Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Deux écosystèmes forestiers lorrains (Clermont-en-Argonne CA et Azerailles AZ) développés sur des sols polycycliques ont un fonctionnement complexe du fait de la présence de deux matériaux différents au sein du profil de sol conduisant à une rupture texturale brutale. Ces sols possèdent de plus des stocks de calcium (Ca) et Magnésium (Mg) échangeables faibles dans la couche de limon de surface (pauvreté plus importante à CA qu’à AZ) et très grands dans l’argile profonde (égalité entre le sites). La différence de fertilité de surface entre les sites, peut s’expliquer en partie par une agrégation meilleure à AZ qu’à CA (où les agrégats dominants sont pauvres en matières organiques et argiles). Le sol de CA retient moins bien le Ca et le Mg que celui d’AZ, malgré des apports atmosphériques plus importants et une minéralisation rapide des litières. La richesse des horizons profonds en Ca et Mg échangeables sur les deux sites ne peut s’expliquer par les entrées classiques seules (dépôts atmosphériques et altération des minéraux). L’utilisation du traçage isotopique naturel de Sr, Ca et Mg, a permis sur ces deux sites, la mise en évidence du rôle de la nappe souterraine qui permet la recharge régulière de la CEC des horizons profonds du sol par simple échange d’ion en période hivernale. Les arbres ont mis en place une stratégie de prélèvement dans les horizons profonds pour pallier la pauvreté relative de leur surface. Cependant, les conséquences d’une fertilité limitée en Mg dans les horizons de surface, se traduit par une translocation interne significative de Mg avant la sénescence à CA. / Two forest ecosystems in Lorraine, France (Clermont-en-Argonne CA and Azerailles AZ) developed on polycyclic soils have a complex functioning due to the presence of two different materials within the soil profile, leading to an abrupt disruption in soil texture. Indeed, they have low exchangeable Ca and Mg stocks in the silty soil upper layers (with a greater poverty in CA than in AZ), and very large stocks in deep clayey layers. These differences in upper soil fertility between the studied sites can be partly explained by a weaker aggregation in CA than in AZ (with aggregates poor in organic matter and clays). The CA soil then holds less nutrients than AZ one, despite higher atmospheric inputs and more rapid mineralization of litter. The richness of the deep soil layers in both sites, cannot be explained by the two conventional inputs i.e. atmospheric deposition and mineral weathering, A third un-expected source was identify using Sr, Ca and Mg isotopes, i.e. a mineralized groundwater table, which allows the CEC recharging of the deep clay layers by simple ion exchange when its invades the subsoil during the winter period. Trees have developed an uptake strategy into these Ca and Mg rich clay layer, to overcome the relative poverty of the upper soil layers. However the consequence of the Mg limititation of the soil upper layers in CA is visible through the increase in the internal Mg-translocation before leaf senescence.

Il a été noté que les approches de planification forestière au niveau stratégique ont traditionnellement ignoré l'interaction avec le reste de la chaîne de valeur [57]. En effet, bien que les décisions prises à ce niveau soient à l'heure actuelle supportées par des modèles d'approvisionnement forestier, elles portent peu d'attention à la valeur et aux coûts des produits forestiers, aux capacités de transformation et à la localisation des usines et des marchés [27]. Afin de faciliter l'intégration de ces éléments dans la planification forestière, ce mémoire propose un formalisme de représentation et de description des unités d'affaires, des produits, des flux de matière, des processus et des marchés. Le modèle proposé dans ce mémoire a comme objectif de supporter la planification stratégique dans l'industrie forestière.

