Design of forest supply chain under uncertainty: the impact of spruce budworm infestation on the wood supply

Résumé

L'industrie forestière joue un rôle important au Canada aux niveaux environnemental et économique. En 2017, la production du secteur forestier a contribué pour environ 25 milliards de dollars au produit intérieur brut (PIB) du Canada en plus de 210 000 emplois directs et 107 000 emplois indirects. Cependant, des millions de dollars représentent le coût des dommages causés par les espèces envahissantes aux propriétaires forestiers tels que le gouvernement, les industries et les particuliers. Les pertes de revenus, les investissements de prévention et de contrôle et les efforts d'atténuation environnementale ont coûté au Canada des centaines de millions de dollars au cours des dernières années. Les éclosions de tordeuse des bourgeons de l'épinette sont une perturbation naturelle majeure bien connue dans l'est du Canada. C’est l’insecte le plus destructeur des peuplements de conifères en Amérique du Nord. La réduction de l'approvisionnement en bois est l'un des principaux effets directs des épidémies d'insectes. À titre d'exemple, en 2017, plus de 7 millions d'hectares ont été défoliés par la tordeuse des bourgeons de l'épinette au Québec. Une défoliation répétée entraîne la mortalité des arbres, une réduction des taux de croissance et une diminution de la qualité du bois. Il existe différentes méthodes de contrôle pour protéger la forêt contre les insectes et les maladies. Les méthodes de lutte sylvicole telles que la récolte de récupération et la récolte préventive sont utilisées pour satisfaire la demande des entreprises forestières et des méthodes chimiques comme la pulvérisation d’insecticide biologique Bacillus thuringiensis ssp. kurstaki (Btk) est pris en compte pour maintenir les arbres en vie pendant une infestation à grande échelle pour une récolte ultérieure. Dans mon article, intitulé «Planification de la récolte de récupération pour l'éclosion de la tordeuse des bourgeons de l'épinette à l'aide de la programmation stochastique multi-étapes», nous avons examiné l'effet des changements d'intensité de l'épidémie sur les valeurs du bois dans toute la forêt, car l'infestation du bois peut changer la qualité du bois. La récolte de récupération est considérée comme une action visant à atténuer les dommages économiques et environnementaux. Nous proposons un modèle de programmation stochastique en nombres entiers multi-étapes pour la planification des récoltes sous diverses intensités d'épidémie. L'objectif est de maximiser les revenus de la valeur du bois moins les coûts logistiques tout en satisfaisant la demande de bois dans l'industrie. Les résultats montrent qu'en cas d'épidémie dans toute la forêt, la plus haute priorité pour la récolte de récupération est de se concentrer sur les zones forestières présentant le niveau d'infestation le plus bas. L'autre article, intitulé «L'intégration de la pulvérisation et de la récolte pour minimiser les pertes de bois lors d'une épidémie de tordeuse des bourgeons de l'épinette» utilise deux techniques de lutte, la pulvérisation et la récolte, contre la défoliation par la tordeuse des bourgeons de l'épinette dans la forêt. À chaque période, l'estimation du volume de bois pour chaque peuplement est mise à jour en fonction de ses attributs caractéristiques, de l'historique de la défoliation et du fait qu'il a été pulvérisé ou non. Cette étude fournit un modèle déterministe abordant les questions de savoir où et quand doit être récolté ou pulvérisé pour maximiser les revenus du bois récolté moins les coûts logistiques et maximiser la valeur des arbres sur pied à la fin de l'horizon de planification tout en satisfaisant la demande de bois dans l'industrie et minimiser les coûts de protection des forêts. Le modèle a été appliqué à une étude de cas située dans la région du Bas-Saint-Laurent au Québec. Les résultats montrent que les avantages de la récolte l'emportent sur les avantages de la pulvérisation et les modèles préfèrent récolter plutôt que pulvériser; cependant, cela ne signifie pas que la pulvérisation n'est pas efficace. La pulvérisation est utile mais elle n'est pas économique par rapport à la récolte. De plus, les peuplements qui ont la plus forte perte de bois, en d'autres termes, ils ont une proportion élevée de sapin baumier et l’épinette blanche et le score de défoliation cumulatif est autour du point de retournement de la courbe de mortalité cumulée sont choisis pour la récolte. Enfin, les peuplements qui ont un rapport de densité élevé (volume / surface) sont des choix économiques pour la pulvérisation. Lors de l'étude des modèles de gestion stratégique des forêts, nous avons observé deux erreurs dans la formulation originale de l'un des modèles bien connus appelé Modèle II si le nombre minimum de périodes entre les récoltes de régénération est négligé. Le premier est une erreur dans les contraintes de surface et le second dans le calcul d'un paramètre important du modèle représentant le revenu net actualisé par hectare entre les périodes. Nous fournissons un modèle révisé avec des commentaires sur les calculs d'un paramètre utilisé dans la formulation du modèle. Ensuite, afin de valider le problème identifié, nous résolvons le modèle II avec des données réalistes pour corriger les erreurs de modélisation et expliquer comment notre formulation révisée fonctionne avec les mêmes données. Nous décrivons également des situations où les erreurs peuvent avoir un impact plus important et expliquons pourquoi elles n'ont pas été identifiées plus tôt. Cette étude est le premier article intitulé «Comment le nombre minimum de périodes entre les récoltes de régénération induit des erreurs de modélisation dans la gestion forestière du Modèle II».

Date	26 févr. 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Mustapha Ouhimmou (Directeur(-trice)) & Mikael Rönnqvist (Codirecteur(-trice))