UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL RÉGIMES DES FEUX ET DYNAMIQUE FORESTIÈRE POST-FEU DE PART ET D'AUTRE DE LA LIMITE NORDIQUE DES FORÊTS COMMERCIALES AU QUÉBEC THÈSE PRÉSENTÉE COMME EXIGENCE PARTIELLE DU DOCTORAT EN SCIENCES DE L'ENVIRONNEMENT PAR NICOLAS MANSUY MAI 2013 UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL Service des bibliothèques Avertissement La diffusion de cette thèse se fait dans le respect des droits de son auteur, qui a signé le formulaire Autorisation de reproduire et de diffuser un travail de recherche de cycles supérieurs (SDU-522 -Rév.ül-2ÜÜG). Cette autorisation stipule que «conformément à l'article 11 du Règlement no 8 des études de cycles supérieurs, [l'auteur] concède à l'Université du Québec à Montréal une licence non exclusive d'utilisation et de publication de la totalité ou d'une partie importante de [son] travail de recherche pour des fins pédagogiques et non commerciales. Plus précisément, [l'auteur] autorise l'Université du Québec à Montréal à reproduire, diffuser, prêter, distribuer ou vendre des copies de [son] travail de recherche à des fins non commerciales sur quelque support que ce soit, y compris l'Internet. Cette licence et cette autorisation n'entraînent pas une renonciation de [la] part [de l'auteur] à [ses] droits moraux ni à [ses] droits de propriété intellectuelle. Sauf entente contraire, [l'auteur] conserve la liberté de diffuser et de commercialiser ou non ce travail dont [il] possède un exemplaire.» Il REMERCIEMENTS La réalisation de ce doctorat a été possible grâce à une collaboration multidisciplinaire entre plusieurs chercheurs affiliés à différents organismes (provinciaux, fédéraux et universitaires) mais aussi grâce à une grande amitié avec les autres étudiants et collègues. Je remercie ma directrice, Sylvie Gauthier du Service Canadien des Forêts et mon codirecteur Yves Bergeron de l'UQAT et l'UQAM, pour m'avoir dirigé et conseillé tout au long de ce projet. Je remercie André Robitaille du MRNFQ, coauteur des articles publiés, qui a bien voulu partager avec moi sa Science des dépôts de surface, Je remercie toute l'équipe de la Direction des inventaires forestiers (projet Limite Nordique) du MRNFQ pour avoir fourni les données cartographiques indispensables à la réalisation du projet. Merci à Julie Fortin du MRNFQ pour les données sur les feux. De plus, je remercie les diverses organismes qui ont participé au support financier de ce doctorat: l'UQAM, la subvention stratégique du CRSNG, la subvention Fonds Forestier du FQRNT et la Commission Régionale sur les Ressources Naturelles et le Territoire de la Baie-James (CRRNTBJ). Je remercie aussi Ressources Naturelles Canada et le Centre de Foresterie des Laurentides pour avoir mis à disposition un bureau ainsi que les ressources matérielles et technologiques nécessaires au bon déroulement de mes recherches. Un gros merci à toute l'équipe du CEF de Montréal (Danielle Charron et Luc Lauzon) et et celle de Québec pour la gestion administrative et logistique. Merci à Mélanie Desrochers et Pierre Racine pour leurs réponses à toutes mes requêtes cartographiques. Je remercie aussi celles qui m'ont permis de publier mes articles en anglais : Pamela Cheers, Alix Rive et Isabelle Lamarre. Je remercie également Rémi Saint-Amant du Centre de Foresterie des Laurentides pour m'avoir fourni les données météorologiques et les données sur les vents, et Marc Mazerolle de 1' UQA T pour ses conseils en statistique. l11 Je tiens à remercier chaleureusement Sylvie Gauthier qui m'a soutenu et écouté dans mon parcours et mes réflexions pendant les six années travaillées ensemble. Elle m'a aussi généreusement accueilli au Centre de Foresterie des Laurentides à partir de 2009 et permis de partager mon quotidien avec des gens reconnus comme expert dans leur domaine comme Louis de Grandpré, Martin Girardin, Dominique Boucher, mais aussi avec des gens un peu moins experts mais tout aussi sympathiques comme Rik Van Bogaert, tout particulièrement Miren Lorente, Yan Boulanger, François Girard et Dave Gervais. Ces trois dernières années de thèse ont été les plus enrichissantes et stimulantes en termes d'expérience professionnelle mais aussi en termes de camaraderie avec les collègues. Sylvie a aussi eu l'audace de me prêter son casque à vélo pour le Se Pentathlon des Neiges. Sans elle, je n'aurais jamais pu finir 32e sur 154 avec un temps de 29'32"58'". Je remercie également les amis qui ont partagé mon quotidien dès le début de cette aventure et ceux et celles rencontrés en cours de route. Quelques noms évocateurs : Emestito et Oscarito (Les deux princes du Chili qui me supportent depuis 6 ans), Amar Etto roi du café (merci pour ta sagesse sétifienne et tes précieux conseils), Maurice un bon rôti, Aurélie pipi, Nicolas