moléculaire rigide et trois fonctions réactives qui peuvent être modifiées à des fins d’utilisation dans la synthèse de polymère. L’huile de soya est une huile végétale qui est de plus en plus utilisée pour développer de nouveaux revêtements à cause de ses nombreuses insaturations qui peuvent subir des modifications et ses propriétés particulières comme sa siccativité moyenne et sa faible viscosité. Cependant, les huiles végétales sont souvent moins performantes que leurs homologues synthétiques issus des ressources fossiles. Pour améliorer leurs propriétés, elles sont souvent modifiées dans leur structure, par exemple en leur greffant des fonctions acrylates. De plus, il est possible d’améliorer certaines de leurs propriétés par l’entremise de comonomères ou d’agents de renfort. La cellulose nanocristalline (CNC) est un matériau provenant également de la biomasse et qui a du potentiel pour l’amélioration de certaines propriétés d’un revêtement. Cependant, elle est difficilement compatible avec des matrices apolaires comme les acrylates. Il est possible de modifier la CNC afin de la rendre plus compatible avec les matrices acrylates. Donc, la première idée est de joindre l’huile de soya acrylée (AESO) avec un comonomère issu de la bétuline. Pour ce faire, la bétuline a été acrylée. Pour s’assurer de l’obtention du bon produit les spectroscopies FTIR et RMN ont été employées. Aussi, des analyses par GC-MS ont été effectuées, afin de vérifier si la bétuline est majoritairement mono ou diacrylée. Ensuite, pour vérifier son effet comme comonomère sur la polymérisation et pour analyser la stabilité thermique du polymère ; les méthodes d’analyse par photo-DSC et par TGA ont été utilisées respectivement. De plus, les propriétés optiques ont été mesurées, soit la transparence et la couleur, afin d’examiner l’impact d’un tel ajout sur l’apparence du film de polymère. Enfin, pour évaluer les performances de ce nouveau polymère comme revêtement potentiel, différentes analyses ont été effectuées pour vérifier la dureté du film, sa résistance à l’abrasion et sa résistance à la traction. Dans un second plan, la CNC a été utilisée sous deux formes modifiées (par HDTMA et par un acrylate) comme agent de renfort avec la matrice d’AESO. De cette façon, certaines propriétés ont été modifiées. Pour vérifier l’effet des CNC modifiées dans le nouveau nanocomposite, plusieurs tests et analyses ont été effectués. Par exemple, pour étudier le changement des propriétés mécaniques, des mesures de traction et de nanoindentation ont été effectuées. Enfin, pour évaluer les performances de ce nouveau composite comme revêtement potentiel, différentes analyses ont été effectuées pour vérifier la dureté du film, sa température de transition vitreuse (Tg), sa stabilité thermique, son taux de polymérisation, sa rugosité et sa transparence. / Crude oil and its derivatives are used to synthesize thousands of organic compounds, but they are non-renewable and harmful to the environment. The coating industry is dependent on fossil fuels. Besides, the forest industry has faced a crisis during the past several years. Then, the substitution of fossil fuels by value added wood products could solve these environmental and economic issues. In fact, the main objective of this study is to develop and improve a polymer from biomass, more specifically for the coating industry. In addition, it aims to promote the use of underutilized materials in wood, like bark. Betulin is a triterpenoid extracted from white birch. Its interesting molecular structure can be modified for use within polymer synthesis. Soybean oil, a vegetable oil, is increasingly used to develop new coating because of its interesting properties. However, vegetable oils are less efficient than the ones from fossil fuels. To enhance theirs properties, vegetable oils are often modified, for example by grafting acrylate functionalities. Moreover, the use of a comonomer or a reinforcing agent can enhance some of the vegetable oil properties. Cellulose nanocrystals (CNC) is a material from biomass which has potential to improve coating properties. However, CNC has low compatibility with non-polar polymer matrices, like acrylates, but can be modified to improve its compatibility. First, the idea is to combine acrylated epoxidized soybean oil (AESO) with a comonomer from betulin. To obtain a compatible comonomer with the AESO matrix, betulin has been acrylated. FTIR and NMR spectroscopy analyses have been used to characterize and confirm the modification of betulin. Also, GC-MS analysis has been done to verify if betulin was mainly mono or diacrylated. Then, to verify the effects of the comonomer on the curing behavior and thermal stability of AESO matrix, photo-DSC and TGA analyses have been used respectively. Moreover, optical properties (transparency and color measurements) have been measured to verify the impact of the comonomer on the appearance of the coating film. Finally, to evaluate the performance of the new polymer to be used as a coating, various tests have been performed, like abrasion resistance, hardness and tensile tests. Secondly, two different modified CNC (HDTMA-CNC and acrylated CNC) have been used as reinforcing agent with AESO matrix. To verify the impact of the CNC on the mechanical properties of the new nanocomposites, tensile test and nanoindentation technique have been used. Lastly, to evaluate the performance of the new composites, various tests and analyses have been performed, like hardness test; thermal stability; curing behavior; surface roughness; transparency and glass transition measurements.

