Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Titre de l'écran-titre (visionné le 29 mars 2004). Bibliogr.

La présente recherche a eu comme objectif principal d’améliorer la qualité de l’écorçage à anneau de billes de deux espèces résineuses du Québec, soit l’épinette noire et le sapin baumier. Afin d’évaluer les effets des paramètres de l’écorçage à anneau sur la performance du procédé, un premier volet du travail s’est consacré au développement d’un prototype pour simuler l’action de coupe de la machine en laboratoire. Ce prototype a ainsi été construit, de manière à pouvoir régler la force radiale d’écorçage, l’angle d’attaque des outils de coupe ainsi que les vitesses d’avance et de rotation. Suite à cela, un deuxième volet a évalué les effets de la force radiale et de la position suivant la hauteur de la bille dans la tige sur l’écorçage de billes gelées des deux espèces. La qualité d’écorçage fut évaluée selon deux critères, soit la proportion de la surface d’écorce restante par rapport à la superficie totale de la bille et la proportion de fibres de bois dans les résidus d’écorce. L’augmentation de la force radiale a engendré une diminution de la proportion d’écorce restante sur la bille mais une augmentation de la proportion des fibres dans les résidus d’écorce. De plus, la qualité d’écorçage n’a pas été affectée par la position de la bille dans la tige. Un troisième volet s’est consacré aux effets de la force radiale et de l’angle d’attaque sur la qualité d’écorçage des billes gelées et non gelées d’épinette noire. L’effet du gel des billes sur la qualité de l’écorçage s’est avéré très important. De plus, l’impact de la force radiale sur les deux critères de la qualité d’écorçage a été confirmé pour les deux températures. Cependant, l’angle d’attaque n’a pas affecté de manière significative l’écorçage des billes non gelées. Pour les billes gelées, une augmentation de l’angle d’attaque a produit une légère diminution de la proportion d’écorce restante sur la bille. Les effets de ces paramètres de la machine furent étudiés en tenant compte de diverses propriétés des billes. Des équations de régressions ont ainsi été établies pour prédire les deux critères de qualité d’écorçage pour les différentes conditions étudiées. D’une part, l’adhésion bois-écorce, la force radiale et la surface des nœuds étaient les meilleurs prédicteurs de la proportion de la surface d’écorce restante sur la bille. D’autre part, l’excentricité des billes et l’adhésion bois-écorce venaient s’ajouter à la force radiale comme étant les meilleurs prédicteurs de la proportion des fibres de bois dans les résidus d’écorce. L’écorçage pourra ainsi être amélioré en ajustant la force radiale et l’angle d’attaque tout en tenant compte des propriétés des billes, en particulier, l’excentricité, l’adhésion bois-écorce et les caractéristiques des nœuds. / The main goal of this research was to improve ring debarking of logs from two lumber producing species in Quebec: black spruce and balsam fir. Firstly, a one-arm laboratory-scale debarking prototype was built in order to analyze the effects of operational parameters on ring debarking process and performance. The prototype allows to set the radial force, rake angle, and cutting and feed speeds. Secondly, the effect of the radial force applied by a ring debarker tip to frozen black spruce and balsam fir logs, obtained at three positions in the stem, was studied. Debarking quality was evaluated by two criteria: the proportion of bark remaining on log surfaces (BRL) and the amount of wood in bark residues (WIB). The proportion of BRL increased while the amount of WIB decreased as radial force decreased. However, log position in the stem did not affect any of debarking quality indicators. Finally, the effects of the radial force and the rake angle to frozen and unfrozen black spruce logs were studied. Log temperature significantly affected the ring debarking process and performance. In addition, the impact of the radial force on both debarking quality indicators was confirmed for frozen and unfrozen logs. On the contrary, the rake angle did not affect any of debarking quality indicators for unfrozen logs. An increase of the rake angle brought a slight decrease in the proportion of BRL for frozen logs without negatively affect loss offibers. The effects of these operational parameters on debarking quality were studied takinginto account log characteristics. Regressions equations were established in order to predict debarking quality indicators. The statistical model showed that radial force, bark/wood shear strength, and knot surface were significant predictors of BRL. On the other hand, radial force, bark/wood shear strength, and log eccentricity were significant predictors of WIB. Therefore, ring debarking could be improved by applying an appropriate radial force, choosing an optimal rake angle, and taking into account the log eccentricity, bark/wood shear strength,and knot features.