Au cours des dernières années, le manque de prévisibilité des approvisionnements en bois a été identifié comme un facteur qui entrave la compétitivité du secteur forestier. Alors que plusieurs entités croient que le changement de régime forestier québécois de 2013 est l’un des facteurs ayant mené à cette affirmation, il semble que la présence de plus en plus marquée d’une relation client fournisseur dans les approvisionnements forestiers soit aussi partiellement responsable. La problématique du manque de prévisibilité des approvisionnements est composée de deux éléments. D’abord, aucune définition reconnue de la prévisibilité de l'approvisionnement en bois n'a été proposée par la communauté scientifique. De plus, dans la pratique, les intervenants ne semblent pas partager une compréhension commune des origines du manque de prévisibilité. En l’absence de connaissance sur les causes réelles, il s’avère difficile de proposer des recommandations. À ce jour, aucune étude ne s’est penchée sur la problématique du manque de prévisibilité des approvisionnements forestiers. Ce travail vise à combler cette lacune. Une série de 20 entrevues impliquant des intervenants de la chaîne d'approvisionnement forestier a été réalisée. En complément, un cas d’étude auprès d’une usine de pâtes et papiers du Québec a permis d'étudier la prévisibilité de l'approvisionnement en bois dans le cadre des pratiques d’achats au niveau opérationnel. Une méthode d'évaluation basée sur le processus de collecte de données en place, la politique d'allocation des contrats et les méthodes de prévision des acheteurs a été appliquée. Sur la base de nos résultats, nous définissons la prévisibilité des approvisionnements forestiers comme étant la capacité à anticiper l’offre de bois dans le temps, avec un certain degré de précision. Par la suite, les entrevues et l’étude de cas ont permis d’identifier 37 causes et 17 sources du manque de prévisibilité. Ces éléments ont été regroupés en cinq catégories. Enfin, cinq causes spécifiques à la gestion des fournisseurs et au suivi des ententes contractuelles sont à la base des recommandations visant à améliorer la prévisibilité dans un contexte d’achats de matière ligneuse. Quatre des recommandations proposées suggèrent une allocation de contrats basée sur les performances antérieures des fournisseurs. Une recommandation au niveau du suivi de la qualité des prévisions est aussi proposée. / In recent years, the lack of wood supply predictability has been identified as a factor hindering the competitiveness of the forest sector. While several entities believe that the change in Quebec's forest regime in 2013 is one of the factors that led to this, it seems that the growing presence of a supplier-client relationship in wood procurement is also partially responsible. The problem of the lack of predictability is composed of two elements. First, no recognized definition of wood supply predictability has been proposed by the scientific community. Second, in practice, stakeholders do not seem to share a common understanding of what is wood supply predictability. In the absence of knowledge of the real causes of lack of predictability, it is difficult to come up with recommendations. To date, no study have addressed the issue of the lack of predictability of forest supplies. This work aims to fill this gap. A series of 20 interviews involving stakeholders of the forest supply chain was conducted. In addition, a case study of a Quebec pulp and paper mill examined wood supply predictability as part of procurement practices at the operational level. An evaluation methodology based on the data collection process in place, the contract allocation policy and the buyer forecasting methods have been applied. Based on our results, we define wood supply predictability as the ability to anticipate wood supply over time, within a certain degree of precision. 37 causes and 17 sources of the lack of wood supply predictability were identified through the interviews and the case study. These elements have been grouped into five categories. Finally, five causes specific to the management of suppliers and the monitoring of contractual agreements form the basis of recommendations aimed at improving predictability in the context of wood procurement. Four of the proposed recommendations favor contract allocation based on past performance of suppliers. A recommendation regarding quality monitoring of forecasts is also proposed.

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On observe sur le marché québécois un engouement des consommateurs envers les produits locaux. Le secteur des produits du bois, qui subit une compétition étrangère importante principalement dans le secteur des produits d’apparence, pourrait bénéficier d’un label faisant la promotion de la provenance locale. L’objectif du projet de recherche était de déterminer s’il serait opportun de développer un label spécifique aux produits du bois selon la perspective des manufacturiers, des détaillants et des consommateurs de produits du bois. Les manufacturiers et les détaillants se sont montrés divisés quant à leur intérêt à adhérer à une stratégie de promotion sectorielle. Cet intérêt variait aussi en fonction des réalités propres à chaque entreprise. Les consommateurs finaux ont exprimé une forte préférence pour les produits du bois locaux et cette préférence a surtout été observée pour les produits à valeur ajoutée. En conclusion, un label propre aux produits du bois représente une stratégie de promotion pertinente dans le contexte québécois. / Quebec consumers show an increasing preference towards locally sourced products. Meanwhile, the wood products industry is facing strong competition from foreign manufacturers, especially in the appearance wood products sector. The objective of this research is to determine whether it would be appropriate to develop a label for promoting local wood products in Quebec from the perspective of manufacturers, retailers and consumers. Manufacturers and retailers are divided on their interest to join a local wood products label. Their interest varies depending on their specific business conditions. Consumers have expressed a strong preference for local wood products and this preference was more important for value-added products. Finally, a label promoting local wood products would be appropriate within Quebec.

