Impact des coupes partielles sur l’activité de coléoptères phloeophages et xylophages en forêt boréale

Ce projet de recherche évalue la réponse à court terme de coléoptères phloeophages et xylophages (Cerambycidae et Scolytinae) à différentes intensités de coupes partielles (0, 25 et 40% de la surface terrière prélevée) afin de déterminer la viabilité de cette méthode sylvicole en forêt boréale. Disposant de 12 parcelles expérimentales (4 répétitions pour chaque intensité de coupe) dans une sapinière à bouleau blanc située au sud de la forêt boréale (Québec, Canada), nous avons évalué l’abondance, la diversité ainsi que l’établissement (taux d’attaque) de ces deux groupes d’insectes, et ce dès la première année suivant la coupe. L’échantillonnage a été réalisé à l’aide de pièges à interception multidirectionnelle et de l’écorçage de sections de 3 espèces d’arbres exposées dans l’ensemble des parcelles. Nos résultats montrent une plus grande activité/abondance des deux taxons (abondance 5 à 6 fois plus élevée) ainsi qu’une composition en espèces différente et plus diversifiée dans les peuplements partiellement coupés (25 et 40%). De plus, la présence et la distribution d’espèces colonisant habituellement des hôtes affaiblis (e.g., Trypodendron lineatum, Rhagium inquisitor) – et pouvant donc réduire la valeur économique d’arbres résiduels – a été recensée et semble être favorisée entres autres par l’ouverture de la canopée et des blessures physiques faites aux arbres pendant les opérations sylvicoles. Par ailleurs, l’approche combinant différentes techniques d’échantillonnage a permis une meilleure compréhension des mécanismes de localisation/sélection d’hôte (variant en fonction de l’espèce), un aspect important de la dynamique des insectes pour l’évaluation des risques suite aux coupes forestières. Sur la base de cette étude à court terme, il ne semblerait pas y avoir de différence significative sur les risques pour le milieu quant à l’augmentation d’activité des Cerambycidae et Scolytinae entre les deux traitements de coupe appliqués. Il reste cependant indispensable de vérifier la validité de ces résultats sur une plus longue période afin d’établir des plans d’aménagement forestier durables pour la forêt boréale.

Productivity measures and effects from subsidies and trade : an empirical analysis for Japan's forestry

Several techniques have been proposed in the literature to measure productivity. While allowing for inefficiency of the production unit, we provide a methodological comparison of alternative approaches to measure total factor productivity. This article evaluates the effects of unintended policy outcomes such as government subsidies and foreign trade. Empirically, we analyse the forest productivity of timber in Japan by using panel data on 46 regions. The results suggest substantial variation in productivity between these two techniques although average trends are similar. We find that subsidies impede competition since the government is ready to rescue a loss-making firm with subsidies rather than allow it to close. In contrast, trade is shown to have positive effects on productivity.

Soil carbon modelling as a tool for carbon balance studies in forestry

Soils represent a remarkable stock of carbon, and forest soils are estimated to hold half of the global stock of soil carbon. Topical concern about the effects of climate change and forest management on soil carbon as well as practical reporting requirements set by climate conventions have created a need to assess soil carbon stock changes reliably and transparently. The large spatial variability of soil carbon commensurate with relatively slow changes in stocks hinders the assessment of soil carbon stocks and their changes by direct measurements. Models therefore widely serve to estimate carbon stocks and stock changes in soils. This dissertation aimed to develop the soil carbon model YASSO for upland forest soils. The model was aimed to take into account the most important processes controlling the decomposition in soils, yet remain simple enough to ensure its practical applicability in different applications. The model structure and assumptions were presented and the model parameters were defined with empirical measurements. The model was evaluated by studying the sensitivities of the model results to parameter values, by estimating the precision of the results with an uncertainty analysis, and by assessing the accuracy of the model by comparing the predictions against measured data and to the results of an alternative model. The model was applied to study the effects of intensified biomass extraction on the forest carbon balance and to estimate the effects of soil carbon deficit on net greenhouse gas emissions of energy use of forest residues. The model was also applied in an inventory based method to assess the national scale forest carbon balance for Finland’s forests from 1922 to 2004. YASSO managed to describe sufficiently the effects of both the variable litter and climatic conditions on decomposition. When combined with the stand models or other systems providing litter information, the dynamic approach of the model proved to be powerful for estimating changes in soil carbon stocks on different scales. The climate dependency of the model, the effects of nitrogen on decomposition and forest growth as well as the effects of soil texture on soil carbon stock dynamics are areas for development when considering the applicability of the model to different research questions, different land use types and wider geographic regions. Intensified biomass extraction affects soil carbon stocks, and these changes in stocks should be taken into account when considering the net effects of forest residue utilisation as energy. On a national scale, soil carbon stocks play an important role in forest carbon balances.

