Técnicas radiométricas para inferir calidad en maderas de Salicáceas

Técnicas radiométricas para inferir calidad en maderas de Salicaceas
Fidel A. Roig 1,2 , Alberto Calderón 2 , Natalia Naves 2 , Claudio S. Lisi 3 , Mario Tomazello Fo 4
Somoza 2
y Arturo
1 Laboratorio de Dendrocronología, IANIGLA-CCT-CONICET, CC 330, (5500) Mendoza, Argentina
2 Catedra de Dasonomía, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Cuyo, Mendoza,
Argentina
3 Instituto de Pesquisas Jardim Botânico do Rio de Janeiro, IP, JBRJ, Brasil
4 Departamento de Ciências Florestais, ESALQ, Universidade de São Paulo, CEP 13418-900,
Piracicaba/SP, Brasil
Resumen
La densidad es una influyente variable en las propiedades tecnológicas y de la calidad de la madera.
Técnicas de rayos X han sido exitosamente empleadas para la determinación de densidad en madera,
principalmente en plantaciones de coníferas. En esta contribución, se presentan los resultados de la
aplicación de técnicas radiográficas en la determinación de la densidad en madera de Populus. Clones
de 12 años de edad cultivados en Mendoza fueron seleccionados para este estudio. Las muestras de
madera fueron procesadas de acuerdo a métodos establecidos (Roig et al., 2008) y las lecturas
densitométricas fueron obtenidas mediante programas específicos de análisis de imágenes. Los
resultados indican que a) el perfil radiodensitométrico reproduce claramente la transición entre leño
temprano y tardío en el anillo, b) los valores radiodensitométricos reproducen satisfactoriamente los
valores medios de densidad gravimétrica/volumétrica en madera de álamos (450 kg/m 3 ) así como los
valores de densidad mínima (300 kg/m 3 ) y máxima (650 kg/m 3 ), d) el método radiodensitométrico permite
lecturas desde medula a corteza y comparaciones entre radios del mismo árbol, entre árboles de un
mismo sitio y entre diferentes localidades. Se discuten los beneficios de la aplicación de las técnicas
radiodensitométricas en la determinación de parámetros de calidad para madera de Populus.
Palabras clave: álamo, densidad madera, densitometría rayos X, calidad madera
Introducción
La densidad de la madera es una variable que influye en las propiedades físicas y en la determinación de
los estándares de calidad de la madera. Las técnicas de rayos X han sido exitosamente empleadas para
determinar las propiedades de calidad de la madera de plantaciones de coníferas (DeBell et al., 2002).
Estas maderas han sido tradicionalmente estudiadas con técnicas de rayos X debido a su simple y
relativamente uniforme anatomía vista en el plano transversal. En las maderas de latifoliadas, la
presencia de vasos de conducción con lumen de vasos mayores a los 200 µm de diámetro tangencial es
una seria limitación para el cálculo de la densidad de la madera mediante tecnología radiodensitométrica.
Sin embargo, este problema se reduce cuando el diámetro del lumen de los vasos disminuye y su
distribución se torna difusa en el plano transversal del anillo de crecimiento. Las especies y clones de
Populus (álamo) son de porosidad difusa o tendiendo a semiporosa en algunos genotipos de P.
deltoides. Además, el diámetro tangencial promedio del lumen de los vasos es de 110 µm. Es decir, que
la madera de álamo tiene una anatomía que facilita su estudio mediante técnicas de rayos X. Por ello,
diversos clones de álamos cultivados en Mendoza, Argentina, fueron seleccionados para estudiar las
características de la densidad de la madera mediante la aplicación de técnicas de rayos X. Debido a la
creciente importancia de las plantaciones comerciales de álamo en Mendoza, la información sobre las
propiedades básicas de la madera son esenciales para expandir las utilidades comerciales. En este
sentido, el análisis de rayos X se presenta como una valiosa herramienta para determinar los parámetros
de calidad de la madera en plantaciones de Populus.
Materiales y Métodos
Secciones transversales (discos) fueron colectadas de troncos de diversos clones de álamos de 12 a 19
años de edad. Estos árboles corresponden a un ensayo silvícola en plantaciones del INTA-Rivadavia en
el este de Mendoza (39° 09’S; 68°28’W, 653 msnm). Este cultivo ha sido plantado en un diseño de 4 m
por 4 m, en suelos areno-arcillosos y con una precipitación natural de 200 mm/año. Por ello, para
cumplimentar los requerimientos de agua (800-1000 mm/year), son necesarios suplementos de agua por
riego artificial. Este estudio incluyó los siguientes clones: Gélrica, Caroliniana grigio, Conti 12, I-78, I-488,
Ge 14-57 Euroamericano Libre, Ge 21-57 Euroamericano Libre, Fogolino, Ge 9-56 Euroamericano Libre,
Ge 7-56 Euramericano Libre, and Ge 2-56 Euroamericano Libre, híbridos de Populus x canadensis,
como así también Harvard y Australia 106/60, híbridos de Populus deltoides.
De cada uno de los discos se cortaron listones radiales y estos a su vez fueron cortados en tablillas de 2
mm de espesor. Este último procedimiento se realizó con cierra circular de doble cuchilla. Las tablillas