popo, Annie-Claude, Dom, Pablo, Taylor, Nanard, Nic T, Jacko, Tim Horton, Jean Coutu. Finalement toute ma gratitude va à ma super famille pour leur support inconditionnel quelque soit l'objectif à atteindre. Merci à Papa, Sylvain, Julie et Nao pour leurs visites. Et bien sûr un gros « MUAH » à ma chérie, Alix, qui n'arrête pas de me faire réfléchir sur tout ... IV AVANT-PROPOS Cette thèse se compose d'une introduction générale, de trois chapitres qui décrivent de façon non exhaustive le travail effectué au cours du doctorat et d'une conclusion générale. Les trois chapitres, qui ne suivent pas l'ordre chronologique de leur réalisation, sont présentés sous forme d'articles scientifiques publiés ou engagés dans le processus de publication. Avec la collaboration des coauteurs, j'ai été le principal responsable des étapes du développement et le rédacteur des trois chapitres. Chaque chapitre répond à un objectif de recherche précis et intègre de façon systématique une introduction qui présente la problématique; les données et méthodes utilisées; les résultats et une discussion qui met en perspective les résultats obtenus. D'autres articles scientifiques et rapports professionnels ont été réalisés au cours du doctorat mais ne sont pas présentés dans le cadre de la thèse. Le premier chapitre, intitulé The effects of surficial deposit- drainage combinations on spatial variations ofjire cycles in the boreal forest of eastern Canada, a été publié en 2010 dans la revue International Journal of Wildland Fire 2010, 19, 1083- 1098. Les coauteurs sont les cosuperviseurs de cette thèse Sylvie Gauthier, Yves Bergeron et André Robitaille. Le deuxième chapitre, intitulé Attributs spatiaux des f eux dans l 'est du Canada. Une approche basée sur la physionomie des paysages, sera soumis dans la revue Landscape Ecology. Les coauteurs sont les cosuperviseurs de cette thèse Sylvie Gauthier, Yves Bergeron ainsi qu'André Robitaille et Yan Boulanger. Le troisième chapitre, intitulé Regional patterns of postfire canopy recovery in the northern boreal forest of Quebec: Interactions between surficial deposit, climate and jire cycle, a été publié en juillet 2012 dans la revue Canadian Journal of Forest v Research. Les coauteurs sont les cosuperviseurs de cette thèse Sylvie Gauthier, Yves Bergeron ainsi que André Robitaille. VI TABLE DES MATIÈRES LISTE DES FIGURES ............................................................................................................. xi LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................... .. ......... xiii LISTE DES ANNEXES .. ............... ................ ......... ...... ... ........ ..... ..... ..... ....... xv INTRODUCTION GÉNÉRALE ................... .... ................ .. ...................................................... 1 CHAPITRE I THE EFFECTS OF SURFICIAL DEPOSIT-DRAINAGE COMBINATIONS ON SPATIAL VARIATIONS OF FIRE CYCLES IN BOREAL FOREST OF EASTERN CANADA ...... 12 1. 1 Résumé ...................... ................. ..................................... .................................................. 13 1.2 Abstract .......... .. ...................................... ... .. .... ... ................... .. ............... ... ... ... .... .............. 13 1.3 Introduction .... .. ....... .......................................................................................................... 14 1.4 Materials and Methods ......................................................... .... ........................ ................. 17 1.4.1 Study area ............................................................................................................. 17 1.4.2 Surficial deposit-drainage data ............................................................................. 19 1.4.3 Landscape units data ............................................................................................ 21 1.4.4 Fi re data ..... ... .............................................. ...... ................ .. .. ............................... 22 1.4.5 Random sampling .............................................................................. .................. 22 1.4.6 Estimations offire cycle with the burn rate .... ..................................................... 24 1.4.7 Regionalisation and comparison offire cycle based on survival analysis ........... 24 1.4.8 Explaining spatial variation in fi re cycle at regional scale ................................... 25 1.5.1 Results .. .................. .............................................................................................. 26 1.5.1 SDD fire cycle at the broad scale ......................................................................... 26 1.5 .2 Fi re cycle for the different region .......................................................................