Abstract
There are many studies describing the physical and anatomical properties of eucalypt wood, but studies comparing the performance of diploid and polyploid clones in terms of wood anatomy and wood quality are scarce. In this context, this study aimed to compare the performances of Eucalyptus diploid and polyploid clones with the same genetic origin by analyzing the physical and anatomical properties of the wood to extend the information on wood quality for pulp and paper production. Woods samples from eucalypt hybrids (E. grandis x E. urophylla) from experimental plantations of Suzano S.A. were used. Moisture content, basic density and fiber size were determined. The data related to these variables were tested by analysis of variance. Moisture content in polyploids was 4% higher than in diploids. The mean basic density in diploid clones was 13% higher than in polyploid clones, although there was no significant difference between one of the evaluated clones. The mean fiber length in polyploid clones was 18% higher than in diploid clones. No significant differences were found in the wood quality indexes for cellulosic pulp production. Synthetic polyploid clones of eucalypt presented lower basic density and fibers with higher length and wall thickness when compared to diploids, indicating the potential use of polyploids in eucalypt pulp and paper production.
Similar content being viewed by others
References
Alves ICN, Gomide JL, Colodette JL, Silva HD (2011) Caracterização tecnológica da madeira de Eucalyptus Benthamii para produção de celulose kraft [Technological characterization of Eucalyptus Benthamii wood for kraft pulp production]. Ciência Florestal 21:167–174. https://doi.org/10.5902/198050982759
ABNT (1997) ABNT NBR 7190: Projetos de estruturas de madeira (1997) [Projects of wooden structures]. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, p 107p
Associação Brasileira de Normas Técnicas-ABNT (2003) ABNT NBR 11941-02 Determinação da densidade básica em madeira (2003) [Determinations of wood basic density], Rio de Janeiro, 6 p.
Ballarin AW, Palma HAL (2003) Propriedades de resistência e rigidez da madeira juvenil e adulta de Pinus taeda L [Resistance and stiffness properties of juvenile and adult Pinus taeda L. wood] Árvore (Brazilian Journal of Forest Science), Viçosa-MG. Rev Árvore 27(3):371–380. https://doi.org/10.1590/S0100-67622003000300014
Baldin T, Marchiori JNC, Nigoski S, Talgatti M, Denardi L (2017) Anatomia da madeira e potencial de produção de celulose e papel de quatro espécies jovens de Eucalyptus L’Hér. [Wood anatomy and pulp and paper production potential of four young species of Eucalyptus L’Hér]. Ciência da Madeira (Braz J Wood Sci). 8(2):114–126. https://doi.org/10.15210/cmad.v8i2.10672
Bassa AGMC, Silva Junior FG, Sacon VM (2007) Misturas de madeira de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla e Pinus taeda para produção de celulose kraft através do Processo Lo‑Solids [Mixtures of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla and Pinus taeda wood for kraft pulp production through the Lo‑Solids Process]. Sci For 75:19–29. https://doi.org/10.11606/D.11.2007.tde-08032007-162226
Berlyn GP, Miksche JP (1976) Botanical microtechnique and cytochemistry. Yowa State University, Ames, p 276
Biondo E, Miotto STS, Schifino-Wittmann MT (2005) Citogenética de espécies arbóreas da subfamília Caesalpinioideae – Leguminosae do Sul do Brasil [Tree species cytogenetics of the subfamily Caesalpinioideae - Leguminosae from Southern Brazil.]. Ciência Florestal Santa Maria 15(3):241–248. https://doi.org/10.5902/198050981861
Bona DAO, Karsburg IV, Gallo R (2016) Indução e identificação de poliploidia em Hymenaea courbaril L var stilbocarpa (Hayne) Lee et Lang [Induction and identification of polyploidy in Hymenaea courbaril L var stilbocarpa (Hayne) Lee et Lang]. Ciência Florestal Santa Maria 26(4):1331–1337. https://doi.org/10.5902/1980509825151
Boschetti WTN, Paes JB, Oliveira JTS, Dudecki L (2015) Características anatômicas para produção de celulose do lenhode reação de árvores inclinadas de eucalipto [Anatomical characteristics for cellulose production from the reaction wood of inclined eucalypt trees]. Pesquisa Agropecuária Brasileira 50(6):459–467. https://doi.org/10.1590/S0100-204X2015000600004
Carvalho DM, Silva MR, Colodette JL (2015) Estudo da relação entre condições de polpação e propriedades físico-mecânicas do papel [Study of the relationship between pulping conditions and physical-mechanical properties of paper]. Árvore (Braz J For Sci) 39(3):575–584
DEPEC-BRADESCO. Papel e Celulose. Economia em dia (2018) [Pulp and Paper. Economy up to date] Available in: https://www.economiaemdia.com.br/EconomiaEmDia/pdf/infset_papel_e_celulose.pdf Accessed April 20 2019.
