Ann. For. Sci. 59 (2002) 511-518
DOI: 10.1051/forest:2002035

Defining the transition from earlywood to latewood in black spruce based on intra-ring wood density profiles from X-ray densitometry

Ahmed Koubaa^a, S.Y. Tony Zhang^b and Sami Makni<sup>c

a</sup>  Service de recherche et d'expertise en transformation des produits forestiers, 25 rue du Motel-Industriel, porte 5, Amqui, Québec G5J 1K, Canada
^b  Forintek Canada Corp., 319 rue Franquet, Sainte-Foy, Québec G1P 4R4, Canada
^c  COREM, 1180 rue de la Minéralogie, Québec City, Québec G1N 1X7, Canada

(Received 16 August 2001; accepted 12 February 2002)

Abstract
Defining the transition from earlywood to latewood in annual rings is an important task since the accuracy of measuring wood density and ring width components depends on the definition. Mork's index has long been used as an anatomical definition of the transition from earlywood to latewood. This definition is arbitrary and extremely difficult to apply to X-ray densitometry. For X-ray densitometry, a threshold density of between 0.40 to 0.55 g cm ^-3, depending on species, has been chosen to differentiate between earlywood and latewood density, but this method has shortfall. Therefore, new methods need to be developed and integrated into the computational programs used to generate X-ray densitometry data. In this study, we presented a mathematical method. We modelled the intra-ring wood density profiles in 100 plantation-grown black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) trees using high order polynomials. The correlation between the predicted and the measured densities is very high and highly significant. Based on this model, we define the transition from earlywood to latewood as the inflexion point. Results indicate that wood density at the earlywood-latewood transition point varies from juvenile to mature wood. This method could be easily integrated into any X-ray densitometry program and allows to compare individual rings in a consistent manner.

Résumé
Définition de la transition du bois initial au bois final chez l'épinette noire à partir des profiles de densité intra cernes obtenus par densimétrie aux rayons X. La précision de l'estimation des densités et des largeurs du bois initial et du bois final dans un cerne annuel dépend de la définition de la transition du bois initial au bois final. L'indice de Mork a longuement servi pour donner une définition anatomique à cette transition. Cette définition est arbitraire et difficile à appliquer en densimétrie aux rayons X. En général, un seuil de densité variant entre 0,40 à 0,55, dépendamment de l'essence, sert à différencier le bois initial du bois final. Cette méthode a certaines limites et d'autres méthodes doivent être développées et intégrées aux programmes de densimétrie aux rayons X. Nous avons utilisé une approche mathématique pour modéliser les profiles de densité intra cernes dans 100 arbres d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.). Le point d'inflexion de polynômes aux degrés élevés a servi pour définir la transition du bois initial au bois final. Les corrélations entre les densités mesurées et prédites sont élevées et significatifs. La transition du bois initial au bois final varie entre le bois juvénile et le bois adulte. Cette méthode est facile à intégrer dans les programmes de densimétrie aux rayons X et permet d'obtenir des comparaisons consistantes entre cernes annuels.

Key words: transition / earlywood / latewood / X-ray densitometry / wood density / black spruce / modelling

Mots clés : transition / bois initial / bois final / densimétrie aux rayons X / densité du bois / épinette noire / modélisation

Correspondence and reprints: Ahmed Koubaa Tel.: 418 629 2288; fax: 418 629 2280; akoubaa@globetrotter.net

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