Les coupes partielles sont considérées comme une alternative durable à la gestion traditionnelle dans la forêt boréale en raison de leur impact moindre sur la biodiversité, la structure et la régénération forestières. Cependant, la croissance des arbres stagne souvent pendant plusieurs années après les coupes partielles, un phénomène appelé « choc de croissance ». Cette étude a évalué les facteurs à l'origine du choc de croissance et de la reprise de croissance qui s'ensuit dans les peuplements dominés par le pin gris de l'ouest du Québec, au Canada. Notre plan expérimental comprenait trois traitements d'intensité de récolte (% d'enlèvement de la surface terrière): témoin (0 %), éclaircie (30 à 35 %) et coupe progressive (40 à 50 %). La croissance annuelle, la durée (c'est-à-dire le temps de retard) et l'intensité du choc de croissance sur la croissance et la composition isotopique δ¹³C des cernes des arbres ont été analysées à l'aide d'approches dendrochronologiques. Le choc de croissance était 30 % plus fréquent chez les arbres situés à proximité des pistes de débardage (c'est-à-dire les chemins créés pour le transit des machines forestières servant à l'extraction du bois) et 10 % plus intense dans les peuplements de coupe progressive. Dans le traitement d'éclaircie et de la coupe progressive, la durée de la période de choc était respectivement de 7 % et de 25 % plus longue dans les 5 premiers mètres à partir des sentiers de débardage, comparativement aux arbres situés à l’intérieur des coupes. Huit ans après la récolte, la croissance radiale des arbres résiduels avait augmenté de 54 % dans les traitements d'éclaircie et de 29 % dans les traitements de coupe progressive par rapport au témoin, ce qui reflète probablement l'élimination des arbres plus grands et se traduit par une proportion plus élevée d'arbres résiduels plus petits, à croissance initialement plus lente, dans le traitement de coupe progressive. Pendant la période de choc de croissance, les valeurs δ¹³C sont devenues plus négatives par rapport aux niveaux pré-récolte dans les deux traitements et ont continué à baisser par la suite, indiquant que la réduction de la croissance causée par le choc n'était pas due à une fermeture stomatique temporaire immédiatement après la récolte. Nos recherches remettent en question la relation suggérée entre le choc et la fermeture stomatique et soulignent l'importance de ce phénomène dans la compréhension et la prévision de la dynamique de croissance après la récolte.

La forêt tempérée du Québec représente la limite septentrionale de nombreuses espèces tempérées, dont le pin blanc (Pinus strobus L.) et le pin rouge (Pinus resinosa Ait.). La dynamique de ces deux espèces est fortement influencée par l’interaction de facteurs environnementaux, climatiques, de processus biotiques et de perturbations naturelles telles que les feux de forêt. Depuis plusieurs siècles, l’exploitation forestière et la suppression des feux ont profondément modifié la structure et la régénération des peuplements de pin blanc et de pin rouge. Dans ce contexte, des mesures de gestion, comme les brûlages dirigés dans le Parc National de la Mauricie, ont été mises en place, mais n’ont pas toujours produit les effets escomptés. En effet, la régénération du pin blanc et du pin rouge dépend des régimes de feu, notamment d’une combinaison de feux de surface et de feux de cime. Comprendre l’effet de ces perturbations sur la régénération du pin blanc et du pin rouge à des échelles séculaire et millénaire (Holocène) est crucial pour anticiper leurs trajectoires futures face aux changements climatiques et aux pressions anthropiques. L’objectif général de cette thèse était d’examiner la réponse du pin blanc et du pin rouge aux variations climatiques et aux changements des régimes de feu depuis l’Holocène, en combinant une approche paléoécologique et de modélisation. Plus spécifiquement, elle visait à : (1) reconstituer les régimes de feu dans la forêt tempérée nordique afin d’évaluer les effets des feux de surface et des feux de cime sur l’établissement et la persistance du pin blanc et du pin rouge ; (2) distinguer les rôles respectifs du climat et des régimes de feux dans l’abondance du pin blanc au cours de l’Holocène dans la partie nord de son aire de répartition actuelle ; et (3) évaluer la dynamique future des peuplements de pin blanc et de pin rouge, à l’horizon 2150, sous différents scénarios climatiques et de perturbations (feux).

Dans une première étape, les régimes de feux passés et la dynamique des pins ont été reconstitués par l’analyse de charbons de bois et de grains de pollen. Un seuil de différenciation des feux de surface et de cime a permis de montrer que, pendant l’Optimum Climatique Holocène (8400 –4500 ans cal. BP), l’abondance maximale des pins blancs et des pins rouges était associée à un régime de feux mixtes : feux de surface fréquents, mais peu sévères et feux de cime ponctuels et sévères. À l’inverse, durant le Néoglaciaire (4500 –1500 ans cal. BP), un régime de feux dominé uniquement par des feux de surface a entraîné une diminution des populations de pins blancs et de pins rouges.

La deuxième étape, utilisant une approche multi-indicateurs (charbon, pollen, chironomes), a montré que l’abondance du pin blanc, durant l’Holocène, est contrôlée à la fois par le climat et les régimes de feux dans la partie nord de son aire de répartition actuelle. La température estivale a été le principal facteur déterminant la présence du pin blanc. Le régime de feux, quant à lui, a influencé sur son abondance et sa persistance à long terme.

Enfin, l’utilisation du modèle spatialement explicite LANDIS-II a permis de projeter les trajectoires futures des peuplements de pin blanc et de pin rouge. Les changements de la sévérité des feux, associés à une augmentation des espèces feuillues, devraient affecter l’abondance du pin rouge. L’absence d’un régime de feux mixtes — feux de surface fréquents et peu sévères et feux de cime peu fréquents et sévères — pour préparer les lits de germination et limiter la compétition, a compromis la régénération du pin rouge et a entraîné une diminution de son abondance dans le PNLM. À l’inverse, l’augmentation des températures permettrait un allongement de la saison de croissance favorisant l’établissement et la croissance du pin blanc, favorisant, ainsi, une augmentation de son abondance.

Cette approche intégrative, combinant archives sédimentaires et projections modélisées, fournit une vision des trajectoires possibles de la forêt tempérée nordique et plus spécifiquement des peuplements de pins blancs et de pins rouges, offrant des bases pour la conservation et la gestion durable de ces essences.