Foelkel CEB, Barrichelo LEG (1975) Relações entre características da madeira e propriedades da celulose e papel [Relationships between wood characteristics and properties of pulp and paper]. O Papel 9(36):49–53. https://doi.org/10.1590/2179-8087.051313
Franklin GL (1945) Preparation of thin sections of synthetic resins and wood: resin composites, and a new macerating method for wood. Nat, London 155(3924):51
Gomide JL, Colodette JL, Oliveira RC, Silva CM (2005) Caracterização tecnológica para produção de celulose da nova geração de clones de Eucalyptus do Brasil [Technological characterization for pulp production of the new generation of Eucalyptus clones from Brazil]. Árvore (Braz J For Sci) 29(1):129–137
Han C, Xu JM, Du ZH, Li GY, Zeng BS, Wu SJ, Wang W (2011) Polyploidy induction of clone of Eucalyptus grandis with colchicine. Afr J Biotech 10:14711–14717. https://doi.org/10.5897/AJB11.093
IBÁ (2018) Instituto Brasileiro de Árvores. Sumário Executivo. [Braz Inst Trees. Executive Sum]. p.1–6.
Kumar R, Pandey KK, Chandrashekar N, Mohan S (2011) Study of age and height wise variability on calorific value and other fuel properties of Eucalyptus hybrid, Acacia auriculaeformis and Casuarina equisetifolia. Biomass & Bioenergy, Oxford 35(3):1339–1344. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.12.031
Lin H, Jian M, Liang LY, Pei WJ, Liu XZ, Zhang HY (2010) Production of polyploids from cultured shoot tips of Eucalyptus globulusLabill by treatment with colchicine. Afr J Biotechnol. 9(15):2252–2255
Melo VM (2004) Variação nas produtividades da madeira de clones de Eucalyptus cultivados em diferentes topografias e sujeitas a tempestade [Variation in wood productivity of Eucalyptus clones grown in different topographies and subject to storm] 115f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) Universidade Federal de Lavras, Lavras
Menegazzo ML (2012) Características morfológicas de celuloses branqueadas de Pinus e Eucalyptus em analisador óptico automático de fibras [Morphological characteristics of bleached pulp from Pinus and Eucalyptus in an automatic optical fiber analyzer] 77f. Dissertação Mestrado em Ciência Florestal Faculdade de Ciências Agrônomicas Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Botucatu
Meneses VA, Trugilho PF, Calegario N, Leite HG (2015) Efeito da idade e do sítio na densidade básica e produção de massa seca de madeira em um clone do Eucalyptus urophylla [Effect of age and site on basic density and production of dry wood mass in a clone of Eucalyptus urophylla]. Sci For Piracicaba 43(105):101–116
Miranda MC, Castelo PAR (2012) Avaliações anatômicas das fibras da madeira de Parkia gigantocarpa Ducke [Anatomical assessments of Parkia gigantocarpa Ducke wood fibers]. Ciência da Madeira Pelotas 3:2. https://doi.org/10.15210/cmad.v3i2.4039
Mokfienski A, Colodette JL, Gomide JL, Carvalho AMML (2008) A importância relativa da densidade da madeira e do teor de carboidratos no rendimento da polpa e na qualidade do produto [The relative importance of wood density and carbohydrate content in pulp yield and product quality]. Ciência Florestal 18:401–413
Myburg AA, Grattapaglia D, Tuskan G et al (2014) The genome of Eucalyptus grandis. Nature 510(7505):356. https://doi.org/10.1038/nature13308
Neves TA, Protasio TP, Trugilho PF et al (2013) Qualidade da madeira de clones de Eucalyptus em diferentes idades para a produção de bioenergia [Wood quality of Eucalyptus clones at different ages for the production of bioenergy]. Revista de Ciências Agrárias Belém 56(2):139–148. https://doi.org/10.4322/rca.2013.022
Oliveira JTS, Hellmeister JC, Tomazello Filho M (2005) Variação do teor de umidade e da densidade básica na madeira de sete espécies de eucalipto [Variation of moisture content and basic density in the wood of seven species of Eucalyptus]. Árvore (Brazilian Journal of Forest Science] 29(1):15–127
Pereira RC, Davide LC, Techio VH et al (2012) Duplicação cromossômica de gramíneas forrageiras: uma alternativa para programas de melhoramento genético. [Chromosome doubling of grasses: an alternative to plant breeding.] Ciência Rural, Santa Maria 42(7):1278–1285. https://doi.org/10.1590/S0103-84782012000700023
Pilate G, Chabbert B, Cathala B et al (2004) (2004) Lignification and tension wood. CR Biol 327:889–901. https://doi.org/10.1016/j.crvi.2004.07.006
R Core Team (2016) R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL: https://www.R-project.org/.
