Cette thèse de doctorat est le résultat d’un travail de recherche réalisé au Laboratoire d’écologie végétale et animale de l’Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) pendant le parcours du programme de doctorat en biologie (4 ans). La thèse est composée de VI chapitres. À travers une description du contexte et de la problématique d’étude basée sur une revue bibliographique, l’introduction générale (Chapitre I) présente le cadre théorique, les objectifs principaux de ce projet et amène ensuite une description détaillée du dispositif expérimental et de la méthodologie générale utilisée dans cette étude. Ensuite, les quatre chapitres suivants (du Chapitre II à V) décrivent les différentes études réalisées pendant le parcours de ce projet de recherche. Enfin, une conclusion générale (Chapitre VI) comportant une discussion du travail effectué, les contributions majeures des résultats obtenus, les limitations de la recherche et les recommandations pour de futures recherches sera présentée. Le mémoire de la thèse est structuré sous forme d’une thèse par publications scientifiques. Les chapitres I et VI soit l’introduction et les conclusions générales sont rédigées en français. Les sections relatives à des articles scientifiques publiés, soumis ou en préparation pour publication dans une revue scientifique internationale avec un comité de révision par des pairs (du Chapitre II à V) sont, elles, rédigées en anglais. Les références bibliographiques et le matériel supplémentaire sont attachés à la fin de cette thèse de doctorat. Ce projet de recherche a été financé de février 2013 à juillet 2016 par le Fonds de recherche Nature et Technologie du Québec (FQRNT), de juillet 2016 à juin 2017 par le Programme de Modélisation de la Complexité de la forêt et par le Service canadien de forêts. D’autres subventions spécifiques de la Fondation de l’Université du Québec à Chicoutimi et le Centre d’étude de la forêt (CEF) ont été reçues pour la publication dans des journaux OpenAccess, la réalisation d’un stage à l’étranger avec des experts du domaine forestier, ainsi que pour la participation à des conférences internationales.
Le chapitre II a comme but d'évaluer les réponses de la croissance des peuplements résiduels 10 ans après différents traitements sylvicoles. L’étude porte sur des traitements sylvicoles expérimentaux et utilise des techniques de dendroécologie pour mesurer la croissance annuelle radiale à l’aide des cernes de croissance des arbres. Ce design expérimental a pris en compte l’effet de la structure du peuplement, de la position spatiale, des traitements sylvicoles et des statuts écologiques des arbres sur la croissance, en considérant un grand nombre d’échantillons (1039 arbres). Le chapitre a été développé grâce au travail du candidat
et à la participation de Hubert Morin, Jean-Martin Lussier et Denis Walsh à l’élaboration, l’analyse et la révision du manuscrit.
Le chapitre III a comme point de départ les résultats obtenus dans le Chapitre II et il explore les types de réponse de la croissance après coupe avec des nouvelles méthodologies basée sur des approches de modèles non-linéaires et à l’échelle individuelle. L’objectif de ce chapitre est de réussir à expliquer avec plus de précisions et de détails la croissance radiale après coupe pour mieux comprendre la grande hétérogénéité et la variabilité détectées dans le chapitre II. La méthode utilisée se base sur la création des modèles de croissance pour chaque arbre d’étude en utilisant la fonction non-linéaire de Schnute. Par la suite, une caractérisation et une interprétation écologique de patrons généraux a été effectuée. Ce
chapitre est le fruit du travail du candidat. Sergio Rossi, Jean-Martin Lussier, Denis Walsh et Hubert Morin ont participé à l'élaboration de ce chapitre.
Le chapitre IV aborde une étude de la mortalité 10 ans après coupes partielles, en considérant les différents types de mortalité par chablis (cassés et renversés) et morts debouts. Son but principal est de répondre à deux questions : Quelle est la mortalité 10 ans après une coupe partielle? Quels sont les facteurs déterminants pour chaque type de mortalité? La méthodologie utilisée pour évaluer les facteurs impliqués dans le processus de mortalité a considérée des variables au niveau géographique et topographique, du peuplement et de l’arbre. Ce chapitre a permis de mettre en évidence l’importance de prendre en compte les chablis après coupes partielles dans l’aménagement et la planification forestière boréale dû à
ses implications économiques (pertes) et écologiques (perturbation naturelle). Ce chapitre est
le fruit du travail du candidat. Hubert Morin et Jean-Martin Lussier qui ont participé à l'élaboration de ce chapitre. En plus, ce volet comprend la collaboration et l’implication de Jean-Claude Ruel comme expert du sujet d’étude pendant le parcours de la recherche.
Le chapitre V vise à déterminer des impacts de nos traitements de coupe sur la densité et la croissance de la régénération des pessières noires. La méthodologie a été centrée sur l’évaluation des variations selon la distribution du réseau de sentier de débardage et l’intensité du scarifiage. La lumière, le substrat, la perturbation des sols et l'intensité de coupe exercent une influence importante sur la régénération. En conséquence, les variables précédentes ont été prises en compte dans les analyses pour évaluer les facteurs qui ont influencé la croissance et la densité des semis après coupe. Ce chapitre est une étude bonus de la présente thèse. Le chapitre a été développé par le candidat avec la participation de Jean-
Martin Lussier et Hubert Morin.
Les principales conclusions de cette thèse de doctorat sont abordées dans le Chapitre VI. Cette section finale contextualise les principales contributions de la thèse et présente des indications à suivre pour des futures recherches dans le domaine des coupes partielles en forêt boréale.
Les articles scientifiques de cette thèse sont présentés différemment du format de publication adopté dans les publications originales, afin de suivre les règlements de l’Université du Québec à Montréal (UQAM). Le lecteur peut obtenir les manuscrits dans leur format publié en se reportant au site web officiel de chaque journal suivant les références indiquées dans cette thèse.
CHAPTER II
RADIAL GROWTH RESPONSE OF BLACK SPRUCE STANDS TEN YEARS AFTER EXPERIMENTAL SHELTERWOODS AND SEED-TREE CUTTINGS IN BOREAL FOREST
PUBLISHED ARTICLE
Title: Radial growth response of black spruce stands ten years after experimental shelterwoods
and seed-tree cuttings in boreal forest
Authors: Miguel Montoro Girona1, Hubert Morin1, Jean-Martin Lussier2 and Denis Walsh1 Affiliations:
1 Département des Sciences Fondamentales, Université du Québec à Chicoutimi, Saguenay,
Québec, G7H 2B1, Canada
2 Canadian Wood Fibre Centre, Natural Ressources Canada, 1055 du P.E.P.S., Québec, QC
G1V 4C7, Canada
Corresponding author: Miguel Montoro Girona, Département des Sciences Fondamentales,
Université du Québec à Chicoutimi, 555 boul de l’Université, Saguenay, G7H2B1, Québec, Canada, Tel: (001) 418-545-5011 p.2330, e-mail : miguel.montoro1@uqac.ca
Keywords: dendroecology; ecosystem management; edge effect; even-aged stands; growth
yield; partial cutting; sustainable forest management.
Reference: Montoro Girona, Miguel, Hubert Morin, Jean-Martin Lussier et Denis Walsh. 2016.
«Radial Growth Response of Black Spruce Stands Ten Years after Experimental Shelterwoods and Seed-Tree Cuttings in Boreal Forest». Forests, vol. 7, no 10, p. 240.