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Qualité et utilisation du bois

La qualité du boisde pin maritime

par Patrick CASTERA

Introduction

Produit par une espèce à croissance rapide du fait de l’améliorationgénétique et de pratiques sylvicoles relativement dynamiques, le boisde pin maritime occupe une place à part parmi les résineux français. Ils’agit d’abord d’une essence produite et utilisée pour sa fibre depuisplus d’un demi-siècle, après la disparition de l’industrie gemmière. Lesindustries de pâte à papier ou de panneaux de fibres absorbent en effetde l’ordre de 60% des volumes exploités en Aquitaine. L’utilisation dupin maritime massif s’est développée à partir des années 1950. Mêmesi la fibre est au cœur de la transformation du pin maritime, l’industriedu sciage joue un rôle économique important : c’est d’abord la seuleindustrie susceptible de rémunérer correctement les propriétairesforestiers, et par la suite de créer un lien de partenariat entre produc-teurs et transformateurs. C’est ensuite une industrie génératrice deproduits connexes – dosses, copeaux, sciures – qui approvisionne àfaible coût les industries des pâtes et panneaux. A titre indicatif, lerendement moyen d’une scierie se situe autour de 50% : 1 m3 de boisrond génère environ 1/2 m3 de sciages et 1/2 m3 de connexes.Les deux secteurs qui consomment le plus de sciages en pin maritime

sont l’emballage et le parquet lambris (48% et 30% des volumes sciés,respectivement). Le secteur de la construction est un marché en deve-nir, pour lequel les besoins en innovation technologique sont impor-tants.

forêt méditerranéenne t. XXVI, n° 1, mars 2005

A travers cet article,Patrick Castéra nous présente

les principales caractéristiquesde la qualité du bois de pin

maritime. Bien que les étudesaient été réalisées sur des pins

d’origine landaise, les résultatssont pour l’essentiel transposable

au pin mésogéen.

Bien que n’ayant pas pu participer aux Journéesd’étude sur le pin maritime, Patrick Castéra a bien

voulu nous fournir cet article, nous l’en remercions,ainsi que Pierre Alazard et le CTBA pour leur

contribution sur le sujet au moment des Journées.

Dans ce contexte économique, la notion dequalité du bois de pin maritime est relative,les critères n’étant pas les mêmes pour unelame de parquet, une palette ou une poutrede charpente. On peut néanmoins dégagerquelques éléments fondamentaux qui déter-minent la qualité de ce bois en comparaisonà celle d’autres essences résineuses. L’objetde cet article est de faire une synthèse de ceséléments de qualité, et leur déterminismebiologique.

La forme de l’arbre :une caractéristique essentielle

Le pin maritime se différencie de la plu-part des autres espèces résineuses autoch-tones par la flexuosité de son tronc, liée à desfacteurs climatiques – vents dominantsd’ouest – et de sol. La présence d’une couched’alios à une profondeur relativement faibledans les zones de lande humide limite ledéveloppement du pivot central du systèmeracinaire, créant ainsi une instabilité del’ancrage au sol. Ce facteur, combiné à unehydromorphie temporaire du sol en hiver etdes vents dominants, est susceptible de pro-voquer un basculement de l’arbre (inclinai-son), qui réagit par une tentative de redres-sement (gravitropisme). Les mécanismesphysiologiques de redressement ont été étu-diés depuis longtemps, et sont aujourd’hui

assez bien connus. Ils conduisent au dévelop-pement de courbures multiples du tronc,dont la plus importante économiquement estla courbure basale, qui concerne la bille depied.On conçoit aisément l’importance écono-

mique de ce défaut, qui empêche le sciage engrande longueur des billons de pin maritime,limitant de fait les applications en char-pente. Il existe aujourd’hui des solutionstechnologiques, sur lesquelles je reviendrai.Il existe un déterminisme génétique des

