With an increasing pressure on forested landscapes, conservation areas may fail to maintain biodiversity if they are not supported by the surrounding managed forest matrix. Worldwide, forests are managed by one of two broad approaches—even- and uneven-aged silviculture. In recent decades, there has been rising public pressure against the systematic use of even-aged silviculture (especially clear-cutting) because of its perceived negative esthetic and ecological impacts. This led to an increased interest for uneven-aged silviculture. However, to date, there has been no worldwide ecological comparison of the two approaches, based on multiple indicators. Overall, for the 99 combinations of properties or processes verified (one study may have evaluated more than one property or process), we found nineteen (23) combinations that clearly showed uneven-aged silviculture improved the evaluated metrics compared to even-aged silviculture, eleven (16) combinations that showed the opposite, and 60 combinations that were equivocal. Furthermore, many studies were based on a limited study design without either a timescale (44 of the 76) or spatial (54 of the 76) scale consideration. Current views that uneven-aged silviculture is better suited than even-aged silviculture for maintaining ecological diversity and processes are not substantiated by our analyses. Our review, by studying a large range of indicators and many different taxonomic groups, also clearly demonstrates that no single approach can be relied on and that both approaches are needed to ensure a greater number of positive impacts. Moreover, the review clearly highlights the importance of maintaining protected areas as some taxonomic groups were found to be negatively affected no matter the management approach used. Finally, our review points to a lack of knowledge for determining the use of even- or uneven-aged silviculture in terms of both their respective proportion in the landscape and their spatial agency.

Abstract: This study examines the operational feasibility of six treatments to regenerate jack pine (Pinus banksiana Lamb.) naturally without fire following harvesting on clay soils in the southeastern boreal forest of Quebec. The experiment is a randomized complete block design. Techniques used were a final cutting in 1993 with manual on-site delimbing or roadside delimbing combined with three methods of soil scarification (WadellTM, La TaupeTM and a control) performed in the Spring of 1994 compared to an adjacent jack pine plantation established in 1994 after Wadell scarification. Seven growing seasons later, the present article compares stand composition, competing vegetation, regeneration and growth of jack pine between the different treatments as well as an adjacent plantation. Natural regeneration produced mixed stands with an adequate 52% average jack pine stocking. Roadside and on-site delimbing produced similar jack pine stocking on average. However, the plantation showed 83% stocking and better performance than natural regeneration in terms of height (2.48 m vs. 1.7 m for natural regeneration), diameter (41 mm vs. 22 mm for natural regeneration) and jack pine dominance. Therefore, if natural regeneration is desired, roadside delimbing is to be recommended since it provides sufficient seed and does avoid early jack pine growth reductions caused by slash. On clay soils, scarification seems to have been optional. Nevertheless, it slightly increased seedling growth and in this way, the treatment combining road-side delimbing and an extensive scarification can be an effective jack pine natural regeneration treatment.

Résumé: Cette étude examine la faisabilité opérationnelle de six traitements sylvicoles dans un dispositif en blocs aléatoires complets pour régénérer naturellement le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) en absence de feu sur les sols argileux au sud-est de la forêt boréale. Les méthodes utilisées étaient une coupe à blanc en 1993 avec ébranchage sur place ou au chemin suivi de trois type de scarifiage (WadellTM, La TaupeTM et un témoin) effectué au printemps 1994. Sept ans après ces opérations, le présent article analyse la composition du peuplement, la végétation compétitrice, la régénération et la croissance du pin gris en fonction des différents traitements et en comparaison avec une plantation adjacente. La régénération naturelle induit un peuplement mixte avec un coefficient de distribution moyen convenable de 52% pour le pin gris. L’ébranchage en bordure de route et sur le site ont produit des coefficients de distribution du pin gris similaires. Cependant, la plantation présente des meilleurs coefficients de distribution en pin gris (83%), hauteurs (2.48 m vs 1.7 m pour la régénération naturelle), diamètres (41 mm vs 22 mm pour la régénération naturelle) et une plus franche dominance des pins gris. Si la régénération naturelle est désirée, on conseillera un ébranchage au chemin qui fournit suffisamment de graines pour assurer la régénération sur argile et surtout qui évite la gêne à la croissance juvénile occasionnée par les débris de coupe. Sur argile, le scarifiage semble avoir été facultatif. Néanmoins, il augmente légèrement la croissance des semis. Ainsi, un traitement associant un ébranchage au chemin et un fort scarifiage peut s’avérer efficace pour régénérer le pin gris naturellement.