fueron acondicionadas durante 12 horas a 18ºC y 60% de humedad relativa del aire, y luego
radiografiadas mediante equipo Hewlett Packard, Faxitron 43805 N, con condiciones de 5 minutos de
exposición a 16 kV y 3 mA. Para la calibración densitométrica, una cuña de acetato de celulosa (el
material más cercano a la composición de la pared celular de las células de la madera) con pasos de
densidad conocida, fue incluida en la radiografía. Después del desarrollo de las películas radiográficas,
estas fueron digitalizadas con un scanner Hewlett Packard ScanJet 6100C/T, a una resolución de 1000
dpi con una escala de grises de 256 grados. En la imagen digitalizada, las comparaciones fueron hechas
entre la escala de grises de la muestra de madera y la curva de calibración. Las lecturas de densidad
fueron obtenidas por medio de un software de análisis de imágenes específico (CRAD), produciendo una
lectura continua de los valores de densidad óptica y automáticamente transformados por el software en
valores de densidad físicos por comparación con la curva de calibración (ver Figura 1). Los siguientes
parámetros fueron obtenidos con el software CERD: ancho de anillo, ancho porción leño temprano y
tardío del anillo, densidad media del anillo, densidad porción leño temprano y tardío, y densidad mínima
(5% valores mínimos) y máxima (5% valores máximos).
Figura 1: Procedimientos de preparación de muestras para análisis por rayos X. A, muestras de madera
de álamo son montadas en soportes de madera. B y C, dispositivo de doble cuchilla usada para el corte
de tablillas. D, las tablillas resultantes de 2 mm de espesor son climatizadas antes de ser radiografiadas.
E, panel de control y fuente de poder de rayos X empleado en este estudio. F, placa radiográfica
mostrando las muestras de madera y la cuña de acetato de celulosa ubicada en el centro del film. G, un
típico perfil de densidad por rayos X obtenido en este estudio.

Resultados
Los resultados del análisis radiodensitométrico aplicados a las maderas de álamo, muestran promisorios
resultados en la evaluación potencial de las propiedades físicas de la madera. Las imágenes en las
placas radiográficas de las maderas de álamo reproducen con muy buena definición el límite anatómico
de los anillos de crecimiento, el cual esta compuesto por una delgada línea con fibras del leño tardío con
paredes celulares engrosadas y radialmente comprimidas. El pequeño diámetro del lumen de los vasos
en los clones de álamo analizados y su disposición difusa en el anillo de crecimiento, facilitan la lectura y
construcción de los perfiles de densidad de rayos X. La anatomía de los anillos de crecimiento en álamo
produce un incremento sostenido de la densidad interna del anillo, reproduciendo claramente una
gradual transición desde la madera de leño temprano (menor densidad promedio) hacia la madera de
leño tardío (mayor densidad promedio). Así, el perfil alcanza su máximo valor al final de la zona de leño
tardío, cayendo verticalmente a valores de densidad mínima en la primera parte de la zona de leño
temprano del siguiente anillo de crecimiento (ver Figura 2). Esta marcada delimitación de la densidad
entre anillos consecutivos, recuerda los perfiles de densidad que se obtienen en maderas de coníferas,
consideradas el mejor tipo de maderas para estudios con placas de rayos X. Por esta razón, las
características anatómicas de los vasos de las maderas de Populus, definen la posibilidad de aplicar los
métodos densitométricos a maderas de álamo.
Figura 2: Perfil de densidad inter e intra anual de clones de Conti 12. Nótese el marcado pasaje de leño
tardío a leño temprano entre dos anillos continuos. Los valores de amplitud de densidad encontrados
entre estas áreas coinciden con los valores publicados para maderas de Populus (densidad principal de
450 kg/m3, y valores de mínima y máxima densidad de 300 kg/m3 y 650 kg/m3 respectivamente).
La fluctuación cíclica año por año de la densidad, es también muy bien reproducida cuando se
consideran lecturas continuas de registros de anillos de crecimiento desde la médula hasta la corteza
(Figura 3). Esta figura también muestra la correspondencia paralela de la fluctuación de densidad cuando
son comparados dos radios opuestos provenientes del mismo árbol. Esta correspondencia sugiere que
hay un sincronismo y una similar variación en la densidad alrededor del tallo del mismo árbol, al menos
cuando es medido al mismo nivel del tallo sobre el suelo. Esta característica facilita el análisis y
comparación de las variaciones de la densidad de la madera en el árbol, independientemente de la
orientación cardinal del tronco que se elija medir.
Figura 3: Dos ejemplos
opuestos (norte y sur)
de perfiles de densidad
radial provenientes de
los clones 106/60
Australia. Nótese la
similitud de los
patrones de densidad
entre los dos registros y
las variaciones de los
valores de densidad
anuales mínimas y
máximas.