défauts de forme, et notamment un effet« provenance » : ainsi, l’Institut national dela recherche agronomique (INRA) a montrépar des test comparatifs que les provenancesd’origine corse avaient un tronc plus droitque les provenances landaises. Cela tientnotamment à un développement racinaireplus important dans le jeune âge chez le pincorse, au détriment de la croissanceaérienne. En d’autres termes, il existe unantagonisme, à ce niveau de déterminisme,entre production de bois et rectitude dutronc. Les programmes d’amélioration géné-tique du pin maritime de l’INRA et del’AFOCEL ont depuis longtemps intégré lecritère de rectitude dans les schémas desélection, et des gains génétiques significa-tifs ont été obtenus. Dans la pratique, lespremières éclaircies permettent d’éliminerles arbres les plus défectueux.Les défauts de forme ont un impact direct

sur la qualité du bois de pin maritime, car lecambium de l’arbre produit, pour permettrele redressement du tronc, un bois de natureparticulière appelé bois de compression.Dans du bois normal, le cambium produitdes cellules telles que celles représentées surla photo 2. Les cellules de bois initial à paroifine sont suivies de la formation d’une zonerelativement étroite de bois final à cellulesépaisses. Dans le cas d’un tronc incliné, lebois de compression est produit sur la partieinférieure du tronc, et s’accompagne d’unecroissance plus forte dans cette direction (Cf.Photo 3). La moelle de l’arbre s’en trouveainsi excentrée : on appelle cette particula-rité « anisotropie de la croissance ». Le boisde compression présente des caractéristiquesphysico-chimiques, anatomiques et méca-niques particulières : sa teneur en lignine estplus élevée que celle du bois normal de pin, ilest donc plus coloré, ce qui permet de le dis-tinguer à l’œil nu. Par ailleurs, ses dimen-sions dans le sens des fibres varient plus for-

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Le pin maritime en région méditerranéenne

Photo 1 :La rectitude du troncest un enjeu majeur

de qualité chez le pinmaritime. L’améliorationgénétique par sélectiond’arbres droits permet

d’obtenir des gainsde rectitude significatifs.

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tement avec les variations d’humidité. Lerapport des variations dimensionnelles(retrait ou gonflement) entre bois normal etbois de compression peut atteindre 1/10, cequi est considérable et génère une instabilitédimensionnelle importante des sciages conte-nant du bois de compression. Cette instabi-lité se manifeste dès le séchage du bois, puislors de sa mise en œuvre, lorsque l’humiditéde l’air varie. Enfin, malgré une masse volu-mique souvent supérieure à celle du boisnormal de pin, ses propriétés mécaniquessont significativement plus faibles. C’est lecas de son module d’élasticité, conduisant àune flexibilité plus importante, et limitantles applications en structures porteusescomme les planchers ou les charpentes.

Le bois juvénilede pin maritime

Le bois juvénile est un phénomène observéchez toutes les espèces forestières, qui cor-respond à un fonctionnement particulier ducambium lors des premières années de crois-sance. Une théorie couramment admiseattribue, chez les bois résineux, ce fonction-nement particulier à la proximité desbranches vivantes, donc du houppier, maisc’est par l’anatomie des fibres que l’on carac-térise l’extension de cette zone dans l’arbre.Chez les résineux, les trachéides du boisjuvénile ont une paroi plus fine et sont pluscourtes que dans le bois formé ultérieure-ment (bois adulte). Malgré une structureanatomique différente, les propriétés phy-siques et mécaniques du bois juvénile de pinmaritime se rapprochent de celles du bois de

compression. Ce bois se caractérise doncnotamment par une instabilité dimension-nelle au séchage plus importante, et descaractéristiques mécaniques plus faibles.Chez le pin maritime, la limite du bois

juvénile se situe entre 12 et 15 cernes depuisla moelle, selon les propriétés mesurées.Selon cette hypothèse, on peut donc considé-rer qu’un arbre adulte contient de l’ordre de20 à 30% de bois juvénile à la base de sontronc, selon sa vitesse de croissance et lespratiques sylvicoles, mais cette proportionaugmente drastiquement au-delà de 10mètres.Les pratiques sylvicoles, et notamment la

fertilisation initiale et l’élagage artificiel, ontsans doute un effet sur la proportion de boisjuvénile dans l’arbre.