The dynamics of pure jack pine (Pinus banksiana) stands and of those also comprising a component of white birch (Betula papyrifera) and trembling aspen (Populus tremuloides) was assessed in natural post-fire stands on clay soils of eastern Canada boreal mixed woods in order to shed some light on mechanisms controlling composition. Age structures indicated that the presence of birch or aspen merely shortened the establishment of jack pine. Basal area structures of jack pine showed lower skewness coefficients in mixtures with birch than in pure jack pine stands or when mixed with aspen indicating that birch is probably a weaker competitor. Its effect on mean pine diameter probably reflects the lower pine stem density when mixed with birch. Inter-specific competition however had no effect on pine diameter at the tree level. Competition between birch, aspen and pine is avoided by species spatial exclusion measured by Ripley’s statistic and reflects the reproductive strategies of the species and history of the site.

Nous avons étudié la dynamique des peuplements de pin gris purs (Pinus banksiana) et mélangés au bouleau à papier (Betula papyrifera) et au peuplier faux-tremble (Populus tremuloides), établis naturellement après un incendie sur sol argileux en forêt boréale mixte de l’est canadien dans le but de mieux comprendre ce qui contrôle leur composition. Les structures d’âge indiquent peu de différence dans le délai d’établissement du pin gris selon la composition. Les surfaces terrières des pins gris montrent de plus faibles coefficients d’asymétrie en mélange avec le bouleau qu’avec le peuplier, ce qui laisse à penser que le bouleau est un plus faible compétiteur. L’effet du bouleau sur le diamètre moyen du pin reflète la plus faible densité du pin en peuplements mélangés à du bouleau. La compétition interspécifique n’a cependant pas affecté le diamètre du pin à l’échelle de l’arbre. La compétition interspécifique est évitée par l’exclusion spatiale des espèces mise en évidence par la statistique de Ripley, ce qui reflète leur stratégies reproductives et l’historique du site.

La préoccupation des dernières années à l’égard d’un aménagement forestier adapté au site, s’inspirant de la dynamique naturelle ainsi que le manque de connaissances sur l’écologie du pin gris (Pinus banksiana) dans la ceinture d’argile du Nord-Ouest québécois et du Nord-Est ontarien ont motivé la présente étude. La thèse, rédigée par articles, porte sur la productivité des sites, la régénération préétablie, les facteurs limitant la régénération naturelle et sur les traitements sylvicoles applicables.

La croissance en hauteur du pin gris dans cette région varie selon trois classes de productivité évaluées à l’aide d’analyses de tiges : faible sur sols minces ou grossiers (12 à 13 m à 50 ans), forte sur till (17,5 à 18,5 m à 50 ans) et très forte sur argile (19 à 20 m à 50 ans). Les faibles différences entre till et argile s’expliquent par les faibles exigences écologiques du pin gris.

La régénération préétablie du pin gris se retrouve presque uniquement sous les peuplements sur sable et en quantité insuffisante pour assurer une régénération adéquate. La régénération préétablie totale (pin gris et autres espèces) ne diffère pas significativement entre les argiles et les tills. Les peuplements sur les sols minces et sur les sables ont des densités plus élevées, bien qu’insuffisantes. L’abondance de la régénération de l’épinette noire (Picea mariana) est liée positivement à la proportion de sable dans le dépôt et à un régime hydrique plus sec. L’abondance de la régénération préétablie du sapin baumier (Abies balsamea) et de l’épinette blanche (Picea glauca) est faiblement limitée par la distance d’une zone préservée du feu contenant des semenciers. Elle est aussi positivement liée à l’abondance du cerisier de Pennsylvanie (Prunus pensylvanica L.f.), laquelle est probablement associée à de petites ouvertures dans la canopée. Ces variables, bien que liées de manière significative à l’abondance de la régénération préétablie, n’ont pu donner des prédictions satisfaisantes.

