Ann. For. Sci. 63 (2006) 699-706
DOI: 10.1051/forest:2006050

Linking intra-tree-ring wood density variations and tracheid anatomical characteristics in Douglas fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco)

Cyrille B. K. Rathgeber^a, Valérie Decoux^{b, c} and Jean-Michel Leban<sup>a

a</sup>  Centre INRA de Nancy, UMR INRA-ENGREF 1092, Laboratoire d'Étude de la Ressource Forêt-Bois (LERFoB), Équipe de Recherche Qualité des Bois, 54280 Champenoux, France
^b  Université Libre de Bruxelles, 50 av. F. Roosevelt, SAAS-CP165/55, 1050 Brussels, Belgium
^c  Current address: Ministère de la région de Bruxelles capitale, administration de l'équipement et des déplacements, direction des voiries, cellule plantations, 80 rue du Progrès, 1030 Brussels, Belgium

(Received 19 December 2005; accepted 12 May 2006; published online 18 October 2006)

Abstract - In this study, a geometric approach was used in order to model the relationships between intra-tree-ring wood density variations and tracheid anatomical characteristics. One Douglas fir was studied in detail. Anatomical slides of 256 tree-rings were compared with the corresponding density profiles. Radial and tangential tracheid diameters decline from earlywood to latewood by 50% and 15%, respectively. At the same time, radial and tangential cell-wall thicknesses increase by 110% and 132%, respectively. Wood density exhibits an S-shape profile with a slight decrease of 10% at the beginning of a ring and an increase of 212% thereafter. Model simulations showed that wood density increase is mainly due to cell-wall thickening in tangential and radial directions as well as cell size reduction in radial direction. Simulations also showed that the knowledge of tracheid anatomical characteristics is not sufficient to fully explain wood density decrease at the beginning of earlywood.

Résumé - Relations entre les variations de densité à l'intérieur du cerne et les caractéristiques anatomiques des trachéides pour le sapin de Douglas (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco). Un modèle géométrique a été utilisé dans le but de modéliser les relations entre les variations de densité à l'intérieur du cerne et les caractéristiques anatomiques des trachéides. Un sapin de Douglas a été étudié en détail. Des images numériques de coupes anatomiques de 256 cernes ont été comparées aux profils de densité correspondants. Du bois initial au bois final, les diamètres radiaux et tangentiels des trachéides diminuent de 50 % et 15 % respectivement, pendant que les épaisseurs radiales et tangentielles des parois cellulaires augmentent de 110 % et 132 % respectivement. La densité du bois présente un profil en forme de S, avec une légère diminution de 10 % au début du cerne et une augmentation de 212 % ensuite. Le modèle a montré que l'augmentation de la densité est principalement due à l'épaississement des parois cellulaires dans les directions tangentielles et radiales et à la diminution du diamètre radial des cellules. Ce modèle a également montré que la connaissance des caractéristiques anatomiques des trachéides n'est pas suffisante pour expliquer complètement la diminution de densité constatée au début du bois initial.

Key words: wood density / wood anatomy / wood quality / image analysis / Douglas fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco)

Mots clés : densité du bois / anatomie du bois / qualité du bois / analyse d'image / sapin de Douglas (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco)

Corresponding author: cyrille.rathgeber@nancy.inra.fr

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