Information about post-disturbance regeneration success and successional dynamics is critical to predict forest ecosystem resistance and resilience to disturbances and climate change. Our objective was to identify and classify post-disturbance empirical research conducted by the Canadian Forest Service (CFS) of Natural Resources Canada and their collaborators to provide guidance on future research needs, improving our understanding of post-disturbance recovery in a Canadian context. To achieve our objective, we collected and classified peer-reviewed and non-published literature produced by the CFS between 1998 and 2020 that concerned post-disturbance ecology. We focused on research addressing natural or anthropogenic disturbances, such as wildfires, pest outbreaks, windthrows, forest management, seismic lines, and those that studied processes related to soil, vegetation, fauna, hydrology, and microbial communities. We found that forest harvesting was the disturbance most studied by CFS between 1998 and 2020, followed by fire. Despite the fact that large, forested areas are affected annually by pests, studies on recovery after pest outbreaks were scarce. Other disturbances, such as mining and seismic lines or other abiotic disturbances were rare in CFS literature. Most studies (70%) examined changes in vegetation related to forest management and fire and they were mainly focussed on post-disturbance tree regeneration success. Post-disturbance changes in understory species diversity were also well-studied. Our results provide a geographic overview of CFS research on post-disturbance recovery in Canada and enable the identification of key knowledge gaps. Notably, research focusing on recovery after natural disturbances was underrepresented in the assessed literature compared to studies centered around harvesting. Long-term research sites, chronosequences that substitute space for time, and studies focused on consecutive disturbances are especially important to maintain and establish sustainable forest management strategies in the face of climate change.

Tree-ring data collected from balsam fir (Abies balsamea [L.] Mill.) in 31 spruce (Picea spp.)/firdominated stands in northern New Brunswick were used to evaluate how radial growth reductions during the last spruce budworm (Choristoneura fumiferana Clem.) outbreak (1972 1992) varied according to the hardwood content of surrounding forest landscapes, insecticide spray history and elevation. Stepwise regression analysis was used to build 12 models describing relationships between mean percent growth reduction (i.e., deviation from mean tree growth averaged over the lifespan of all trees in a stand) and the explanatory variables for years when
80% of stands had growth reductions (1976  1978, 1982 1984, 1990, 1991, and 1994) and for three growth reduction periods (1972 1980, 1981 1985, and 1986 1993). The hardwood content of surrounding forest landscapes entered into all significant regression models (P  0.05), explaining 12 41% of the variance in budworm-caused growth reductions. Differences in growth reductions among stands were greatest during the initial years of the budworm outbreak (1972 1980), particularly in 1976 when mean reductions were 40% in stands with 50% hardwood and content and 20% in stands in which surrounding hardwood content was
50%. Relationships between variation in growth reductions among stands and elevation or insecticide spray history were weak and less consistent than with landscape hardwood content. Our findings suggest that increasing the hardwood content of forest landscapes could help to reduce the impact of outbreaks on timber supplies.

La dendrochronologie a été utilisée pour reconstruire les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana (Clem.)) dans 16 peuplements âgés de la forêt boréale du nord-ouest québécois. Épidémiques ont pu être déduites à partir de sept périodes prolongées de réduction de la croissance radiale chez Abies balsamea (L.) Mill. and Picea glauca (Moench) Voss: 1801-1813, 1823-1838, 1851-1867. L’estimation du temps de retour des épidémies était de 28-30 ans alors que la durée des épidémies était de 12-15 ans. La plus sévère épidémie observée depuis les 200 dernières années (1923-1934) a été associées aux températures élevées d'hiver, à les periods humides prolongées et à l’abondance des Abies balsamea matures.

déterminer l’influence de la composition du paysage et des caractéristiques locales sur la sévérité des diminutions de croissance radiale causées par la dernière épidémie de TBE dans le nord-ouest du Québec (1971-1985). Les peuplements ont été classifiés en trois groupes distincts selon que les effets de l’épidémie sur la croissance y étaient légers, modérés ou sévères, avec des diminutions de croissance moyennes de 24 %, 44 % et 61% respectivement. Les épidémies furent plus sévères dans les peuplements où les hôtes ont été abondant et où le pourcentage des peuplements feuillus dans le paysage forestier a été plus faible. Les résultats de cette étude soulignent la nécessité de considérer le contexte spatial des peuplements pour évaluer leur vulnérabilité aux épidémies de TBE.