Integrated climatic impacts of forestry and fibre-based packaging

The purpose of this study was to examine the integrated climatic impacts of forestry and the use fibre-based packaging materials. The responsible use of forest resources plays an integral role in mitigating climate change. Forests offer three generic mitigation strategies; conservation, sequestration and substitution. By conserving carbon reservoirs, increasing the carbon sequestration in the forest or substituting fossil fuel intensive materials and energy, it is possible to lower the amount of carbon in the atmosphere through the use of forest resources. The Finnish forest industry consumed some 78 million m3 of wood in 2009, while total of 2.4 million tons of different packaging materials were consumed that same year in Finland. Nearly half of the domestically consumed packaging materials were wood-based. Globally the world packaging material market is valued worth annually some €400 billion, of which the fibre-based packaging materials account for 40 %. The methodology and the theoretical framework of this study are based on a stand-level, steady-state analysis of forestry and wood yields. The forest stand data used for this study were obtained from Metla, and consisted of 14 forest stands located in Southern and Central Finland. The forest growth and wood yields were first optimized with the help of Stand Management Assistant software, and then simulated in Motti for forest carbon pools. The basic idea was to examine the climatic impacts of fibre-based packaging material production and consumption through different forest management and end-use scenarios. Economically optimal forest management practices were chosen as the baseline (1) for the study. In the alternative scenarios, the amount of fibre-based packaging material on the market decreased from the baseline. The reduced pulpwood demand (RPD) scenario (2) follows economically optimal management practices under reduced pulpwood price conditions, while the sawlog scenario (3) also changed the product mix from packaging to sawnwood products. The energy scenario (4) examines the impacts of pulpwood demand shift from packaging to energy use. The final scenario follows the silvicultural guidelines developed by the Forestry Development Centre Tapio (5). The baseline forest and forest product carbon pools and the avoided emissions from wood use were compared to those under alternative forest management regimes and end-use scenarios. The comparison of the climatic impacts between scenarios gave an insight into the sustainability of fibre-based packaging materials, and the impacts of decreased material supply and substitution. The results show that the use of wood for fibre-based packaging purposes is favorable, when considering climate change mitigation aspects of forestry and wood use. Fibre-based packaging materials efficiently displace fossil carbon emissions by substituting more energy intensive materials, and they delay biogenic carbon re-emissions to the atmosphere for several months up to years. The RPD and the sawlog scenarios both fared well in the scenario comparison. These scenarios produced relatively more sawnwood, which can displace high amounts of emissions and has high carbon storing potential due to the long lifecycle. The results indicate the possibility that win-win scenarios exist by shifting production from pulpwood to sawlogs; on some of the stands in the RPD and sawlog scenarios, both carbon pools and avoided emissions increased from the baseline simultaneously. On the opposite, the shift from packaging material to energy use caused the carbon pools and the avoided emissions to diminish from the baseline. Hence the use of virgin fibres for energy purposes, rather than forest industry feedstock biomass, should be critically judged if optional to each other. Managing the stands according to the silvicultural guidelines developed by the Forestry Development Centre Tapio provided the least climatic benefits, showing considerably lower carbon pools and avoided emissions. This seems interesting and worth noting, as the guidelines are the current basis for the forest management practices in Finland.

