Original article

Rapid prediction of shrinkage and fibre saturation point on teak (Tectona grandis) wood based on near-infrared spectroscopy

Prédiction rapide du retrait et du point de saturation des fibres pour le bois de teck (Tectona grandis) par spectroscopie proche infrarouge

¹ Laboratoire de Botanique et Ecologie Végétale, Faculté des Sciences, Université de Lomé, BP1515, Lomé, Togo
² CIRAD, PERSYST Department, Production and Processing of Tropical Woods Unit, Montpellier, France
³ CIRAD, BIOS Department, Genetic Diversity and Breeding of Forest Species Unit, BP 5035, 34398 Montpellier Cedex 5, France

^* Corresponding author: gilles.chaix@cirad.fr

Received: 14 April 2009
Accepted: 9 October 2009

Abstract

• Dimensional stability, along with the natural durability and colour of the wood, is one of the most important characteristics of teak used as timber. However, it is very time-consuming to take measurements of this kind. For the purposes of selection for the production of improved varieties, the number of samples to be measured rapidly exceeds the capacity of a traditional laboratory.

• Near-infrared spectroscopy, based on a set of reference data, is a tool enabling many of the chemical properties of wood to be predicted and the number of laboratory measurements to be reduced exponentially. The issue here is a question of checking the effectiveness of NIRS tool to build models and predict the shrinkage and fibre saturation point of teak wood from Togo.

• The results show the possible use of NIRS to measure the dimensional stability of teak wood and that it is appropriate to choose the type of wood and type of surface to be measured by NIRS. The best prediction models for radial and tangential shrinkage and fibre saturation point give R² values of 0.72, 0.83 and 0.87 respectively with ratios of performance deviation of 1.8, 2.4 and 2.8.

• Consequently, after verification on other sets of teak samples, which may or may not be included in the prediction model, NIRS can be used to predict shrinkage and fibre saturation point values accurately for a large number of samples, making it possible to include these characteristics in the selection criteria for classifying wood and high throughput phenotyping.

Résumé

• La stabilité dimensionnelle avec la durabilité naturelle et la couleur du bois, est l’une des plus importantes caractéristiques pour le teck utilisé en bois d’œuvre. Néanmoins, les mesures de ce caractère sont longues et coûteuses en temps. Pour les besoins de la sélection pour la production de variétés améliorées, le nombre d’échantillons à mesurer devient vite supérieur aux capacités d’un laboratoire traditionnel.

• La spectroscopie proche infrarouge, sur la base d’un jeu de données de références, est un outil qui permet de prédire de nombreuses propriétés chimiques du bois et de réduire le nombre de mesures de laboratoire de façon exponentielle. La question ici est de vérifier l’efficacité de l’outil NIRS pour construire des modèles et prédire les retraits et le point de saturation des fibres du bois de teck provenant de plantations du Togo.

• Les résultats démontrent la possible utilisation de la SPIR pour mesurer la stabilité dimensionnelle du bois de teck et qu’il a y lieu de choisir le type de bois et le type de face que l’on mesure par SPIR. Les modèles de prédiction pour les retraits radial et tangentiel et le point de saturation des fibres montrent des R² de 0,72, 0,83, 0,87 respectivement avec des rapports d’efficacité de 1,8, 2,4 et 2,8.

• En conséquence, et après vérification sur d’autres jeux d’échantillons de teck, qu’il conviendra ou non d’intégrer dans le modèle de prédiction, la SPIR permet de prédire des valeurs de retrait et de PSF avec efficacité pour un grand nombre d’échantillons rendant possible l’intégration de ces caractères dans les critères de sélection pour le classement des bois et pour le phénotypage à grande échelle.