Juvenile birch in Sweden [Elektronisk resurs] Selected stem characteristics for interior and furniture applications

• In response to the furniture industry’s growing demand for raw material, large volumes of juvenile silver birch and downy birch stems available from pre-commercial thinning operations in Sweden’s forests could offer solutions. However, such stems are not currently used on an industrial scale, and most research conducted on birch stems in general has neither focussed on young trees nor the potential use of the central stem part around the tree pith. The resulting lack of knowledge about the juvenile part of birch wood thus requires additional information about the material properties of birch, which could encourage its use for various purposes in the furniture and other industries. The initial literature review performed for this thesis has highlighted some properties of juvenile birch required for its use as a furniture material, as well as identified topics concerning the physical characteristics of juvenile birch about which knowledge is currently limited. Consequently, the objectives of this thesis were to explore some characteristics of juvenile birch—bark thickness, wood-to-bark bonding ratio after drying, variations in the density and width of growth rings, and anatomical growth response to fertilisation—in order to increase the knowledge. The material studied came from mixed birch and Norway spruce stands at two sites in southern Sweden, namely Asa and Toftaholm. The birch stems were naturally regenerated silver birch and downy birch, with breast height diameters between 30 and 83 mm. Fertilised and unfertilised silver birch trees were sampled at Toftaholm, whereas unfertilised stems of silver birch and downy birch were sampled at Asa. The characteristics of stems from the pith to bark (radial direction) and along the stem (longitudinal direction) were measured. The wood-to-bark bonding ratio on downy birch after drying was calculated as the percentage of the stem circumference with full contact between the wood and bark, while oven-dry density and basic wood density for silver birch were determined by using the water displacement method. The impact of ring width on wood density was statistically analysed, and an image analysis of the wood anatomy was conducted to elucidate their relationship. Amongst the results, bark thickness along the stem had the highest deviation in the section closest to the stump. Moreover, the wood-to-bark bonding ratio after drying measured for juvenile downy birch seemed to depend more on the stem’s diameter than the sampling height along the stem. Such results are relevant for processors seeking to estimate the volume of wood under the bark. The wood-to-bark bonding ratio was highest for diameters between 30 and 39 mm, and neither did that relationship correlate with the sampling height along the stem. Variation in wood density in the radial and longitudinal directions in juvenile silver birch suggested that such density negatively correlated with growth rate (ring width). That relationship held true for stems at each site and between the sites, irrespective of management or growing conditions. As expected, mean wood density was lower in fertilised trees than in unfertilised ones, and towards the bark, radial density increased more in trees that grew more slowly. At the same time, variation in longitudinal density in young silver birch trees was low. Quantitative wood anatomy studies confirmed that the fertilised juvenile birch had younger cambia, thinner cell walls, and fewer vessels per mm 2 than unfertilised trees in the same diameter class. Overall, the knowledge generated in the study may facilitate the industrial use of juvenile birch stems and wood in interior and furniture applications. The role of wood anatomy in determining the mechanical performance of juvenile birch stems should be further examined, however, to possibly reveal new opportunities for the use of juvenile birch. 
• Det finns ett växande behov av råvaror till möbelindustrin. Stammar av juvenil vårtbjörk och glasbjörk finns tillgängliga i stora volymer från röjning i svenska skogar. För närvarande finns det inget storskaligt industriellt nyttjande av det virket. Bättre kunskap om dess virkesegenskaper kan öppna upp möjligheterna till olika användningsområden. Dock har en majoritet av den befintliga björkforskningen ofta exkluderat studier av innersta veden närmast kärnan, vilket resulterat i en låg kunskapsnivå om det juvenila virket. I den inledande litteraturstudien i denna uppsats belyses vilka krav som ställs på materialegenskaperna i möbelvirke. Vidare identifieras befintliga kunskapsluckor i fysiska och mekaniska egenskaper för juvenil björk. Målet med denna uppsats är därför att utforska några egenskaper, såsom barktjocklek, barkvidhäftning efter torkning, densitet och årsringsbreddsvariation samt hur gödsling kan påverka vedanatomin. Materialet kom från blandskogsbestånd med gran och björk i Asa och Toftaholm i Götaland. Björkarna var självföryngrad vårtbjörk och glasbjörk och stammarna hade en brösthöjdsdiameter mellan 30 och 83 mm. I Toftaholm var en del av beståndet gödslad respektive ogödslad vårtbjörk. Från Asa togs stammar av både vårtbjörk och glasbjörk. Virkesegenskaper och dess variationer i stammens radiella och longitudinella riktning studerades. Vidhäftningen av barken till veden efter torkning bedömdes procentuellt på omkretsen av ändträet. Relativ torrdensitet och rådensitet mättes. Påverkan av årsringsbredd på veddensitet analyserades statistiskt och vedanatomin studerades med mikroskop och bildanalys för en vidare förståelse av dess samband med gödsling. Resultaten gällande barktjocklekens variation visade att den nedre delen av stammen hade störst medelavvikelse. Dessa resultat kan vara relevant information för vidareförädling efter avbarkning. Barkens vidhäftning till veden efter torkning mättes på juvenil glasbjörk. Det visade ett visst samband med stamdiameter där den högsta vidhäftningen fanns på stammarna med en diameter mellan 30 och 39 mm. Sambandet var däremot inte korrelerat till stamhöjden där provet togs. Densitetsvariation i radiell och longitudinell riktning studerades för juvenil vårtbjörk. Densiteten hade en svag negativt korrelation till årsringsbredd. Detta samband sågs både inom bestånd och mellan bestånd med olika tillväxtförhållande samt skötsel. Medeldensiteten för virket var, som förväntat, lägre i de gödslade träden jämfört med de ogödslade. I den radiella riktningen  hade det senvuxna virket en högre faktor på densitetsökningen. Den longitudinella densitetsvariationen i unga vårtbjörkar var låg. Kvantitativa vedanatomistudier bekräftade att ungdomsveden i gödslad vårtbjörk hade en lägre kambiumålder, tunnare cellväggstjocklek och färre kärl jämfört med ogödslade träd med samma diameter, resultat som tidigare påvisats för mogen björk. Sammanfattningsvis kan resultaten från den här uppsatsen förbättra kunskapen och därmed underlätta för en industriell användning av juvenila björkstammar inom inredning och möbler. Dock bör vedanatomins påverkan på de mekaniska egenskaperna för juvenila björkstammar studeras vidare. Det kan möjliggöra nya användningsområden för juvenil björk. 

Ämnesord

Agricultural and Veterinary sciences  (ssif)

Agriculture, Forestry and Fisheries  (ssif)

Wood Science  (ssif)

Lantbruksvetenskap och veterinärmedicin  (ssif)

Lantbruksvetenskap, skogsbruk och fiske  (ssif)

Trävetenskap  (ssif)

Forestry and Wood Technology  (lnu)

Skog och träteknik  (lnu)

Genre

government publication  (marcgt)

Indexterm och SAB-rubrik

Betula pendula

Betula pubescens

wood density

birch bark