Rezende GDSP, Resende MDV, Assis TF (2014) Eucalyptus breeding for clonal forestry. T. Fenning (ed.), Challenges and Opportunities for the World’s Forests in the 21st Century, Forestry Sciences 81.
Ribeiro FA, Zani Filho J (1993) Variação da densidade básica da madeira em espécies/procedências de Eucalyptus spp [Variation of basic wood density in species/origins of Eucalyptus spp]. IPEF 46:76–85
Rodrigues ACC (2016) Morfologia de vasos e fibras da madeira de poliploide e clones híbridos de E grandis x E urophylla visando a produção de papel [Morphology of vases and fibers of polyploid wood and hybrid clones of E grandis x E urophylla for paper production] 35f. Monografia Departamento de Ciências Florestais e da Madeira Engenharia Florestal Universidade Federal do Espírito. Santo.
Santos SR, Sansígolo CA (2007) Influência da densidade básica da madeira de clones de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla na qualidade da polpa branqueada. [Influence of basic wood density of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla clones on the quality of bleached pulp.] Ciência Florestal, Santa Maria 17(1):53–63. https://doi.org/10.5902/198050981935.
Santos SR (2005) Influência da qualidade da madeira de híbridos de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla e do processo Kraft de polpação na qualidade da polpa branqueada. [Influence of the wood quality of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla hybrids and the Kraft pulping process on the quality of bleached pulp.] 178f. Dissertation (Mestrado em Recursos Florestais) – Universidade de São Paulo, Piracicaba.
Sattler MC, Carvalho CR, Clarindo WR (2016) The polyploidy and its key role in plant breeding. Planta 243:281–296. https://doi.org/10.1007/s00425-015-2450-x
Scott AJ, Knott MA (1974) A cluster analysis method for grouping means in the analysis of variance. Biometrics 30(2):507–512
Sette Junior CR, de Oliveira IR, Filho MT et al (2012) Efeito da idade e posição de amostragem na densidade e características anatômicas da madeira de Eucalyptus grandis [Effect of age and sampling position on density and anatomical characteristics of Eucalyptus grandis wood]. Árvore (Braz J For Sci) 36(6):1183–1190. https://doi.org/10.1590/S0100-67622012000600019
Shimoyama VRS, Barrichello LEG (1991) Influência de características anatômicas e químicas sobre a densidade básica da madeira de Eucalyptus spp [Influence of anatomical and chemical characteristics on the basic density of Eucalyptus spp]. Congresso Anual De Celulose E Papel. São Paulo. Annals, São Paulo, ABTCP, pp 178–183
Silva MS, Santos FAR, Silva CRA, Silva LB (2012) Características das fibras e densidade básica da madeira de quatro espécies de Mata Atlântica (Serra da Jibóia, Elísio Medrado, Bahia, Brasil): qualificação para uso e preservação. [Fiber characteristics and basic wood density of four Atlantic Forest species (Serra da Jibóia, Elísio Medrado, Bahia, Brazil): qualification for use and preservation.] I Simpósio Sobre a Biodiversidade da Mata Atlântica, Anais, r. 16. Santa Teresa, Espírito Santo.
Silva JC, Tomazello Filho M, Oliveira JTS, Castro VR (2007) Influência de idade e da posição radial nas dimensões das fibras e dos vasos da madeira de Eucalyptus grandis Hill ex Maiden [Influence of age and radial position on the fiber and vessel dimensions of Eucalyptus grandis Hill ex Maiden wood]. Árvore (Braz J For Sci) 31(6):1081–1090. https://doi.org/10.1590/S0100-67622007000600013
Tomazello Filho M (1985) Estrutura anatômica da madeira de oito espécies de eucalipto cultivadas no Brasil [Wood anatomical structure of eight species of eucalypt cultivated in Brazil]. IPEF 29(1914):25–36
Vieira HC, Danielli D, Buss R et al (2017) Morfologia da fibra e índices de resistência do papel da espécie Eucalyptus badjensis Beuzev & Welch [Fiber morphology and strength indexes of Eucalyptus badjensis Beuzev & Welch] III CBCTEM – Congresso Brasileiro de Ciência e Tecnologia da Madeira. Anais, Florianópolis
Acknowledgments
The authors thank Suzano S.A. for providing the data for the study. They also thank the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq), the Foundation for Research Support of the State of Minas (FAPEMIG) and the Higher Education Personnel (CAPES) for the financial support for the development of this study.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Ethics declarations
Conflict of interest
The authors declare that there is no conflict of interest.
Additional information
Publisher's Note
Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
da Silva Souza, T., Daolio, M.F., Mori, F.A. et al. Polyploidy as a strategy to improve the industrial quality of eucalypt wood. Wood Sci Technol 55, 181–193 (2021). https://doi.org/10.1007/s00226-020-01236-8
Received:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s00226-020-01236-8