Analyse de carottes d’arbres par tomodensitométrie à rayons X

Résumé

Nous montrons ici comment traiter des carottes d’arbre avec une chaîne d’outils de tomographie assistée par rayons X. À l’exception de l’extraction chimique à certaines fins, aucun autre traitement physique en laboratoire n’est nécessaire. La chaîne d’outils peut être utilisée pour les estimations de la biomasse, pour l’obtention de données MXD/largeur des cernes d’arbres ainsi que pour l’obtention de données quantitatives sur l’anatomie du bois.

Résumé

Une chaîne d’outils de tomodensitométrie (TDM) à rayons X est présentée pour obtenir la largeur des cernes des arbres (TRW), la densité maximale du bois tardif (MXD), d’autres paramètres de densité et des données quantitatives d’anatomie du bois (QWA) sans avoir besoin d’un traitement de surface intensif en main-d’œuvre ou d’une préparation physique de l’échantillon. L’accent est mis ici sur les cœurs d’incrément et les procédures de balayage à des résolutions allant de 60 μm à 4 μm. Trois échelles sont définies auxquelles le bois doit être examiné : (i) l’échelle inter-anneaux, (ii) l’échelle annulaire, c’est-à-dire l’analyse des cernes des arbres et l’échelle densitométrique, ainsi que (iii) l’échelle anatomique, cette dernière se rapprochant de la qualité conventionnelle des lames minces. Des porte-échantillons conçus sur mesure pour chacune de ces balances permettent un balayage à haut débit de plusieurs cœurs d’incrément. Une série de routines logicielles a été spécialement développée pour traiter efficacement les images CT à rayons X tridimensionnelles des carottes d’arbres pour la TRW et la densitométrie. Cet ouvrage explique brièvement les principes de base de la TDM, qui sont nécessaires à une bonne compréhension du protocole. Le protocole est présenté pour certaines espèces connues qui sont couramment utilisées en dendrochronologie. La combinaison d’estimations approximatives de la densité, de données TRW et MXD, ainsi que de données d’anatomie quantitatives, nous permet d’élargir et d’approfondir les analyses actuelles pour les reconstructions climatiques ou la réponse des arbres, ainsi que de développer davantage le domaine de la dendroécologie/climatologie et de l’archéologie.

Introduction

La densité du bois est une variable¹ facile à mesurer qui reflète à la fois les propriétés anatomiques et chimiques du bois². Dans les estimations de la biomasse de la biomasse aérienne, la densité du bois est une variable de pondération importante ^3,4,5, qui est multipliée par les dimensions de l’arbre et un facteur représentant la teneur en carbone du bois. La densité du bois est étroitement liée aux propriétés mécaniques du bois⁶ et reflète le cycle biologique d’un arbre⁷.

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Protocole

1. Échantillonnage de carottes

1. Échantillonnez l’arbre à l’aide d’une foreuse Pressler. Consultez les références sur la façon de carotter un arbre manuellement³⁹. Cette chaîne d’outils est présentée pour les mandrins de 5,15 mm.
2. Mettez les noyaux d’arbre décollés dans des pailles en papier de 6 mm ou dans tout autre récepteur qui ne nécessite pas de colle. Ne collez pas les noyaux d’arbres sur un support en bois. Si les noyaux étaient déjà montés, démontez-les avec un scalpel/scie ou un solvant selon le type de colle.
3. Évitez de les envelopper dans des tubes en plastique, essayez de les sécher d’abor....

Discussion

Étapes critiques du protocole
Les étapes critiques du protocole comprennent la manipulation appropriée de la perceuse d’incrément pour obtenir des carottes d’incrément de haute qualité (étape 1.1. et voir³⁹) pour éviter les morceaux. Ensuite, il est essentiel de laisser les carottes non montées (voir²⁶), à la fois pour l’insertion dans le porte-échantillon (Figure 5, voir²¹) ainsi que pour une extract.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
6 mm paper straws	http://artstraws.com/education/product/artstraws-thick-asst-cols/		Coring
Aluminium core holders
ASTM standard ASTM D 1107 – 96
Cardboard postal tubes	https://www.rajapack.co.uk/envelopes-mailing-bags/postal-tubes/1-5-2mm-brown-cardboard-postal-tubes_PDT05623.html
Column drill
Computer hardware for reconstruction and analysis			X-ray CT scanning
Cooling
Drying oven
Ethanol
Flask for under soxhlet (2000 ml)
Floral foam	https://www.oasisfloral.eu/		Sample holder type 1
Glass beads to fill void volume of Soxhlet to save solvent
Glue
Hot water bath	https://www.memmert.com/products/water-baths/water-bath/#!filters=%7B%7D		Soxhlet extraction
Increment borer	https://haglofsweden.com/project/increment-borers/
Plastic cylinder	Moonen et al. 2022		Sample holder type 2
Plastic cylinders
Reservoir
Tailored soxhlet apparatus
Toluene
Water pump
X-ray CT scanner