Les conophytes sont un groupe d'insectes spécialisés dans l'exploitation des cônes: leur développement est lié obligatoirement à la présence de ceux-ci. Plusieurs espèces conophytes se nourrissent du cône et des graines et ont un impact important sur la production semencière. Les espèces s'attaquant au sapin baumier (Abies balsamea) sont mal connues, tout comme leur impact sur la production de graines et sur la régénération des peuplements. Le présent projet vient pallier le manque de connaissances. Il présente l'inventaire des insectes présents et la structure de la communauté, fait la relation entre les périodes de colonisations de conophytes et le développement du cône et établit certaine interactions entre les différentes espèces de conophytes. Au niveau de la production semencière, le projet a permis d'évaluer l'impact des conophytes sur la production semencière du sapin baumier. Il constitue également une première tentative de relier les pertes observées au niveau des cônes et la densité des émergents de sapin baumier. Un dispositif d'échafaudage, installé dans une sapinière boréale, a permis l'accès aux cimes des arbres, permettant la récolte des cônes sur une base périodique. Ces récoltes ont permis 1) d'identifier les insectes qui parasitent les cônes du sapin baumier, en forêt boréale, 2) d'estimer les périodes d'attaques des conophytes, 3) d'établir des relations entre les différentes espèces et 4) d'évaluer leur impact sur la production semencière. Les trois premiers points sont traités dans le chapitre 2, alors que l'impact des conophytes sur la production de graines fait l'objet du chapitre 3. Un deuxième dispositif, comprenant des grilles de trappes à graines et des quadrats pour le suivi de l'émergence des semis, a été installé dans huit sapinières (chapitre 4). Il a été possible d'établir un lien entre la prédation prédispersion et la régénération, en se concentrant essentiellement sur l'émergence des semis. Au cours des années 2003 et 2004, les conophytes ont colonisé l'ensemble des cônes récoltés à l'aide du dispositif d'échantillonnage. Douze espèces ont été inventoriés, principalement des espèces phytophages. Si trois de ces espèces sont abondantes (Dasineura sp., Earomyia aterrima et Megastigmus specularis), les autres demeurent relativement rares. La communauté est par conséquent très peu diversifiée. Les périodes d'attaque s'échelonnent sur plus de deux mois, par contre, la plupart des espèces colonisent le cône avant la lignification de celui-ci. Malgré la cohabitation de plusieurs espèces au sein d'un même cône, peu de relations de compétition ont pu être établies entre les espèces phytophages. Les tests ont toutefois permis de faire ressortir, en 2004, une relation négative entre Dasineura sp. et Earomyia aterimma, et une relation positive entre Dasineura sp. et Megastigmus specularis. La présence des conophytes, dans les cônes, a engendré des pertes au niveau de la production semencière. Ces pertes sont relativement faibles en 2003, alors que 26,6 % des graines produites ont été endommagées. Par contre, le taux de prédation a augmenté significativement en 2004. La faible production semencière en 2004 a concentré les larves dans peu de cônes: l'abondance des larves a doublé et le taux de prédation a atteint 89,3 % de la production de graines. Par conséquent, très peu de graines pleines ont été produites cette année-là. Les données de prédation, obtenues à l'aide du dispositif de trappes à graines, reflètent ce qui a été observé dans les cônes. Les deux dispositifs permettent de constater qu'il existe une relation entre la production semencière et l'abondance des larves. Les variations interannuelles dans la production semencière engendrent des variations inverses dans l'abondance des conophytes et les dégâts associés. Ainsi les taux de prédation sont faibles lors des années de forte production semencière. Par contre, les dégâts sont très importants en 2004, une année de faible production semencière. Cet effet se répercute au niveau des semis puisque la densité des émergents est quasiment nulle lors de ces faibles années de production semencière. Cela résulte de l'effet combiné d'un très faible taux de graines pleines et d'un important taux de prédation. Les conophytes ont donc, non seulement un effet sur la production de graines pleines, mais également sur la densité des émergents de sapin baumier. Il est cependant peu probable, dans des sapinières naturelles, que cet impact se répercute sur l'établissement des semis et donc sur la régénération des peuplements. Dans ces peuplements, la régénération est assurée par la présence d'une banque de semis permanente. Pour que les conophytes aient un impact sur la régénération, il faudrait que des taux de prédation élevés soient atteints au cours de plusieurs années consécutives, au moment de la constitution de la banque de semis permanente. Il serait toutefois intéressant d'étudier l'effet de ces insectes dans des sapinières en phase de régénération. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Abies balsamea, Conophytes, Prédation, Prédispersion des graines, Production semencière, Régénération, Sapin baumier.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 105-119. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 1998. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

