Modelling of wood density and fibre dimensions in mature Norway spruce


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Abstract

Basic density (BD), fibre length (FL), fibre width (FW), and fibre wall thickness (FWT) were investigated in 46 Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) trees from five different stands in eastern Norway. From each tree, wood samples were collected in different radial and longitudinal positions. Random coefficient mixed models were used to investigate variation within as well as among trees, both within and among stands. The R2 with random effects included, describing the best possible (individual) fit of the observed data to the models, were 0.90 for BD, 0.99 for FL, 0.88 for FW, and 0.91 for FWT. With only fixed effects, the best model explained 56% of the total variation for BD, 94.5% for FL, 61% for FW, and 63% for FWT. A common model for all trees, without tree and site information, predicted FL well but BD, FW, and FWT poorly. Adding site index, breast height diameter, and tree height to the models reduced the residual variance considerably for FW, FWT, and particularly BD, whereas only a minor improvement was gained for FL. The latter type of models might be easier to use for industrial purposes. Although information about ring width gave further improvements, ring width measurements are time consuming and difficult to perform in the forest and in industrial environments.RésuméLa densité basale (DB), la longueur des fibres (LoF), la largeur des fibres (LaF) et l'épaisseur de la paroi des fibres (EPF) on été étudiées chez 46 épicéas communs (Picea abies (L.) Karst.) provenant de cinq peuplements différents de l'est de la Norvège. Des échantillons de bois ont été prélevés dans différentes positions radiales et longitudinales chez chaque arbre. Des modèles mixtes à coefficients aléatoires ont été utilisés pour étudier la variation dans et entre les arbres. Les valeurs de R2, incluant les effets aléatoires, associées au meilleur ajustement possible (pour chacune des variables considérées) des données observées aux modèles étaient de 0,90 pour DB, 0,99 pour LoF, 0,88 pour LaF et 0,91 pour EPF. Avec seulement des effets fixes, le pourcentage de la variation totale expliquée par le meilleur modèle était de 56% pour DB, 94,5% pour LoF, 61% pour LaF et 63% pour EPF. Un modèle commun pour tous les arbres, sans informations sur les arbres et les stations, prédisait adéquatement LoF mais non DB, LaF et EPF. L'ajout de l'indice de station, du diamètre à hauteur de poitrine et de la hauteur des arbres aux modèles a considérablement réduit la variance résiduelle pour LaF, EPF et surtout DB tandis que seulement une légère amélioration a été obtenue pour LoF. Le dernier type de modèles devrait être plus facile à utiliser à des fins industrielles. Bien que l'information sur la largeur des cernes ait procuré davantage d'amélioration, les mesures de largeur de cernes prennent beaucoup de temps et sont difficiles à prendre en forêt et en milieu industriel.

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