Caractéristiques mécaniquesdu bois de pin maritime

En dehors de la présence de bois juvénileou de bois de compression, ce sont principale-ment les nœuds qui affectent la qualitémécanique du bois de pin maritime. Lesnœuds n’apparaissent pas de façon totale-ment aléatoire, mais sont structurés en ver-ticilles, qui correspondent au rythme annuelde croissance de l’arbre. Leur forme dépendde la forme de la branche lorsque elle estincluse dans le tronc, et du mode de débit(orientation du sciage dans le billon). Selonl’état de la branche, vivante ou morte, lenœud peut être sain et adhérent, ou mort etnon adhérent. Les nœuds sains se trouventdans la partie centrale de l’arbre, c’est-à-direle bois juvénile. Ils sont évidemment prédo-

Qualité et utilisation du bois

Photo 2 (à gauche) :Trachéides de bois initial(à gauche de la photo)et de bois final de pinmaritime (à droite).Noter les variationsimportantesdes dimensionsdes parois cellulairesentre les deux typesde bois, qui génèrentdes différencesde propriétés physiques :plus faible densitépour le bois initial,plus faible perméabilitédu bois final.

Photo 3 (à droite) :Le bois de compressionest une caractéristiquequi affecte la qualitédu bois de pin maritime.Ce bois estgénéralement associéà des défauts de formedu tronc, et présentedes caractéristiquesdéfavorables : instabilitéau séchage, plus grandeflexibilité.

minants dans les bois d’éclaircies ou lesbillons proches du houppier.Il existe probablement un effet de la sylvi-

culture, de même qu’il existe un effet géné-tique, sur les caractéristiques de nodosité dupin maritime. Ainsi, un effet de provenance apu être montré sur l’angle de branchaison,qui influence la dimension du nœud sur laplanche : les provenances marocaines pré-sentent des branches plus horizontales queles provenances landaises, produisant desnœuds moins étendus dans l’axe des fibres.La présence de nœuds dans les sciages

affecte plus la résistance mécanique enflexion (MOR) que la flexibilité (MOE). Cesdeux caractéristiques sont mesurées par desessais de flexion. Plusieurs campagnes expé-rimentales ont été menées par le Centre

technique du bois et de l’ameublement(CTBA) et le Laboratoire de rhéologie du boisde Bordeaux (LRBB), totalisant plus de 3000pièces testées. Ces études ont été réaliséessur cinq provenances landaises, et n’ontmontré aucune différence significative dequalité entre ces provenances. En revanche,il existe un effet de hauteur dans l’arbreimportant, qui se traduit par une diminutionimportante du module d’élasticité et de larésistance. La raison principale en estl’augmentation de la nodosité avec la hau-teur, qui s’accompagne d’une augmentationde la proportion de bois juvénile. Un effetsimilaire est observé lorsque les arbres sontcoupés plus jeunes. C’est le cas des sylvicul-tures intensives, qui permettent de réduirel’âge de la coupe rase.

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Le pin maritime en région méditerranéenne

Fig. 1 :Effet de la hauteur de prélèvement des planchessur la résistance mécanique en flexion du bois de pinmaritime. La résistance moyenne en dessousde 3 mètres est de l’ordre de 50 MPa, elle n’excèdepas 30 MPa au-delà de 15 mètres, soit une réductionde 40%. Les barres verticales indiquent la variabilitéobservée. On constate que c’est à la base du troncqu’elle est la plus marquée, ce qui est logique :présence simultanée de bois juvénile et de boisadulte, bois sain (sans nœuds) ou noueux…et souvent également du bois de compressiondu fait de la courbure basale du tronc.

Sciage de qualité O2

Variation de résistance mécanique

Sciage de qualité O1

Variation de résistance mécanique

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Les valeurs de module d’élasticité commede résistance montrent que cette essencepeut aisément être utilisée en charpente tra-ditionnelle (qualité C18 selon les standardseuropéens). Cependant, si l’on réalise unclassement préalable efficace, une proportionnon négligeable des bois sciés peut être utili-sée en charpente industrielle ou en lamellécollé. De plus, avec les technologies actuellesd’aboutage, on peut réaliser de grandes lon-gueurs sur des sections structurales, ce quirésout le problème de la flexuosité.

