Journal Articles Forest Ecology and Management Year : 2024

Interclonal variability in sensitivity to wind breakage: Comparative analysis of the mechanical behaviour of stems of two Hevea clones

Abstract

The rubber tree (Hevea brasiliensis) is the main source of natural rubber production, with more than 14 million tonnes produced each year. Unfortunately, throughout their economic lifespan on the plantation (between 35 and 40 years), heveas trees are sensitive to wind damage, especially trunk breakage. Over a 30-year period, it is estimated that losses due to the wind breakage of tree stems reach nearly 40%. Industrial hevea plantations are organized in monoclonal plots. Clones are selected based on their productivity, disease resistance, etc., but not for their mechanical behaviour or sensitivity to wind-induced breakage, as breeders lack the appropriate tools to assess these criteria. Field observations highlight variations among clones in their susceptibility to wind breakage, underscoring the increased importance of evaluating mechanical criteria. Among the known causes of these differences in Hevea trees are competition between latex production and growth, crown shape and the presence of tension wood. In this article, we investigated the mechanical behaviour of the stems of two Hevea clones. One, IRCA825, is recognized as very sensitive, while the other, IRCA41, is known for its resistance to wind breakage. We measured biomechanical parameters such as trunk bending stiffness (EI), green wood stiffness (E) and modulus of rupture (MOR). To assess these parameters, we performed bending tests until breakage on standing trees of clonal fields in Ivory Coast, followed by wood characterisation tests in laboratory. A comparative analysis of the bending tests revealed that clones IRC825 and IRCA41 exhibit equivalent trunk bending stiffness. Nevertheless, IRCA41 differs from IRCA825 by having higher green wood stiffness and breaking strength, attributes that mainly explains its higher wind resistance. Comparative analysis of the wood structure indicated that the differences in wood stiffness and breaking strength are mainly attributed to the higher wood density in IRCA41 compared to IRCA825, with no discernible differences in microfibril angle and specific modulus.
L’hévéa (Hevea brasiliensis) est la principale source de production de caoutchouc naturel, avec plus de 14 millions de tonnes produites chaque année. Malheureusement, tout au long de leur durée de vie économique sur la plantation (entre 35 et 40 ans), les hévéas sont sensibles aux dommages causés par le vent, en particulier à la rupture du tronc. Sur une période de 30 ans, on estime que les pertes dues à la rupture des troncs d’arbres par le vent atteignent près de 40 %. Les plantations industrielles d’hévéa sont organisées en parcelles monoclonales. Les clones sont sélectionnés en fonction de leur productivité, de leur résistance aux maladies, etc., mais pas pour leur comportement mécanique ou leur sensibilité à la casse induite par le vent, car les sélectionneurs ne disposent pas des outils appropriés pour évaluer ces critères. Les observations sur le terrain mettent en évidence des variations entre les clones dans leur sensibilité à la rupture par le vent, soulignant l’importance accrue de l’évaluation des critères mécaniques. Parmi les causes connues de ces différences chez les hévéas figurent la compétition entre la production et la croissance du latex, la forme de la couronne et la présence de bois tendu. Dans cet article, nous avons étudié le comportement mécanique des tiges de deux clones d’Hévéa. L’un, IRCA825, est reconnu comme très sensible, tandis que l’autre, IRCA41, est connu pour sa résistance à la rupture par le vent. Nous avons mesuré des paramètres biomécaniques tels que la rigidité en flexion du tronc (EI), la rigidité du bois vert (E) et le module de rupture (MOR). Pour évaluer ces paramètres, nous avons effectué des tests de flexion jusqu’à rupture sur des arbres sur pied de champs clonaux en Côte d’Ivoire, suivis de tests de caractérisation du bois en laboratoire. Une analyse comparative des essais de flexion a révélé que les clones IRC825 et IRCA41 présentent une rigidité équivalente à la flexion du tronc. Néanmoins, IRCA41 se distingue de IRCA825 par une rigidité et une résistance à la rupture du bois vert plus élevées, attributs qui expliquent principalement sa plus grande résistance au vent. L’analyse comparative de la structure du bois a indiqué que les différences de rigidité et de résistance à la rupture du bois sont principalement attribuées à la densité de bois plus élevée dans IRCA41 par rapport à IRCA825, sans différences perceptibles dans l’angle des microfibrilles et le module spécifique.
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hal-04586981 , version 1 (27-11-2024)

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Arnauld Engonga Edzang, Rostand Moutou Pitti, Daouda Kouassi, Jean-Luc Hofs, Joseph Gril, et al.. Interclonal variability in sensitivity to wind breakage: Comparative analysis of the mechanical behaviour of stems of two Hevea clones. Forest Ecology and Management, 2024, 562, pp.121934. ⟨10.1016/j.foreco.2024.121934⟩. ⟨hal-04586981⟩
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