La popularité de la certification forestière est croissante à l'échelle mondiale. Les superficies certifiées ne cessent de grimper. Simultanément, la capacité des États à gérer adéquatement les ressources forestières est questionnée. En plus, les ressources gouvernementales disponibles pour le contrôle des pratiques décroissent de jour en jour. La certification apparaît alors comme un élément de solution pour la gestion des forêts. La certification est un processus volontaire et transparent visant à évaluer la qualité d'un aménagement forestier selon des exigences prédéterminées. Elle est mise en oeuvre par l'industrie forestière. Au Québec, trois normes sont en usage : la Forest Stewardship Council, la Sustainable Forestry Initiative et la norme CSA/Z809. Dans cette recherche, nous avons analysé ces nonnes dans la perspective d'un système de gouvernance. Le concept de gouvernance renvoie à une gestion coopérative par les acteurs concernés par un domaine d'activité. Dans le domaine forestier, ces acteurs proviennent de la société civile, du gouvernement et de l'industrie de la transformation de la matière ligneuse. L'objectif principal de cette recherche est de démontrer comment la certification forestière agit en tant que système de gouvernance dans le contexte des forêts publiques québécoises. Pour ce faire, nous avons privilégié une approche qualitative. Plus précisément, la cueillette de données s'est fait à l'aide d'un sondage, d'entrevues et d'analyses documentaires. Les résultats démontrent que dans le contexte québécois, la certification ne représente pas un système de gouvernance autonome. Néanmoins, elle influence et modifie la gestion des forêts publiques à divers titres. Particulièrement aux plans de la participation des acteurs et de la performance environnementale, les entreprises certifiées se démarquent. Cependant, le fonctionnement parallèle de la certification et du régime forestier présente des lacunes en termes d'efficacité et d'imputabilité. Une impartition de certaines activités de l'État pounait optimiser la qualité de l'aménagement forestier durable. La certification forestière représente un outil de gestion complémentaire au système traditionnel. Elle ne possède pas les attributs nécessaires à un système de gouvernance autonome qui pounait prendre le relais du régime forestier public au plan des opérations tenitoriales.

L’objectif général de cette recherche est de permettre le positionnement des produits d’apparence en bois dans la construction non résidentielle en misant sur la conception de produits à faible trace environnementale, et ainsi permettre aux entreprises manufacturières d’être plus compétitives en épousant la dynamique du marché et des réglementations de plus en plus exigeantes favorisant des produits plus respectueux de l’environnement. De manière plus spécifique, les objectifs sont : de développer une meilleure compréhension des impacts environnementaux liés aux produits d’apparence en bois en analysant les certifications environnementales et écolabels existants; d’utiliser l’approche analyse du cycle de vie (ACV) afin d’identifier le profil environnemental du produit d’apparence le plus spécifié en construction non-résidentielle et de proposer, dans une démarche d’écoconception, des scénarios alternatifs qui permettent d’en améliorer la trace environnementale; et finalement, en se basant sur les résultats de l’étude de cas, d’extrapoler les résultats obtenus à l’ensemble des produits d’apparence en bois pour la construction non-résidentielle. Un peu moins d’une vingtaine d’étiquettes environnementales de type I applicable aux produits d’apparence en bois a été identifiée. Ces étiquettes ont pu être classées en quatre groupes. La littérature scientifique nous montre que l’approche globale, qui est de prendre en compte l’ensemble des étapes du cycle de vie du produit, et l’approche multicritère, qui est de considérer l’ensemble des catégories d’impacts environnementaux, sont indispensables pour évaluer la responsabilité environnementale d’un produit. L’étude de cas a permis de constater que les matières premières utilisées dans la fabrication des portes, en particulier le panneau de particules, contribuaient pour plus de 60% à l’impact environnemental total du produit, suivies par la fin de vie du produit (enfouissement) et la distribution. Des scénarios d’écoconception ont été élaborés autour des étapes du cycle de vie ayant le plus d’impacts environnementaux : les matières premières, la fin de vie et le transport. L’extrapolation des résultats a permis de constater que les matières premières avait une haute contribution à l’impact total des produits d’apparence en bois et que des décisions devaient être prises en fonction du type de bois utilisé (bois composite ou bois solide et placage). / The main goal of this research was to help positioning appearance wood products in non-residential construction by investing in environmental design. By adopting market dynamics and regulations towards environmentally preferable products, manufacturers of secondary forest products will become more competitive. More specifically, the objectives of this thesis is to acquire greater knowledge of environmental implications of appearance wood products by analyzing current environmental certifications and labeling; to use a life cycle approach to identify the environmental profile of the most specified appearance wood products in non-residential constructions with life cycle analysis; to reduce their environmental footprint through ecodesign; and finally to generalize resulting observations about doors to all other appearance wood products to improve their ecodesign. About twenty type I ecolabels applicable to appearance wood products have been identified. Those labels have then been classified into four groups. Scientific literature shows that a comprehensive approach, that is taking into account all product life cycle stages, and multi criteria approach, that is considering all environmental impact categories, are essential to evaluate the environmental friendliness of a product. The case study permitted to observe that raw materials used for door production, in particular the particleboard, were responsible for 60% of total environmental impacts of the door, followed by product end-of-life (landfilling) and shipping. Ecodesign scenarios were developed according to those contributive life cycle stages : raw materials, end-of-life and transportation. The generalization of the door LCA results and ecodesign propositions to the entire appearance wood product family showed that raw materials still had a high contribution to products total environmental impacts and that decisions should be accordling to the type of wood used during the manufacture (wood composite or solid wood and veneer).