L’étude d’ensemencement du pin gris montre que l’effet positif du scarifiage sur la germination est plus faible sur argile que sur till ou sur sable. Cela s’expliquerait par les températures plus fraîches à la surface du sol et par le taux d’humidité supérieur qui caractérisent les sols argileux. Après deux années de suivi, les semis de pin gris sont plus nombreux sur argile que sur sable. Cependant, la concurrence, principalement celle du tremble (Populus tremuloides), pourrait être critique pour la survie et la croissance des semis de pin gris à cause de son abondance et de sa persistance dans le temps.

Lors d’un essai de régénération naturelle du pin gris sur argile au moyen des déchets de coupe, les micro-sites scarifiés comportaient proportionnellement moins de semis que l’humus non perturbé. Ce résultat recoupe celui de l’expérience d’ensemencement, mais peut aussi s’expliquer par l’écartement des déchets de coupe lors du scarifiage. Ce mode de régénération permet d’obtenir un coefficient de distribution relativement bon et constitue une solution de rechange au reboisement du pin gris sur argile. Un regarni et un dégagement de la végétation concurrente pourraient compléter le traitement.

En annexe, un autre essai sylvicole avec le pin sylvestre (Pinus sylvestris) dans le sud de la Suède est présenté. Il a révélé qu’avec 200 semenciers à l’hectare, on peut obtenir une régénération naturelle abondante. Ce traitement sylvicole qui vise l’amélioration de la qualité du bois, serait aussi compatible avec la dynamique naturelle de l’espèce.

Les résultats de la présente thèse ont permis d’enrichir les connaissances fondamentales de la dynamique naturelle des peuplements de pin gris de la forêt boréale mixte de l’est du Canada. Ils permettent aussi de jeter les bases de stratégies sylvicoles tenant compte de cette dynamique. © 2000 UQAM tous droits réservés.

A 36-ha experiment was carried out to assess the possibility of naturally regenerating jack pine stands following harvesting on clay soils of northwestern Quebec. Although differences between treatments were not statistically significant, there was a trend toward a positive effect of one treatment combining on-site delimbing and scarification with the Silva Wadell(TM) cone scarifier on jack pine seedling density (up to 10 000/ha) and distribution (50% of 1 m² plots with at least one seedling, corresponding to 94% with 4 m² plots), two years after harvest. However, scarified microsites contained fewer seedlings than expected and undisturbed humus contained more seedlings than expected. This result, contrary to what is generally reported in the literature may be explained either by the fairly humid conditions, favourable to germination and seedling establishment, occurring on clay sites or by the scarifier spreading the cone-bearing slash outward. Seedling abundance and distribution improved substantially from the first year to the second year following treatment. Although the irregular branch distribution over the cutover area appears to have limited regeneration success, combining on-site delimbing with soil scarification could lead to relatively good stocking of jack pine regeneration that could be enhanced by some fill-planting. This regeneration method could constitute an alternative to planting jack pine on clay. However, vegetation control to remove aspen competition might be necessary.

