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Rapid prediction of natural durability of larch heartwood using Fourier transform near-infrared spectroscopy

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The feasibility of Fourier transform near-infrared (FT-NIR) spectroscopy for rapidly determining the natural durability of the heartwood of larch trees (Larix decidua Mill. and Larix kaempferi (Lamb.) Carrière) was investigated. FT-NIR spectra were collected from solid wood with a fibre-optical probe. Basidiomycetes tests using Coniophora puteana and Poria placenta were carried out on larch heartwood (European standard EN 113), with pine sapwood (Pinus sylvestris L.) used as a reference. The relative resistance to decay (x value) was calculated, and durability classes were estimated according to European standard EN 350-1. Partial least squares regressions between the data sets of wood decay tests (x values) and the FT-NIR spectra were calculated. It was found that multiplicative scatter correction considerably improved the model predictability. High coefficients of correlation (r) and low root mean square errors of prediction (RMSEP) were obtained for cross validation based on wood decay tests with P. placenta (r = 0.92, RMSEP = 0.077, range 0.27-1.13) and C. puteana (r = 0.97, RMSEP = 0.078, range 0.07-1.58). Overall, NIR spectroscopy has proven to be an accurate and fast method for the nondestructive determination of natural durability, which might be highly relevant for intensive tree breeding programs and for efforts to optimize wood utilization.

La possibilité d'utilisation de la spectrométrie dans le proche infra-rouge (transformée de Fourier (FT-NIR) pour la détermination rapide de la durabilité naturelle du bois de cœur de mélèze (Larix decidua Mill. and Larix kaempferi (Lamb.) Carrière) a été étudiée. Les spectres ont été obtenus à partir de bois massif au moyen d'une sonde à fibre optique. Les tests biologiques de durabilité naturelle du bois de coeur de mélèze (la norme européenne) ont été conduits avec de deux champignons (Coniophora puteana et Poria placenta) avec pour référence de l'aubier de pin sylvestre. La perte de masse relative a été calculée (valeur x) et les classes de durabilité ont été déterminées suivant la norme européenne EN 350-1. Des régressions partielles (méthode des moindres carrés) ont été calculées entre les valeurs × issues des tests biologiques et les valeurs issues des spectres FT-NIR; une correction par la méthode de dispersion multiplicative a considérablement amélioré les possibilités de prédiction du modèle. Des coefficients de corrélation (r) élevés et des valeurs faibles pour les erreurs types ont été obtenus lors de la validation du modèle, basée sur les tests biologiques soit avec P. placenta (r = 0,92, erreur type = 0,077, étendue 0,27-1,13) and C. puteana (r = 0,97, erreur type = 0,078, étendue 0,07-1,58). En résumé, la spectrométrie infrarouge se révèle être une méthode précise et rapide pour une détermination non destructive de la durabilité naturelle du bois. Son utilisation en routine apparaît dès à présent attractive dans le cadre de programmes intensifs d'amélioration et de sélection et pour une utilisation optimale des bois.

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2003

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