Detection of red heartwood in paper birch (Betula papyrifera) using external stem characteristics

Red heartwood, a dark nonhomogenous discolouration in paper birch trees (Betula papyrifera Marsh.), limits the applications and uses of sawn boards to nonvisible low-value products, thus resulting in substantial value loss. The occurrence and distribution of red heartwood were investigated in 12 paper birch trees grown in the province of Quebec, Canada. The youngest tree was 62 years old at breast height and the oldest 86 years old for an average of 75 years old. In this study, 225 occurrences of external traits, relating to branch scars and forks, previously proposed as initiation points for red heartwood were identified and measured. The distribution of red heartwood was digitally mapped and the effect of these external traits on the red heartwood surface and shape inside each tree was examined. Results show that red heartwood initiates from an external trait and that multiple external traits can contribute to the development of a red heartwood column following the longitudinal axis of the stem. Red heartwood appeared to initiate mainly from external traits at the base of the tree. A modelling exercise indicated that the width of the red heartwood column inside a standing tree can be estimated from branch scar width and height from the ground. Tree vigour could not be linked to the proportion of red heartwood inside standing trees. A three-dimensional analysis of log shape could potentially be used to detect red heartwood presence in a log before processing to optimize the log sawing pattern. Resume: Le coeur rouge, une coloration foncee irreguliere du bois presente chez certains bouleaux blancs (Betula papyrifera Marsh.), limite les applications et les usages du bois scies a des produits non visibles de faible valeur, ce qui entraine une perte de valeur substantielle. La presence et la distribution du coeur rouge ont ete etudiees chez 12 bouleaux blancs croissant dans la province de Quebec, au Canada. L'arbre le plus jeune avait 62 ans a hauteur de poitrine et le plus vieux avait 86 ans; la moyenne d'age etait de 75 ans. Dans cette etude, 225 defauts externes relies a des cicatrices de branche et a des fourches, precedemment consideres comme points d'origine du coeur rouge, ont ete identifies et mesures. La distribution du coeur rouge a ete cartographiee numeriquement et l'effet de ces defauts externes sur la surface et la forme du coeur rouge a ete examine dans chaque arbre. Les resultats montrent que le coeur rouge est initie a partir d'un defaut externe et que plusieurs defauts externes peuvent contribuer au developpement d'une colonne de bois de coeur rouge le long de l'axe longitudinal de la tige. Le coeur rouge semblait etre initie surtout a partir de defauts externes situes a la base de la tige. Un exercice de modelisation a indique que la largeur de la colonne de bois de coeur rouge a l'interieur d'un arbre sur pied peut etre estimee a partir de la largeur des cicatrices de branche et de leur hauteur a partir du sol. La vigueur de l'arbre ne pouvait etre reliee a la proportion de bois de coeur rouge a l'interieur d'un arbre sur pied. Une analyse tridimensionnelle de la forme des billes pourrait possiblement etre utilisee pour detecter la presence du coeur rouge dans une bille avant d'etre transformee afin d'optimiser le schema de debit de la bille. [Traduit par la Redaction]
Introduction Physical and visual characteristics influence both the value and utilization of wood in appearance products such as furniture and wood flooring. Among these characteristics, wood colour is a determinant [...]