La structure phylogéographique et l’histoire postglaciaire du sapin baumier (Abies balsamea), ont été étudiées en utilisant l’ADN mitochondrial (ADNmt) et l’ADN chloroplastique (ADNcp). La différenciation génétique entre populations est ainsi apparue importante pour l’ADNmt (dispersé par les graines) et pour l’ADNcp (dispersé par le pollen puis par les graines), impliquant donc un flux de gènes par le pollen plus restreint chez le sapin baumier que celui habituellement observé chez d’autres conifères boréaux. Cette faible dispersion du pollen est supposée due aux propriétés structurales et la faible production de pollen, mais aussi à la récurrence des épidémies de tordeuse du bourgeon de l’épinette limitant les efforts reproductifs du sapin baumier. Par ailleurs, les polymorphismes de l’ADNmt et de l’ADNcp sont apparus géographiquement structurés, mettant en évidence une concordance incomplète d’au moins cinq lignées chloroplastiques et cinq lignées mitochondriales, résultante des flux de gènes chloroplastiques en place depuis l’Holocène. Enfin, de nouvelles combinaisons de génomes cytoplasmiques ont été observées permettant la détection de plusieurs cas de capture de génome cytoplasmique. L’étude de l’étendue et de la direction de l’introgression cytoplasmique est utile pour comprendre la dynamique des zones hybrides entre espèces interfécondes. L’introgression cytoplasmique entre Abies lasiocarpa x Abies balsamea a été caractérisée en utilisant des marqueurs de l’ADNmt et de l’ADNcp. L’utilisation des données génétiques et paléobotaniques a permis de définir la dynamique de la zone hybride en évaluant la concordance entre les localisations actuelle et historique de la zone hybride. Les flux de gènes de l’ADNcp sont apparus plus importants que ceux de l’ADNmt et la distribution géographique des mitotypes était plus concordante avec la répartition des espèces. Ces évidences génétiques, en accord avec un modèle de zone hybride stable, ont été confirmées par la chronologie de colonisation postglaciaire dérivée de données fossiles publiées, contrastant avec les attendus d’un scénario de zone hybride mobile et les observations habituellement faites chez les conifères. Enfin, bien que les flux de gènes interspécifiques de l’ADNcp semblent principalement conditionnés par les vents d’ouest dominants, des facteurs non-neutres pourraient aussi jouer un rôle dans le maintien de cette zone hybride stable.