Titre de l'écran-titre (visionné le 10 janvier 2024) / La composition en espèces et la structure des écosystèmes forestiers sont le résultat d'interactions complexes entre les processus de recrutement, de croissance et de mortalité, influencés par les conditions environnementales. Les changements actuels du climat, combinés à l'augmentation de la fréquence et de l'intensité des perturbations, engendrent de l'incertitude quant à la productivité des forêts canadiennes dans le futur. Face à cette incertitude, il devient impératif d'adopter des pratiques d'aménagement forestier axées sur l'atténuation des risques, afin d'assurer le maintien des services écologiques offerts par ses écosystèmes, tout en répondant aux besoins en ressources de la société. Dans ce contexte, une prise de décision éclairée nécessite des informations précises et à jour sur l'état des forêts canadiennes. Historiquement, notre connaissance de l'état des forêts reposait sur les inventaires forestiers réalisés dans les provinces et territoires canadiens, qui fournissent des informations sur la disponibilité de la ressource, sa qualité et le rendement attendu. Les perturbations plus fréquentes et la réaction variable des forêts aux changements dans les conditions de croissance rendent toutefois difficile une évaluation complète et précise de la situation des forêts par l'intermédiaire des données issues des réseaux de placettes-échantillon. Les informations contenues dans les cernes de croissance des arbres permettent de mieux comprendre l'influence du climat et des perturbations sur la croissance. Toutefois, les limites imposées par la disponibilité de ces données et l'impossibilité de les collecter en continu sur l'ensemble du territoire forestier rendent leur utilisation peu pratique pour un suivi en temps réel de l'état des forêts. Ces défis peuvent toutefois être relevés par un recours accru aux technologies de télédétection. Les séries temporelles d'imagerie satellitaire, en particulier, fournissent une information en continu sur l'état des forêts, permettant la détection des perturbations ainsi que des changements graduels causés par l'action de stress climatiques. Alors que la plupart des études précédentes sur le sujet se sont principalement concentrées sur la détection et la cartographie de ces changements, peu d'attention a été accordée à la compréhension des causes sous-jacentes et à la quantification de leur impact sur la croissance forestière. Pourtant, ces informations sont cruciales pour mieux prévoir les conséquences des perturbations et des stress induits par le climat, puisque des réductions de croissance prononcées peuvent indiquer une mortalité imminente. Des données précises sur la croissance des forêts sont également essentielles pour une prise de décision éclairée en ce qui concerne les calendriers de récolte et les interventions sylvicoles. L'objectif général de ce projet de recherche était de caractériser l'impact des perturbations partielles et de fournir des informations spatialement explicites sur la croissance des forêts canadiennes en intégrant les données de séries temporelles Landsat et des données collectées sur le terrain. Les deux premiers chapitres de cette thèse ont exploré l'influence des perturbations partielles sur l'état de la canopée forestière et sur la croissance des peuplements affectés, en utilisant des données de placettes-échantillon permanentes et des carottes d'accroissement récoltées dans divers écosystèmes forestiers. Le troisième chapitre a intégré des mesures répétées de placettes-échantillon permanentes et des séries temporelles Landsat pour estimer le taux de croissance annuel net d'une forêt boréale en l'absence de perturbation. Les résultats présentés dans les trois chapitres de cette thèse montrent que des modèles statistiques basés sur des séries temporelles Landsat et calibrés à l'aide de mesures de placettes-échantillon permanentes ou de données de cernes annuels permettent de mesurer la croissance des forêts ainsi que les changements provoqués par des perturbations partielles. L'intégration d'autres sources de données de télédétection telles que le LiDAR facilite l'application des méthodes utilisant l'imagerie satellitaire dans un contexte d'aménagement forestier et permet de prendre en compte de l'influence de facteurs biophysiques et écologiques qui ne peut être captée par l'imagerie satellitaire. Les méthodes et approches proposées dans cette thèse ont le potentiel d'être étendues à un plus large éventail de biomes forestiers en tirant parti de bases de données existantes, améliorant ainsi notre capacité à suivre l'état des forêts canadiennes dans un contexte de changements climatiques. / The species composition and structure of forest ecosystems are shaped by complex interactions between biotic and abiotic drivers that influence recruitment, growth, and mortality processes. Current climate changes, along with the increasing frequency and intensity of disturbances, introduce uncertainty about the future productivity and vigour of Canadian forests. In the face of