Monitoring of forest response to gradual environmental changes or abrupt disturbances provides insights into how forested ecosystems operate and allows for quantification of forest health. In this chapter, we provide an overview of Smartforests Canada, a national-scale research network consisting of regional investigators who support a wealth of existing and new monitoring sites. The objectives of Smartforests are threefold: (1) establish and coordinate a network of high-precision monitoring plots across a 4400 km gradient of environmental and forest conditions, (2) synthesize the collected multivariate observations to examine the effects of global changes on complex above- and belowground forest dynamics and resilience, and (3) analyze the collected data to guide the development of the next-generation forest growth models and inform policy-makers on best forest management and adaptation strategies. We present the methodological framework implemented in Smartforests to fulfill the aforementioned objectives. We then use an example from a temperate hardwood Smartforests site in Quebec to illustrate our approach for climate-smart forestry. We conclude by discussing how information from the Smartforests network can be integrated with existing data streams, from within Canada and abroad, guiding forest management and the development of climate change adaptation strategies.

This study examined the relative importance of soil, stand development and climate hypotheses in driving productivity for a species that is widely distributed in North America. Inventory plots, 3548 of such, either dominated by aspen or made up of species mixture of which aspen occurs in dominant canopy position were sampled along a longitudinal gradient from Quebec to British Columbia. Site index (SI), was used as a measure of productivity, and soil, climate and stand attributes were correlated with site index in order to determine their effects on productivity. Results show a decline in productivity with high moisture deficit. Soil humus correlates significantly with SI but does not sufficiently capture differential rates of litter deposition and decomposition effects over the long-term. Consequently, aspen composition, stand ageing, and stand structural changes dominate variability in productivity. Within the context where deciduous cover has being increasing, there are implications for forest productivity.

To simulate the effects of forest tent caterpillar (FTC) defoliation on trembling aspen growth and mortality, an artificial defoliation experiment was performed over three years in young aspen stands of northwestern Quebec. Defoliation plots of 15 × 15 m were established on three sites, together with associated control stands of pure trembling aspen. In 2007, root collar diameters were measured and positions of all trees were mapped prior defoliation. Severe FTC defoliation was simulated for three successive years (2007–2009) by manually removing all leaves from all but 7–10% of the trees present in the defoliation plots. Yearly surveys of growth and mortality were conducted until 2010 to evaluate defoliation effects on defoliated as well as surrounding undefoliated trees. In absence of other factors, growth and mortality of trembling aspen decreased and increased, respectively, after defoliation. Our study further revealed that small diameter trees died after one year of artificial defoliation, while larger-diameter trees died after repeated defoliations. Distributions of tree mortality tended to be aggregated at small scales (<5 m), corroborating gap patterns observed in mature stands following FTC outbreaks. This experiment revealed that trembling aspen mortality can be directly attributed solely to defoliation. Repeated defoliations during FTC outbreaks have the potential to profoundly modify stand productivity and structure by reducing tree growth and increasing tree mortality in the absence of predisposing factors.

En forêt boréale mixte dominée par le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides), les épidémies de livrée des forêts (Malacosoma disstria, LDF) sont des évènements récurrents dont les effets sur la dynamique des peuplements ont été peu documentés. Afin de décrire et de caractériser les effets d'une telle perturbation, nous avons évalué l'ouverture du couvert, la taille des trouées et la régénération dans 12 peuplements dominés par le peuplier faux-tremble ayant subi différents niveaux de défoliation (en termes de sévérité et de durée) durant la dernière épidémie survenue dans le nord-ouest du Québec (1999-2002). Les résultats de cette étude ont montré une augmentation significative de l'ouverture du couvert et de la taille des trouées avec l'intensité de la défoliation. La régénération en sapin baumier (Abies balsamea) a bénéficié des changements à la structure des peuplements entraînés par la LDF alors que ça n'a pas été le cas pour le peuplier. La trajectoire successionnelle des peuplements mixtes défoliés une seule année ne semblait pas être affectée tandis que plusieurs années de défoliation entraînaient vraisemblablement une conversion plus rapide d'un couvert mixte à dominance feuillue vers un couvert mixte à dominance résineuse. En créant une variété de trouées, les épidémies de LDF modifient la structure des peuplements d'une façon qui diffère de la succession vers une dominance par les conifères contrôlée par l'exclusion de tiges individuelles.

Les épidémies de Livrée des forêts (LDF; Malacosoma disstria Hübner) constituent une importante perturbation naturelle dans les peuplements dominés par les feuillus. Cependant leurs effets sur la dynamique des trouées ne sont pas bien compris. Afin de décrire les effets de ces épidémies sur les trouées et les patrons de recrutement, nous avons étudié 20 peuplements dominés par le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.) ayant subi entre 0 et 3 années de défoliation sévère lors de la dernière épidémie survenue dans la ceinture d’argile du nord-ouest du Québec de 1998 à 2003. Les résultats montrent que le taux d’ouverture du couvert a plus que triplé (12,3–43,7 %) en passant de 0 à 3 années de défoliation et que la surface moyenne des trouées a augmenté d’un facteur 12 (7,2–87,5 m2). Les patrons de régénération indiquent que le recrutement de peuplier faux-tremble ne devrait pas être pour complètement refermer le couvert des peuplements sévèrement défoliés pendant 0, 1 et 2 années, alors qu’il devrait l’être suffisant dans les peuplements défoliés 3 ans où les grandes trouées permettent l’établissement du peuplier faux-tremble. Nos résultats montrent clairement que les épidémies de LDF représentent un facteur important dans la formation de trouées dans les peuplements de peuplier faux-tremble. Les trouées créent des structures inéquiennes à l’échelle du peuplement et la durée de la défoliation par la LDF crée une large gamme de peuplements de structure équienne à inéquienne à l’échelle du paysage.