La présente étude a été réalisée dans le cadre du projet SAFE (Sylviculture et aménagement forestier écosystémique), dont l'objectif est de tester différents traitements sylvicoles s'inspirant de la dynamique naturelle des peuplements dans un contexte d'aménagement écosystémique. Les deux volets du présent mémoire touchent la régénération naturelle, un processus clé de l'aménagement forestier durable et visent les processus fins impliqués dans l'établissement et la croissance de la régénération forestière. Dans un premier chapitre, nous avons profité d'une année semencière en 2006 pour comparer l'établissement et la survie des semis d'arbres sur les débris ligneux grossiers (DLG) et sur la couverture morte issue de litière fine. La densité et la survie des semis de l'année suivant la pluie de graine ont été évaluées en 2007 et 2008 dans le cadre d'un échantillonnage où chaque bille était appariée à une superficie équivalente sur le sol adjacent à la bille. Un dénombrement des semis plus âgés a aussi été réalisé sur les billes. L'essence, le stade de décomposition, la dureté et la densité du bois, la capacité de rétention d'eau et le ratio C/N des billes ont été caractérisés. Le recouvrement d'herbacées, le recouvrement et l'épaisseur des feuilles et des mousses, ont été mesurées sur les billes et au sol. Il en ressort que la probabilité qu'un semis s'établisse augmente avec l'humidité du bois et diminue avec la dureté de la surface des billes. La survie des semis diminue au cours de l'année suivant leur établissement dans des peuplements ayant une surface terrière en feuillus plus élevée. Les résultats montrent que les essences produisant de petites semences, soit le bouleau blanc (Betula papyrifera Marsh.), l'épinette noire (Picea mariana Mill.) et l'épinette blanche (Picea glauca Moench) s'établissent préférentiellement sur le bois mort, tandis que le sapin (Abies balsamea L. Mill), une espèce qui produit des semences plus grosses, s'établit davantage au sol. Les peuplements surannés de sapin et bouleau blanc offrent de bonnes conditions pour l'établissement de la régénération sur les débris ligneux. Dans un deuxième chapitre, la réponse en termes de croissance et de densité de la régénération du sapin baumier (Abies balsamea L Mill.) et du peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx) à quatre traitements de coupe a été évaluée ainsi que l'impact relatif des compétitions intra- et inter- spécifiques sur la croissance des deux essences. Les quatre traitements étaient: coupe partielle dispersée, coupe partielle par trouées, coupe totale et témoin non coupé. Des inventaires de la régénération ont été effectués un, deux, cinq et huit ans après coupe. Nous avons aussi caractérisé la croissance en diamètre en hauteur des gaules des deux essences pour la période immédiatement avant coupe et les années subséquentes. Dans la moitié des placettes échantillonnées, un sapin situé au milieu de la placette a servi d'arbre d'étude et dans l'autre moitié un peuplier a servi d'arbre d'étude. Un échantillon de coupe transversale à la base du tronc de l'arbre d'étude a été cueilli afin de déterminer l'âge minimal et de mesurer la croissance radiale au collet. Nos résultats confirment que la densité du tremble augmente avec le degré d'ouverture du couvert, mais diminue avec le temps depuis la coupe, tandis que la densité du sapin continue à augmenter (recrutement) dans tous les traitements. La croissance du sapin répond bien à l'ouverture du couvert. Ces résultats démontrent la possibilité d'influencer la composition des peuplements futurs à l'aide des pratiques sylvicoles adaptées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Régénération, plasticité du sapin, gradient de lumière, aménagement écosystémique, débris ligneux grossiers, billes nourricières, semis, forêt boréale.

La présente recherche a comme objectif d’évaluer l’effet à moyen terme de l’éclaircie précommerciale (EPC) conventionnelle et de deux mesures d’atténuation sur le lièvre d’Amérique et, en complémentarité, les passereaux nicheurs dans la sapinière à bouleau blanc de l’Est. Les mesures d’atténuation qui sont mises à l’essai sont l’éclaircie précommerciale avec protection des valeurs fauniques et l’éclaircie précommerciale avec bandes refuges. Nos résultats démontrent que, 8 à 9 ans après le traitement d’EPC dans notre dispositif expérimental, des différences de structure demeurent entre les peuplements gaulis avec et sans éclaircie précommerciale. Par contre, il semble qu’après un certain temps, ces différences de structure influencent beaucoup moins les populations de lièvre et les passereaux nicheurs. Les variables clés d’habitat pour le lièvre sont très similaires d’un traitement à l’autre. De plus, les habitats des oiseaux nicheurs sont devenus suffisamment semblables pour ne plus percevoir de différences dans le nombre d'espèces et dans les populations. / This research aims to assess the medium-term effect of the conventional precommercial thinning (PCT) and two mitigation measures on the snowshoe hare, and in complement, on nesting passerines in the balsam fir-white birch of Est. Mitigation measures that are tested are the precommercial thinning with protection of wildlife values and precommercial thinning with protection of refuge strips. Our results demonstrate that 8-9 years after PCT treatment into the study area of Lake Onatchiway, important structural differences remain between sapling stands, with and without precommercial thinning. However, it seems that, after a while, these differences in stand structure influence much less the populations of hare and nesting passerines. The key variables of habitat for the hare, i.e. the softwood cover and food availability in winter, are very similar between different treatments. Moreover, the habitats became sufficiently similar not to perceive differences in the number of species and populations of nesting birds.

Ce mémoire présente une étude exploratoire dont l'objectif principal est de mieux comprendre le cadre politique et institutionnel entourant les enjeux socio-économiques de la génomique forestière au Québec. Elle vise à identifier les conditions optimales permettant la valorisation de la recherche et la mise en application de résultats découlant d'outils diagnostiques telle la sélection assistée par marqueurs moléculaires (SAMM). Une méthodologie qualitative a été utilisée. Les résultats proposent que la majorité des groupes d'intérêt est en faveur de la valorisation de la recherche, mais il en est autrement pour la mise en application. Des conditions optimales d'ordres divers devraient aider à soutenir les activités de recherche. Elles sont également susceptibles de favoriser la mise en oeuvre des résultats découlant de la SAMM et ainsi minimiser le risque de controverse. Il ne semble pas y avoir de relation directe entre le rôle des groupes et leur influence. Éventuellement, cette étude aidera à mettre au point des outils de transfert de connaissances adaptés au contexte québécois.