such uncertainty, adopting forest management practices centred on stewardship and risk mitigation becomes imperative to preserve ecosystem functions while addressing society's resource demands. In this context, informed decision-making requires up to date and accurate information about the condition of Canadian forests. Historically, our knowledge on forest condition relied on field inventories conducted across all provinces and territories, providing information on resource availability, quality, and expected yield. However, intensified disturbances and the variable growth response of forests to climate change make it challenging to comprehensively assess forest situations through sample plot networks. While tree ring data is highly valuable, collecting such data consistently across Canadian forests is impractical. Addressing the challenges of assessing temporal and spatial changes in forest condition can be achieved through remote sensing technologies. Satellite imagery time series, in particular, offer continuous information on forest conditions for detecting disturbances and gradual ecosystem changes. While previous studies primarily focused on detecting and mapping disturbances and related changes in forest condition, less emphasis was given to understanding the underlying causes and quantifying their impact on forest growth. This information is yet critical to forecast the impacts of disturbances and climate-induced physiological stress, as growth declines can indicate imminent mortality. Accurate forest growth data is also crucial for making informed decisions regarding harvest schedules and silvicultural interventions. The general objective of this research project was to characterise the impact of non-stand replacing disturbances and provide spatially explicit information on forest growth across Canadian forests by integrating Landsat time series and field data. The first two chapters of this thesis explored the influence of non-stand replacing disturbances on forest canopy condition and growth rates, using data from permanent sample plots and increment cores collected in diverse forest ecosystems. The third chapter incorporated repeated measurements from permanent sample plots and Landsat time series to estimate the annual net forest growth rate in boreal forests in the absence of disturbance. The results presented in the three thesis chapters demonstrate that statistical models involving Landsat time series and calibrated using permanent sample plot measurements or tree-ring data can effectively assess canopy and forest structure changes caused by non-stand replacing disturbances and measure forest growth under both disturbance and undisturbed conditions. Integrating other remote sensing data sources like LiDAR enhances the applicability of these methods in forest management contexts and allows accounting for the effect of biophysical and ecological factors not captured solely by satellite imagery. The approaches proposed in this thesis have potential for expansion to cover a broader range of forest biomes by leveraging existing datasets, enhancing our ability to monitor Canadian forests response to climate change.

Le réseau routier forestier québécois compterait près de 400 000 km de chemins mais aucune caractérisation à large échelle de l’état des infrastructures routières, et plus précisément des traverses de cours d’eau, n’a encore été effectuée à ce jour. Ce projet visait à étudier la fréquentation et l’entretien des chemins, l’état des traverses et leur durée de vie. Les observations relevées sur le terrain dans de petits bassins versants d’une dizaine de kilomètres carrés ont ensuite permis d’extrapoler les résultats à de plus grands territoires. Il a été découvert que la plus récente base de données gouvernementale de chemins était incomplète. En effet, certains chemins n’ont jamais été cartographiés tandis que d’autres ont disparu des bases de données. Par conséquent, plusieurs bases de données ont été utilisées pour quantifier le nombre total de chemins. Les caractéristiques des chemins contenues dans les bases de données et le type de territoire faunique ont ensuite permis d’estimer leur niveau de fréquentation et d’entretien. Il y aurait 29% de chemins fréquentés, 34% de chemins peu fréquentés et 37% de chemins abandonnés. Uniquement 21% du total de ces chemins seraient entretenus. Ensuite, il a été démontré que l’état des traverses dépendait des matériaux, de leur âge et de l’entretien des chemins. Il y aurait en moyenne 54% des traverses de cours d’eau dans un état de dégradation avancé. Les vieux chemins non entretenus abritaient la plus grande proportion de traverses en mauvais état. La localisation des traverses à partir de données cartographiques s’est avéré être inefficace car les bases de données de chemins et de cours d’eau étaient trop incomplètes pour générer des résultats satisfaisants. Enfin, il a été démontré que la durée de vie des traverses en bois, en plastique et en acier était respectivement inférieure à 23 ans, supérieure à 17 ans et entre 25 et 30 ans.