A combination of surface deposit and moisture regime class was used to investigate the utility of site type as a predictor of jack pine growth in northwestern Quebec. Height-age curves produced from stem analyses of dominant trees from 96 sample plots produced three jack pine (Pinus banksiana Lamb.) productivity classes. The low productivity class includes moderately dry shallow tills, shallow organic deposits over bedrock, and fluvioglacial sands with moisture regime classes moderately dry and fresh. Moderately dry to very moist deep tills and moderately dry to moist clays are classified as having high and very high productivity, respectively. The large difference in height growth between these latter two groups and the low productivity class precluded the definition of a moderate productivity class. The form of the height-growth curves was very similar among site types except for sandy, moderately dry sites, which showed a growth delay at young ages. On dry sites, particularly on well-drained tills, density and basal area were higher than on clay sites. Although volume yield of natural stands on tills and clays would thus be similar, it would likely be spread among a greater number of stems on tills. There was little difference in site index between natural jack pine growing on clays and tills. The low nutrient and moisture requirements and strong taproot of jack pine could explain why soil depth and bulk density are more important than soil richness. Although site type, expressed as a combination of surface deposit and moisture regime class, may be more detailed than needed, it provided an adequate prediction of potential jack pine productivity. ©1996 NRC Canada

Natural regeneration in jack pine (Pinus banksiana Lamb.) stands in Quebec is only sufficient 4% of the time and up to only 33% of the time in mixed stands. This study evaluates the usefulness of forest ecological types as defined by the Quebec Ministry of Forests in predicting abundance of advanced growth in pure and mixed jack pine stands of the Abitibi region, in northwestern Quebec. Trees above 1.3 m in height and up to 5 cm DBH were tallied in 102 quadrats of 20 x 20 metres to evaluate advanced growth densities. No significant difference in advanced growth densities was observed between the two main types of surficial geological deposit in the region, lacustrine clays and glacial tills. Only shallow till and organic deposits over bedrock and fluvio-glacial sands showed significantly higher advanced growth densities. Prediction can be improved by using ecological variables such as soil texture, moisture regime, distance from a seed source and stand composition. Abundance of black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) regeneration is positively associated with the proportion of sand in the soil profile and with drier sites; advanced growth of balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.) and white spruce (Picea glauca (Moench) Voss.) is weakly associated with the distance to a fire-preserved zone containing seed trees. Abundance of pin cherry (Prunus pensylvanica L. f.), probably associated with canopy openings, is positively linked with abundance of balsam fir and white spruce advanced growth. Jack pine regeneration by means of advanced growth occurs almost exclusively in jack pine stands on sand: higher proportions of hardwoods in the overstory appear to be negatively linked to jack pine advanced growth. Although the site variables studied showed some significant relationships with advanced growth abundance (maximum R2= 0.32) which were slightly improved with stand composition variables (maximum R2 = 0.38), no satisfactory predictive model could be implemented.

The Quebec Ministry of Forests has developed an approach to ecological cartography designed to complement its traditional forest inventory and delimit homogeneous land units for forest management. The methodology consists of field work, map analysis and photointerpretation. Within the hierarchical classification, ecological regions reflecting regional climate are mapped at the 1:1 250 000 scale. Major physiographic ensembles and ecological districts, mapped at 1:250 000, express patterns of physiography, geology and geomorphology and ecological types (1:20 000) characterize surface deposits, drainage class, slope and potential climax forest. Using information drawn from ecological classification work in northwestern Quebec and applying the Ministry's standards, an ecological framework for two townships was developed. In addition to maps of each classification level, the framework includes interpretative documents such as schematic cross-sections of ecosystems and descriptive texts. Examples of management interpretations (natural regeneration potential and site preparation effect on competition) are presented. The classification approach and its future are evaluated.

Le Ministère des Forêts du Québec a développé une approche de cartographie écoligique destinée à être le complément de l'inventaire forestier traditionnel et visant la délimitation de superficies homogènes sur le plan de l'aménagement. La méthode comprend: travaux sur le terrain, analyses de cartes et de photos aériennes. Le premier niveau de la classification hiérarchique (régions écologiques, 1:1 250 000) représente les variations du climat régional. Les ensembles physiographiques et districts écologiques (1:250 000) montrent l'agencement du relief, de la géologie et de la géomorphologie et les types écologiques (1:20 000) sont caractérisés par leur dépot de surface, drainage, pente et végétation de fin de succession. Des travaux de classification écologique réalisés au nord-ouest du Québec, ont permits cartographier deux cantons selon les normes du MFO. Le cadre écologique forestier. © 1992 Elsevier B.V. All rights reserved.