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

L’accroissement des densités en grands mammifères herbivores affecte la dynamique des forêts en réduisant la croissance et la survie des espèces consommées, ce qui se traduit par des pertes économiques et de biodiversité à l’international. Un programme de surveillance efficace de ces impacts nécessite une compréhension de l’effet de ces herbivores sur la croissance des plantes et de l’impact de la croissance différentielle imposé par leurs comportements sur la composition et la structure des forêts. Cependant, seulement quelques indicateurs écologiques permettent de mesurer efficacement cet effet sur la régénération forestière, notamment les suivis basés sur la morphologie des arbres. Pourtant, l’architecture végétale peut simplifier la morphologie des arbres broutés en utilisant leur réponse architecturale aux traumatismes (réitération) et servir d’outil de mesure pour quantifier précisément l’évènement de broutement et son effet sur la croissance en hauteur des arbres. Ce projet de maîtrise quantifie le retard en hauteur imposé aux sapins baumiers juvéniles (0.5–5 m) par l’orignal dans les aires de confinement hivernal (ravage) et propose une typologie morphologique, simple d’utilisation, qui permet de suivre l’effet du broutement sur la régénération des sapinières. Basée sur une analyse dendro architecturale, cette étude détaille les relations entre l’historique de broutement, la croissance en hauteur, la stratégie de réitération et la morphologie de sapins baumiers collectés dans la Seigneurie de Beaupré (Qc, CA). Les résultats de cette étude associent une diminution de la hauteur du tronc à une accumulation du broutement apical sur le tronc, puis associent ce retard d’élongation du tronc à plusieurs attributs morphologiques. Ces résultats me permettent de proposer un phytomètre mesurant l’effet du broutement sur la dynamique des forêts boréales, particulièrement dans les régions abondantes en ongulés et en sapins baumiers. Afin de faciliter l’établissement d’une gestion durable des forêts, les programmes nationaux et régionaux d’inventaires écoforestiers devraient intégrer une diversité d’indicateurs écologiques permettant d’inclure largement les interactions herbivores–forêt. / The increase in density of large herbivorous mammals influence s forest dynamic s by altering the growth and survival of consumed species which led to substantial biodiversity and economic loss worldwide. A lack of knowledge about the effect of those herbivores on plant growth or the impact of differential growth imposed by herbivore behaviours on forest composition and structure limits the establishment of an effective survey program of the plant – herbivore systems. Only few ecological indicators, based on morphological monitoring, could efficiently measure those effects on the forest renewal, but they are time - consuming and imprecise. Tree architecture could simplify the browsed morphology of juvenile trees by using the prime architectural response of plant to physical trauma (reiteration) and serve as a tool to quantify precisely the browsing events and its effect on vertical growth of trees. This master project aims to quantify the stall in growth of juvenile balsam firs (0.5 – 5 m high) caused by moose in winter yards, and to produce a morphologically based, field - ready typology to monitor the effects of browsing on the regeneration of pure balsam fir stands. Using dendroarchitecture analyses, this study analyzed the relation between reconstructed browsing history, vertical growth, the reiteration strategy, and morphological at tributes using balsam firs collected in the Seigneurie de Beaupré ( Qc, CA ). The results indicated a negative relationship between height and the level of the cumulated apical browsing pressure on the trunk, and associate this stall in vertical growth to morphological attributes. I propose then a phytometer measuring the effects of browsing on the boreal forest dynamic where ungulates and balsam firs are abundant. The implementation of multiple ecological indicators within national and regional ecoforest survey programs would result in the formal inclusion of the herbivore – forest interactions, thereby facilitating the integrated and sustainable management of ungulates and forests.

Dans la forêt boréale du nord-ouest du Québec (Canada), une plus grande abondance de feuillus dans la portion sud du domaine résineux pourrait créer des conditions plus favorables à l'établissement des espèces associées au domaine mixte. En effet, les propriétés du sous-bois et la réponse à divers types de perturbation sont grandement influencées par la composition des peuplements. Ainsi, la présence du peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.) en pessière pourrait offrir des conditions plus propices à l'établissement et à la croissance du sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) au nord de sa zone de dominance. L'objectif général de cette étude consiste à déterminer si la présence du peuplier faux-tremble facilite la régénération du sapin baumier au sein de la pessière à mousses de l'ouest du Québec. Pour ce faire, des sites présentant une transition au niveau du couvert, allant d'une dominance de l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) à un peuplement mixte de peuplier faux-tremble et d'épinette noire, ont été sélectionnés. Des transects disposés de façon à traverser la transition entre les 2 types de peuplement ont été utilisés pour caractériser la régénération du sapin baumier et les conditions environnementales le long du gradient mixte-résineux. Les résultats indiquent que la régénération du sapin baumier est généralement plus abondante lorsque le peuplier est présent dans la canopée. Des différences au niveau de la distribution le long du gradient des trois groupes de hauteur utilisés pour décrire l'abondance du sapin en sous-couvert (petits, < 30cm; moyens, de 30 à 100cm; grands, >100 à 300cm) suggèrent que l'établissement est probablement lié davantage à la proximité des semenciers qu'à la disponibilité des substrats. Par contre, des conditions de croissance plus favorables sous le couvert mixte augmenteraient le taux de survie des semis, ce qui expliquerait l'abondance de la régénération avancée. Cette meilleure croissance pourrait être liée au fait que la litière de peuplier, en étant facilement décomposable, ralentit le processus de paludification qui s'observe avec le temps dans les peuplements dominés par l'épinette noire de la région de la ceinture d'argile et qui crée des conditions qui nuisent au développement du sapin baumier. Ainsi, en facilitant la régénération du sapin baumier dans le domaine résineux, la présence du peuplier faux-tremble en pessière pourrait contribuer à l'expansion nordique du domaine de la sapinière à bouleau blanc. Les résultats de cette étude témoignent de l'importance des interactions biotiques positives dans les mécanismes de succession secondaire, en particulier dans les zones où les contraintes environnementales sont plus importantes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Abies balsamea, Populus tremuloides, Facilitation, Régénération, Pessière, Peuplements mixtes.

Mémoire (M.Ress.Renouv.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1994. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU