Écologie spatiale de l'échelle locale à régionale
Les espèces à tous les niveaux d'organisation (individu, population, communauté) sont affectées par l'hétérogénéité spatiale du paysage. À son tour, une telle hétérogénéité spatiale est modifiée par les interactions synergiques entre les perturbations naturelles et les changements globaux (climat, changement d'utilisation du territoire). Les effets directs et indirects de ces perturbations naturelles et anthropiques sur la répartition des espèces peuvent aller de la disparition de la population locale à l'extinction des espèces. Par conséquent, une étape critique dans les études écologiques consiste à quantifier la façon dont l'hétérogénéité spatiale du paysage affecte la distribution des espèces. Avec les progrès en télédétection et la disponibilité de données sur le terrain et de par les atlas, nous pouvons étudier les réponses des espèces aux changements environnementaux à plusieurs échelles spatiales. Cependant, il est important de déterminer en premier lieu les échelles spatiales clés où l'hétérogénéité spatiale affecte de fait l'écologie des espèces. Pourtant, dans les paysages forestiers épars, les mouvements d'espèces peuvent être entravés par les types de composition et configuration de l’habitat et paysages inhospitalier à la faune. Dans de tels cas, les statistiques de réseaux spatiaux et spatio-temporels peuvent être utilisées pour quantifier le degré de connectivité dans ces paysages hétérogènes et fragmentés. Ici, je vais illustrer comment les développements dans le domaine de l'écologie spatiale permettent de pouvoir analyser et modéliser comment les espèces sont affectées par la complexité spatiale des forêts.

Mots-clés: biologie de la conservation, biodiversité, connectivité, analyse spatiale

La Chaire de leadership en enseignement (CLE) en foresterie autochtone : quelles possibilités de collaboration pour les membres du CEF?
Pour les communautés autochtones, le développement forestier représente des retombées socioéconomiques importantes. En effet, plus de 80 % de ces communautés vivent en territoire forestier. Toutefois, chaque communauté incarne un contexte, une culture, des intérêts et des besoins particuliers. Pour cette raison, il n’existe pas d’approche ni de modèle unique pour assurer leur prospérité. Il est plutôt important que chaque communauté définisse sa propre vision de son développement ainsi qu’un modèle culturellement adapté pour mettre en œuvre cette vision, profiter des opportunités et répondre aux besoins de ses membres.

Parallèlement, l’aménagement forestier durable nécessite une collaboration avec d’autres acteurs québécois. Ainsi, la réussite des démarches partenariales passe, d’une part, par un renforcement des capacités des communautés autochtones du Québec à participer à la mise en valeur de cette richesse collective qu’est la forêt et, d’autre part, par la cohabitation de visions et d’intérêts parfois différents, d’ordres économique, social et environnemental.

La création de la Chaire de leadership en enseignement (CLE) en foresterie autochtone permet de favoriser, par une démarche pratique, pédagogique et scientifique novatrice, des relations durables entre les communautés autochtones, les entreprises forestières et les gouvernements. Elle vient aussi enrichir les programmes en foresterie de la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique de l’Université, qui visent notamment à mieux comprendre et tenir compte des réalités autochtones.

Dans le cadre de cette conférence, nous présenterons la CLE comme structure d’accueil pour des projets de formation et de recherche dont les membres du CEF peuvent être des collaborateurs de premier plan. Vous pourrez apprendre sur notre programme axé sur la foresterie autochtone et qui comporte cinq axes prioritaires soit: l’emploi, l’entrepreneuriat, les partenariats entre communauté autochtone et industrie, la gouvernance et l’aménagement durable des forêts. Nous terminant en présentant certains des projets en cours et à venir.

Mots-clés: aménagement, foresterie sociale, autochtones, foresterie, aménagement forestier, main-d'œuvre, entrepreneuriat, partenariat, gouvernance

Hydroclimatologie de l'intérieur de l'Ouest canadien à partir d'anneaux d'arbres, de relevés polliniques à haute résolution et de relevés instrumentaux de débit fluvial
Mon objectif de recherche est de contribuer à une meilleure compréhension de la dynamique et des forçages de la variabilité environnementale dans le Canada, particulièrement au cours des derniers deux millénaires et dans le proche avenir. Avant mon arrivée à Montréal, mon focus était la variabilité décennale à multidécennale hydroclimatique de l'intérieur de l'Ouest canadien, juste au-delà de l'échelle de la plupart des relevés instrumentaux, mais hautement significative en termes de notre compréhension du régime climatique régional, des impacts régionaux du réchauffement global, et de la gestion de l'eau pour les extrêmes peu fréquents, en particulier les sécheresses soutenues. Ma recherche inclut 1) les méta-analyses statistiques des forçages naturels de la variabilité hydroclimatique et les tendances récentes ainsi que les changements de régime dans la disponibilité des eaux de surface à l'aide des données cernes-inférées et hydrologiques instrumentales; 2) la paléoécologie de la forêt boréale, la forêt de feuillus de l'Est, et des grandes plaines; et 3) les données de climat du Canada au cours de l'Holocène à partir d'enregistrements inférés par le pollen provenant de sédiments lacustres. Maintenant que je suis basée à Montréal, je suis en train de réorienter une grande partie de mes recherches vers le Québec. J'ai démarré un projet de la paléoclimatologie de la Gaspésie basé sur des cernes d'arbres et je commence un projet de la paléoécologie des forêts du sud-est du Québec.

Mots-clés: variabilité hydroclimatique, sécheresse, paléoécologie, climat

Reconstruction du développement spatial des épidémies de tordeuse récentes à l’aide de la dendrochronologie
Les épidémies de tordeuse des bourgeons de l’épinette représentent une cause de mortalité importante dans les forêts résineuses du Québec. Une meilleure compréhension des facteurs environnementaux qui expliquent le déclenchement et l’expansion des épidémies pourrait nous permettre de mieux optimiser et coordonner les travaux de récupération et de pré-récupération des peuplements affectés. L’étude du développement des épidémies passées représente une opportunité intéressante pour mieux comprendre les mécanismes déterminant l’expansion des épidémies. Or, les patrons de déclenchement et d’expansion des anciennes épidémies demeurent mal documentés, particulièrement dans la partie nord du Québec méridional. Dans cette étude, nous avons utilisé les banques de données dendrochonologiques du MFFP afin de reconstruire le déclenchement et l’expansion des épidémies du 20ème siècle à partir des réductions de croissance observées chez les essences hôtes (sapin, épinette noire, épinette blanche). Les données ont été compilées à l’échelle des unités de paysage, une unité du système de classification écologique Québécois, soit une résolution spatiale suffisante pour examiner la contagion. Les résultats suggèrent que les épidémies du 20ème siècle avaient toutes un développement contagieux, mais que la localisation des épicentres et la direction de la propagation variait d’une épidémie à l’autre, pour des raisons qui demeurent à élucider.

Mots-clés: historique des perturbations, aménagement, tordeuse des bourgeons de l'épinette, écologie spatiale

Intégration des coupes partielles dans le calcul de la possibilité forestière et effet du nombre de strates
Au Québec, le calcul de la possibilité forestière réalisé à l’aide des modèles d’optimisation utilise les regroupements de peuplements en strates, afin de simplifier le traitement de l’information. Cependant, les choix du regroupement des strates risquent d’affecter significativement la possibilité forestière lorsqu’on veut augmenter l’utilisation des coupes partielles (CP) pour émuler les perturbations naturelles. L’objectif de cette étude était de comprendre l’effet du nombre de regroupement des strates sur le calcul de la possibilité et rentabilité forestière lorsqu’une plus grande utilisation de CP est modélisée. Nous avons comparé le volume récoltable (m3) et la valeur actuelle nette (VAN) par période de 5 ans (30) du groupe SEPM (Sapin, Épinette, Pin et Mélèze). Trois modèles avec des regroupements des strates différents (107, 173, 1631), réalisés avec le logiciel d’optimisation Woodstock pour l’unité d’aménagement 85-51 situé au nord-ouest de l’Abitibi, ont été utilisés. Pour chaque modèle, des scénarios correspondant à différentes proportions de CP (5%, 15%, 25%, 40%, 60% et 70%) ont été comparés à la solution optimale où les contraintes ont été enlevées. L’estimation des coûts et revenus de chaque scénario a permis de déterminer leur VAN ($). La sélection des modèles à l’aide du critère d’AIC a permis d’expliquer la réponse en volume selon ; les modèles, périodes et proportions de CP. L’étude montre que le nombre de regroupements des strates et les proportions de CP ont un effet significatif sur les volumes. Cette étude évalue le niveau d’influence des paramètres sur la possibilité forestière toute en identifiant la flexibilité des modèles à intégrer les coupes partielles.

Mots-clés: possibilité forestière, coupe partielle, volume récoltable, woodstock, optimisation

Chronologie des épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette au nord de sa distribution
La tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana), ou TBE, est l’insecte perturbateur le plus important des forêts de conifères du nord-est de l’Amérique du Nord. Depuis le début du 20^ième^ siècle, on observe en forêt boréale un changement majeur de la dynamique des épidémies de la TBE au nord de sa distribution. Elles sont notamment plus sévères et plus fréquentes que celles des siècles précédents. On constate également que l’épidémie ayant débuté en 2006 dans la région de la Côte-Nord est d’une intensité inhabituellement élevée. Alors que plusieurs études documentent l’historique des épidémies du centre et du sud du Québec, très peu s’attardent à celles au nord de la distribution. Pourtant la Côte-Nord est une région dominée par l’épinette noire (Picaea Mariana), une essence prisée par l’industrie forestière du Québec, mais également un hôte secondaire de la TBE. Les épidémies sont donc un enjeu majeur pour l’économie de cette région dont environ 1400 emplois dépendent. La présente étude vise à combler ce manque de connaissance en établissant une longue chronologie des épidémies de la TBE pour la région de la Côte-Nord. Alors que la dendrochronologie sur arbres vivants nous permet d’établir des chronologies d’un maximum de 300 ans, les méthodes dites paléoécologiques présentent un potentiel beaucoup plus grand. Dans le cadre de ce projet, des centaines d’arbres subfossiles ont été extraits de la zone littorale du lac Dionne situé dans la région de Baie-Comeau. La chronologie qui en résulte met en évidence la présence des épidémies pour la période climatique dite chaude du début du 20^ième à aujourd’hui. Toutefois, on ne distingue aucune épidémie pour la période précédente, où le climat est historiquement plus froid. Ces résultats concordent avec les observations déjà réalisées dans cette région.

Mots-clés: historique des perturbations, écologie forestière, tbe

Influence de l’aulne sur la croissance de l’épinette noire et du pin gris en plantations en limite nord des forêts commerciales au Québec
Au Québec, les peuplements situés en limite Nord des forêts commerciales deviennent de plus en plus ouverts en raison des températures froides limitant la croissance et au manque de régénération après les perturbations naturelles comme les feux. Le problème de régénération des forêts boréales subarctiques est causé par plusieurs facteurs : l’absence de régénération préétablie, une pluie de graine post-perturbation insuffisante, le manque de lits de germination favorables ou encore la présence d’éricacées. Dans ce contexte, il est nécessaire de recourir à la restauration par la plantation afin de limiter la perte des couverts forestiers. La plantation d’espèces accompagnatrices peut être bénéfique aux essences désirées. En effet, ces dernières n’ont pas toujours uniquement des effets négatifs sur la croissance des semis. Au contraire, la végétation accompagnatrice peut augmenter le contenu en eau du sol, la disponibilité des nutriments ou encore réguler le microclimat de l’espèce désirée. De plus, certaines espèces comme l’aulne peuvent améliorer le substrat grâce à leur capacité à prélever l’azote atmosphérique et ainsi avoir un effet facilitateur potentiel sur les essences désirées. Ainsi, les objectifs de cette étude sont (i) de vérifier si la présence de l’aulne amène un gain (effet facilitateur) de croissance de l’épinette noire et du pin gris en plantations en limite Nord de la forêt commerciale au Québec et (ii) si oui, si ce gain de croissance est causé par l’enrichissement du substrat en azote par l’aulne. Nos résultats ne montrent pas de différence du signal en ?15N et du contenu en azote total des aiguilles des plants entre les plantations d’essences désirées avec et sans aulnes. Ce résultat explique très probablement l’absence de différence marquée de croissance des plants en présence et en absence d’aulne.

Mots-clés: écologie forestière, sylviculture, facilitation, plantation

Caractérisation des dynamiques spatio-temporelles des épidémies de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana) au Québec entre 1968 et 2016
La tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE, Choristoneura fumiferana) est un agent de perturbation important des forêts boréales en Amérique du Nord. Les épidémies de cet insecte défoliateur indigène affectent de vastes étendues tous les 30-40 ans et peuvent durer jusqu’à 15 ans. Malgré des conséquences écologiques et socio-économiques importantes, les mécanismes des dynamiques régionales de ces épidémies sont encore peu connus. En utilisant les relevés aériens du MFFP, nous comparons trois épidémies de tordeuses qui ont eu lieu dans des régions et à des moments différents au Québec : l’ouest du Québec entre 1968 et 1977 (O-1970); l’est du Québec entre 1972 et 1981 (E-1970), cette épidémie est la suite de O-1970; l’est du Québec entre 2006 et 2016 (E-2000). Nous nous posons deux questions. (1) Quels facteurs expliquent l’apparition des nouvelles zones défoliées pendant l’épidémie et ses facteurs changent-ils entre les épidémies? (2) Quels facteurs expliquent l’évolution de la sévérité de défoliation dans le temps et ses facteurs changent-ils entre les épidémies? Pour chaque épidémie, (1) nous avons sélectionné, pour chaque année, des sites nouvellement défoliés et non affectés, puis nous avons réalisé des régressions logistiques avec comme variables réponses la composition forestière, l’altitude et des données climatiques. (2) De même nous avons réalisé des régressions multivariées entre l’augmentation annuelle de la sévérité de défoliation et les même variables réponses. Enfin nous avons comparé les résultats des régressions entre les trois épidémies. L’altitude est le facteur expliquant le plus la probabilité d’apparition de nouvelles zones défoliées, surtout à l’est du Québec (E-1970 et E-2000) car la topographie plus accidentée favorise les microclimats. Les précipitations influencent la probabilité d’apparition de nouvelles zones défoliées au début des deux épidémies régionales (O-1970 et E-2000) alors que la température est la variable climatique influençant le plus la fin de l’épidémie (E-1970) – l’épidémie à l’est du Québec E-2000 est encore active actuellement. Pendant ces épidémies, l’effet de la composition forestière est important au début mais diminue quand l’effet de la température augmente. Les patrons temporels de défoliation diffèrent en fonction des épidémies. L’augmentation annuelle de sévérité de défoliation est la plus rapide pour les sites affectés 2-3 ans après le début de l’épidémie régionale, probablement à cause d’une augmentation importante des populations d’insectes. Elle est aussi plus rapide au début de O-1970 et plus lente à la fin de E-1970, comparé à celle de E-2000.

Mots-clés: écologie forestière, épidémie, tordeuse des bourgeons de l'épinette, dynamique spatio-temporelle

Effet d’un stress hydrique expérimental sur la xylogénèse de quatre espèces de conifères plantés après coupe en forêt boréale
Les changements climatiques pourraient entraîner une baisse de 20 à 40 % du contenu en eau des sols forestiers boréaux du Québec dans les prochaines décennies. L’impact de cet assèchement risque d’être particulièrement important pour les forêts au stade de régénération, qui représentent 10 % de la superficie de la forêt boréale aménagée de la province. Le Québec produit annuellement 130 millions de semis pour la régénération suite aux travaux de récoltes. Comment ces semis s’acclimateront-ils aux changements du climat ? Les espèces qui dominent présentement la forêt boréale pourront-ils survivre dans des milieux plus secs ? L’objectif de nos travaux est de comprendre la vulnérabilité de la régénération à la sécheresse. Pour ce faire, nous avons mis en place un gradient expérimental de sécheresse à l’aide d’un système d’interception et de redistribution des précipitations comprenant 2 106 semis des quatre principales espèces de conifères de la forêt boréale (épinette noire, épinette blanche, pin gris, sapin baumier). Nous présenterons l’impact de trois années de traitements sur la formation du xylème et l’allocation en biomasse, et les différences entre espèces.

Mots-clés: écologie forestière, sylviculture, stress hydrique, dendro-écologie

Évolution des services écosystémiques selon différentes stratégies de gestion de l'infestation d'agrile du frêne dans un arrondissement de Montréal, QC
La forêt urbaine a un impact sur la santé et le bien-être des résidents des villes. Dans un contexte de changements globaux, plusieurs pressions sont et seront exercées sur cette forêt. Ces pressions ont le potentiel d’entraîner des conséquences négatives à l’égard des aspects sociaux, environnementaux et économiques. Depuis 2011, la Ville de Montréal est aux prises avec une infestation d’agrile du frêne (ADF) qui met en péril près de 20% des arbres municipaux. Les objectifs de cette étude étaient 1) d’établir et de quantifier les principaux services écosystémiques (SE) fournis par la forêt urbaine d’Ahuntsic-Cartierville comme référence pour 2) évaluer les impacts de quatre stratégies différentes de gestion issues de la recherche théorique et de la réalité sur le terrain. Le premier scénario correspond au scénario où l’insecte n’est pas présent. Le deuxième scénario a exploré l’effet de ne pas protéger les arbres et de planifier uniquement les activités d’abattage et de plantation d’arbres de remplacement, tandis que les deux derniers scénarios ont exploré des styles proactifs de gestion avec des traitements insecticides appliqués sur 33 % et 50 % de tous les frênes chaque année. Pour chacun des scénarios, l’évolution de trois principaux SE a été effectuée à l’aide du logiciel i-tree. C’est sous le quatrième scénario que le moins d’arbres étaient abattus et que le plus de SE étaient conservés. C’est aussi sous ce scénario que les couts associés à l’ADF étaient les mieux répartis dans le temps. Ce type d’exercice est particulièrement utile pour les décideurs des municipalités qui doivent faire face à l’ADF et choisir une stratégie de gestion pour maintenir un maximum de SE aux citoyens.

Mots-clés: agrile du frêne, foresterie urbaine, services écosystémiques, i-Tree

Est-ce que les plantations d’hybrides à croissance rapide uniformisent les communautés microbiennes du sol?
Les communautés microbiennes (bactéries et champignons) jouent un rôle crucial dans la décomposition et la minéralisation de la matière organique des sols forestiers et donc dans la productivité des forêts et les flux de carbone. Il a souvent été suggéré qu’une communauté diversifiée de plantes soutient une grande diversité de microorganismes par le biais d’un grand nombre de source d’énergies disponibles (exsudats racinaires, litières). Par conséquent, une composition forestière simplifiée, telle que celle retrouvée dans les plantations d’hybrides à croissance rapide, devrait uniformiser la composition des communautés microbiennes du sol. Toutefois, la composition des autres strates végétales ainsi que les facteurs physicochimiques et spatiaux peuvent également influencer la composition de ces communautés. La présente étude vise à répondre à trois questions importantes concernant la composition des communautés microbiennes dans les plantations d’hybrides à croissance rapide. 1) Est-ce que cette composition diffère de celle des communautés retrouvées dans des peuplements régénérés naturellement ou dans des plantations indigènes du même âge? 2) Est-ce que les plantations uniformisent les communautés microbiennes du sol? 3) Quelle est la contribution relative de chaque strate végétale et des facteurs physicochimiques et spatiaux dans la détermination de la composition microbienne? Nous avons extrait et séquencé l’ADN bactérien et fongique du sol de plantations de peuplier hybride et de mélèze hybride en plus de peuplement feuillus régénérés naturellement ainsi que de plantations d’épinette noire. Nos résultats démontrent 1) que chaque type de peuplement contient une communauté microbienne unique, 2) que ces communautés ne sont pas plus uniformes dans les plantations indigènes ou hybrides et 3) que l’identité des communautés végétales de sous-bois et de la canopée contribuent plus à la composition microbienne que les facteurs physicochimiques et spatiaux.

Microbial communities (bacteria and fungi) play a crucial role in forest soils by regulating the decomposition and mineralization of organic matter and thus, forest productivity and carbon fluxes. It has often been suggested that a diverse community of plants supports a wide variety of microorganisms through a large number of available energy sources (root exudates, litter). Therefore, a simplified forest composition, such as that found in fast-growing hybrid plantations, should standardize the composition of soil microbial communities. However, the composition of other plant strata as well as physicochemical and spatial factors can also influence the composition of these communities. The present study aims to answer three important questions regarding the composition of microbial communities in fast-growing hybrid plantations. 1) Does this composition differ from communities found in naturally regenerated stands or native plantations of the same age? 2) Do plantations standardize microbial communities in the soil? 3) What is the relative contribution of each plant stratum and physicochemical and spatial factors in the determination of microbial composition? We extracted and sequenced the bacterial and fungal DNA from hybrid poplar and hybrid larch plantation soil in addition to naturally regenerated hardwood stands and black spruce plantations. Our results demonstrate 1) that each type of stand contains a unique microbial community, 2) that these communities are not more uniform in native or hybrid plantations and 3) that the identity of undergrowth and canopy plant communities contribute more to microbial composition than physicochemical and spatial factors.

Mots-clés: biodiversité, écologie forestière, plantations, peuplier hybride, mélèze hybride, bactéries, champignons

Influence du génotype et des connections racinaires sur la réponse du peuplier faux-tremble aux stress environnementaux et à la défoliation par la livrée des forêts
Le peuplier faux-tremble est une espèce clonale dont les peuplements sont composés de tiges de différents génotypes. Les arbres sont également connectés ou non par des greffes et / ou connexions racinaires. Il est communément admis que les arbres ayant le même génotype montrent des réponses similaires aux conditions climatiques et stress environnementaux. Des études antérieures ont montré que les connexions racinaires entre les arbres peuvent constituer un trait écologique important car elles permettent le partage direct des ressources et des photosynthétats. Afin de vérifier si la croissance des arbres est plus influencée par le génotype ou par les connexions racinaires, nous avons étudié l'effet du génotype et de la connectivité des racines chez le peuplier faux-tremble au Québec. Nous avons comparé la croissance des arbres avant et après l’épidémie sévère de défoliation due à la FTC et sous des conditions environnementales extrêmes avec un modèle linéaire. Les résultats montrent qu'il n'y avait pas de différence dans les réponses de croissance à l'épidémie de FTC et sous des conditions environnementales extrêmes entre les arbres connectés et non connectés. En revanche, les arbres non connectés présentaient une plus grande variabilité dans la réponse de croissance que les arbres connectés. La largeur moyenne des cernes des arbres connectés ayant des génotypes différents était plus grande que celle des arbres non-connectés ayant le même génotype. Cette étude ne nous permet pas de conclure qu'un partage des ressources par des connexions racinaires affecte la croissance radiale des peupliers faux-trembles connectés pendant la défoliation et des conditions environnementales extrêmes. Cependant cette étude a montré que les arbres connectés ont une croissance radiale plus similaire que les arbres du même génotype. Cette découverte représente une signification écologique importante des connexions racinaires.

Trembling aspen is a clonal species and natural populations are composed by stems of different genotypes. Trees are also connected and non-connected by root grafts and/or root connections. It is commonly accepted that trees with the same genotype show similar responses to climate and environmental stress. Previous studies have shown that root connections between trees may be an important ecological trait in natural populations because they allow the sharing of resources and photosynthates directly. In order to verify if tree growth is more influenced by genotype or by root connections, we investigated the effect of genotype and root connectivity in stand of trembling aspen in Quebec (Canada). We compared tree growth before and after the severe FTC defoliation outbreak reported in the study area during 2000-2001 and extreme environmental conditions with a linear model. The effect of genotype and root connectivity on tree growth was also investigated trough mean comparisons. The results show that there was no difference in growth responses to FTC outbreak and extreme environmental conditions between connected and non-connected trees but non-connected trees exhibited a wider variability in growth response than connected trees. Mean ring width of the trees with different genotypes and root connections was greater to that of trees with the same genotype but without root connections. This study doesn’t allow us to conclude that a sharing of resources through root connections affect radial growth of connected trembling aspen trees during FTC defoliation and extreme environmental conditions. However this study showed that connected trees have more similar radial growth than trees from the same genotype. This finding represents an important ecological significance of root connections.

Mots-clés: connections racinaires, génotype, livrée des forêts

Le broutement par l'orignal modifie la composition floristique initiale suite aux coupes forestières
En Gaspésie, la sapinière à bouleau blanc de l’est est sujette à l’aménagement forestier et à des pressions de broutement élevées par l’orignal depuis environ 25 ans. L'interaction entre les coupes forestières et le broutement par les grands herbivores est susceptible de nuire à la régénération forestière et de mener le milieu, via différentes compositions floristiques initiales, vers des voies de succession alternatives. Afin de mieux comprendre les effets de cette interaction sur la succession de la sapinière à bouleau blanc, nous avons mesuré les compositions floristiques initiales dans un réseau de 15 paires d'exclos et de parcelles appariées construits suite à des coupes forestières (2010-2011). Nous avons estimé l'abondance locale d'orignaux via un index calculé à partir de la différence en ramilles disponibles intégrée sur 6 ans entre les exclos et les parcelles appariées. Cet index a été validé à l'aide des observations des chasseurs dans un sous-échantillon. Les courbes de réponse principale (PRC) indiquent que le broutement modifie la communauté floristique initiale suite aux coupes forestières. Ces modifications se caractérisent principalement par une augmentation de l'abondance du framboisier. L'analyse individuelle de certaines espèces montrent que différentes pressions de broutement résultent en différentes conséquences. Ainsi, l'abondance du sapin baumier diminuerait en présence d'une forte pression de broutement, mais serait inchangée sous une pression modérée. Nos résultats, basés sur la quantification locale de la pression de broutement, montrent que l'orignal modifie la communauté floristique initiale suite aux opérations forestières. Une forte pression de broutement pourrait modifier la succession forestière de par son effet néfaste sur l'abondance du sapin baumier, une espèce clé pour la régénération de la sapinière à bouleau blanc.

Mots-clés: écologie forestière, interactions plante-herbivore, herbivorie

Fertilité des sols et statut nutritionnel de l’érable à sucre dans des peuplements fortement fragmentés par l’agriculture intensive : existe-t-il un effet de bordure?
Les dépositions atmosphériques d’azote réactif (N_atm) de sources anthropiques ont augmenté de façon draconienne depuis la révolution industrielle. Les taux actuels modélisés d’apport de N_atm dans plusieurs forêts de l’est du Canada excèdent déjà largement les seuils critiques au-delà desquels plusieurs fonctions et services écosystémiques peuvent être altérés. Par exemple, des apports d’N_atm en excès peuvent acidifier les sols, engendrer des débalancements nutritionnels et le dépérissement des érablières, et augmenter leur vulnérabilité à des stress environnementaux comme la sècheresse. Dans cette étude, 11 érablières ont été sélectionnées dans la MRC de la Vallée-du-Haut-Saint-Laurent afin d’étudier l’effet d’un hypothétique gradient de dépositions de N_atm, allant de la bordure champ agricole-érablière jusqu’à l’intérieur du peuplement (120 m), sur les propriétés chimiques du sol (pH, C et N totaux, P extractible, cations échangeables, N minéralisable) et sur la nutrition foliaire (N, P, K, Ca, Mg) d’érables à sucre matures. Les propriétés chimiques du sol et les concentrations en macronutriments foliaires de l’érable à sucre ne différaient pas entre les distances le long du gradient mesuré (10, 20, 30, 50, 70 et 120 m). L’importante fragmentation des peuplements dans cette région explique possiblement l’absence d’effet de bordure. L’analyse du statut nutritionnel de l’érable à sucre au travers des indices DRIS a révélé des carences en K et P dans toutes les érablières échantillonnées, à toutes les distances par rapport à la bordure champ agricole-érablière. Ces résultats permettent de mieux orienter les propriétaires vers les saines pratiques d’aménagement et de fertilisation à privilégier afin d’améliorer l’état de santé de leurs érablières.

Mots-clés: dépositions azotés, effet de bordure, érable à sucre, sols forestiers, nutrition foliaire

Les changements du couvert forestier ont plus d’impact que les changements des conditions de neige sur les populations de pékans et de martres d’Amérique au Québec
Depuis 1984, les ventes de fourrures semblent indiquer une augmentation des populations de pékan au Québec ainsi qu’une extension vers le nord de son aire de répartition, tandis que les populations de martre sont en baisse. On constate un chevauchement grandissant des aires de répartition du pékan et de la martre dans des habitats subissant des modifications d’origines naturelles et anthropiques. Une étude réalisée auprès de piégeurs (autochtones et allochtones) a permis d’émettre plusieurs hypothèses concernant les facteurs ayant favorisé l’expansion du pékan au Québec. Nous avons testé ces hypothèses en utilisant le nombre de fourrures vendues annuellement par les piégeurs entre les saisons de piégeage 1984-1985 et 2014-2015 dans 86 unités de gestion des animaux à fourrure (UGAF). L’objectif général de l’étude était de déterminer les impacts respectifs des changements d’habitat (couvert forestier et milieu agricole) et des conditions climatiques (neige au sol) sur les populations de pékan et de martre. D’une façon générale, nos résultats confirment les hypothèses émises par les piégeurs. Les modifications de l’habitat expliquaient davantage les variations des captures de pékans que les conditions climatiques. Le pékan aurait surtout bénéficié de l’augmentation de l’abondance des forêts feuillues et mixtes de plus de 4 m de hauteur ayant fait suite au rajeunissement de la matrice forestière causé par la récolte forestière. Par contre, aucun effet des changements environnementaux analysés ne permet d’expliquer la baisse de population de martres.

Mots-clés: faune, foresterie sociale, piégeurs, habitat faunique

Cartographie matricielle des propriétés primaires des sols pour le Québec méridional
L’analyse et la modélisation de l’effet des processus biophysiques sur les écosystèmes forestiers requièrent une information détaillée et quantitative sur les sols. Pour répondre à ce besoin, nous avons développé un nouveau jeu de données matricielles 3D pour la Province de Québec. Ce jeu de données permet d’exprimer la variabilité spatiale de 5 propriétés primaires des sols (sable, limon, argile, matière organique, pH) à une résolution horizontale de 250 m pour 6 profondeurs.

Les données matricielles ont été générées en combinant 9658 données d'observations historiques et 120 covariables environnementales en mesure d’exprimer l’effet des facteurs biophysiques sur le processus de formation des sols. Ces covariables ont été dérivées à partir de sources de données géoréférencées telles que ; un modèle numérique d'élévation, des séries temporelles d'images satellites, des données climatiques matricielles, des données géophysiques et des modèles cartographiques experts. Les modèles de prédiction ont été construits par le biais de forêts d’arbre décisionnel de régression (Random forest) en utilisant un sous-échantillon des profils de sols comme jeu de données d'entraînement (N=6760). La performance des modèles a ensuite été évaluée en utilisant un jeu de données indépendant (N=2898).

Les résultats de la validation croisée ont démontré que les modèles actuels expliquent entre 40 et 50 % de la variance du jeu de données indépendant. Les couches d’information issues de ce projet offrent un portrait inédit de la distribution spatiale des propriétés du sol à travers le Québec. Ces nouvelles informations permettront d’améliorer la qualité des intrants utilisés dans les modèles de productivité forestière et supporter l’étude de l'effet des conditions pédoclimatiques sur la productivité et la vulnérabilité des écosystèmes forestiers. Des travaux en cours visent à raffiner la résolution spatiale de ces produits à 100 m et caractériser l'incertitude des produits cartographiques à l'échelle du pixel.

There is a growing need for detailed and quantitative information about the spatial variability of soil properties to be used as inputs in forest biophysical process models. Here, we propose a new 3D gridded soil dataset for the Province of Quebec, Canada. This new dataset provides the spatial distribution for 5 soil properties (sand, silt, clay, organic carbon content, and pH) at a horizontal resolution of 250 m and for 6 soil depths.

Digital soil maps were generated by combining soil observations from georeferenced legacy datasets (N=9658) with spatially explicit covariates that express the functional relationships between soil properties and conditioning factors. These covariates were derived from sources such as digital elevation model, time series of satellite imagery, gridded climatological variables, and geophysical data. All models were built using a subset of soil profiles as a training dataset (N=6760). This subset was used to train random regression trees using the Random Forests algorithm. The performance of each model was evaluated using cross-validation based on an independent dataset (N=2898).

Results from the cross-validation showed that our current models account for 40–50% of the overall variance across Quebec. Also, a visual comparison of spatial patterns between our products and a geomorphological map showed a fair agreement between both datasets. This implicitly reveals the important contributions of topography and parent material in explaining soil spatial heterogeneity.

Our dataset provides a unique portrait of the spatial distribution of soil properties across the Province of Quebec. These new maps of soil properties will be a valuable addition to spatially-explicit forest productivity models and could be used, for example, to study the effect of pedoclimatic conditions on tree growth and productivity. Ongoing work aims at refining the spatial resolution of our product at 100m and at providing a spatial assessment of pixel-level uncertainty.

Mots-clés: écologie forestière, sylviculture, système d'information et d'inférence, cartographique numérique des sols, télédétection, texture, carbone, ph

Influence de caractéristiques d’habitat à l’échelle locale et du paysage sur l’effort reproducteur des amphibiens spécialistes des étangs vernaux
Au Québec, la législation encadrant les aménagements forestiers ne tient pas compte de l’intégrité des étangs vernaux. Pourtant, ces derniers peuvent jouer un rôle clé dans le maintien des populations d’amphibiens, un des groupes de vertébrés les plus menacés sur la planète. Notre objectif, était d’évaluer l’importance des variables susceptibles d’influencer la dynamique d’abondance de nos trois espèces cibles : la Grenouille des bois (Lithobates sylvaticus), la Salamandre maculée (Ambystoma maculatum) et la Salamandre à points bleus (Ambystoma laterale). Nous avons émis l’hypothèse que l’effort reproducteur sur les sites situés en forêt mature est supérieur à celui des sites en forêts récemment aménagées. Nous avons sélectionné 60 étangs vernaux dans le nord-est de la péninsule Gaspésienne, le long d’un gradient d’âge de peuplement. Au cours du printemps 2016 et 2017, les masses d’œufs dans chaque étang ont été dénombrées par au moins deux observateurs indépendants. L’habitat à l’échelle des étangs vernaux fut caractérisé par un ensemble de variables mesurées sur le terrain. Nous avons quantifié l’effet de ces variables sur l’abondance de chaque espèce à l’aide de modèles tenant compte de la probabilité de détection. Nos analyses montrent que l’ouverture de la canopée et la taille des étangs n’affectent pas l’effort de reproduction des espèces étudiées de notre aire d’étude. Contre toute attente, le volume de bois faiblement dégradé affecte positivement l’abondance chez la Salamandre maculée, alors que l’on observe le phénomène inverse pour le bois mort dégradé. Chez la Grenouille des bois, les masses d’œufs sont moins abondantes dans les étangs s’asséchant rapidement au cours de l’été. Conformément à notre hypothèse principale, l’effort reproducteur de la Salamandre à points bleus était plus faible dans les étangs localisés en régénération que ceux situés en forêt mature.

Mots-clés: faune, aménagement, reproduction, amphibiens, masses d’œufs, forêt mature, étangs vernaux

Stocks de carbone organique du sol en pessière à mousses : compréhension mécanistique de leurs variations avec le climat et le temps depuis feu
Les forêts boréales renferment d’importantes quantités de carbone, surtout dans les sols. Les effets des changements climatiques sur le carbone emmagasiné dans les sols sont difficiles à prédire, puisque le climat affecte plusieurs processus incluant la productivité forestière, la décomposition de la matière organique ou encore le régime d’incendies. Le but de nos travaux était d’investiguer les mécanismes sous-jacents à l’accumulation du carbone dans les sols bien drainés en pessière à mousses par l’étude d’un gradient climatique imbriqué dans un gradient de feux. Nous avons combiné l’analyse de pistes confirmatoire avec la sélection de modèles pour tester l’influence du temps depuis feu, du climat, de paramètres physico-chimiques du sol ainsi que de la composition des bryophytes terricoles sur les patrons d’accumulation du carbone dans les sols. Nos résultats suggèrent que les principaux déterminants directs des stocks de carbone dans les sols sont : temps depuis feu > composition des mousses (horizon organique) et quantité d’oxydes métalliques > pH (sol minéral). Nous montrons aussi que le climat et le temps depuis feu contrôlent indirectement les stocks de carbone du sol au travers de leur influence sur la composition des bryophytes ou en affectant les processus de stabilisation du carbone sur la phase minérale du sol. En intégrant les relations complexes entre les principaux déterminants des stocks de carbone du sol, nos travaux dressent un portrait mécanistique de la dynamique du carbone dans les sols en forêt boréale qui pourrait être intégré dans les modèles prédictifs pour améliorer nos capacités à comptabiliser les stocks de carbone forestier et à anticiper la réponse de la forêt boréale aux changements globaux.

Mots-clés: écologie forestière, carbone forestier, écosystème boréal, feux, chronoséquence, épinette noire, sol

Connectivité fonctionnelle et occupation de l’habitat par le Grand Pic et ses acolytes en paysage agroforestier boréal
Le Grand Pic (Dryocopus pileatus) est un oiseau qui semble s’adapter à la fragmentation de la forêt. Toutefois, sa réponse à la perte de connectivité et à l’isolement de la forêt résiduelle dans les paysages fragmentés est peu documentée. Cette réponse peut s’exprimer par une capacité réduite des individus à se déplacer entre les parcelles de forêts résiduelles, menant à leur inoccupation même si les conditions locales de l’habitat s’avèrent propice à l’espèce. L’objectif de cette étude est d’évaluer le taux d’occupation des habitats de qualité par le Grand Pic et les autres utilisateurs de cavités en fonction d’un gradient de connectivité fonctionnelle dans les paysages aménagés par l’agriculture. Pour y répondre, nous avons effectué une recherche active de cavités, de traces d’alimentation ainsi que des stations de repasses de cris des espèces cavicoles dans 37 forêts résiduelles de la plaine agricole en Abitibi-Ouest, Québec. Nous avons déterminé le degré de connectivité de ces forêts à l’aide de mesures de flux local et de taille d’agglomération de parcelles boisées. Une première analyse des résultats montre que la perte de connectivité fonctionnelle des forêts ne semble pas affecter leur niveau d’occupation par le Grand Pic. Des analyses seront effectuées ultérieurement pour les autres espèces faisant partie du réseau d’utilisateurs de cavités. Dans une perspective d’aménagement durable du territoire forestier, ce projet vise à approfondir nos connaissances sur l’occupation des forêts boréales fragmentées par l’agriculture sur un groupe d’espèces jouant un rôle clé dans le maintien de la diversité de la faune des vertébrés utilisateurs de cavités (près de 20% des espèces d’oiseaux et de mammifères en forêt boréale). Ce projet contribuera à l’élaboration de lignes directrices sur la conservation d’habitats à haute valeur écologique pour le Grand Pic et la faune cavicole en territoire boréal aménagé.

Mots-clés: faune, biologie de la conservation, réseau cavicole, nidification, alimentation, forêt âgée, gradient de connectivité

L’empreinte carbone du déblaiement mécanique en forêt boréale paludifiée
Le déblaiement mécanique est une méthode courante en foresterie consistant à entasser la couche organique du sol et les résidus de coupe en andains pour faciliter la remise en production. Par contre, les andains créés occupent un espace qui ne peut pas être reboisé et la décomposition de la matière organique (MO) a un impact méconnu sur l’environnement. Notre étude visait à mesurer les émissions de CO2 de la MO mise en andains, soit (A) laissés en forêt ou (B) exportés pour végétalisation d’un site minier, et à les comparer à un site témoin en forêt naturelle. La température et l’humidité du sol ont été mesurées comme variables explicatives. Le site de déblaiement se situe dans la ceinture d’argile de l’ouest du Québec. Il a subi un feu léger en 1997 qui a mené à un accident de régénération et fut déblayé à l’hiver 2013-2014 puis planté. Nos mesures ont été prises au sommet et au milieu de 3 andains et au sol près de ceux-ci (n=14), pendant 2 saisons de croissance (2016 et 2017). Le site végétalisé est le parc à résidus miniers de l’ancienne mine de Joutel. Il est divisé en deux parties : neutre et présentant un problème d’acidité et chaque partie contient 4 parcelles végétalisées et 4 non-végétalisées. Nous avons comparé les émissions de CO2 et les variables explicatives avec des régressions linéaires et des analyses de variance. Les résultats démontrent que les andains émettent plus de CO2 lorsque laissés sur place que lorsqu’ils sont utilisés pour la végétalisation de résidus miniers et que la forêt naturelle. Ceci peut être expliqué par le microclimat dans l’andain qui est plus chaud et sec en comparaison. L’étude démontre qu’il peut être avantageux, du point de vue des émissions de carbone, d’utiliser la tourbe d’andains de déblaiement pour végétaliser des résidus miniers.

Mots-clés: synergie éco-industrielle, changements climatiques, paludification, séquestration, carbone

Régénération après-feu des écosystèmes dominés par l’épinette noire dans un contexte de changements globaux
L’activité des feux (i.e. fréquence et sévérité) devrait s’accroître fortement d’ici 2100 sous l’influence des changements du climat et pourrait avoir des répercussions importantes sur la résilience de la forêt boréale. Les forêts dominées par l’épinette noire sont des écosystèmes uniques à l’échelle mondiale en termes de biodiversité tout en constituant la pierre d’assise de l’industrie forestière. Il est par conséquent essentiel d’être en mesure d’évaluer les mécanismes de régénération qui permettront à ces forêts de récupérer ou non suite à ces changements dans le régime des perturbations. L’objectif de notre étude est : 1) de quantifier la sévérité des feux survenus entre 1985 et 2017; 2) d’explorer les relations entre l’influence de la sévérité des feux, l’historique des perturbations (coupe et feux), le climat, les conditions du peuplement avant-feu, les variables du milieu physiques et la régénération de l’épinette noire afin de mettre en place un modèle spatial permettant d’estimer la densité de régénération après le passage d’un feu. Pour ce faire, nous avons quantifié la sévérité des feux du domaine de la pessière à mousses grâce à l’indice differenced Normalized Burn Ratio calculé à partir d’images Landsat prises avant et après feu. Au sein de ces feux, nous avons lancé une vaste campagne d’échantillonnage de la régénération afin d’évaluer la régénération de l’épinette noire et des autres essences boréales. À terme, le modèle permettra d’estimer la densité de régénération après feu et ainsi de déterminer la trajectoire du peuplement (d’un accident de régénération jusqu’à un peuplement dense productif) afin de guider les stratégies d’aménagement lors de la remise en production des forêts brûlées et de maintenir la productivité écologique et économique de ces écosystèmes.

Mots-clés: écologie forestière, historique des perturbations, feu, sévérité des feux, résilience, régénération

Mesure de la neige et bilans hydrologiques: d’un biais à l’autre
Il existe plusieurs sources d’incertitudes liées aux simulations des débits des bassins versants par les outils de modélisation hydrologiques. Ces incertitudes sont issues d’une part du choix du modèle considéré, mais aussi et surtout lié à la qualité des données météorologiques entrantes. Il est question d’étudier ici l’impact de la correction du phénomène de la sous-captation de précipitation solide sur la mise en place des bilans hydrologiques en milieu forestier boréal. En effet, le processus de sous-captation des précipitations solides par les instruments de mesure peut atteindre de 20% à 70% suivant le type d’instrument et de paravent considérés.

Des observations de précipitations sont enregistrées depuis 2014 sur le site NEIGE, situé à la forêt Montmorency. Ce site héberge deux précipitomètres de référence mondiale (DFIR et Bush) et de plus de 30 autres appareils de mesure météorologiques. Ce bassin versant enregistre une des plus grandes quantités de neige au Québec (> 600 mm d’équivalent en eau par an), et accueille plusieurs stations qui archivent des données hydrométéorologiques depuis plus de 50 ans (site du Bassin Expérimental du Ruisseau des Eaux-Volées).

Les résultats présentent des analyses comparatives de captation des principaux couples instrument-paravent du site NEIGE, une validation d’équation de débiaisage issue de la littérature et la proposition d’une nouvelle approche probabiliste concernant l’estimation des quantités de précipitation solides. La finalité de ces travaux est de démontrer que le biais de mesure des précipitations solides influencerait les bilans hydriques des bassins versants, pouvant parfois aboutir jusqu’à la modification de la gestion de ces derniers.

Mots-clés: hydrologie forestière, modélisation

Forêt québécoise du futur : l’impact d’un stress hydrique sur les semis de conifère
L’augmentation considérable de la température ainsi que la diminution du contenu en eau du sol entraineront des conséquences sur les arbres de la forêt boréale, plus précisément chez les semis qui sont plus sensibles aux perturbations. De ce fait, notre objectif est d’observer l’impact d’un stress hydrique sur la croissance et la photosynthèse des semis de conifère. Nous avons donc réalisé une expérience dans deux serres soumises à deux températures différentes (température témoin et température +4°C) sur des semis d’épinette noire, de pin gris et d’épinette blanche. Dans chaque serre, les espèces sont soumises à un gradient hydrique; soit un traitement témoin, un traitement sécheresse modérée, un traitement sécheresse sévère et un traitement sécheresse sévère avec de plus grandes variations de contenu en eau. Nous observons une accélération du taux de croissance chez le pin gris comparativement aux épinettes. Cette augmentation de la vitesse de croissance causerait un devancement de celle-ci dans le temps et pourrait ainsi causer des débalancements écologiques. De plus, la croissance finale est différente entre le traitement témoin et les traitements sécheresse. Ainsi, une diminution du contenu en eau engendre une diminution de la production ligneuse. Nous observons que le pin gris possède une production ligneuse supérieure aux épinettes, particulièrement dans la serre +4°C. Ces résultats permettront de savoir quelles espèces sont plus tolérantes à la sécheresse et ainsi lesquelles plantées dans une perspective de climat futur.

Mots-clés: écophysiologie, écologie forestière, changement climatique, sécheresse, croissance, photosynthèse, production ligneuse

De l'influence de la surface, de la sévérité et de la proximité des feux pour expliquer les dépôts de charbons lacustres.
Les feux sont la principale perturbation qui affecte la forêt boréale québécoise. Plusieurs scénarios de changements climatiques prévoient des conditions climatiques plus sèches propices à une activité des feux plus importante. Dans le cadre d’un aménagement écosystémique des forêts, il est primordial de prédire au mieux l’évolution future de la dynamique des forêts sous l’influence des feux pour lesquels la surface, la sévérité et la fréquence seront plus soutenues. Cependant, les modèles actuels de prédictions prennent en considération uniquement des données à court et moyen terme (cad période préindustrielle ) issues de relevés dendrochronologiques ou d’inventaires.

Les données issues de la paléoécologie permettent d’obtenir une vision pluri-millénaire de la dynamique des écosystèmes lorsqu’ils étaient soumis à des conditions climatiques que l’on pourrait retrouver dans le futur. L’étude des séries de charbons de bois lacustres permet de reconstruire l’intervalle de retour des feux (FRI) au cours du temps, néanmoins il est pour l’heure difficile de relier ces évènements d’incendie à une sévérité ou à une surface de feux donnée. Dans cette étude nous cherchons à démontrer l’importance de la distance, de la sévérité et de la surface des feux sur la quantité de charbons qui se dépose sur des lacs.

Nous avons comparé des influx annuels de charbons lacustres pour 7 lacs localisés sur un gradient Nord-Sud dans la pessière à mousses de l’Ouest avec des données de sévérités issues d’images satellitaires (dNBR) et de surface des feux provenant de données du MFFP entre 2011 et 2016 pour des rayons de 3, 15 et 30 km autour des sites. Dans un second temps nous avons utilisé des modèles de régression multiples (MARS) et des arbres de régression multivariés (MRT) pour sélectionner les variables les plus significatives en terme de caractéristiques des feux.

Nous avons ainsi pu lier quantitativement les caractéristiques des feux de surface et de sévérité dans les rayons de 3 et 15 km autour des lacs avec des influx de charbons reçus au niveau des lacs. Ces modèles devraient permettre de reconstruire dans le passé les incendies de manière quantitative (sévérité et surface) pour l’ensemble de l’Holocène. Cette quantification est importante pour la gestion écosystémiques des écosystèmes forestiers boréaux actuelle et future.

Mots-clés: calibration, paléoécologie

Caractérisation de l’état et de la durabilité des traverses de cours d’eau sur les chemins forestiers
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 faites sur le terrain dans de petits bassins versants ont ensuite permis d’extrapoler les résultats à de vastes territoires. Il a été découvert que la plus récente base de données gouvernementale 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% 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.

Mots-clés: aménagement, historique des perturbations, voirie forestière, traverses de cours d'eau, opérations forestières, hydrologie forestière, habitat aquatique

Effet de la microtopographie et de l’exclusion des précipitations sur la répartition verticale des racines fines de l’érable à sucre et du caryer cordiforme
Ce projet cherche à comprendre la relation entre la production de racines fines des arbres et les caractéristiques du milieu à une échelle expérimentée par l’arbre, en contexte de sécheresse. Des résultats préliminaires provenant de 171 placettes-échantillons en Montérégie ont montré que la position microtopographique des arbres influence le risque de mortalité, celle-ci étant plus importante dans les creux que sur les monticules. Nous avançons l’hypothèse que la profondeur d’enracinement, la biomasse, la vitesse de croissance et la tolérance au stress hydrique des racines fines diffèrent entre les creux et les monticules. Afin de tester cette hypothèse, 16 sites ont été installés dans la Vallée-du-Haut-Saint-Laurent avec des expositions et des textures de sols contrastées. Sur chaque site, 8 arbres ont été sélectionnés, 4 en position de creux et 4 en position de monticule, et cela pour l’érable à sucre et le caryer cordiforme dont la vulnérabilité à la sécheresse diffère. Afin de simuler un épisode de sécheresse, les précipitations ont été interceptées avec des toiles de 3,65 m de rayon disposées autour de la moitié des individus pendant un mois. Ce dispositif permis de réduire significativement l’humidité et la tension hydrique du sol des arbres traités. Au pied de chaque arbre, des chambres de croissance ont permis de suivre le développement des racines fines tout au long de l’été alors que des carottes ont permis l’évaluation de leur biomasse en fonction de la profondeur. Nous présenterons des résultats quant à l’effet de la position microtopographique (creux vs monticule) et l’effet de l’espèce (érable à sucre vs caryer cordiforme) sur les caractéristiques du système racinaire (biomasse, répartition et production de racines fines) avec et sans exclusion de précipitations.

Mots-clés: sécheresse, racines fines, microtopographie

The economic impact of fire management on timber production in the boreal forest region of Quebec, Canada
Wildfire is an important component of the dynamics of boreal forest ecosystems, but it can also contribute to the loss of forest resources, especially when fires escape and become large. Fire management costs in the province of Quebec represent substantial amounts incurred annually. The main objective of this study was to evaluate the financial impact of fire management on forest resources. Our study consisted of sensitivity analyses of nine selected presuppression cost scenarios using forest and fire data for three commercially-managed forest management units in the province of Quebec with varying annual burn rates (0.06 - 0.56% y-1). The reduction in the burn rate attributed to fire management increased the revenue from value-added timber sales and reduced fire suppression costs. The decreased in burn rates reduced the net present value losses of timber sale from 4 - 21% to 2 - 7% in the three forests. These results are consistent with our hypotheses that reduced suppression costs and increased revenue from value-added timber harvest with a lower fire risk compensate for increased fire presuppression costs. However, such compensation is possible only up to some optimal point and our empirical results show that this optimal point depends upon the fire regime.

Mots-clés: historique des perturbations, aménagement, benefit-cost analysis, fire suppression, presuppression costs, forest management, timber supply

Mise à jour des travaux de recherche en hydrologie forestière à l’Université Laval
Depuis que j’ai fait ma première présentation à titre de nouveau membre régulier du CEF en 2013, beaucoup d’eau est passée sous les ponts (littéralement et figurativement). Je profite donc de la tenue de l’édition 2018 du Colloque du CEF pour présenter une mise à jour des travaux récents qui sont en lien avec le laboratoire d’hydrologie forestière que je dirige.

La valorisation des données historiques du Bassin expérimental du ruisseau des Eaux-Volées (BEREV), situé à la Forêt Montmorency, a enfin réussi à prendre son envol. Depuis 2014, des collègues spécialistes de la neige (V. Fortin), de la modélisation hydrologique (F. Anctil), de la micro-météorologie (D. Nadeau) et de l’hydrogéologie (R. Therrien) se sont joint à ce site unique afin d’y étudier le rôle hydrologique de la forêt boréale dans un contexte de changements climatiques. Avec une équipe de près de 20 étudiant(e)s et professionnel(le)s et des infrastructures de recherche uniques au Québec, au Canada et parfois même au monde, c’est sans gêne qu’on estime maintenant avoir réussi à raviver l’intérêt scientifique pour ce site.

Les changements récents des cadres législatif et réglementaire au Québec en lien avec la voirie forestière et la protection des cours d’eau ont aussi influencé les travaux de notre équipe. À partir d’une étude sur l’état du sous-entretien de la voirie forestière au Québec, il a été possible de démarrer des travaux visant à mesurer les impacts de la voirie forestière, mais aussi de traverses de cours d’eau alternatives, sur l’habitat aquatique. De surcroît, le vaste accès aux modèles numériques de terrain à haute résolution, dérivés de données LiDAR, nous permet de valider et de raffiner, à partir de données de terrain, la modélisation de la cartographie des cours d’eau, des plans d’eau, des sols humides et des chemins forestiers.

Mots-clés: aménagement

The influence of drought-stress on radial growth in Norway spruce, Silver fir, and Douglas fir in the Black Forest
Norway spruce (Picea abies) is the most widely cultivated tree species in southern Germany. Climate projections, however, foresee an increase of drought occurrences, to which spruce has been demonstrated to be particularly susceptible. To maintain a viable forestry and forest products industry, alternative conifer species are sought to replace spruce. Here, we assessed the performance of presumably more drought tolerant species, such as Douglas fir (Pseudotsuga menziesii) and Silver fir (Abies alba). The radial growth of these three species and their responses to climate variability was analysed within mixed stands in the Black Forest. Tree cores were collected from 18 sampling sites located within three altitudinal gradients ranging from ca. 400 to 1.200 m a.s.l. on the western slopes of the southern and central Black Forest. These sites were equally distributed on north- and south-facing slopes. We used a dendroecological approach to assess the resistance, resilience, and recovery of these three important conifer species of central Europe to the exceptional droughts in 1976 and 2003. While radial growth of all species responded similarly to the drought of 1976, Norway spruce was the least resistant and resilient to the summer drought in 2003. Silver fir showed the highest overall resistance to drought, similarly to Douglas fir. On average, when considering mean radial growth of the last 30 years, Douglas fir remains the fasted growing species, while radial growth in Silver fir appears to be continuously increasing, whereas for Spruce it has been a trend of decreasing radial growth. Our study indicates that Silver fir and Douglas fir are generally more resistant and resilient to drought extremes and are suitable alternatives to Norway spruce. A change in species composition of the Black Forest will contribute to maintaining a high level of productivity across many Central European mountain forests under future climate change.

Mots-clés: écologie forestière, sylviculture, contraintes structurelles, marginalisation chronique des communautés locales, exploitation industrielle des forêts, forêts tropicales et gouvernance forestière, bassin du congo, afrique

Probabilité d’occurrence d’un feu en forêt boréale Québécoise
Le feu dans les écosystèmes boréaux a été largement étudié au cours des dernières décennies. Toutefois sa probabilité d’occurrence dans les peuplements forestiers est peu documentée et souvent associée qu’aux conditions climatiques. De plus en plus d’études démontrent cependant l’importance de la végétation, du milieu physique et des activités humaines pour expliquer la probabilité qu’un feu survienne. Ce projet vise donc à quantifier la probabilité d’occurrence des feux en forêt boréale (49° au 51° de latitude Nord et du 68° au 70° de longitude Ouest) en fonction des caractéristiques des peuplements, du milieu physique, de la densité du réseau routier et les normales des indices de feu forêt-météo. Au total, trois modèles de Maximum d’Entropie ont été développés, soit pour les feux survenus entre 1971 et 1985, entre 1986 et 2000 et entre 2001 à 2015. L’analyse des données sur un intervalle de temps de 15 ans a permis de considérer les changements dans le paysage provoqué par les perturbations. Les résultats obtenus montrent que les normales des indices forêt-météo et le temps depuis la dernière perturbation (TDP) contribuent significativement à la probabilité d’occurrence du feu. Plus particulièrement, les forêts d’environ 50 ans seraient les plus susceptibles de bruler avec une probabilité d’occurrence du feu d’environ 70 %. Malgré leur plus faible contribution au modèle, la probabilité d’occurrence est aussi moins importante dans les peuplements (1) avec une forte densité; (2) avec un dépôt de surface et une topographie favorisant l’accumulation d’eau et (3) avec une composante de sapin baumier ou d’essences feuillues. L’intégration de ces nouvelles connaissances dans la planification forestière contribuera à mieux localiser les secteurs à risque de brûler et minimiser le risque d’incendie en forêt boréale québécoise.

Mots-clés: historique des perturbations, feu, maximum d'entropie

Modélisation de l'hydrographie linéaire à l'aide de données LiDAR
La cartographie numérique des cours d’eau actuellement disponible pour l’ensemble du Québec possède une faible résolution spatiale, en plus d’avoir été créée il y a plusieurs décennies à l’aide de méthodologies aujourd’hui révolues. La disponibilité de plus en plus vaste de modèles numériques de terrain à haute résolution ayant été produits à partir de données LiDAR aéroportées rend désormais possible l’amélioration de la précision des réseaux hydrographiques, tout particulièrement en milieu forestier. Ainsi, l’objectif de ce projet de maîtrise est de déterminer les approches géomatiques permettant d’optimiser la cartographie des cours d’eau intermittents et permanents ainsi que leurs seuils de détection à partir de données LiDAR. Des modèles numériques de terrain (MNT) avec une résolution de 1, 2 et 3 mètres ont été utilisés. La densité du nombre de points au sol servant à créer les MNT était également variable. Grâce à ces MNT, plusieurs modélisations hydrographiques ont été générées avec différents paramètres. Certaines manipulations comme l'utilisation d'un filtre spatial et d'une méthode de «brèchage» des dépressions ont été appliquées. Des données de positionnement de cours d'eau ont été récoltées sur le terrain lors de l'été 2017 afin de calibrer et valider les modèles hydrographiques. Deux aspects des modélisations hydrographiques produites ont été analysés. Premièrement, le comportement de chacune des modélisations face aux chemins a été évalué. Cela a permis de calculer la performance des modèles à trouver le bon endroit pour faire traverser les écoulements sous les chemins en fonction de différents seuils de distance. Deuxièmement, l'exactitude de chacun des modèles en forêt a été évaluée par rapport aux positionnements des cours d’eau relevés sur le terrain. Des statistiques permettant de comprendre les différences des modèles entre eux ont été calculées. Les réseaux hydrographiques modélisés à partir de MNT dérivés du LiDAR deviendront des outils de gestion du territoire d’une extraordinaire efficacité. La protection des ressources en eau de partout au Québec bénéficiera de la conception de modélisations calibrées et validées à partir d’observations faites sur le terrain.

Mots-clés: lidar, hydrographie linéaire

Déterminants de la croissance traumatique chez plusieurs espèces d'arbres en milieu urbain
Comprendre les facteurs qui contrôlent la croissance des réitérations traumatiques (RT), apparaissant après un émondage, est un défi de première importance pour améliorer la gestion des arbres localisés sous les réseaux électriques.

Nous avons testé l'hypothèse que les RT sont des branches indépendantes, c.a.d. autonomes vis-à-vis du carbone mais dépendantes du transport de l'eau, de l'ontogénie et de l'environnement de l'arbre. Pour ce faire nous avons mesuré la longueur de 1122 RT, chez 6 espèces dans 11 villes du Québec, ainsi que 8 facteurs reliés à l'environnement, à l'interception de la lumière et au transport de l'eau. Ces facteurs ont (i) soit une influence locale (c.a.d. sur chaque RT indépendamment), (ii) soit une influence à l'échelle de l'arbre (pour toutes les RT d'un même arbre), (iii) soit une influence à l'échelle de la ville. L'application d'une méthode d'apprentissage automatique nous a permit de remplir deux objectifs : (a) mettre au jour l'effet propre à chaque facteur et (b) déterminer les échelles spatiales les plus influentes sur la croissance des RT.

Les résultats montrent que les facteurs agissant à échelle locale (reliés à la disponibilité en lumière et en eau pour chaque RT) sont ceux qui ont la plus grande influence (57% en moyenne) – ce qui supporte notre hypothèse d'indépendance des RT – bien que les facteurs agissants à l'échelle de l'arbre et de la ville conservent une influence conjointe relativement importante (environ 43%). Nous avons également pu mettre en évidence l'effet de la disponibilité locale en lumière et en eau, de l'ontogénie de l'arbre, de l'environnement urbain et du climat sur la croissance des RT.

Ces résultats nous permettent de déterminer des pistes de recherche, de cibler des approches de modélisation de la croissance des RT et d’émettre des recommandations afin d'améliorer la planification et la réalisation des interventions d'émondage.

Mots-clés: physiologie, écophysiologie, foresterie urbaine

L’hydrologie une question de survie pour les épinettes noires de l’Abitibi!
Les régions de l’Abitibi et de la Jamésie sont particulièrement touchées par des problèmes hydrologiques liés au processus de paludification qui diminuent la productivité forestière. La coupe partielle est vue comme une option de récolte durable qui maintient la biodiversité et la structure irrégulière des forêts naturelles. Dans ce milieu, on observe souvent une détérioration des conditions de sol liée à la remontée de la nappe phréatique à la suite de récoltes forestières, ce qui provoque une réduction de croissance ou la mort des tiges restantes. L’hydrologie joue un rôle central dans cette problématique et une attention particulière doit y être portée ainsi qu’à la croissance des tiges résiduelles. Le but de ce projet est de différencier l’effet de la réduction du couvert forestier et de la mortalité des arbres sur la remontée de la nappe phréatique suite à la coupe partielle en pessière à mousse. De plus, nous analyserons comment ces deux facteurs influencent la croissance de l’épinette noire (Picea mariana) un an après la coupe. Le design expérimental est situé en pessière à mousses au nord-ouest du Québec et est composé de deux traitements: l’annelage et la coupe partielle en plus de parcelles témoin. Il y a 3 parcelles de 20 m x 20m par traitement pour un total 9 parcelles réparties en bloc complet aléatoire. Un modèle mixte est utilisé pour connaître quelles variables (précipitations, période, ouverture du couvert, traitement et espèces de bryophytes) ont un impact sur les variations de nappe phréatique. Selon cette analyse, les précipitations décalées d’une journée ainsi que la période (année 2017) ont toutes deux un impact significatif d’augmentation sur la nappe phréatique. La croissance interannuelle des tiges résiduelles sera aussi analysée à partir du développement anatomique du bois et sera intégrée au modèle mixte pour connaître son lien avec la nappe phréatique.

Mots-clés: hydrologie, évapotranspiration, forêt boréale, pessière à mousses, aménagement écosystémique, paludification, aménagement

Modélisation des sources de changements de hauteur des écosystèmes forestiers tempérés aménagés et non-aménagés
Le LiDAR (Light detection and ranging) est un outil qui peut être utilisé pour suivre les changements de hauteur de la canopée quand l’acquisition de données est effectuée à des temps successifs. Cependant, le LiDAR est sujet à certaines limitations dans les environnements forestiers. Une de ces limitations est que la croissance de hauteur mesurée entre deux temps par LiDAR peut être due à la croissance verticale des arbres ou à la croissance latérale des branches. La croissance latérale est une source d’incertitudes dans l’analyse des changements de hauteur puisque les modèles de hauteur de la canopée ne contiennent pas explicitement de renseignements sur la source du changement de hauteur. Cependant, peu d’études ont examiné les patrons de croissances à l’intérieur et à l’extérieur des trouées dans la forêt feuillue tempérée.

Nous avons étudié des forêts aménagées et non-aménagées du sud du Québec, Canada en utilisant un jeu de données LiDAR multi-temporelles. Un modèle stochastique Bayésien a été développé pour classifier si la croissance de hauteur mesurée par LiDAR était due à la croissance latérale ou verticale. Un modèle généralisé additif a également été construit pour mettre en relation la croissance verticale à la hauteur des arbres.

Environ 10% des croissances de hauteur étaient dues à la croissance latérale des branches. Les fréquences de croissance latérale étaient comparables entre les forêts aménagées et non-aménagées. Le sommet des arbres dominants poussait lentement. La bordure des couronnes des arbres poussait à la fois verticalement et latéralement. Nos résultats montrent que la structure de la canopée dans les forêts aménagées se rétablit par des croissances verticales plus rapide des arbres de moins de 10 m de hauteur et par une plus faible mortalité des arbres comparativement à ce qui est observé en forêts non-aménagées.

Mots-clés: écologie forestière, historique des perturbations, croissance latérale, croissance verticale, lidar multi-temporel

Forêt boréale, bryophytes et résilience : le syndrome de la passoire et du dôme
La capacité des communautés à s’adapter aux changements environnementaux régie la résilience et vulnérabilité des écosystèmes. Face à l’effet accru anticipé des changements climatiques aux latitudes nordiques, ceci est une thématique brûlante en forêt boréale. Or, ces concepts ont jusque-là été examiné à des échelles potentiellement inopportunes : la forêt boréale comme entité homogène et les arbres. Nous proposons de réappréhender ces concepts à plus fine échelle : la forêt boréale divisée en forêt mixte et coniférienne et en utilisant les bryophytes comme bioindicateurs. Les bryophytes furent échantillonnées en forêt mixte et coniférienne du Québec entre les 47ème et 50ème parallèles, représentant une différence de température moyenne annuelle de +2.29°C au sud et -1.04°C au nord. Les compositions en bryophytes totale et de trois microhabitats clefs (bois vivant, mort et sol) furent analysées dans chaque types forestiers et selon la température, et reliées avec des variables biotiques et abiotiques. Nous avons observé un changement plus marqué de composition en espèces entre le nord et le sud en forêt mixte que coniférienne. Aussi, en forêt coniférienne, les communautés de bois vivant et mort (corticoles) étaient davantage liées à la structure du peuplement, alors qu’elles l’étaient davantage avec la température en forêt mixte. Les bryophytes corticoles de forêt mixte seraient donc plus sensibles au climat et représenterait un groupe cible pour étudier les changements climatiques. En conclusion, les forêts mixtes agissent comme des passoires où les bryophytes sont sujettes aux conditions climatiques régionales. Ceci aurait conduit à leurs adaptations aux changements de température, en faisant des indicateurs de la résilience de l’écosystème. A contrario, les forêts conifériennes agissent comme des dômes étanches où les communautés sont uniquement soumises aux conditions locales du peuplement. La généralisation de la résilience de la forêt boréale aux changements climatiques semble alors ouverte à discussion...

Mots-clés: bioindicateur, changement climatique, corticole, forêt coniférienne, forêt mixte, généraliste

Débits régionaux et températures maximales reconstitués à partir des valeurs isotopiques des cernes de croissance d’arbres au Labrador
Le changement climatique joue un rôle majeur sur la disponibilité et la qualité de l’eau. En raison du potentiel hydroélectrique du secteur aval du fleuve Churchill au Labrador, il est important de comprendre l’influence des variations des conditions climatiques sur les niveaux d’eau du fleuve pour mieux gérer les impacts potentiels du changement climatique sur la productivité future. Les indicateurs naturels sensibles aux conditions climatiques, tels que les rapports isotopiques du carbone et de l’oxygène des cernes des arbres, permettent de reconstituer le climat des derniers siècles voire du dernier millénaire et ainsi simuler réalistement la variabilité hydro-climatique naturelle pour estimer les risques de futures sécheresses. Deux sites ont donc été échantillonnés proche du fleuve Churchill pour analyser les valeurs ?13C et ?18O des cernes jusqu’en 1800 et reconstituer les débits régionaux et les températures. Les séries isotopiques individuelles et combinées ont montré des corrélations significatives avec : (1) les débits indicés moyens estivaux de trois rivières voisines du Churchill (r = -0,61, -0,59 et -0,67 pour ?13Cmoyen, ?18Omoyen et ?13/?18Ocombiné, respectivement; n = 41 ; p < 0,01); et, (2) les températures maximales estivales (r = 0,68, 0,49 et 0,64 pour ?13Cmoyen, ?18Omoyen et ?13C/?18Ocombiné, respectivement; n = 68 ; p < 0,01). En utilisant un modèle de régression linéaire, les débits indicés et les températures maximales d’été ont été reconstitués à partir de la série combinant les rapports ?13C et ?18O, puisqu’elle était la mieux corrélée aux variables hydro-climatiques. Pour valider les tendances, les températures maximales reconstituées ont été comparées aux séries de températures estimées par points de grille du Berkeley Earth Surface Temperature et ont montré des corrélations significatives (r = 0,61; n = 206 ; p < 0,01). En revanche, il n’existe pas encore de données indépendantes permettant de comparer la reconstitution des débits.

Mots-clés: dendrogéochimie, reconstitution débit et température

Analyse de la structure spatiale des arbres dans les plantations d'épinette blanche
La mise en place de l’aménagement écosystémique oblige les gestionnaires à recourir à des outils d’aide à la décision pour évaluer si leurs décisions répondent aux objectifs de la loi à court et à long terme. La distribution spatiale des arbres est une composante biologique importante et nécessite d’être intégrée dans ces outils. En effet, les interactions entre arbres voisins ont une influence directe sur leur croissance, la qualité du bois, la survie et la régénération. De plus, la structure d’un peuplement peut parfois être fortement affectée par les aménagements choisis.

59 placettes situées dans des plantations d’épinettes blanches au Bas-Saint-Laurent ont été scannées par LiDAR terrestre. Ces données ont permis d’obtenir les coordonnées XY de chacun des arbres ainsi que leur DHP. Un inventaire a également fourni l’espèce. Notre étude s’est intéressée principalement à l’épinette blanche, au sapin baumier ainsi qu’à divers feuillus qui ont été regroupés ensemble. La structure spatiale de ces communautés d’arbres a été étudiée à l’échelle individuelle en analysant les distances entre arbres voisins ainsi qu’à l’échelle de la placette par l’indice d’agrégation R de Clark and Evans.

On observe que feuillus et sapins baumiers ont une structure spatiale plutôt agrégée (R = 0.8) alors que l’épinette blanche a une structure beaucoup plus régulière (R = 1.3). Un modèle linéaire a été établie en fonction de la densité à l’hectare des groupes d’espèces et du traitement sylvicole. La distance entre arbres voisins a également été décrite comme suivant une distribution Gamma et modélisée en fonction des caractéristiques des arbres voisins (DHP, espèces, houppiers) et de la placette (densité, indice d’agrégation, traitement sylvicole).

Finalement, un simulateur intégrant ces modèles a été bâti afin de générer les coordonnées spatiales d’arbres issus d’inventaires non spatialisés et de pouvoir tester l’impact de divers traitements sylvicoles.

Mots-clés: sylviculture, écologie forestière, épinette blanche, spatialisation, modélisation, lidar

Une analyse scientométrique sur l’espèce envahissante Frangula alnus: ce que l’on sait et ce que l'on ignore
La perte d’habitats et les espèces exotiques envahissantes sont les deux principales causes d’extinction et de diminution de la biodiversité. Originaire de l’Eurasie, Frangula alnus (nerprun bourdaine) est une espèce envahissante introduite aux États-Unis dans les années 1800. Sa distribution actuelle s'étend du Midwest américain jusqu’au Sud-Est du Canada. Cette espèce occupe principalement les plantations, les friches et les forêts naturelles. Une analyse scientométrique des bases de données « Thomson Institute for Scientific Information (Web of Science) » et « Google Scholar » à partir des mots-clés « Frangula alnus » OR « Rhamnus frangula » a permis de recenser 74 publications scientifiques pertinentes à la biologie et à l’écologie du nerprun bourdaine ainsi qu'aux impacts qu'elle cause aux milieux qu'elle envahit. Bien que ce recensement couvre la période qui s'échelonne de 1943 à 2018, 84 % des études pertinentes ont été publiées depuis 2000(soit 23% de la période couverte). Dix-neuf publications relatent des études réalisées dans la zone de distribution naturelle de cette espèce et ne tiennent pas compte de son caractère envahisseur. Certaines de ces études démontrent que la présence du nerprun altère la richesse spécifique et la composition du sol et réduit les succès de recrutement des individus de d'autres espèces. Compte tenu des impacts négatifs sur l’environnement de sa présence et une invasion qui progresse rapidement et qui pourrait bientôt être hors de contrôle, il est incompréhensible que le nerprun bourdaine puisse continuer à être ignoré au Canada. Pourtant, la plupart des études ont été réalisées aux États-Unis et seulement six concernent le Canada.

Mots-clés: espèce exotique, impacts écosystèmiques, google scholar, scienciometrie, web of science

Modélisation hydrologique en milieu forestier avec bilan énergétique: le projet ÉVAP
Traditionnellement, les modèles hydrologiques opérationnels n'imposent pas de contrainte de conservation d'énergie à la surface. Lorsque soumis à un réchauffement climatique, ils ont tendance à surestimer l'évapotranspiration et se révèlent alors de piètres outils de simulation des ressources hydriques à long terme.

Pour s’attaquer à cette problématique, des chercheurs en provenance de plusieurs disciplines complémentaires (hydrologie, foresterie, écophysiologie, micrométéorologie, climatologie) se sont regroupés sous la bannière du projet ÉVAP. L'objectif principal est d'améliorer le traitement de l'évapotranspiration dans les modèles hydrologiques opérationnels en les dotant de meilleures assises physiques. L'approche proposée combine des éléments expérimentaux et de modélisation. Sur le plan expérimental, une campagne de mesures hydrométéorologiques a démarré à l’été 2015 au bassin expérimental du Ruisseau-des-Eaux-Volées à la Forêt Montmorency, à 1h de route au nord de la ville de Québec. Dans une sapinière à bouleaux blancs, on mesure les échanges d'eau et d'énergie à travers le continuum sol-forêt-atmosphère, de même que l'accumulation et la fonte de la neige dans le but d’améliorer notre compréhension des processus hydrologiques en milieu forestier et de participer au développement de modèles. Sur le plan de la modélisation, deux approches de développement d'un module d'évapotranspiration à base physique sont explorées : le recours à un schéma de surface météorologique et l'approche par production maximale d'entropie.

Cette présentation fera état des plus récentes avancées dans le projet. Il sera notamment question de la transmission du rayonnement solaire à l’intérieur de la canopée, du fractionnement de l’évapotranspiration en transpiration et évaporation de l’eau de pluie interceptée et de la dynamique du manteau neigeux sous couvert forestier.

Mots-clés: ressources hydriques, évapotranspiration, modélisation hydrologique, flux d'énergie, rayonnement, teneur en eau du sol, neige

Plant defense syndromes, host plant use and habitat selection in a neotropical forest edge butterfly
Tropical deforestation changes the resources available to a multitude of insect herbivores; while this is known to lead to extinction for many forest-dwelling species, we test whether a forest-gap specialist can colonize novel anthropic environments and shift to novel hosts. We examine host plant use by the neotropical forest edge butterfly Mechanitis menapis (Nymphalidae: Ithomiinae) in secondary forest and pasture habitats, comparing performance on a native host (Solanum acerifolium) and a recently colonized introduced invasive (Solanum myriacanthum) and testing the role of trichome defenses against this herbivore. We show first, that trichomes of the native host are effective defenses against establishment of first instar M menapis larvae despite the fact that this species specializes on trichome-bearing Solanum plants. Next, lab trials show much higher survival on the native host than on the invasive, but field trials reveal higher rates of parasitism on the native host. Field surveys show that partially-shaded secondary forest edge habitats contain both plant species with resident M menapis colonies, but only the invasive S. myriacanthum is found in full-sun open pastures where it is not colonized by M menapis. These results suggest that partially shaded agricultural sites can provide habitat for native forest gap species, and these can become very common in human-impacted landscapes, particularly if they colonize invasive plants. By contrast, open pastures provide much poorer quality habitat. Finally, a meta-analysis suggests that forest gap Solanum species tend to be characterised by soft leaves bearing dense trichomes and spines, whereas deep-shade forest species tend to have tougher glabrous leaves, suggesting that this very speciose genus comprises two different defensive syndromes with different herbivore guilds, corresponding to open versus closed habitats.

Mots-clés: biodiversité, biologie de la conservation, entomologie, neotropiques, relations plantes-insectes

Influence des facteurs biophysiques sur la régénération naturelle après coupe partielle en forêt boréale mixte
A l’échelle du peuplement, la régénération naturelle dans un régime d’aménagement intégrant plus de coupe partielle est influencée par plusieurs facteurs. L’objectif principal de cette étude était de mesurer et d’évaluer les effets de la récolte et du dépôt de surface sur l’abondance et la croissance de la régénération naturelle en forêt boréale mixte. Cette étude a été soumise à deux modalités de récolte (coupes partielles, coupes totales et des témoins non coupés) et deux types de dépôt (Till-Argile). L'abondance et la croissance de la régénération naturelle ont été évaluées dans 450 micro-placettes de 4 m2. Les facteurs d’habitat (température, texture du sol, épaisseur de la matière organique, recouvrement de la végétation compétitrice) ont été également évalués. Les effets du traitement de récolte et du dépôt de surface sur l’abondance ont été analysés à l’aide d’ANOVAs. Des analyses d’ordination ont permis de déterminer la force des relations entre la croissance de la régénération et les facteurs d’habitats. Les résultats indiquaient des différences significatives d’abondance de la régénération résineuse et feuillus entre les récoltes et entre les types de dépôts. La régénération résineuse était plus importante dans les coupes partielles et sur les tills que sur coupes totales et les argiles ou dominait les feuillus. Parmi les facteurs d’habitats mesurés, on a constaté une corrélation positive de la température du sol sur l’abondance et la croissance en hauteur des feuillus. La texture du sol (sable) a été positivement corrélée à la croissance en hauteur de la régénération des résineux. Lorsque l’objectif d’aménagement est le maintien de la composante résineuse, ces résultats toutefois fragmentaires pourraient inspirer des aménagistes afin d’adapter ou modifier leur pratique sylvicole.

Mots-clés: aménagement, écologie forestière, coupes partielles, forêts mixtes, régénération naturelle, facteurs d’habitats

Effets des perturbations successives sur la résilience des pessières à mousses de la zone de la forêt boréale fermée
Cette étude avait pour but de déterminer le degré de résilience des Picea mariana après des perturbations successives dans la zone de la forêt fermée, près du 51°N et 71°W. Ainsi, un regard fut porté plus précisément sur la dynamique des épidémies de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE) (Choristoneura fumiferana (Clemens)) combinées à un feu de forêt survenu en 2007. Le premier objectif était d’analyser la relation entre l’historique des épidémies de la TBE et la régénération après feu. Un second objectif fut d’analyse les caractéristiques biogéographiques (facteurs climatiques, édaphiques et topographiques) qui pouvaient influencer la régénération sur les sites.

L’étude dendrochronologique de 18 peuplements brûlés, originairement dominés par les Picea mariana, a permis de conclure que la régénération après feu était compromise. L’état de la régénération après seulement 10 ans démontrait des taux de recrutement précaires. Aucun facteur abiotique n’a permis d’expliquer le faible taux de recrutement au sein des peuplements situés en plein cœur la forêt boréale fermée. Ainsi, il a fallu se tourner vers d’autres facteurs, comme les dommages causés par la TBE pour essayer de comprendre les processus impliqués.

Une analyse de l’historique des épidémies a permis de faire ressortir quatre périodes épidémiques au cours des 70 années qui précédaient le feu survenu en 2007 sur le territoire étudié (1941-1950, 1963-1967, 1971-1980 et 2004…). Puisque la TBE peut affecter la productivité et la santé des arbres pendant les 20 années qui suivent une épidémie, l’intervalle de 1986 à 2006 était crucial pour déterminer si la TBE pouvait être un facteur limitant de la régénération des peuplements après le feu. Il fut conclu que la présence marquée de la TBE depuis 1941 a non seulement fait en sorte de diminuer la santé des arbres avant feu, mais aussi eu comme effet de réduire le taux de recrutement après feu.

Mots-clés: écologie forestière, historique des perturbations, dendrochronologie

Évaluation par modélisation de l'effet du niveau de récolte et du régime sylvicole sur la production du bois et la dynamique du carbone forestier en forêt décidue tempérée du Québec
La séquestration du carbone par les forêts fait partie des stratégies d'atténuation aux changements climatiques identifiées par le GIEC et promues à la COP 21. Les écosystèmes des forêts tempérées feuillus ont un fort potentiel de séquestration du carbone. Le but de cette recherche était de modéliser la dynamique du carbone dans le cadre de stratégies de gestion forestière et de scénarios de perturbations naturelles pour le sud de l'unité d’aménagement forestière 064-51, dans les Laurentides, dans la région de Québec. Pour ce faire, nous avons utilisé le modèle de paysage LANDIS-II et son module Forest Carbon Succession qui permet de simuler la dynamique du carbone d’un paysage forestier soumis à un aménagement forestier et/ou un régime de perturbations naturelles. Les sorties des simulations ont été utilisées pour tester si le régime sylvicole et le niveau de récolte des stratégies d’aménagement forestier avaient un effet sur la séquestration du carbone et sa relation avec la production de matière ligneuse. Dans un deuxième temps, nous avons testé si l’ajout du régime de perturbation naturelle actuel amènerait un changement sur cet effet. Pour cela nous avons mis en place un design de simulation qui fait premièrement varier la proportion de coupe totale vis-à-vis de la coupe partielle, cela sous différente niveau de récolte à rendement soutenu. Puis nous avons ajouté le régime de perturbation naturelle actuel et réitéré les simulations précédentes. Les résultats des simulations indiquent que la coupe partielle permet une meilleure séquestration du carbone que la coupe totale pour une production de bois similaire. La différence est peu marquée à faible niveau de récolte mais devient importante lorsque le niveau de récolte augmente. Enfin le régime de perturbation naturelle actuel ne semble pas modifier la relation précédente et son impact sur les stocks reste limité.

Mots-clés: aménagement, séquestration du carbone, perturbations naturelles, modélisation

Le côté sombre de cinq plants agroforestiers du Sénégal : explorations de traits souterrains
En Afrique de l’ouest, les systèmes agroforestiers jouent un rôle socio-économique majeur mais les réponses des plantes indigènes agroforestières aux changements de l’environnement ne sont pas encore bien documentées. Nous avons mesuré les réponses des traits des racines de cinq espèces indigènes («Acacia raddiana», «Balanites aegyptiaca», «Euphorbia balsamifera», «Faidherbia albida» et «Neocarya macrophylla») sous trois technologies agroforestières (jachère, parc arboré et parcours naturel) et selon trois textures contrastantes de sol (argileux, sableux et sablo-limoneux). Nous avons évalué le profil de développement racinaire (RDD) et la longueur spécifique racinaire (SRL) des espèces sous ces conditions. La variation intraspécifique des traits foliaires et racinaires (surface spécifique foliaire (SLA); contenu en matière sèche (LDMC); contenu en carbone et en azote (LCC, LNC)); SRL; contenu en carbone et en azote des racines (RCC; RNC)) a été étudiée selon la technologie, la texture du sol et la saison. La RDD n’a pas varié ni avec la technologie ni avec la texture de sol et un maximum de biomasse a été observé entre 40 et 60 cm de profondeur. La SRL a été plus élevée dans les parcs arborés, les parcours naturels, les sols sableux, plus pauvres en matière organique. En général, les espèces sempervirentes ont montré une plus grande variabilité intraspécifique des traits en réponse au sol et saison. Ces informations contribueront à la compréhension du potentiel de ces plantes sous différentes conditions du sol, et leur capacité d’acclimatation dans un climat plus sec et chaud.

Mots-clés: écologie forestière, écophysiologie, traits fonctionnels

Les vieilles forêts boréales, toutes identiques? Une analyse de leur diversité structurelle et de leur dynamique dans l’Est du Canada
En raison des services écosystémiques rendus, les vieilles forêts sont considérées comme des éléments-clés de la forêt boréale et leur préservation est par conséquent recherchée. Toutefois, si les différences structurelles entre jeunes et vieilles forêts boréales ont été fortement étudiées, on ne connaît que peu de choses sur les différences structurelles entre les vieilles forêts elles-mêmes. Pourtant, l’efficacité des plans de gestion visant à conserver les vieilles forêts peut fortement dépendre de la manière dont on les considère, à savoir comme un écosystème uniforme et figé dans le temps, ou comme une diversité d’écosystèmes évolutifs aux caractéristiques spécifiques.

Dans l’objectif de répondre cette interrogation, nous avons cherché à (1) réaliser une typologie des structures de vieilles forêts boréales, (2) à observer comment ces structures se répartissent sur les échelles temporelles et environnementales, et (3), à élaborer un modèle conceptuel de succession structurelle des vieilles forêts. 71 sites matures et vieux ont ainsi été échantillonnés dans un territoire de 2200km² appartenant au sous-domaine bioclimatique de la pessière à mousse de l’Ouest entre 2014 et 2016.

Les analyses par groupement ont divisé nos sites en 11 structures, deux étant équiennes, trois identifiables comme des vieilles forêts en transition et les six restants comme étant des vieilles forêts établies. La pente, le temps minimal depuis feu et l’épaisseur de l’horizon organique sont les trois paramètres environnementaux et temporels influençant la structure des vieilles forêts. Seule une de ces structures a montré des preuves de déclin, les autres apparaissant comme étant toujours productives. Ainsi, les vieilles forêts boréales semblent capables de rester structurellement évolutives sur le long-terme. Par conséquent, cette diversité structurelle et ce dynamisme devraient être intégrés dans les plans d’aménagement afin d’améliorer la préservation des vieilles forêts boréales en territoire aménagé.

Old-growth stands are considered as key-components of boreal forest diversity and their preservation is largely integrated into management plans. However, while the differences between old-growth and young forests have largely been studied, little is known about the diversity of boreal old-growth forests. In managed landscapes, the efficiency of old-growth conservation plans is may be reduced depending on how these old-growth forests are considered: as a single homogeneous and steady-state forest type, or as many diverse and dynamic forest types.

In order to fulfil this gap, our objectives were: (1) to create a typology of old-growth boreal structures, (2) to observe how these structures are influenced by environmental and temporal parameters and (3), to elaborate a conceptual model of old-growth structural dynamics along temporal and environmental gradients. 71 mature and overmature stands have been sampled in a 2000km² territory situated at the eastern edge of the western black spruce – feather moss bioclimatic subdomain.

Cluster analysis divided the sampled sites in two even-aged types, three transition old-growth types and six true old-growth types. Slope, minimum time since last fire and organic horizon depth were the three environmental and temporal parameters influencing the old-growth structures. Productivity decline because of paludification was present in only one old growth forest type, while the others remained productive. These results allowed the creation of a conceptual model of the dynamics of old-growth stands in the boreal forest of eastern Canada. Boreal stands can present numerous structural changes once the old-growth succession process initiated. This structural diversity increase when the true old-growth stage is reached and the variety in secondary disturbances characteristics allow multiple structural evolution of these ecosystems through time. Therefore, management plans should incorporate this complexity in order to improve the preservation of old-growth forests in managed territories.

Mots-clés: écologie forestière, aménagement, vieilles forêts, typologie, succession, forêt boréale, conservation

Adoption de la jachère améliorée à Acacia auriculiformis par les agriculteurs du plateau des Batéké (République démocratique du Congo)
Entre 1994 et 2007, la jachère améliorée à Acacia auriculiformis, pratique agroforestière consistant à planter des arbres améliorants pour accélérer le retour de la fertilité des sols, a été diffusée auprès d’environ 250 agriculteurs sur le plateau des Batéké, en république démocratique du Congo. La présente étude avait pour objectifs : i) d’évaluer les principaux facteurs déterminant la continuité de cette pratique ainsi que les avantages et contraintes perçus par les adoptants ; ii) de comprendre la place actuelle de la jachère traditionnelle ainsi que la perception de la jachère améliorée auprès des agriculteurs de sites voisins qui ne l’ont pas adoptée. Des approches quantitatives ainsi que qualitatives ont été utilisées afin de répondre à nos objectifs. Une régression linéaire multiple a été construite sur base d’une enquête faite auprès de 121 agriculteurs adoptants. Vingt entretiens semi-dirigés auprès des adoptants (12) ainsi que des non-adoptants (8) ont également été réalisés. La régression linéaire a mis en évidence le fait que la disponibilité de la main d’œuvre en termes du nombre des membres du ménage travaillant dans les champs, de l’emploi d’une main d’œuvre de modèle collaboratif, des revenus en bois ainsi que ceux de l’agriculture seraient les principales variables qui expliquent la continuité de la pratique de la jachère améliorée. D’autre part, les propos recueillis lors de nos enquêtes ont permis d’une part de ressortir les bénéfices et difficultés liés à la continuité de ladite pratique. Les enquêtes auprès des non-adoptants ont confirmé l’importante place de la jachère traditionnelle ainsi que ses principales caractéristiques (durée, raison de l’établissement, gestion). Elles ont également permis d’identifier la disponibilité des terres, les connaissances insuffisantes de la jachère améliorée, les préférences des agriculteurs ainsi que leur aversion aux risques comme principaux obstacles à la diffusion de la jachère améliorée auprès des non-adoptants.

Mots-clés: adoption, jachère améliorée, jachère traditionnelle, avantages, contraintes

Effets de la coupe forestière, de l’infestation par l’arpenteuse de la pruche et de leurs interactions sur le microbiome des sols de la forêt boréale
Les perturbations affectent les cycles des nutriments dans les sols forestiers en modifiant la quantité de matière organique de même que l’apport en eau et en lumière. Les microorganismes jouent un rôle central dans les cycles biogéochimiques et sont sensibles aux modifications des conditions physico-chimiques des sols. Ils pourraient donc potentiellement être utilisés comme indicateurs de la perturbation des sols. Bien que les cycles des nutriments se rétablissent généralement rapidement dans les sols forestiers suite à une perturbation, l’effet du type de perturbation ou de la combinaison de plusieurs perturbations est peu connu. Dans cette étude, nous avons évalué l’effet de (1) l’infestation par l’arpenteuse de la pruche (Lambdina fiscellaria), (2) la coupe forestière et (3) les deux perturbations sur le microbiome de sols forestiers en utilisant une approche par séquençage à haut débit de marqueurs bactériens et fongiques. Les échantillons de sols ont été prélevés dans la Forêt Montmorency suite à une infestation d’arpenteuse de la pruche ayant mené à une mortalité importante des arbres en 2012-2013. Plusieurs caractéristiques des sols ont été mesurées et corrélées aux paramètres microbiens. Les communautés fongiques des sols de sites non-perturbés étaient distinctes de celles de sites perturbés, et les perturbations étaient associées à une diversité fongique plus élevée. L’impact des perturbations sur les communautés bactériennes était plus faible, indiquant une plus grande résilience de ces communautés et un meilleur potentiel d’utilisation des marqueurs fongiques comme indicateurs de perturbation. La concentration de certains composés azotés a été identifiée parmi les principaux modulateurs de la structure des communautés microbiennes. Les communautés microbiennes des sols de sites impactés par les deux perturbations n’étaient pas clairement distinctes de celles des sites impactés par une seule perturbation, indiquant que la combinaison de plusieurs perturbations ne mène pas nécessairement à des effets cumulatifs dans les sols forestiers.

Disturbances affect forest nutrient cycling through modifications of organic matter and nutrient inputs to the soil, as well as changes in light and water supplies. Microbes play central roles in soil biogeochemical cycles and are known to respond to changes in soil physico-chemical conditions, therefore being potential indicators of soil perturbation. While forest ecosystems nutrient cycling generally recovers rapidly following disturbance, little is known on the impact of disturbance type nor of combinations of disturbances on the soil microbiome. In this study, we evaluated the effects of (1) hemlock looper (Lambdina fiscellaria) forest infestation, (2) forest harvesting, and (3) both disturbances, on forest soil microorganisms using a high-throughput metabarcoding approach targeting the bacterial 16S rRNA gene and the fungal ITS2 gene. Soil samples were collected in a boreal balsam fir forest, Québec, Canada, following a rare hemlock looper infestation that led to extended tree death in 2012-2013. Several soil characteristics were assessed and linked to bacterial and fungal community diversity, structure and composition. Fungal communities in soils of undisturbed forest stands were clearly distinct from those of disturbed ones, and perturbations were associated with higher levels of fungal diversity. The impact of disturbances on bacterial communities was much lower, underlining the higher resilience of bacterial communities to perturbations and the potentially better suitability of fungi as indicators of perturbation in forest soils. Concentrations of soil nitrogenous compounds (NH₄ for fungi, dissolved organic nitrogen for bacteria) were identified as main drivers of community structure. Microbial communities in sites impacted by both disturbances were not clearly distinct from those of sites impacted by a single disturbance, indicating that combinations of disturbances do not necessarily lead to cumulatives effects in forest soils.

Mots-clés: écologie forestière, biologie moléculaire, sol, microbiome

Altérations à grande échelle des forêts africaines
Les impacts anthropiques directs et indirects peuvent causer des changements à grande échelle pour la végétation d’Afrique. Cette étude fournit la première évaluation de changements des conditions forestières de la région Sud-Est Africaine, en utilisant un réseau national de parcelles permanentes pour la Zambie. Nous étudions les facteurs de changement dans ces régions boisées pour la période 2006-2014, sous différentes trajectoires d'utilisation des terres et de productivité. Nous évaluons les changements dans la structure des peuplements et la diversité des arbres, en identifiant les facteurs causaux de la richesse en espèces, la surface terrière et la productivité et en comparant les changements de biomasse par l'espèce. Nos résultats suggèrent que ces zones boisées sont résilientes aux activités humaines, avec des gains de biomasse significatifs observés dans les parcelles remesurées au niveau national. Cependant, on constate des impacts anthropiques directs sur la productivité forestière via l'accès routier, la fragmentation et l'occurrence des feux. Nous avons constaté que les gains de biomasse étaient concentrés dans plusieurs espèces dominantes, appartenant pour la plupart à une seule sous-famille (Fabaceae, Caesalpinioideae) caractéristiques de la région. Nos résultats indiquent que les terres boisées de la Zambie ont agi comme un important puit de carbone, malgré les importantes émissions dues aux changements d’usage des terres. Le déclin de la biomasse observé chez certaines espèces dominantes qui sont utilisés pour le bois et la production de charbon de bois, signale également un risque de surexploitation. Ces résultats illustrent la complexité écologique et la diversité Africaine et mettent en garde contre les généralisations des processus écologiques dans le contexte des changements globaux et de la gestion du carbone. De futurs travaux devraient se pencher sur le gain de biomasse chez certaines espèces pour savoir s’il est en réponse à l'augmentation du CO₂ atmosphérique ou à d'autres facteurs.

Direct and indirect human impacts may be causing widespread vegetation changes in African savanna woodlands. Focusing on the East and Central-South Africa region, this study provides the first field-based large-scale change assessment in woodland conditions for the region, using nation-wide re-measured permanent plots for the Republic of Zambia. By developing an ensemble of descriptors, we investigated the drivers of change in these woodlands for the 2006-2014 period, under different land-use and productivity trajectories. Specifically, we assessed the change in woodland metrics representing stand structure and tree diversity, identified causal factors for species richness, basal area, and productivity and compared the species-specific biomass change. Our results suggest these woodlands are resilient to human activities, with significant biomass gains observed in the re-measured plots over the country. However, direct human impacts were found to negatively affect woodland productivity through road access, fragmentation, and to a lesser extent fire occurrence. We found that biomass gains were concentrated in several dominant species, mostly belonging to a single sub-family of non-nodulating Legumes (Fabaceae, subfamily Caesalpinioideae) characteristic of the region. Our results indicate that Zambia's woodlands have been acting as an overall carbon sink, despite large carbon emissions from land-cover change. Decline in biomass for certain dominant species also signal a risk for over-exploitation. We also identified important differences in plant diversity and functional traits between miombo woodlands and other dry forests and savanna woodlands of Southern Africa, signaling differences in ecological processes at play. These results illustrate the ecological complexity and diversity of Africa's savanna biomes, and caution over generalizations of ecological processes in the context of global change and carbon management. Future research should address if this species-specific biomass gain is indeed a response to raising CO2 level or other potential drivers.

Mots-clés: biologie de la conservation, écologie forestière, changements d'utilisation des terres, moteurs de déboisement, puits de carbone terrestre, savanes boisées africaines, forêts tropicales sèches, conditions de la végétation, productivité, biomasse aérienne, forêts de miombo, biodiversité et fonctionnement des écosystèmes

Aménagement et intégrité forestière font-ils bon ménage: effet de la sylviculture sur les communautés de plantes le long d’une chronoséquence de 30 ans
Les forêts tempérées de l’est de l’Amérique du Nord peuvent être aménagées selon un aménagement inéquienne (AI) ou un aménagement équienne (AE). Or, ces types d’aménagements peuvent avoir des effets contrastés sur la dynamique spatiale et temporelle de la biodiversité des plantes. Un dispositif a été mis en place afin de mieux comprendre l’impact de ces pratiques sylvicoles sur l’écologie du sol et des plantes de la state de sous-bois, notamment parce que la conservation de la forêt et de ses fonctions écologiques en dépend. Nous présenterons les résultats (année 1) d’une étude à la forêt Kenauk, menée sur 80 sites intégrant des forêts anciennes et des peuplements sous AI et AÉ (5, 15 et 30 ans après coupe). Les résultats de la première étape de cette étude seront présentés. Ces résultats consistent en l’exploration des patrons (alpha et beta) de diversité (spécifique, fonctionnelle et phylogénétique) des communautés de plantes de la strate de sous-bois dans des peuplements sous AI et AÉ le long d’une chronoséquence de 30 ans, ainsi que dans des peuplements non aménagés. Nous allons aussi présenter les relations entre la diversité de ces communautés et les propriétés du sol, de la litière, du bois mort et du couvert forestier. L’effet de la présence du hêtre à grandes feuilles et de la densité de la strate arbustive sera aussi mis en relation avec la diversité des plantes de la strate de sous-bois. Ces informations, ainsi que celles sur obtenues tout au long de ce projet pourront être utiles afin de conserver et restaurer à long terme la diversité et les fonctions des écosystèmes forestiers tempérés.

Mots-clés: aménagement, sylviculture, biodiversité, sols

Modélisation des impacts des changements environnementaux sur les paysages autochtones à partir des savoirs locaux et scientifiques
Les paysages du nord de la forêt boréale subissent des changements rapides et importants. La foresterie rajeunit et uniformise la matrice forestière, l’exploitation minière convertit la fonction du territoire et les changements climatiques altèrent le régime des incendies forestiers et la répartition des espèces floristiques et fauniques. Plusieurs communautés autochtones vivent dans cette région et dépendent des paysages forestiers tant pour des fins d’approvisionnement que pour maintenir leur culture vivante. Les communautés se questionnent sur l’impact qu’ont les changements environnementaux sur la valeur qu’ils accordent au territoire. Dans une démarche de modélisation participative, nous avons décrit les valeurs du paysage associées à sept services écosystémiques pour les communautés de Pikogan et d’Oujé-Bougoumou. Des entrevues avec des maîtres de trappe des deux communautés ont été couplées à une revue de la littérature scientifique afin d’élaborer un modèle d’impact basé sur les savoirs locaux et bonifié par les savoirs scientifiques. Il en ressort notamment que le développement d’un réseau de chemins forestiers associé au développement du territoire en augmente la fréquentation et en diminue la valeur pour les sept services écosystémiques étudiés. La qualité de l’eau dans les zones aménagées constitue aussi une préoccupation majeure, mais demeure peu documentée dans la littérature scientifique. Le modèle développé est utile pour anticiper les impacts associés à divers scénarios de transformation du territoire. Il servira de base conceptuelle à un modèle quantitatif d’analyse de risque.

Mots-clés: foresterie sociale, biologie de la conservation, autochtones, analyse d'impact

Apport du LiDAR dans l’évaluation de la croissance de la forêt boréale après perturbation majeure.
La forêt boréale est un écosystème dynamique soumis à des perturbations naturelles et anthropiques affectant l’agencement et la structure des peuplements. La réalisation d’une gestion durable des forêts rend nécessaire la prédiction de la croissance des arbres d’un peuplement après perturbation afin d’estimer la productivité à l’échelle du paysage. Les feux et les coupes forestières constituent la vaste majorité des perturbations majeures de la forêt boréale. Celles-ci induisent un rajeunissement du paysage, plus ou moins important dépendamment de leur fréquence. L’évaluation de la croissance des jeunes peuplements est limitée par leur difficulté d’accès (réseau routier peu développé). De plus en plus répandu, le LiDAR (Light Detection And Ranging) fournit des informations tridimensionnelles sur la structure des peuplements sous forme de nuages de points. Installé sur un avion, le LiDAR procure de l’information précise sur des peuplements forestiers sur de vastes superficies. Une couverture LiDAR aéroportée sera complétée en 2021 pour tout le Québec méridional. Il est donc judicieux d’identifier les capacités des données LiDAR à fournir des variables renseignant la croissance des jeunes peuplements issus de perturbations. Le LiDAR permet d’obtenir la hauteur, la densité et l’ouverture de canopée des peuplements, calculés à partir du nuage de points. Ces variables, mises en relation avec des variables environnementales, permettront d’améliorer notre compréhension des phénomènes ayant un effet sur la croissance. Ces connaissances permettront la création d’un indice de qualité de site à l’aide des données spatiales des variables environnementales existantes. Par ailleurs, l’historique des perturbations ayant affecté la forêt boréale nous permettra de connaître l’âge des peuplements, de différencier ceux issus de feux ou de l’aménagement forestier (plantation, régénération naturelle) et d’évaluer la trajectoire de croissance. L’acquisition de ces connaissances pourra être utile à la planification stratégique des opérations forestières en forêt boréale pour gérer au mieux cette strate forestière.

Mots-clés: écologie forestière, historique des perturbations, forêt boréale, lidar, croissance, perturbations majeures

Production et période de formation du xylème de l’épinette noire le long d’un gradient latitudinal au Québec
La forêt boréale réagit aux signaux climatiques et la xylogenèse (la formation du bois) nous permet d’évaluer ces réponses. En particulier, la température a une incidence sur les paramètres cellulaires, notamment sur les valeurs de lumen area et de paroi cellulaire. Chaque année, à la fin de la saison de croissance, la quantité de paroi cumulée par les cellules augmente en formant le bois final. Cette dernière phase d'accroissement apporte une contribution majoritaire à la densité du xylème, qui joue un rôle significatif pour la résistance du bois. L’épinette noire (Picea mariana Mill) a été choisie pour des échantillonnages étalés sur quinze ans, visant à l’analyse de xylogenèse, le long d’un gradient latitudinal (48ème - 53ème parallèle). Les échantillons ont été réduits en sections anatomiques, mesurés des analyses statistiques ont été réalisées. Les premiers résultats montrent que les valeurs des paramètres cellulaires atteints chaque année sont positivement corrélées à la persistance des cellules dans la phase d’élargissement, dans le cas du lumen cellulaire, et dans la phase de lignification, dans le cas de la paroi cellulaire. La durée de lignification dépasse la longueur de l’élargissement d’environ 10 jours avec un taux décroissant le long de la saison de croissance. Il apparaît donc que les plus grosses valeurs de paroi cellulaire enregistrées dans le bois final sont explicables par une plus longue persistance dans la phase de lignification. D’autres analyses seront utilisées pour comparer les périodes de formation du bois final le long du gradient, pour expliquer les différences de densité des cernes en fonction de leur dynamique de formation. Les résultats permettront de simuler la dynamique de croissance de l’épinette noire face à des scénarios de changement climatique.

Mots-clés: bois final, phénologie, xylogenèse, densité du bois, picea mariana, rythme de croissance

Rôle des transporteurs d'ammonium dans la fitness des champignons responsables de la Maladie Hollandaise de l'Orme
L’orme d'Amérique (Ulmus americana) est une espèce appartenant à la famille des Ulmacées très prisée dans les pays de l'hémisphère nord en raison de sa valeur ornementale et de son bois de haute qualité. Vers 1940, le champignon ascomycète pathogène Ophiostoma ulmi a été introduit au Canada en provenance de l'Europe, ce qui a entraîné la mort de millions d’ormes. Depuis 1960, une deuxième épidémie causée par O. novo-ulmi, une espèce hautement virulente, s'est propagée rapidement dans plusieurs régions du monde et continue de décimer les ormes. Le dimorphisme joue un rôle important dans la virulence chez plusieurs espèces de champignons pathogènes des plantes ou des animaux. La source d'azote est essentielle au contrôle nutritionnel du dimorphisme levure-mycélium chez O. ulmi et O. novo-ulmi, tandis que les transporteurs d'ammonium jouent un rôle dans la régulation du dimorphisme chez plusieurs espèces fongiques. Cette recherche vise à analyser le rôle des transporteurs d'ammonium dans la fitness des champignons responsables de la MHO par le biais de l'analyse temporelle du contenu en azote d'ormes présentant différents niveaux de tolérance à la MHO et la caractérisation et l’analyse fonctionnelle des gènes encodant des transporteurs d'ammonium chez différentes espèces appartenant au genre Ophiostoma. Nous avons identifié, dans le génome nucléaire d’O. novo-ulmi, les gènes candidats pour la production et le phénotypage de mutants nuls ou présentant des niveaux d’expression moindres que ceux mesurés chez les souches sauvages. À plus long terme, l'étude proposée aidera au développement de nouvelles méthodes de lutte contre les champignons ravageurs des arbres.

Mots-clés: biologie moléculaire, maladie hollandaise de l'orme

Génomique fonctionnelle de la virulence et la fitness chez Ophiostoma novo-ulmi
La maladie hollandaise de l’orme a été détectée pour la première fois en France en 1917. Deux agents fongiques sont responsables de cette maladie : Ophiostoma ulmi, modérément virulent et Ophiostoma novo-ulmi très virulent. Bien qu’on étudie cette maladie vasculaire depuis une centaine d’années, on n’a toujours pas identifié les facteurs génomiques intervenant dans la virulence des champignons causant l’infection. Lors de mon projet de doctorat, je propose d’apporter un élément de réponse à cette question en identifiant et en étudiant les facteurs génomiques responsables de la différence de virulence entre O. ulmi et O. novo-ulmi. Pour ce faire, je procède à une cartographie de QTL (Quantitative Trait Loci) à partir de la descendance d’un croisement réalisé au laboratoire entre ces deux espèces proches. Cette technique à grande échelle, mise au point initialement pour l’étude et l’amélioration des plantes, permet d’associer des données phénotypiques et génomiques afin d’identifier des régions du génome intervenant dans le phénotype observé, ici la virulence qui est évaluée par des inoculation sur pomme (test servant de proxy aux inoculations sur orme). Les génomes des souches utilisées pour réaliser le croisement sont séquencés, assemblés et annotés. Cela me permettra par la suite d’identifier quel(s) est/sont le(s) gène(s) impliqué(s) dans la virulence dans les régions du génome portant des QTL. Afin de confirmer cette hypothèse, je réaliserai une analyse fonctionnelle. La virulence est un trait complexe, c’est-à-dire qu’il résulte de l’interaction de plusieurs sous-phénotypes comme la capacité du champignon à coloniser son hôte, à produire des effecteurs ou des toxines ainsi qu’à résister aux défenses de l’orme. J’étudierai également certains facteurs impactant potentiellement la fitness de O. novo-ulmi qui semble très élevée du fait de sa capacité à coloniser l’ensemble des régions où l’orme est présent.

Mots-clés: biologie moléculaire, génomique fonctionnelle

Détermination des effets de la tique d'hiver (dermacentor albipictus) sur la santé des orignaux : une approche expérimentale
Le réchauffement planétaire et les changements climatiques qui y sont associés ont un impact sur une panoplie de facteurs liés à l'intégrité des écosystèmes et ces modifications poussent certaines populations à modifier leur aire de répartition. Or, ces déplacements peuvent mener à une modification des interactions parasite-hôte. En effet, on peut assister à l'introduction de parasites dans de nouveaux environnements avec de nouvelles espèces d'hôtes potentiels. De plus, la température étant un facteur limitant pour plusieurs espèces d'ectoparasites, le réchauffement planétaire favorise l'activité parasitaire dans de nouvelles régions. Par exemple, au cours des dernières années, de plus en plus de cas d'infestations d'orignaux (Alces americanus) par la tique d'hiver (Dermacentor albipictus), un ectoparasite hématophage, sont répertoriés par les chasseurs dans les provinces canadiennes de l'est. L'effet combiné de la consommation de sang par la tique et l'augmentation du temps de toilettage impactant l'alimentation de l'orignal pourrait avoir des effets sur sa santé. Par une approche expérimentale, nous testons l'efficacité d'un acaricide en application topique sur des veaux orignaux dans deux sites au Nouveau-Brunswick. Celui-ci devrait réduire la charge de tique des orignaux qui ont reçu le traitement, soit près de la moitié de tous les individus capturés (n = 18). Les veaux ont été capturé en janvier, munis d'un collier GPS, puis seront recapturés en avril pour suivre l'évolution de leur état de santé. Les données récoltées (échantillons sanguins, masse, réserves lipidiques, etc.) permettront d'évaluer les impacts de la tique d'hiver sur le bilan sanguin et la condition corporelle de ces mêmes veaux. Selon les résultats obtenus, ce traitement pourrait alors être réutilisé à des fins de recherche pour générer de la variation expérimentale dans la charge de tiques.

Mots-clés: gestion et conservation de la faune, santé animale, écologie animale, parasitisme

Délimitation des zones de contraintes de drainage aux opérations forestières : comparaison entre deux versions du « Topographic Wetness Index »
Sur la très vaste majorité des forêts publiques du Québec, notamment en forêt boréale, les principales données disponibles permettant de décrire les milieux humides sont celles provenant de l’inventaire forestier du quatrième décennal. Ces données manquent toutefois de précision, ce qui occasionne de nombreuses difficultés dans la planification et la récolte forestière. La cartographie à haute résolution, rendue possible grâce à l’acquisition des données LiDAR, devrait néanmoins permettre de pallier à cette problématique. Malgré tout, des problèmes persistent notamment quant à la délimitation des zones avec contrainte de drainage aux opérations forestières. Ce projet a comme objectif la mise en place d’une méthodologie permettant d’identifier les zones de propension à l’orniérage telles que les sites à drainage imparfait, mauvais et très mauvais avec ou sans accumulation de matière organique à partir des données LiDAR.

L’un des volets de l’étude porte sur la comparaison entre différents « Topographic Wetness Index » (TWI), un indice topographique d’humidité bien documenté. Pour ce faire, deux versions de TWI couvrant le bassin versant de la rivière Kinonge, dans la région de l’Outaouais, ont été produites à partir d’un modèle numérique de terrain (MNT) d’une résolution de 1 mètre. La comparaison entre les deux TWI a notamment été effectuée grâce à des statistiques zonales produites en lien avec des dépressions extraites du MNT et avec les milieux humides de la cartographie de Canards Illimités Canada. Les résultats devraient démontrer que le TWI produit avec l’algorithme du logiciel de géomatique SAGA est plus efficace pour l’identification des zones de propension à l’orniérage. Les différentes versions de TWI seront également validées à l’aide des zones d’orniérage dans le cadre du projet.

Mots-clés: hydrologie forestière, télédétection, lidar, indice topographique d’humidité

Impacts du climat boréal et des éclaircies sur la réaction du Sapin Baumier (Abies balsamea) face aux charges imposées par le vent
Les chablis sont des phénomènes courants en foresterie. Les dégâts générés par le vent et la neige sur les peuplements peuvent engendrer des pertes économiques importantes pour le gestionnaire forestier, en causant des dommages sur la production de bois ou encore sur l’accessibilité des parcelles forestières. Mon objectif de doctorat est de pouvoir modéliser les risques de chablis en peuplements complexes, en abordant le problème à l’échelle de l’arbre individuel.

La réaction des arbres face à la charge imposée par le vent sera étudiée dans différentes conditions (éclaircies, climat boréal) en prenant en compte l’importance de la compétition des arbres avoisinants.

L’objectif général de ce projet est de quantifier l’impact d’une perturbation partielle de type éclaircie sur la charge appliquée par le vent sur les arbres résiduels. Les objectifs dérivés de ce projet sont de mesurer l’effet de l’hétérogénéité du peuplement sur la répartition de la charge du vent au niveau de l’arbre individuel ; de mesurer l’impact du climat boréal sur la répartition de la charge du vent au niveau de l’arbre individuel ; et de mesurer l’effet immédiat d’une coupe partielle sur les résultats obtenus précédemment.

Notre site expérimental est situé en Forêt Montmorency, dans une jeune sapinière hétérogène gérée en régénération naturelle. Les arbres études ont été équipés de capteurs (jauges de contraintes) permettant de mesurer les mouvements des troncs lors de l'impact du vent. En parallèle, nous avons monté une tour équipée de 3 anémomètres en bordure du peuplement. Cela nous permet de définir un profil de vent et de mesurer les vitesses, directions et turbulences imposées directement sur notre peuplement. Un jeu de 4 capteurs thermiques nous permet de mesurer un gradient de température du haut de la canopée aux racines des arbres.
Les résultats serviront à alimenter le modèle ForestGALES.

Mots-clés: sylviculture, écologie forestière, chablis, contrainte, vent, sapin baumier

Connaître la densité du bois, une aiguille dans une botte de cernes
La densité est une caractéristique physique du bois qui décrit l’abondance de matière en un point donné. La connaissance de cette caractéristique pour les arbres sur pied permet de mieux cibler le produit (bois d’œuvre, panneaux composite, pulpe, etc) qui pourrait être issu de la transformation de ces arbres. En ciblant le produit final, le producteur forestier cible aussi sa clientèle et peut ainsi ajuster le prix de vente d’un peuplement.

Les méthodes habituelles de caractérisation de la densité d’un arbre sur pied ne permettent cependant pas d’accéder aux variations radiales de densité. Notre projet consiste donc à calibrer un résistographe pour effectuer des mesures de densité sur un profil radial d’un arbre. Cet appareil se présente comme une perceuse : une mèche de 3 mm de diamètre longue de 50 cm fore le bois tandis qu’un capteur enregistre les variations de résistance à l’enfoncement du bois. Le calibrage du résistographe est réalisé en calculant la fonction de transfert qui permet de convertir les valeurs de résistance du bois enregistrées par le résistographe en densité du bois. Pour ce faire, nous calculons le coefficient de corrélation de Pearson entre un profil de résistance du bois obtenu avec le résistographe et le profil de densité d’une carotte de bois (obtenu par densitométrie à rayon X) pour un même arbre. Les essences utilisées pour l’étalonnage sont le thuya (Thuja occidentalis), le pin gris (Pinus banksiana,) le sapin baumier (Abies basalmea), le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides), le bouleau blanc (Betula papyrifera) et le frêne noir (Fraxinus nigra) à raison de 30 échantillons par essence. Le calcul de corrélation est biaisé lorsque le contraste entre bois initial et bois final des cernes est faible. C’est aussi le cas lorsque les cernes sont de taille réduite. Au regard des résultats, le résistographe pourrait être utilisé en dendrochronologie avec les limites précisées.

Mots-clés: écologie forestière, sylviculture, dendrochronologie, densitométrie

Modelling the impact of environmental stochasticity in woodland caribou populations
Fires that consume large areas of forest affect Caribou populations, since for survival they depend on lichens, which are found in greatest abundance in old growth forests, in this context, due to its extension of damage it is crucial to improve prevention and detection Fire models. This project aims to improve the existing Landscape Fire model, parameterized from data that changes the forest age structure, by including inter-annual variation in the fire regime in each year. This is a sophisticated complex computer Landscape Fire model, to forecast the characteristics of forest fires, including their frequency, size and intensity, developed with R Studio in R SpaDES package. A Negative Binomial count was used, to study the inter-annual variation in the fire regime and evaluate if there are any changes, if the Caribou ranges are frequent or they last longer. To evaluate and compare simulations to account differences between the Negative Binomial count model and the Poisson Fire model. In this project, the data is from Manitoba region, between the years 1969 and 2000. The research uses the data produced by the NRCAN (Natural Resources Canada). The data used was collected in this open database and it is available in the open data portal of the Natural Resources Canada. Evaluation of the extinction risk on Caribou populations, by taking into account the unpredictable spatiotemporal fluctuation in environmental conditions, such as wildfire disturbance. Throughout this simulation model, we conclude that it clearly illustrate the Caribou population problematic, which shows a tendency of recession due to loss of territory from events like fire, woodland harvesting and transformation of habitat by humans.

Mots-clés: landscape fire model, negative binomial count model, spatial simulation, wildfire

Effets de différents modes de gestion des chemins à faible fréquentation sur l'habitat aquatique
Au Québec, en raison d’un vide réglementaire, le sous-entretien des chemins à faible fréquentation représente une menace à l’habitat aquatique. On observe notamment une sédimentation des particules fines dans les cours d’eau qui proviendrait des matériaux de remblais formant la voirie forestière. Afin d’éviter cette situation, certains intervenants choisissent de retirer les traverses de cours d’eau une fois la période de forte utilisation terminée. Ailleurs dans le monde, la mise hors service de ces chemins, qui consiste à modifier les infrastructures routières de manière à maintenir l’accès au territoire tout en éliminant les besoins d’entretien, fait partie des saines pratiques de gestion. Les avantages environnementaux de ce mode de gestion restent toutefois à démontrer.

Ce projet vise à déterminer les effets de différents modes de gestion des chemins à faible fréquentation sur l’habitat aquatique. Il se décline en deux objectifs principaux : (1) évaluer les effets de la présence des chemins à faible fréquentation et des traverses de cours d’eau sur les conditions abiotiques de l’habitat aquatique et (2) évaluer les effets de la fermeture ou de la mise hors service des chemins à faible fréquentation sur les conditions abiotiques de l’habitat aquatique.

Pour ce faire, l’usage conjoint de méthodes d’échantillonnage ponctuel du lit des cours d’eau et de collecteurs à sédiments permettra de quantifier l’apport de sédiments en lien avec des traverses de cours d’eau diverses selon une approche BACI (before-after-control-impact) et amont-aval. La charge sédimentaire générée à différents moments clefs de la vie des traverses de cours d’eau (installation, réfection, retrait, etc.) sera aussi mesurée directement grâce au suivi des sédiments en suspension dans l’eau.

Ce projet permettra d’émettre des recommandations sur l’implantation au Québec de méthodes de gestion des chemins à faible fréquentation ayant un impact moindre sur l’habitat aquatique à long terme.

Mots-clés: aménagement, voirie forestière, habitat aquatique, hydrologie

Analyse des patrons de mortalité des arbres de la forêt boréale du québec dans le contexte des changements climatiques et du bilan de carbone
La sévérité et la fréquence des sécheresses provoquées par les changements climatiques sont de plus en plus importantes, ce qui mène à une augmentation marquée du taux de mortalité des arbres sur l’ensemble des continents où les forêts sont présentes. Cela représente un enjeu particulièrement important pour la forêt boréale, qui est responsable de 20% de la séquestration du carbone global et qui serait davantage vulnérable que les autres forêts.

En Amérique du Nord, l’impact des sécheresses ayant sévit au sein de ces écosystèmes s’est traduit par d’important taux de mortalités dans l’ouest canadien sans qu’ils ne soient compensés par une augmentation substantielle du recrutement. Cette région pourrait conséquemment devenir une source d’émission nette de carbone dans le futur. Toutefois, l’importante humidité et la nature spatialement hétérogène caractérisant le régime climatique des provinces de l’est feraient en sorte que la réponse démographique des forêts au réchauffement du climat y soit moins drastique. La mortalité semble y être plus modérée et le recrutement plus important et aucune tendance précise n’y a été détectée au niveau de la perte de biomasse agissant comme puits de carbone.

Les rôles des différentes contraintes climatiques dans le mécanisme reliant les sécheresses et la mortalité des arbres à large échelle y sont donc davantage méconnus, accroissant ainsi l’incertitude liée aux effets de cette mortalité sur l’écosystème et le bilan de carbone. Dans cette optique, le projet vise à dresser un portrait multi-spécifique à fine échelle de la situation dans la forêt boréale québécoise. En se concentrant sur quatre essences majeures y évoluant, le projet a pour objectifs 1) d’évaluer leurs tendances démographiques de 1970 à 2016, 2) de déterminer comment le climat module leur taux de mortalité et de recrutement et 3) de quantifier l’impact de ces derniers sur le bilan de carbone.

Mots-clés: écologie forestière, mortalité, recrutement, sécheresse, forêt boréale, bilan de carbone

Taxonomic and functional variations of spruce budworm bacterial communities over time and space
The eastern spruce budworm (Choristoneura fumiferana) is one of the most destructive forest pests in North America. It is a native moth in the Tortricidae family, belonging to the budworms species complex. Its larvae feed on the buds and young leaves of conifers, bringing about massive losses in wood production and harvesting. It belongs in a well-characterized complex food web comprising parasitoid wasps, hyperparasites and many competitors . Like all insects, the spruce budworm’s gut contains a diversity of microbial taxa. However, the microbial communities associated with the spruce budworm have not been characterized in depth. The factors influencing those communities and the effects of those communities on the health of the budworm and on its food web have yet to be determined. This project aims to answer those questions and to give a clearer outlook on the spruce budworm microbiome role, composition and temporal evolution. We have three specific objectives: (1) determining how the composition of the microbiome of C. fumiferana varies depending on larval stage, host tree and geographical location. Budworms will be sampled throughout the outbreak area in the Cote-Nord and microbial communities will be analyzed by 16S rRNA gene sequencing. (2) understanding the spruce budworm’s ability to maintain a stable gut microbial community. Reared larvae will be submitted to different conditions and their guts communities will be analyzed by 16S rRNA gene sequencing. (3) understanding the importance of spruce budworm gut microbes and their metabolic capabilities. Samples from the first and second objectives will be re-sequenced by shotgun sequencing to build a metagenomic profile of those communities. This poster will present preliminary results for the first objectives and plans for subsequent analysis.

La tordeuse de bourgeons de l’épinette orientale ("Choristoneura fumiferana") est l'un des ravageurs forestiers les plus destructeurs en Amérique du Nord. Ses larves se nourrissent de bourgeons et de jeunes feuilles de conifères, entraînant des pertes massives dans la production et la récolte de bois. Il appartient à une chaîne alimentaire complexe bien caractérisée comprenant guêpes parasitoïdes, hyperparasites et de nombreux compétiteurs. Comme tous les insectes, l'intestin de la tordeuse contient une diversité de taxons microbiens. Toutefois, les communautés microbiennes associées à la tordeuse des bourgeons de l'épinette n’ont pas été caractérisées en profondeur. Les facteurs qui influencent ces communautés et l’effet de ces communautés sur la santé de l'épinette et sur son réseau alimentaire n’ont pas encore été déterminés. Ce projet vise à donner une perspective plus claire sur le rôle du microbiome, sa composition et sa stabilité chez la tordeuse. Nous avons trois objectifs spécifiques: (1) déterminer comment la composition du microbiome de "C. fumiferana" varie selon le stade larvaire, l’arbre hôte et l'emplacement géographique. Des tordeuses seront échantillonnées dans toute la zone de l'épidémie sur la Côte-Nord et les communautés microbiennes seront analysées par séquençage du gène de l'ARNr 16S. (2) jauger la capacité de la tordeuse des bourgeons de l'épinette de maintenir une communauté microbienne intestinale stable en comparant les communautés intestinales de larves d’élevage tout au long de leur développement. (3) la compréhension de l'importance des microbes intestinaux de la tordeuse des bourgeons de l'épinette et leurs capacités métaboliques. Des échantillons prélevés pendant les premier et deuxième objectifs seront re-séquencés par séquençage shotgun pour construire un profil métagénomique de ces communautés. Ce poster vise à présenter des résultats préliminaires en lien avec le premier objectif.

Mots-clés: écologie forestière, biologie moléculaire, spruce budworm, microbiome, microbial ecology, new-generation sequencing

How neighbourhood interactions between 6 tropical tree species affect the horizontal extent of their root systems
Grassland experiments have shown that biodiversity underpins ecosystem functioning (BEF): species-rich grasslands grow more by using nutrients more efficiently and pass more energy to other trophic levels, are more resistant to disturbances, and even show reduced susceptibility to species invasion. BEF theory was furthered by splitting diversity effects into complementarity and selection effects; the former consists of positive interspecific effects such as resource partitioning, and the latter entails the dominance of certain functional groups. In Sardinilla, Dr. Potvin’s tropical planted forest diversity experiment in Panama, Potvin and Gotelli also showed that higher tree diversity plots produced more (30-58%) basal area growth than monoculture plots. Above-ground interactions between neighbour trees were shown to affect tree growth and mortality rates, especially for larger, conspecific trees. This project seeks to break new ground by exploring how the sizes of trees’ root systems are affected by the identity and size of neighbour trees. First, I hypothesize that species possess root systems of different average radii when controlled for age. Second, I hypothesize that a tree’s root system will be larger if its neighbours are heterospecific or smaller, and will be smaller if its neighbours are conspecific or larger. In 2017, 322 trees in Sardinilla were harvested and root data were collected for 128 of them, including the number, bearing and diameter of all roots exposed in a 50-cm radius around the tree’s stem. The total length and distance to neighbour trees was recorded for one root per harvested tree. Root systems will be modeled by correlating root diameter to length. Statistical and spatial analyses will be carried out with trees’ identities, sizes, and distances to the focal tree as explanatory variables in ArcGIS. This study’s findings may shed light on the largely unstudied underground component of neighbourhood interactions between trees and their root systems.

Mots-clés: écologie forestière, sylviculture, interaction du quartier, forêt tropicale

Vers une opérationnalisation de l’évaluation de la capacité d’adaptation des communautés humaines aux changements climatiques : l’exemple des communautés canadiennes dépendantes de la forêt
Abordée par les travaux qui étudient la vulnérabilité et la résilience des systèmes socio-écologiques (SSE), la capacité d’adaptation (CA) est considérée comme une habileté à s’adapter face à un stress et à saisir les opportunités. La compréhension des facteurs et déterminants qui influencent la capacité d’adaptation permettrait aux SSE de mieux faire face à des stress tels que les changements climatiques.

Malgré les fondements théoriques étayés de la capacité d’adaptation, son application et son appréhension empirique demeurent encore embryonnaires. Combler ce vide constituerait une percée importante pour l’étude des SSE et pourrait servir d’outil pour les communautés canadiennes dépendantes de la forêt qui souhaitent développer des stratégies robustes visant à accroître leur capacité à s’adapter dans un contexte de changements climatiques.

Cette étude présente les résultats d’une revue de littérature qui visait à éclairer les fondements théoriques, méthodologiques et analytiques propres à une évaluation de la CA. La revue a permis de définir quatre approches conceptuelles de la capacité d’adaptation qui sont celles du GIEC, de la résilience des systèmes socio-écologiques, institutionnelle, et du risque-aléas. Ces dernières ont servi de base à la définition d’une démarche d’opérationnalisation de la CA. Ultimement, cette revue aura permis de définir le cadre opérationnel de l’évaluation de la CA aux changements climatiques des communautés dépendantes de la forêt. Ce cadre est d’ailleurs présenté et constitue le principal résultat mis de l’avant par cette démarche. Les indicateurs et proxys pertinents pour l’évaluation de la CA aux changements climatiques des communautés dépendantes de la forêt sont finalement présentés.

Mots-clés: foresterie sociale, capacité d'adaptation, communautés dépendantes de la forêt, changements climatiques

Twelve-year impacts of partial and clear cut on epixylic bryophyte species in boreal black spruce –feathermoss forests
Coarse woody debris (CWD) provides an important habitat for many bryophytes and lichens. Silvicultural practices that alters forest microclimate and availability of CWD therefore threatens the growth and composition of deadwood dependent (epixylic) bryophytes and lichens. Epixylic bryophytes were used as indicators in this study to examine the impacts of a harvesting gradient (unharvested control, partial cut and clear cut) on forest microclimate and CWD abundance after 12 years of harvesting disturbance. The specific objectives were 1) To examine habitat condition changes (CWD characteristics and microclimate) along the harvesting gradient.; 2) To assess the changes in epixylic bryophyte species composition and richness resulting from habitat condition variations of the harvesting gradient. Coarse woody debris characteristics, microclimatic conditions (humidity, temperature and canopy openness) as well as epixylic bryophytes richness and abundance were examined in 30 permanent plots. Bryophytes samples were brought to the laboratory for identification. Preliminary results indicated no significant difference in coarse woody debris volume along the harvesting gradient. There was a higher proportion of logs in late decay class 4 and 5 in the partial cuts and/or clear cut compared with the unharvested control. The pattern was reversed in decay class 1 and 2 with a higher proportion in the unharvested control than in the partial cut and/or clear cut. Additional analysis are being carried out to achieving the objectives of this study. At the end of the study, it is expected that the medium-term impact of different harvesting types on epixylic bryophytes will be understood in terms of substrate availability, changes in microclimate, epixylic species richness and composition.

Mots-clés: écologie forestière, aménagement, partial cut, epixylic bryophytes, coarse woody debris

Des reconstitutions climatiques avec le cèdre blanc (Thuya occidentalis) dans les montagnes Chic-chocs et McGerrigle, Parc national de la Gaspésie
La détection des effets régionales du changement climatique d’origine humaine est seulement possible avec des données climatiques d’au moins une centaine d’années, depuis lequel on peut établir les conditions de bases. De plus, les données de cette longueur permettent la distinction entre la variabilité naturelle et les effets anthropiques. Cependant, les données climatiques à l’échelle multi-centennales n’existe pas pour la majorité du Québec. Les données instrumentales pour l’intérieure de la Gaspésie sont particulièrement courtes, débutant à Murdochville en 1970. La meilleure façon d’acquérir des données annuelles et infra-annuelles pour la région est avec des reconstitutions climatiques à l’origine des cernes d’arbres. Les régions montagneuses sont sensibles et réagissent rapidement aux changements climatiques d’origine anthropiques. Dans le domaine de la dendroclimatologie, les monts Chic-Chocs et McGerrigle de l’intérieur de la Gaspésie sont peu étudiés. Cette une région avec des extrêmes climatiques ou une réaction observables est démontré dans les cernes de certaines arbres. On présente les résultats préliminaires provenant de 7 sites de cèdres blancs (Thuya occidentalis) dans le Parc national de la Gaspésie, échantillonné en été 2017. Le but de cette étude est d’évaluer la sensibilité des cèdres au climat (température et précipitation) afin de déterminer la possibilité d’une reconstitution dendroclimatique de la région. Ces données pourront contribuer aux projets de conservation de la faune dans le Parc national de la Gaspésie, particulièrement les caribous, une espèce grandement menacée.
Ce projet est la première étape d’une thèse de maîtrise en dendroclimatologie dans le laboratoire de climat, hydrologie et des paléo-environnements (CHAPEL) de Dre. Jeannine St-Jacques à l’Université de Concordia.

In order to detect if anthropogenic climate change is affecting a region’s climate, we need long instrumental records of at least 100-150 years to establish baseline conditions. We also need long regional climate records to understand natural multi-centennial climate variability because this natural low-frequency climate variability can be mistaken for nthropogenic climate change. Unfortunately, in large portions of Quebec, these long records do not exist. Instrumental climate records from the interior of the Gaspe Peninsula are particularly short, with the longest records from Murdochville only beginning in 1970. Tree-ring- based climate reconstructions provide one way to infer this lost climate data, being the sole practical fashion to infer annual or even sub-annual resolution data for this region. Mountainous regions are known to be sensitive early responders to anthropogenic climate change. The Chic-Choc and McGerrigle Mountains of the interior of the Gaspesie have been relatively little studied by dendroclimatologists. We present here preliminary results from 7 northern white cedar (Thuya occidentalis) sites sampled in the summer of 2017 in the Parc national de la Gaspesie. The goal of our study is to establish if these white cedars are responsive to climate (i.e., temperature and precipitation), and are thereby suitable for use in tree-ring based climate reconstructions in this region where instrumental climate data is so lacking. Such climate reconstructions could be useful for wildlife management in the Parc national, particularly that of the highly endangered caribou.

Mots-clés: historique des perturbations, écologie forestière, dendroclimatologie, cernes

Évaluation de la sévérité des feux dans la forêt boréale québécoise par une approche multi-échelle
Dans un contexte de changements globaux, les évènements naturels extrêmes tel que les feux de forêt sur grandes surfaces augmenteront et s’intensifieront (en fréquence et en sévérité), modifiant ainsi la composition et la structure de la forêt boréale canadienne. Ces changements écologiques drastiques risquent d’avoir des impacts majeurs sur la productivité de la forêt boréale. Le projet présenté fait partie d’un effort national pour évaluer et caractériser la sévérité des feux dans un contexte de modélisation de la régénération de l’épinette noire. Cette étude a pour but premier de caractériser la sévérité à trois échelles spatiales différentes : in situ, par images à très haute résolution spatiale captées par drone et finalement, par images satellitaires haute résolution spatiale (Geoeye-2, Worldview-3). Dans cette étude, la sévérité d’un feu survenu en juin 2017 dans l’ouest du Québec a été étudiée à partir du Composite Burn Index (CBI). Le CBI intègre la hauteur de flamme, le pourcentage de canopée consumée, la quantité de matière organique consumée et d’autres variables. Celles-ci ont été mesurées afin de produire une base de données essentielle à la validation des produits cartographiques issus des images satellitaires et de drone. Également, le CBI a permis de calibrer les indices spectraux issus de capteurs (Landsat) utilisés généralement pour les études de la sévérité des feux à l’échelle du paysage tel que le differenced Normalized Burn Ratio (dNBR), et de contribuer à la base de données nationale de CBI. Les résultats préliminaires de la classification orientée objet de la sévérité du feu, indiquent que cette méthode, couplée à la validation multi-échelle des résultats, peut être une solution efficace pour caractériser la sévérité d’un feu en contexte boréal québécois.

Mots-clés: écologie forestière, historique des perturbations, feux de forêt, sévérité, télédétection

Les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l’épinette dans les sédiments lacustres
Un nouvel indicateur paléo-écologique a récemment été mis au point afin de retracer la présence de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE) depuis la dernière glaciation et il s’agit des écailles du papillon de la TBE. Elles ont la particularité d’être facilement identifiables dans les sédiments en plus d’être composées de chitine, un matériel très résistant. Actuellement, nous savons qu’il est possible de retrouver des écailles dans les sédiments lacustres en grand nombre, mais nous ne savons pas à quoi ressemble une période épidémique dans ceux-ci. Le but de mon projet de maîtrise est donc de vérifier si les épidémies de la TBE sont adéquatement enregistrées dans les sédiments lacustres. Pour ce faire, 12 sites à l’étude ont été sélectionnés dans trois catégories de défoliation qui sont respectivement 1) aucune (témoin) 2) 1 an et 3) 3 ans et +. Les sédiments lacustres annuels de chacun de ces sites sont récoltés via des trappes à sédiments et le nombre d’écailles présentes est dénombré au microscope. Aussi, des drones ont survolé les peuplements à l’étude à l’aide d’un filtre nommé indice de végétation par différence normalisé. Celui-ci nous donne l’état de santé du peuplement, donc indirectement le taux de défoliation par la TBE. Une fois ces données obtenues, il sera possible de déterminer si le nombre d’écailles retrouvés dans les sédiments annuels correspondent à un niveau de défoliation donné. Ces résultats permettront d’améliorer la reconstruction des épidémies de la TBE qui ont eu lieu dans le passé, en plus de démontrer le potentiel des écailles du papillon de la TBE en tant que paléo-indicateur.

Mots-clés: dynamique des populations, historique des perturbations, défoliation, drone, écailles, lépidoptère

Assessing the capacity of UAV-based LiDAR to support forest inventory in different forest environments
Forest inventories have been designed to provide the essential data used for long-term strategic management planning and decision making. Recently, Enhanced Forest Inventories derived from Airborne Laser Scanning or stereo Image Point Clouds have been extensively used to produce area-based estimates of growing stock (basal area, volume) and average tree size (diameter, height, volume). Although this development enables precision forest management on large scale and represents a prerequisite for the sustainable use of wood resources, there is a growing interest in adding information on wood attributes at the tree level. With increased LiDAR accessibility and advancement in small-scale technologies over the last few years, it is now possible to support a light weight LiDAR instrument (UAVL) on Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). The operational flexibility, high spatial and temporal resolution of UAVs combined with the LiDAR signal’s capacity to break through forest canopy makes this technology promising tool for characterization of forest structure at a finer scale. This project aims to develop methods for deriving single-tree-level (stem diameter, stem taper, crown dimensions and height) and plot- to stand-level attributes (diameter distribution, basal area, volume) from high density UAVL data applicable to natural and managed forest stands. Specifically, we consider test sites in the boreal deciduous forest (northwestern New-Brunswick) and in the boreal coniferous forest (eastern Ontario). Cross comparison with airborne and terrestrial LiDAR point clouds will be performed at the tree and plot-level for each study site to evaluate the consistence and accuracy of this technology for supporting small-scale forest inventories.

Mots-clés: enhanced forest inventory, unmanned aerial vehicle (uav), lidar

Comparison of wood density in roots and stems of black spruce before and after commercial thinning
Roots play an important physiological and mechanical role in the survival and growth of a tree, but also in the success of silvicultural treatments. Studies comparing the xylem in roots and stems have shown that conifer tracheids tend to be wider and longer in roots, which renders root wood less dense and more susceptible to cavitation and embolism. The increased radial growth often observed after thinning may induce changes in wood anatomy that could alter wood properties, such as wood density, in the stem and roots. The aim of this study was to compare growth, wood density and tracheid dimensions between the stem and roots of black spruce trees growing in the boreal forest. We also evaluated whether these wood properties were altered by the application of
a commercial thinning treatment. Six black spruce trees were harvested in four commercially thinned stands. Samples were collected from the stem and two locations of each root. Radial growth, wood density and tracheid dimensions were measured on each sample. Results show that all wood density components, especially earlywood density, were higher in the roots than in the stem in black spruce. This denser wood in roots might provide increased safety against cavitation in a part of the xylem where hydraulic stresses are higher. After thinning, growth was increased in the stem and particularly in roots, resulting in slight wood density decreases, which should not influence the vulnerability of roots to cavitation or wood quality in the stem. These results lead us to suppose that the hydraulic network of the black spruce root system may not be so vulnerable to cavitation.

Mots-clés: sylviculture, growth, earlywood density, tracheid dimensions, picea mariana, boreal forest

Démarche participative et jeux sérieux en support à l’adaptation de l'aménagement forestier multi-usage aux changements globaux
Les forêts canadiennes sont soumises à de multiples pressions induites par les changements globaux incluant les changements climatiques. Nouveaux pathogènes, sécheresses récurrentes, chablis ou encore espèces envahissantes ont des impacts sur la composition, la structure et la santé des forêts et donc sur les services écosystémiques qu’elle produit. Le maintien de la capacité des forêts à fournir ces services dans un contexte de changements passe par la mise en œuvre de mesures d'adaptation écologiquement fondées, économiquement viables et socialement acceptables. Cette problématique est omniprésente dans les forêts feuillues du sud du Québec sujettes à des usages multiples. Dans ce contexte, nous présentons une démarche d'accompagnement scientifique visant à co-développer des mesures d’adaptation grâce à la participation conjointe dans le processus décisionnel de gestionnaires du territoire, de parties prenantes, des communautés locales et de scientifiques. Cette démarche se base sur l'utilisation d'une plateforme de jeu sérieux co-construite avec l'ensemble des parties prenantes d'un territoire forestier. La plateforme intègre un modèle de la dynamique forestière sous changements climatiques qui se base sur les meilleures données disponibles, favorisant le transfert de connaissances scientifiques aux participants du processus. En plus de permettre le développement d'une compréhension commune des enjeux et l’apprentissage social au sein d’un groupe hétérogène d'acteurs aux intérêts variés, cette approche de concertation vise à faire émerger des solutions d'adaptation socialement acceptables, un enjeu majeur en aménagement forestier. Cette démarche est illustrée sur le cas d’un projet-pilote en cours de réalisation dans le Parc Écotouristique de la MRC des Laurentides au Québec.

Mots-clés: foresterie sociale, aménagement, jeux sérieux

Étude de la résistance au broutement de plants forestiers dans un contexte de migration assistée en forêt mixte tempérée
Les changements climatiques pourraient modifier la composition et la productivité des forêts d’Amérique du Nord, notamment des forêts mixtes qui sont des zones de transition. Les changements de température et de régime de perturbation augmenteraient les habitats favorables pour certaines espèces d’arbres au nord de leur aire de répartition et diminueraient les habitats disponibles au sud de cette aire. Pour favoriser la transition des forêts mixtes dans un contexte d’aménagement forestier, les gestionnaires peuvent y déplacer des espèces méridionales adaptées aux conditions futures (migration assistée). Dans un contexte de surabondance de certaines espèces de mammifères (cerf de Virginie, orignal, lièvre), les espèces déplacées pourraient toutefois avoir de la difficulté à s’établir si le broutement réduit leur survie et leur croissance. Notre objectif est d’étudier les mécanismes de résistance des plants face au broutement. Plus précisément, nous voulons identifier, par une recherche documentaire systématique, les composés chimiques à mesurer et les méthodes de laboratoire à préconiser pour évaluer la résistance potentielle. Nous utiliserons les résultats de la recherche documentaire pour comparer la composition chimique de huit espèces qui seront déplacées dans le cadre d’une expérience de migration assistée à venir. Chaque espèce est représentée par trois provenances adaptées au climat actuel, au climat de 2050 et au climat de 2080, ce qui permettra de comparer la variabilité intraspécifique à la variabilité interspécifique dans les composés de défense. Les résultats de cette comparaison serviront à raffiner les hypothèses à tester dans l’expérience de migration assistée, notamment concernant l’impact des interactions biotiques sur le succès de la méthode. Par exemple, de faibles concentrations en composés de défense chez l’une de ces espèces indiqueraient un risque potentiel lors de la plantation dans les milieux avec de fortes densités d’herbivores. À terme, les connaissances apportées par notre projet contribueront à l’adaptation aux changements climatiques des pratiques forestières.

Climate changes could modify the composition and productivity of North American forests, particularly in mixed forests which are transition zones. Changes in temperature and disturbance regimes could expande suitable habitats for some tree species at the northern edge of their distribution but could also reduce available habitats at the southern edge. To favour the transition of these forests in a management context, managers can plant southern species adapted to future conditions (assisted migration). In the context of mammal species overabundance (white-tailed deer, moose, hare), displaced species, however, could have difficulties to thrive if browsing reduce their survival and growth. Our objective is to identify the resistance mechanisms of plants against browsing. More precisely, we want to identify, using a systematic review, the chemical compounds to measure and the laboratory methods required for determining the potential resistance. We will use the results of the systematic review to compare the chemical composition of eight tree species selected for an forthcoming assisted migration experiment. Each species is represented by current, near-term, and future climate adapted provenances which will allow us to compare intra- and inter-specific variability in defence compounds. The results of these comparisons will be used to refine the hypotheses to test in the assisted migration experiment concerning the impact of biotic interaction on the success of the method. For example, low concentrations of defence compounds in one of these species will suggest a potential risk for plantation in areas with high herbivore densities. In the end, the knowledge acquired through our project will contribute to the climate change adaptation of forestry practices.

Mots-clés: écologie forestière, faune, migration assistée, composés de défense, plante-herbivore

Quantifier l'effet des changements globaux sur la diversité des communautés biologiques
Le suivi et la cartographie de la diversité des espèces à l'aide d'indicateurs de changements dans les communautés sont nécessaires à la compréhension des effets des perturbations sur les écosystèmes. Cependant, les conclusions sur les changements observés sont largement tributaires du choix de l'indicateur utilisé. Nous proposons ici une nouvelle métrique, l'indice de biochangement (D_BCI), qui caractérise simultanément l’amplitude et la direction du changement en espèces (gains vs pertes) dans les communautés par rapport à un état de référence donné.

Le D_BCI permet d’estimer la probabilité d'observer un changement complet dans une communauté après une perturbation et peut être décomposé en 4 probabilités conditionnelles de changement: 1) un changement complet en composition spécifique, 2) un changement complet en richesse spécifique, 3) un changement complet en richesse et en composition spécifiques et 4) aucun changement.

Afin d’illustrer la capacité du D_BCI à capturer l’amplitude et la directionnalité des changements, nous avons analysé un ensemble de scénarios de changements en composition et en richesse spécifiques. Nous avons également généré un scénario fictif de changements climatiques dans le but de comparer la réponse du D_BCI à celles d'autres indices largement utilisés.

L’analyse des scénarios de changement et de l’étude de cas démontrent comment le D_BCI reflète l'effet des gradients écologiques sur la composition et la richesse des espèces dans les communautés biologiques. Ils démontrent également les principales limitations liées aux principaux indices de similarité utilisés pour quantifier les changements. La plupart des indices étudiés étaient insensibles ou ont fourni une évaluation partielle du changement pour plusieurs scénarios. Par conséquent, nos résultats suggèrent que l’étude des effets sous-jacents des changements globaux sur les communautés biologiques avec des indices de changement peut conduire à une évaluation incomplète ou erronée, si leurs limitations ne sont pas prises en compte.

Monitoring and mapping species diversity through the use of indicators can allow detecting changes in communities. Conclusions regarding these changes greatly depend upon which indicator is used. Here we propose a new metric, the distance biochange index (D_BCI), which enables the characterization and quantification of the level and direction of change in biological communities relative to a given reference state. The proposed metric assesses the probability of observing a complete change in a given community and can be decomposed into 4 conditional probabilities of change: no change, complete change in species composition only, complete change in species richness only and complete change in both species composition and richness.

In this study, we compared the properties of DBCI with those of other widely used indices using numerical examples and partial derivatives. We also extended the application of D_BCI to a simulated case study of the predicted evolution of suitable habitats under climate change. The simulated case study was used to assess the ability of D_BCI and other widely used indices to detect and assess the effect of changing environmental gradients on the structure and diversity of biological communities.

The results from simulation and case studies demonstrated how D_BCI reflects the effect of ecological gradients on species composition and richness in biological communities and the inability of commonly used similarity indices to monitor both the level and the direction of changes in biological communities. Most of the studied indices were insensitive or provided an inadequate assessment of change under several scenarios. Therefore, our results suggest that studying the underlying effects of global changes on biological communities with indices can lead to an incomplete or inappropriate assessment if their limits are not taken into account.

Mots-clés: écologie forestière, aménagement, communauté biologique, indice de diversité, probabilité conditionnelle, changement directionnel, gradients environnementaux

Predicting soil properties in the Canadian boreal forest with limited data: Comparison of spatial and non-spatial statistical approaches
Digital soil mapping (DSM) involves the use of georeferenced information and statistical models to map predictions and uncertainties related to soil properties. Many remote regions of the globe, such as boreal forest ecosystems, are characterized by low sampling efforts and limited availability of field soil data. Although DSM is an expanding topic in soil science, little guidance currently exists to select the appropriate combination of statistical methods and model formulation in the context of limited data availability. Using the Canadian managed forest as a case study, the main objective of this study was to investigate to which extent the choice of statistical method and model specification could improve the spatial prediction of soil properties with limited data. More specifically, we compared the cross-product performance of eight statistical approaches (linear, additive and geostatistical models, and four machine-learning techniques) and three model formulations ("covariates only": a suite of environmental covariates only; "spatial only": a function of geographic coordinates only; and "covariates + spatial": a combination of both covariates and spatial functions) to predict five key forest soil properties in the organic layer (thickness and C:N ratio) and in the top 15 cm of the mineral horizon (carbon concentration, percentage of sand, and bulk density). Our results show that 1) although strong differences in predictive performance occurred across all statistical approaches and model formulations, spatially explicit models consistently had higher R2 and lower RMSE values than non-spatial models for all soil properties, except for the C:N ratio; 2) Bayesian geostatistical models were among the best methods, followed by ordinary kriging and machine-learning methods; and 3) comparative analyses made it possible to identify the more performant models and statistical methods to predict specific soil properties. Our work supports existing efforts toward the production of improved digital soil products with limited data.

Mots-clés: écologie forestière, digital soil mapping, boreal forest, spatial autocorrelation, bayesian analyses, machine-learning, random forests, boosted regression trees, kriging, geostatistic, cross-validation

La migration assistée comme mesure proactive d’adaptation aux changements climatiques : cas de l’épinette blanche au Québec
Les changements climatiques prévus causeraient un déplacement rapide vers le nord et en altitude des conditions favorables aux essences forestières, conduisant à des mésadaptations locales. Parmi les stratégies possibles d’atténuation des changements climatiques, la migration assistée (MA), qui consiste à déplacer les sources génétiques utilisées en reboisement en fonction de leur optimum d’adaptation génétique, permettrait de maintenir la productivité des forêts et de réduire la vulnérabilité des écosystèmes. Un projet multidisciplinaire a été initié en 2013 pour i) examiner les contributions de la plasticité phénotypique et de l’adaptation génétique locale dans la réponse écophysiologique des populations d’épinette blanche (EPB) sur un gradient climatique, ii) évaluer l’acclimatation thermique des processus physiologiques; et iii) combiner les données écophysiologiques avec les modèles de transfert climatiques pour définir de nouvelles règles de déplacement des sources de semences. Des plants issus de huit sources de semences améliorées les plus utilisées dans les programmes de reboisement d’EPB au Québec, ont été mis en terre dans neuf sites forestiers représentant un gradient thermique de 5.5°C. Nous avons évalué durant cinq années la croissance, la phénologie, la nutrition minérale, les échanges gazeux, l’allocation de carbone, l’efficacité d’utilisation des ressources, et la sensibilité thermique de la respiration et de la photosynthèse, pour les sources de semences testées le long du gradient. La plasticité phénotypique existante des traits fonctionnels étudiés devrait permettre aux populations locales de s’adapter aux nouvelles conditions climatiques pour un certain temps, en l’absence d’autres facteurs adverses. Toutefois, l’adaptation génétique locale observée pour les composantes biophysiques de la photosynthèse, et l’absence de plasticité thermique de la photosynthèse laissent présager une perte notable de productivité des plantations forestières dans le futur. Les résultats de ce projet suggèrent qu’une MA des sources du sud vers des sites plus frais permettrait d’optimiser le rendement des plantations d’EPB à long terme.

Mots-clés: écophysiologie, aménagement, acclimatation, adaptation génétique locale, changements climatiques, écophysiologie, migration assistée, modèles de transfert climatique

Évaluer les écarts entre la forêt aménagée et la forêt naturelle avec la naturalité pour soutenir l’aménagement écosystémique
Au Québec, le nouveau régime forestier vise à implanter un aménagement écosystémique des forêts (RLRQ, c. A-18.1, article 1). Pour réussir, l’implantation de ce paradigme d’aménagement forestier durable doit être soutenue par la science. Plus particulièrement, il est primordial de vérifier les hypothèses sur lesquelles les aménagistes s’appuient pour aménager les forêts. Ainsi, l’étude de la naturalité des forêts aménagées pourrait permettre de vérifier l’hypothèse selon laquelle l’aménagement écosystémique réduit l’écart entre la forêt aménagée et la forêt naturelle (Jetté et al. 2008). La naturalité d’une forêt peut être représentée sous la forme d’un gradient allant d’un état jugé naturel à un état jugé artificiel (Winter 2012; Barrette et al. 2014). Cette mesure pourrait donc permettre d’évaluer l’écart d’une forêt aménagée avec la forêt naturelle. Or, l’évaluation de la naturalité est un nouveau concept au Québec. Notre premier objectif est de développer les concepts et la méthodologie nécessaires pour évaluer la naturalité dans le contexte de l’aménagement écosystémique. Notre deuxième objectif est de développer des modalités de traitements sylvicoles qui concilient les enjeux de rendement et de naturalité, dans une synergie qui favorise l’implantation de l’aménagement écosystémique.

Mots-clés: aménagement, écologie forestière

Identification d'arbres à partir d'images de l'écorce
L’identification d’arbres en utilisant des images de l’écorce est un problème difficile qui peut aider dans des tâches comme la navigation de drones en forêt ou la gestion automatique de l’inventaire forestier. On peut aussi l’utiliser, par exemple, pour faire de la localisation sémantique ou pour faire un ajustement automatique des paramètres d’une écorcheuse. De plus, l’identification grâce à l’écorce est avantageuse comparativement aux feuilles ou aux fruits, car l’écorce est facilement accessible toute l’année et elle est aussi présente sur des billots de bois longtemps après que ceux-ci aient été coupés. Même si les récents progrès en apprentissage profond ont montré son efficacité pour la classification visuelle, il n’est pas possible d’utiliser cette technique présentement pour la classification d’écorce à cause d’un manque de données. Dans ce travail, nous présentons un nouveau jeu de données contenant plus de 23 000 images haute résolution provenant de 23 essences différentes et établissons des résultats de références en utilisant l’apprentissage profond. Nous obtenons une précision de 93,88% en utilisant une méthode consistant à séparer l’image de l’écorce en une grille de 224x224 pixels et montrons la possibilité d’utiliser un vote de majorité sur toutes les images d’un arbre pour obtenir 97,81%. Nous avons aussi effectué des expériences démontrant qu’il est plus important de récolter une grande quantité d’arbres qu’une grande quantité d’images et que les images d’un même arbre devraient être prises à différents endroits de l’écorce. Grâce à ses résultats, nous avons démontré que l’apprentissage profond est efficace pour faire de l’identification d’arbres à partir d’images de l’écorce.

Mots-clés: identification d'essences, apprentissage profond

Managing plantation density through initial spacing and commercial thinning: Growth and yield results from a 60-year-old red pine experiment
Stand density affects competition, and hence, has impacts on tree growth, wood characteristics, and survival. In plantation forestry, density management usually aims at increasing overall stand quality, reducing rotation age and increasing product values. Silviculturists manage stand density by varying spacing during planting and later on through thinning, usually after trees have reached a commercial size. Although optimum planting densities and thinning intensities can be derived from density management diagrams, long-term studies investigating the main and interacting effects of initial density and thinning are highly valuable; they provide empirical data to support decision-making, and are used in growth and yield modeling. Such information is of particular interest for the management of Pinus resinosa, a fast growing species offering the potential for high value products. We report on a 60-year-old experiment located in the Great Lakes-St. Lawrence forest region, comprising all the combinations between six initial spacings and the presence/absence of a commercial thinning (CT) regime. Initial spacings varied from 1.2×1.2 m to 3.0×3.0 m. The CT regime, initiated at age 30, removed approximately 30% of the mean pre-treatment basal area (BA) with a resultant target BA of 37.9 m² ha^-1 in each spacing treatment. By 2013, four CT entries had been conducted to the same BA target. Preliminary results show that as initial spacing increased, mean tree size increased, but BA and volume peaked in the 2.1–3.0 m spacings. In thinned stands, similar trends with spacing were evident for tree size, although piece sizes were larger. Thinning to a common target BA has resulted in similar levels of BA and volume across spacings. Cumulative yield (live+harvested+mortality) was similar between spacings for both unthinned/thinned stands, but despite capturing mortality through thinning, cumulative yield tended to be greater in unthinned stands suggesting that thinning has resulted in under utilized growing space.

Mots-clés: sylviculture, density management, plantation, red pine, thinning

Options sylvicoles pour régénérer et conserver la structure irrégulière des sapinières à bouleau jaune
La coupe totale et ses variantes sont utilisées depuis longtemps en Amérique du Nord pour aménager les forêts à prédominance résineuse. Elles sont néanmoins mal adaptées aux peuplements de la forêt mixte tempérée, dont elles ont simplifié la structure et la composition. Des méthodes de régénération s’inspirant davantage de la dynamique naturelle permettraient de mieux conserver la composante résineuse et la structure des peuplements mixtes. La coupe progressive irrégulière (CPI) pourrait notamment simuler les effets de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana), qui cause la mort d’une partie des arbres tous les 30 ans environ et génère des peuplements multicohortes à structure irrégulière.

Nous avons établi un dispositif expérimental près de Rivière-à-Pierre en 2009 afin de tester la CPI comme solution de rechange à la coupe totale pour régénérer et maintenir la structure irrégulière des sapinières à bouleau jaune. Celui-ci comprend 4 blocs de 5 traitements représentant différents scénarios sylvicoles : un témoin non coupé, deux variantes de CPI, une variante de coupe progressive régulière et une coupe totale avec protection de la régénération et des sols (CPRS).

Nos résultats montrent que la CPRS a réduit par un facteur de 5 la régénération résineuse après 5 ans, augmentant ainsi le risque de convertir les peuplements mixtes en peuplements de feuillus. Par contraste, les traitements de CPI ont permis d’établir les essences désirées (épinette rouge [Picea rubens], sapin baumier [Abies balsamea] et bouleau jaune [Betula alleghaniensis]). Parmi ceux-ci, la CPI à couvert permanent offre le plus grand potentiel d’atteindre les objectifs de composition et de structure. La CPI pourrait être envisagée comme solution de rechange à la CPRS dans les peuplements mixtes à dominance résineuse, mais il faudra continuer d’en étudier les effets à plus long terme.

Mots-clés: sylviculture, écologie forestière, aménagement écosystémique, peuplements multicohortes

Effets de l’augmentation de la température du sol et des dépôts d’azote sur la structure et la diversité des communautés bactériennes de la phyllosphère chez l’épinette noire
Les basses températures et la faible disponibilité de l’azote sont souvent considérées comme des facteurs limitant la croissance des plantes dans la forêt boréale. Il est attendu que ces variables augmentent dans les années à venir suite au réchauffement du climat et à l’augmentation des activités anthropiques. Il devient donc important de comprendre si, et dans quelle mesure, ces perturbations pourraient influencer la productivité des arbres boréaux. De précédentes études ont mis en évidence que les communautés microbiennes associées aux arbres ont des effets directs sur le fonctionnement des écosystèmes en raison de leurs effets sur les cycles du carbone et de l’azote, ainsi que des effets indirects sur la santé et la productivité des plantes hôtes. De ce fait, nous avons testé les effets de l’augmentation de la température du sol et des dépôts d’azote sur la structure et la diversité des communautés bactériennes de la phyllosphère dans deux peuplements matures d’épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) situés à différentes altitudes au Québec, Canada. Nos premiers résultats indiquent que l’augmentation de la température du sol et les dépôts d’azote ont influencé l’abondance de certaines espèces de bactéries épiphytes de l’épinette noire.

Mots-clés: forêt boréale, dépôt d’azote, augmentation température du sol, communautés microbiennes, phyllosphère, épinette noire, séquençage haut débit

Aménagement forestier en zone Boréal mixte, impact sur coleoptéra : carabidae après 17 ans
En 1998 une forêt boréale mixte, du projet SAFE, composée de peuplier faux-tremble a été coupé selon quatre traitements, répliqués trois fois : forêt non coupé, coupe total, coupé (CPRS) à 1/3 et coupé à 2/3 pour évaluer si des stratégies d’aménagement écosystémique (AE) sont capable de maintenir la biodiversité. La coupe partielle, qui est à la base de l’AE ressemble plus à des perturbations naturelles et donc est possiblement une meilleur alternative que le CPRS pour maintenir la biodiversité. Nous utilisons des Carabidae pour quantifier l’impact des coupes, car ils sont sensibles aux coupes forestières, relativement abondants et souvent associé à la présence de microhabitat. Les carabes ont été récolté à trois reprises (2004, 2010 et 2016) depuis la coupe à l’aide de pièges fosse, qui est optimisé pour les insectes actifs dans les feuilles mortes. L’identification des carabes de 2016 date 1 et 2 (jusqu’en juillet) est un ajout important dans l’analyse afin de sélectionner une approche d’aménagement qui ne va pas uniquement maintenir la productivité forestière. Des analyses multivariées comme des ordinations de type multidimensional scaling (MDS) et des Fitting Generalized Linear Mixed-Effects Models (GLMER) sont fait afin de comparer la composition entre les milieux. Les résultats montrent qu’après 17 ans encore, plusieurs espèces sont fortement affectées par l’ensemble des CPRS.

Mots-clés: biodiversité, écologie forestière

Cartographie participative des services écosystémiques des paysages autochtones
La valeur d’un paysage autochtone peut être décrite par les services écosystémiques qu’il fournit. Les Autochtones qui vivent en zone boréale utilisent le territoire pour s’approvisionner en divers produits de la forêt et pour pratiquer et transmettre leur culture. Des conflits peuvent survenir avec d'autres utilisateurs du territoire, particulièrement les industries extractives de ressources naturelles. L’harmonisation des différentes utilisations du territoire peut être facilitée par une analyse spatiale des services écosystémiques. Ce projet vise à décrire et à analyser comment la valeur du territoire se répartit dans l’espace pour sept services écosystémiques. Nous avons travaillé avec 22 maîtres de trappe des communautés de Pikogan et d’Oujé-Bougoumou afin de produire des cartes illustrant la répartition des services écosystémiques dans les territoires familiaux. Des analyses spatiales ont permis de décrire la superficie, la forme, la dispersion et les caractéristiques écologiques et physiologiques associées à chaque service. Nous posons l'hypothèse que les sites à proximité des camps familiaux et des cours d’eau présentent une superposition de services, donc une plus grande valeur. Nous posons également l’hypothèse que l’aménagement forestier extensif affecte davantage les services qui nécessitent de grandes superficies comme la chasse à l’orignal. Les projets intensifs, par exemple les mines, auraient des impacts plus marqués s’ils surviennent là où se superposent plusieurs services.

Mots-clés: foresterie sociale, aménagement, autochones, ressources naturelles, géoreferencement, territoires

Canadian Repository of Invertebrate Traits and Trait-like Ecological Records – Traits des invertébrés du Canada (CRITTER)
The CRITTER network was established to stimulate, facilitate and promote the use of functional traits among ecologists studying invertebrates across Canada. Network members are currently addressing key research questions in biodiversity science, global change, forest ecology and management, interaction ecology, etc. The CRITTER database has the goal to compile existing knowledge (i.e. data) of functional traits of invertebrates in Canada and is organized in two modules. The literature review module compiles functional trait data from the scientific literature and is available to any researcher willing to provide an equivalent contribution towards the CRITTER database. The empirical data module is a repository for functional traits that have been measured on invertebrates in a variety of ecosystems in the field or lab. Currently, the CRITTER database documents approximately 50 functional traits and has entries for over 400 different taxa. The compilation of this knowledge has the additional advantage of fostering potential collaborations among researchers according to an established data sharing procedure.Le réseau CRITTER a été établi pour stimuler, faciliter et promouvoir l'utilisation d'une approche avec des traits fonctionnels pour étudier les invertébrés au Canada. Les chercheurs du réseau travaillent sur des questions d'actualité dans le domaine des sciences de la biodiversité, les changements globaux, l'écologie et la gestion forestière, l'écologie des interactions etc. La base de données CRITTER a le but de compiler les connaissances (i.e. données) actuelles sur les traits des invertébrés au Canada et est organisée dans deux modules. Le module de littérature compile des données de traits fonctionnels décrites dans la littérature scientifique. Ces données sont disponibles à tout chercheur prêt à faire une contribution équivalente à la base de données CRITTER. Le module de données empiriques compile des données de traits fonctionnels mesurés en terrain ou au laboratoire dans divers écosystèmes. Actuellement, la base de données CRITTER comprend environ 50 traits fonctionnels et a des entrées pour au delà de 400 espèces. En faisant la promotion d'échange de données selon un protocole de partage établi, CRITTER favorise les liens parmi des chercheurs avec un intérêt dans l'écologie fonctionnelle.

Utilisation des archives d’arpentage pour affiner les cibles de composition pour l’aménagement écosystémique des forêts tempérées du Québec
L’aménagement écosystémique vise à diminuer les écarts entre forêts aménagées et naturelles, et doit s’appuyer sur des états de référence représentant les caractéristiques des forêts naturelles. Nous proposons d’utiliser la principale source d’information sur la composition de la forêt préindustrielle du sud du Québec, les archives d’arpentage, pour améliorer les cibles de composition de l’aménagement écosystémique. La base de données historique construite par le laboratoire d’écologie historique et de dendrochronologie de l’UQAR comporte plus de 110 000 observations géoréférencées décrivant la composition des forêts entre 1800 et 1940 sur un territoire de plus 120 000 km2. Cette base de données sera analysée de manière à décrire la composition préindustrielle et les changements survenus depuis, pour différents niveaux du système de classification écologique du gouvernement du Québec. Deux niveaux ont été retenus comme étant particulièrement pertinents pour la planification forestière : (1) Les régions écologiques, qui représentent de larges paysages (104 km2) au sein desquelles la dynamique et la composition des forêts est homogène. (2) Les végétations potentielles, qui représentent à l’échelle locale (0,2 km2) la végétation de fin de succession prédite en fonction des caractéristiques physiques des sites (dépôt-drainage, pente, climat) et de la composition contemporaine. Des résultats préliminaires permettent d’identifier les grandes tendances des changements de composition dans le sud du Québec, avec une diminution des taxons de fins de succession dominants à l’époque préindustrielle (épinette, bouleau jaune, thuya) au profit des érables et des feuillus de début de succession (peupliers, bouleau à papier). Cependant, autant la composition préindustrielle que les trajectoires dynamiques varient significativement selon les régions écologiques et les végétations potentielles. Ces résultats permettront de formuler des cibles d’aménagement techniquement atteignables et résilientes dans un contexte de changements globaux, et appuieront directement la planification forestière.

Mots-clés: aménagement, écologie forestière, écologie historique, restauration écologique