Dans ces peuplements sensibles aux épidémies, les patrons de mortalité des sapins suite à la dernière épidémie ont été étudiés en relation avec l’abondance de feuillus dans le paysage. Le pourcentage de sapins morts diminue significativement (p<0,05) dans les peuplements à forte présence de feuillus à proximité. Alors que les gros sapins (> 20 cm) ont tous le même risque de mourir durant les épidémies, les plus petits sont dans 20% des cas moins susceptibles de mourir dans des peuplements entourés par des forêts feuillues. Les patrons temporels de mortalité des arbres varient également selon la présence de feuillus dans le paysage. Alors que la plupart des sapins ont été tués en 1984 dans les paysages contenant moins de 50% de feuillus, les peuplements entourés de plus de feuillus ont connu aussi de la mortalité mais sur une plus longue période. La variabilité des patrons de mortalité du sapin baumier qui a été observée est susceptible d’entraîner des trouées dans la forêt pouvant varier considérablement quant à leurs tailles et taux de formation, ceci pouvant avoir d’importantes implications dans les patrons de succession de la forêt suivant des épidémies de TBE. À ce sujet, quatre voies de succession potentielle sont proposées.

La variation dans la réduction de la croissance radiale des sapins lors de la dernière épidémie de TBE au Nouveau-Brunswick a été examinée en relation avec l’abondance des peuplements dominés par des feuillus dans la mosaïque forestière, l’historique des pulvérisations d’insecticides ainsi que la topographie. L’abondance des peuplements feuillus dans la mosaïque forestière a expliqué 12% à 33% de la variation dans la diminution de la croissance entraînée par la TBE. Les différences dans la diminution de la croissance entre les peuplements étaient plus marquées au cours des années initiales de l’épidémie (1972-1980), particulièrement en 1976 alors que les réductions moyennes furent autour de 40% dans les peuplements composés de moins de 50% de feuillus et de 20% dans les peuplements composés de plus de 50% de feuillus. Les relations entre la variation dans la réduction de croissance entre les peuplements et la topographie ou l’historique des pulvérisations d’insecticides étaient moins constantes que celles avec l’abondance de feuillus dans la mosaïque forestière. Nos résultats laissent croire qu’augmenter l’abondance d’arbres feuillus dans le paysage forestier pourrait contribuer à réduire l’impact des épidémies de TBE sur les espèces résineuses commerciales.

Le Système d’Aide à la Décision concernant la tordeuse des bourgeons de l’épinette (SAD TBE) a été utilisé pour estimer les volumes de bois qui seraient perdus suite à une autre épidémie à la Forêt d’enseignement et de recherche du Lac Duparquet dans le nord-ouest du Québec. Les pertes de sapins et d’épinettes estimées ont varié de 0 à 92 000 m3 pour tous les scénarios d’épidémies modérées et de 80 000 à 148 000 m3 pour des scénarios d’épidémies sévères. Dans le premier cas, les variations dans les pertes estimées pourraient refléter des différences régionales dans la sévérité de la défoliation bien que cette tendance puisse être masquée par les types de données desquelles les modèles de prédiction ont été dérivés. Par ailleurs, les pertes prédites par les scénarios d’épidémies sévères ont différé sensiblement lorsque l’effet de la présence des feuillus dans les forêts sur les patrons de défoliation a été pris en considération. Les pertes estimées étaient de 17% moins importantes quand les modèles de défoliation tenaient compte de l’abondance des feuillus dans le paysage entourant le peuplement et de 46 % quand les modèles tenaient compte à la fois de l’abondance des feuillus dans les peuplements à l’étude de même que dans ceux les entourant.

Les résultats de la présente thèse ont permis d’enrichir les connaissances fondamentales concernant les épidémies de TBE, une perturbation naturelle et importante des forêts boréales et mixtes de l’est du Canada. Ces informations constituent une base de laquelle on pourrait mieux prédire les impacts des épidémies de TBE à venir et offrent des solutions de gestion pour minimiser leurs effets socio-économiques © 2008 UQAM tous droits réservés.