Genetic improvement of sawn timber products of Scots pine

Extended Abstract

Wood stiffness and strength are important structural-timber traits that determine the suitability of wood for construction purposes. Direct measurements of stiffness and strength require destructive bending stress testing that lead to sample destruction and thus are inappropriate from the perspective of tree breeding as well as practical utilization. Acoustic sensing technology offers a suitable non-destructive proxy for wood stiffness. But we are not sure the relationship between the indirect acoustic methods and the direct measurement of stiffness and strength in Scots pine.         The aim of this study was to compare the benchmark stiffness obtained from destructive testing with that assessed non-destructively at different stages of the wood processing chain, namely on standing trees, felled logs and sawn boards and estimate preliminary genetic parameters and possible selective breeding for structural sawn timber.

We have 1. Conducted a destructive testing of stiffness (modulus of elasticity) and flexural strength (modulus of rupture) on Scots pine board samples 2. Used the destructive measure as a benchmark to evaluate all assessment methods applied in all steps along the wood processing chain. 3. Calculated genetic parameters and made recommendation on selective breeding for sawn timber.

Results are summarized as

1. All three acoustic based stiffness (MOE-TREE, MOE-LOG and MOE-BOARD) as well as acoustic velocity measures provide a good estimate of sawn board stiffness.

2. Stiffness and velocity measurements from tree and log and resistograph wood density measured on standing trees well reflected sawn board strength.

3. All velocities, stiffness and strength traits on boards exhibited low levels of additive genetic control (hi2 ranged from 0.05 to 0.26).

4. However, because of the reasonably high heritabilities for selective traits of stiffness, resistograph wood density on standing trees, coupled with their relatively strong genetic correlations with target structural wood traits, selective breeding based on any of them (or combination) would result in a desirable increase in sawn-board quality (stiffness, strength and density).

5. Larger sample size for sawing studies is recommended for further studies.

Utökad sammanfattning

av projektet: Trädförädling för tallsågtimmerskvalitet Vedens hållfasthet, styvhet och styrka är viktiga sågtimmersegenskaper som inverkar på timrets lämplighet som konstruktionsvirke. Direkta mätningar av styvhet och styrka kräver destruktiva hållfasthetstester som förstör provmaterialet. Därför är sådana mätmetoder olämpliga med avseende på såväl trädförädling som för praktisk användning av materialet. Akustiska mätmetoder erbjuder potentiellt indirekta utvärderingar av vedstyvheten. Men vi har inte vetat säkert hur starkt och pålitliga sambandet varit mellan akustiska mätningar och själva vedstyvheten. Syftet med denna studien var att jämföra vedstyvheten mätt med destruktiva hållfasthetstester med vedstyvhet som mäts akustiskt och icke-destruktivt i olika skeden av process- och förädlingskedjan: mätningar på stående träd, avverkade stockar och på sågade och torkade reglar. Därigenom skattade vi genetiska parametrar och utvärderade potentialen för urvalsförädling för mer och bättre konstruktionsvirke.

Vi har: 1. Genomfört destruktiva mätningar på vedstyvhet (elasticitetsmodul, MOE) och styrka (prov till brott) på en uppsättning furureglar. 2. Använt de destruktiva mätningarna som referensmetod för att utvärdera ett flertal indirekta och icke-destruktiva mätmetoder applicerade på samma material vid olika stadier i förädlingskedjan.  3. Skattat genetiska parametrar och utvecklat rekommendationer för vidare urvalsförädling för högre konstruktionsvirkeskvalitet.

Resultaten kan sammanfattas som:

1. Alla tre akustiska skattningar av vedstyvheten (MOE-TREE, MOE-LOG och MOE-BOARD) såväl ljudhastigheten i veden i sig, erbjöd goda skattningar av de sågade reglarnas styvhet.

2. Mätningar av styvhet, ljudhastighet och densitet (med hjälp av resistograf) utfört på stående träd i skogen avspeglade även de sågade reglarnas styrka.

3. Alla mätningar av ljudhastighet, styvhet och styrka hos de sågade reglarna resulterade i mätegenskaper över vilka additivt genetiska faktorer hade ett begränsat inflytande (heritabiliteten, hi2 varierade från 0.05 till 0.26).

4. Men, på grund av relativt goda heritabiliteter hos urvalsegenskaper såsom styvhet och resistografdensitet mätt på stående träd kombinerat med starka genetiska korrelationer till målegenskaperna, så framstår urvalsförädling baserad på någon av dessa två mätegenskaper som en framkomlig strategi för att öka kvaliteten (styvhet, styrka och densitet) i sågade reglar.

5. Större provstorlek på det sågade materialet rekommenderas för framtida studier.