In the boreal forest of eastern North America, the distribution of eastern white cedar (Thuja occidentalis) is characterized by a latitudinal fragmentation gradient from south to north. Marginal populations could be outposts allowing cedar to expand its presence in the north in response to climate change. This study aimed to characterize the spatio-temporal regeneration dynamics of 20 marginal cedar stands in order to evaluate their expansion capacity into adjacent black spruce stands. Cedar recruitment within marginal cedar stands was mainly by layering, which allowed the species to maintain for a long time in the landscape. However, the rate of expansion of marginal stands into adjacent black spruce stands through seed dispersal was very low (0.28 m.year?1) and it was negatively influenced by distance to seed trees. Substrate had no significant effect. Global warming could lead to increased seed production by cedar, which could favour the species’ expansion at its northern distribution limit. However, global warming could also increase the frequency and severity of wildfires, which would have a negative effect on cedar expansion capacity.

Fire is considered the major disturbance in boreal forests. Nonetheless, in several areas logging has become the primary driver of forest dynamics. In many areas of the boreal forest, stands may undergo paludification (i.e. the accumulation of thick, poorly decomposed organic layers over the mineral soil) in the prolonged absence of fire, which reduces forest productivity. Whereas high-severity fires (HSF) may restore forest productivity by burning the soil organic layer (SOL), low-severity fires (LSF) mainly burn the soil surface and do not significantly reduce SOL thickness. In the Clay Belt region of eastern Canada, an area prone to paludification, forest stands have historically been harvested by clearcutting (CC), but concerns about the protection of soils and tree regeneration lead to the replacement of CC by careful logging (CL). Whereas CC disturbs the SOL and is thought to favor tree growth, CL has little impact on the SOL. Furthermore, it has been suggested that prescribed burning after clearcut (CCPB) could also be used to control paludification. Using a retrospective approach, this study sought to understand how CC, CL, and CCPB compare to LSF and HSF with respect to soil properties, SOL thickness, vegetation ground cover, tree nutrition, and stand height in paludified black spruce stands of the Clay Belt region. HSF led to significantly taller trees than CL and LSF, but did not differ from CC and CCPB. Foliar N was significantly higher in HSF and CCPB sites relative to CL and LSF, with an intermediate value in CC sites. Ground cover of Rhododendron groenlandicum was significantly lower in HSF and CC sites relative to LSF, with intermediate values in CL and CCPB sites. Sphagnum spp. ground cover was significantly lower in HSF and CCPB sites relative to CL, with intermediate values in CC and LSF sites. High-severity fire sites had a significantly thinner SOL than the four other disturbances. Finally, regression tree analysis showed that SOL thickness represented the best predictor of tree height, whereas segmented regression showed that tree height was negatively correlated to SOL thickness and revealed a cut-off point circa 23 cm, which suggests that tree growth is impeded beyond this threshold. These results support the idea that management strategies intending to regenerate paludified forests should primarily aim at reducing organic layer thickness, either through mechanical disturbance or combustion.

Some regenerating stands of the boreal forest exhibit low juvenile growth after major disturbances, which compromise sustainable forest management objectives. In black spruce-feather moss stands of eastern Canada subject to paludification, careful logging methods could decrease stand productivity with time, by preventing a beneficial reduction in organic soil thickness. This project aimed at confirming decreases in juvenile growth between stands originating from careful logging and the former stands originating from old fires on the same sites. Stem analyses showed that stands originating from CPRS had significant better juvenile height growth than the former stands,but significant lower growth than post-recent fire stands, in the study region. If organic matter thickness apparently played a role in the growth differences observed between fire and harvesting, it was not the only factor determining stand productivity. The cohort status, the climatic regime and the quality of the residual organic matter are other factors that seem to drive productivity according to our results. Our results show that post-harvest management approaches (e.g., site preparation) should be used to increase yields after harvest for the sites to express their full growth potential.

La pessière à mousses ou à éricacées de l’est du Canada est l’un des domaines bioclimatiques où l’exploitation ligneuse est la plus intensive. Des études montrent que, dans ces forêts paludifiées, la coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS), pratiquée depuis les années 1990, en empêchant toute réduction de l’épaisseur de matière organique, peut entraîner une moindre productivité des peuplements de génération en génération. Peu de données sont disponibles sur la croissance des peuplements après CPRS en milieu paludifié et les processus qui régissent cette croissance.

Ce projet se proposait de confirmer et d’expliquer l’existence d’une différence de croissance in situ entre deux générations successives d’épinettes noires après CPRS. La première génération est issue de feux anciens et la deuxième de la CPRS de cette forêt. Des analyses de tiges ont été utilisées pour comparer la croissance en hauteur juvénile de la régénération issue de CPRS à celle du peuplement précédent dont des témoins persistent dans les séparateurs secs des coupes. Les croissances mesurées ont été mises en perspective avec celles de peuplements issus de feux récents. Notre hypothèse était que les peuplements issus de CPRS devraient être moins productifs que les peuplements naturels qui étaient en place avant la coupe, eux-mêmes moins productifs que les peuplements issus de feu récent, en lien avec les meilleures conditions climatiques de croissance actuelles. Onze sites ont été sélectionnés selon un gradient de productivité potentielle déterminée par l’épaisseur de matière organique. 320 tiges d’avenir de CPRS, 160 tiges marchandes de séparateurs et 120 tiges d’avenir de feu récent ont été récoltées selon la méthode du quadrat centré sur le point. Des mesures d’épaisseur de matière organique, de recouvrement des strates muscinale, herbacée et éricacée et d’allométrie ont été prises et le mode de régénération des tiges (semis/marcotte) a été déterminé afin d’expliquer les différences de croissance observées selon l’origine des peuplements. L’effet de ces variables sur la croissance a été testé par le biais de modèles mixtes linéaires. Nos résultats montrent que les peuplements issus de CPRS ont une croissance en hauteur significativement supérieure à celle de la forêt d’origine (en moyenne 13,9 ± 6,6 cm/an contre 8,4 ± 0,7 cm/an). Les mauvaises performances de la forêt d'origine sont dues à sa date d’installation après feu plus tardive qu’attendue, résultant en une croissance sous couvert de la majorité des tiges. Cependant, la croissance après CPRS est significativement inférieure à celle observée dans des brûlis récents (18,9 ± 6,3 cm/an en moyenne), dans lesquels le feu a réduit l’épaisseur de la matière organique. Nos résultats suggèrent que, dans les CPRS, le plein potentiel de croissance attendu par les aménagistes n’est toujours pas atteint quinze ans après coupe.

Les méthodes de préparation de terrain visant la réduction de l’épaisseur de matière organique semblent prometteuses pour maintenir ou accroître la productivité de ces peuplements paludifiés. Toutefois, nos résultats montrent que l’épaisseur de matière organique n’est pas le seul facteur conditionnant la productivité des peuplements. Les feux semblent avoir d’autres effets positifs, notamment au niveau de la qualité de la matière organique résiduelle. Des mesures prospectives sur la chimie des sols réalisées dans nos sites d’étude le laissent supposer. D’autres techniques de préparation de terrain devraient donc être envisagées afin de réduire l’écart de productivité entre feux et coupes.

Les résultats de ce projet ont permis d’accroître les connaissances sur la croissance après perturbations de l’épinette noire en conditions limitantes, afin que les aménagistes puissent élaborer et appliquer des stratégies et des pratiques d'aménagement forestier durable, tenant compte de la productivité de l’espèce dans ces secteurs paludifiés.