Modelling juvenile-mature wood transition in Scots pine (Pinus sylvestris L.) using nonlinear mixed-effects models

Nonlinear mixed-effects-models are applied successfully to estimate the cambial age of juvenile-mature wood transition in Scots pine sample trees from slow-grown stands. Till now segmented regression models are applied separately for each pith-to-bark-profile of wood density. The nonlinear mixed-effects-model overcomes this limitation while consistently and efficiently estimating the transition point for the whole sample. Furthermore standard errors can be calculated and impacts of stand and tree variables on the shape of pith-to-bark-curves can be tested. Mean ring density, earlywood, and latewood density profiles from 99 trees were determined by X-ray densitometric analysis of disks taken at 4-m stem height. The cambial age of transition from juvenile to mature wood is described according to nonlinear mixed-effects-models based on latewood density profiles. The time-series nature of the data are taken into account. The segmented quadratic-linear model shows the transition at cambial age of 21.77, which vary with the probability of 0.95 within the interval of [18.31; 26.85]. Impacts of tree variables or stands on the location of the transition point were not found, but impacts of stands on the shape of pith-to-bark-curves.

Des modèles mixtes non linéaires ont été utilisés avec succès afin d'estimer l'âge (compté depuis la moelle) du passage bois juvénile-bois adulte pour des pins sylvestres provenant de peuplements à croissance lente. Jusqu'à présent, des modèles de régression segmentés étaient ajustés individuellement à chaque profil de densité du bois de la moelle à l'écorce. Le modèle mixte non linéaire permet de dépasser cette limitation en estimant de manière efficace et cohérente l'âge du point de passage pour l'ensemble de la population échantillonnée. En outre, des variances peuvent être estimées et les impacts des peuplements et des caractéristiques des arbres sur la forme des profils de densité du bois de la moelle à l'écorce peuvent être testés. À cette fin, les profils de densité moyenne de cerne, de densité du bois initial et de densité du bois final de 99 arbres ont été mesurés par exploration microdensitométrique de clichés radiographiques obtenus à partir d'échantillons prélevés dans des disques découpés à 4 mètres de hauteur. L'âge compté depuis la moelle du passage bois juvénile-bois adulte a été identifié à partir de modèles mixtes non linéaires appliqués aux profils de densité du bois final. La nature longitudinale des données a été prise en compte. Le modèle segmenté linéaire quadratique retenu permet d'identifier un âge moyen de passage du bois juvénile au bois adulte de 21,77 ans assorti d'un intervalle de confiance à 5 % de 18,31 à 26,85 ans. Si les impacts des variables "caractéristiques des arbres" et "peuplement" sur l'âge de passage bois juvénile-bois adulte n'ont pas été identifiés comme significatifs, le peuplement est apparu avoir un effet sur la forme des courbes d'évolution de la moelle à l'écorce du caractère considéré.