Después de un preciso control de las variaciones anuales y del control del sincronismo calendario (codatado)
entre muestras de distintos árboles y del nivel de correlación entre estas muestras (no mostrado
aquí), se ha podido construir los registros de anillos de crecimiento que se muestran en la Figura 4. Para
cada parámetro de densidad y ancho del anillo, se construyó un gráfico compuesto que muestra la
variabilidad interanual entre los diferentes clones de álamo estudiados. La similitud entre registros no es
igual de acuerdo al parámetro considerado. Las variables de ancho de anillo parecen estar más
correlacionadas entre sí que las que corresponden a las variables de densidad. Esto es evidente en la
Figura 4 por una mayor similitud o variación común en, por ej., el ancho del anillo de crecimiento, el
ancho de los leños temprano y tardío, densidad mínima y en menor medida la densidad media del anillo
y las densidades mínima y máxima del anillo de crecimiento. Otro aspecto interesante de los datos es
que la amplitud disminuye desde la médula hasta la corteza en los registros de casi todas las variables.
Esto es particularmente evidente para los parámetros de ancho de anillo y para los registros de densidad
mínima y máxima. Estas características de los anillos de crecimiento tal vez sean respuesta de estas
plantas a las condiciones durante los primeros estadios de la plantación. El análisis del comportamiento
de la densidad a lo largo de la vida del árbol puede facilitar la evaluación de las diferentes propiedades
tecnológicas y de calidad de la madera de árboles bajo intensivas prácticas de cultivo.
Figura 4: Registros de parámetros de ancho de anillo y densidad de 13 clones analizados.
Debido a que factores técnicos y biológicos pueden causar diferencias entre las determinaciones de
densidad por métodos gravimétrico/volumétrico y rayos X (Lenz et al. 1976) es necesario analizar la
magnitud de esas diferencias en maderas de álamo. Es importante no solo calcular factores de
corrección para convertir las densidades ópticas en físicas sino también estimar las diferencias absolutas
de la densidad resultante de los dos métodos. Para ejemplificar esta relación, se consideró una muestra
radial correspondiente al clon Conti 12, donde se midió la densidad mediante el método tradicional
gravimétrico/volumétrico y mediante rayos X. Esta estimación se realizó en 5 bloques (muestras)
consecutivos, desde médula hasta corteza. Los resultados (Tabla 1) indican que los valores de densidad
de madera logrados por ambos métodos alcanzan valores similares. Algunas inclusiones minerales
pueden distorsionar estas medidas, tal como ocurre en las porciones más cercanas a la médula (muestra
2N). Sin embargo, para las otras muestras (3N, 4N, 5N y 6N), los valores de densidad son muy similares.
Esto indicaría una gran aproximación en la calidad de los datos logrados por ambos métodos. Aún
cuando estos resultados deben ser extendidos a otros clones y procedencias de cultivo, los resultados
indican que los valores de densidad radiométrica son altamente similares a los obtenidos por métodos
gravimétrico/volumétrico.

Tabla 1: Comparación entre datos de densidad gravimétrica/volumétrica y densidad de rayos X de los
mismos bloques de madera obtenidos de árboles de clones de Conti 12. Desde 1 a 4 indica la posición
relativa desde medula a corteza.
Muestra Densidad grav./volum. g/cm 3 Densidad rayos X g/cm 3
2N 0.436 0.469
3N 0.444 0.443
4N 0.443 0.441
5N 0.444 0.443
6N 0.457 0.462
Conclusiones
La técnica de rayos X aplicada a madera de Populus originó resultados prometedores para inferir
propiedades sobre la calidad de la madera: a) los perfiles densitométricos muestran claramente los
pasajes desde zonas de densidad máxima a densidad mínima entre dos anillos adyacentes, b) los
perfiles de densidad dentro del anillo muestran un similar incremento en su progresión observado en
maderas de coníferas, c) los valores de densidad obtenidos con rayos X reproducen adecuadamente los
valores de densidad principal gravimétrica/volumétrica encontrados normalmente en maderas de
Populus, d) el método de rayos X permite el análisis de los valores de densidad a través de la vida útil
del árbol, originado un continuo perfil densitométrico desde la médula hasta la corteza, y e) la técnica
permite comparaciones densitométricas entre radios del mismo árbol, entre árboles del mismo sitio y
valores de densidad entre diferentes sitios. La única limitación del método de los rayos X es su relativo
alto costo y el tiempo que insume. De todos modos, nosotros firmemente sugerimos el uso de la técnica
de rayos X sobre los cálculos de densidad relacionados a la calidad de la madera de Populus.
Referencias
DeBell, D.S., R. Singleton, C.A. Harrington, and B.L. Gartner. 2002. Wood density and fiber length in
young Populus stems: Relation to clone, age, growth rate, and pruning. Wood and Fiber Science, 34(4):
529-539.
Lenz, O., E. Schär, and F.H. Schweingruber. 1976. Methodische Probleme bei der radiographishdensitometrischen
Bestimmung der Dichte und der Jahrringbreiten von Holz. Holzforschung 30: 114-123.
Agradecimientos
Esta investigación ha sido realizada mediante financiamiento otorgado por Secretaría de Ciencia,
Técnica y Posgrado, Universidad Nacional de Cuyo, Proyectos 06/A279 y 06/A351.