Combining preference ordering and contingent valuation methods to assess non market benefit of alternative afforestation projects

The application of the contingent valuation method (CVM) in this paper incorporates a prior preference ordering of several alternative future afforestation programmes which could be implemented in Ireland over the next decade. This particular experimental design is thereby shown to reveal the potentially conflicting preferences of different groups within society. These findings are used to devise appropriate CVM scenarios to take account, not only of the efficiency gains of choosing a single policy alternative over others, but also the effects on the distribution of non market benefit between different groups within society, arising from choice between alternatives. (C) 1998 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Promoting Biodiversity in Forest Ecosystems Using Ecological Forestry

A subset of forest management techniques, termed ecological forestry, have been developed in order to produce timber and maintain the ecological integrity of forest communities through practices that more closely mirror natural disturbance regimes. Even though alternative methods have been described and tested, these approaches still need to be established and analyzed in a variety of geographic regions in order to calibrate and measure effectiveness across different forest types. The primary objective of this research project was to assess whether group selection combined with legacy-tree retention could enhance mid-tolerant tree recruitment in a late-successional northern hardwood forest. In order to evaluate a novel alternative regeneration technique, 49 group-selection openings in three size classes were created in 2003 with a biological legacy tree retained in the center of each opening. Twenty reference sites, managed using single-tree selection, were also analyzed for comparison. The specific goals of the project were to: 1) determine the fate and persistence of the openings and legacy trees 2) assess the understory response of the group-selection openings versus the single-tree selection reference sites, and 3) evaluate the spatial patterns of yellow birch (Betula alleghaniensis Britt.) and eastern hemlock (Tsuga canadensis (L.) Carr.) in the group-selection openings. The results from 8-9 years post-study implementation and the changes that have occurred between 2004/5 and 2011/12 are discussed. The alternative regeneration technique developed and assessed in this study has the potential to enrich biodiversity in a range of forest types. Projected group-selection opening persistence rates ranged from 41-91 years. Openings from 500-1500 m2 are predicted to persist long enough for mid-tolerant tree recruitment. The legacy trees responded well to release and experienced a low mortality rate. Yellow birch (the primary shade mid-tolerant tree in the study area) densities increased with opening size. Maples surpassed all other species in abundance. In the sapling layer, sugar maple (Acer saccharum Marsh.) was 2 to over 300 times more abundant in the group-selection openings and 2 to 3 times more abundant in the references sites than all other species present. Red maple (Acer rubrum L.) was the second most abundant species present in the openings and reference sites. Spatial patterns of yellow birch and eastern hemlock in the openings were mostly aggregated. The southern edges of the largest openings contained the highest magnitude of yellow birch and eastern hemlock per unit area. Continued monitoring and additional treatments will likely be necessary in order to ensure underrepresented species successfully reach maturity.

A study of alternative methods for controlling marketings of burley tobacco. Letter from the Secretary of Agriculture transmitting a report on the study of the various methods of marketing control which have been or could be made applicable to burley tobacco, pursuant to Public law 96, 84th Congress, November 2, 1955.

At head of title: Committee print.

Sampling tissue for DNA analysis of trees: Trunk cambium as an alternative to canopy leaves

The number of studies of tropical tree species that use molecular tools is increasing, most of which collect leaf tissue for genomic DNA extraction. In tropical trees the canopy is not only frequently inaccessible, but also, once reached, the leaf tissue is often heavily defended against herbivory by high concentrations of anti-predation compounds, which may inhibit downstream applications, particularly PCR. Cambium tissue, accessed directly from the tree trunk at ground level, offers a readily accessible resource that is less hampered by the presence of defensive chemicals than leaf tissue. Here we describe a simple method for obtaining tissue from the cambial zone for DNA extraction and test the applicability of the method in a range of tropical tree species. The method was used successfully to extract DNA from 11 species in nine families. A subset of the DNA extracts was tested in more detail and proved to be highly suitable for AFLP analysis.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Experimental studies on comparison of microwave curing and thermal curing of epoxy resins used for alternative mould materials

In this present work attempts have been made to study the glass transition temperature of alternative mould materials by using both microwave heating and conventional oven heating. In this present work three epoxy resins, namely R2512, R2515 and R2516, which are commonly used for making injection moulds have been used in combination with two hardeners H2403 and H2409. The magnetron microwave generator used in this research is operating at a frequency of 2.45 GHz with a hollow rectangular waveguide. In order to distinguish the effects between the microwave and conventional heating, a number of experiments were performed to test their mechanical properties such as tensile and flexural strengths. Additionally, differential scanning calorimeter technique was implemented to measure the glass transition temperature on both microwave and conventional heating. This study provided necessary evidences to establish that microwave heated mould materials resulted with higher glass transition temperature than the conventional heating. Finally, attempts were also made to study the microstructure of microwave-cured materials by using a scanning electron microscope in order to analyze the morphology of cured specimens.