Autres paramètres pouvantaffecter la qualité du boisde pin maritime

Les poches de résine : les poches derésine constituent un défaut visuel quidéclasse le bois de pin maritime. Dans cer-tains cas, elles peuvent également affecterses propriétés mécaniques. Certaines poches,d’origine traumatique, résultent de la cicatri-sation du tronc consécutivement à une bles-sure. Ce sont généralement les plus pénali-santes d’un point de vue esthétique, car ellespeuvent toucher plusieurs cernesd’accroissement. Les poches les plus cou-rantes ne sont pas celles-ci, ce sont despoches ressemblant à des roulures et rem-plies de résine (Cf. Photo 4). On n’en connaîtpas l’origine, et il est donc difficile de prévoirleur présence à l’intérieur du tronc.L’angle du fil biologique : sur les arbres

jeunes, il peut arriver que les fibres soientinclinées par rapport à l’axe du tronc, commesi la croissance se faisait en hélice. Ce para-mètre est évidemment un facteurd’instabilité dimensionnelle du bois, et péna-lise fortement la qualité mécanique. Des tra-vaux réalisés à l’INRA ont montré qu’il yavait un fort déterminisme génétique sur cecaractère. On peut donc partiellement le cor-riger par la sélection.Le bleu du pin maritime : le bleuisse-

ment du pin maritime résulte du développe-ment de champignons (Aurebasidium pullu-lans et Sclerophoma pythiophila) qui senourrissent des réserves nutritives del’aubier. Ces champignons n’altèrent doncque les qualités esthétiques du bois, et nemodifient en rien ses qualités mécaniques.Le meilleur moyen de se prévenir de ce pro-

blème est de sécher le bois rapidement, maisil existe des traitements anti-bleu que l’onapplique aux grumes en bord de route ou surparc de stockage.

Conclusion

Le pin maritime est une essence dont lasylviculture est bien maîtrisée, et qui estapte à de nombreuses utilisations. Je n’aipas parlé ici des panneaux contreplaqués,des panneaux de particules ou de fibres, quiconstituent une autre forme de valorisationde cette essence. Malgré un contrôle par lagénétique et la sylviculture des conditions decroissance, c’est un bois qui reste très hétéro-gène et variable, ce qui nécessite un classe-ment efficace.On peut dans une certaine mesure amélio-

rer la qualité du bois par sélectiongénétique : la densité du bois, comme la lon-gueur des fibres, sont sous contrôle géné-tique. On a vu que la forme de l’arbre l’étaitaussi. Néanmoins, la technologie, le séchage,le classement, le collage, restent détermi-nants pour proposer des produits de qualité.

P.C.

Références

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Castéra P., Faye C. and El Ouadrani A.,1996, Prevision of the bending strength of

Qualité et utilisation du bois

Photo 4 :Deux poches de “type 1”observées sur un billonde pin maritime. Cespoches sont des formesde fentes tangentiellesremplies de résine.Leur origineest indéterminée, maiselle est probablementliée à un stress.

Patrick CASTERALaboratoirede rhéologie du boisde Bordeaux - LRBB(CNRS / INRA /UniversitéBordeaux 1)69, route d’Arcachon33612 Cestas cedex

timber with a multivariate statisticalapproach, Ann. Sci. For 53, 885-898.

Dumail J.F., Castéra P. and Morlier P.,1998, Hardness and basic density variationin the juvenile wood of maritime Pine, Ann.Sci. For. 55, 911-923.

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Le pin maritime en région méditerranéenne

En projet : une monographiesur le pin maritimeL’Institut national de la recherche agronomique (INRA - Station de recherchesforestières de Pierroton de Bordeaux – Cestas) a mis en chantier une monogra-phie internationale sur le pin maritime, concrétisant ainsi un vieux projet de syn-thèse des connaissances acquises sur cette espèce depuis une trentaine d’années.

Cet ouvrage comportera deux tomes.– Le premier tome portera sur la biologie, l’écologie, l’écophysiologie, la géné-tique, la répartition géographique. Il traitera aussi des risques biotiques et abio-tiques, de la croissance (y compris sa modélisation), de la sylviculture et de sesusages non-bois.– Le second tome traitera du bois du pin maritime (mécanique, formation, quali-tés, conservation, transformations), de l’amélioration de sa qualité et des produitsque l’on en tire.

C’est Jean Timbal qui est le coordonnateur général de l’ouvrage. Il est assisté parPatrick Castéra (Directeur du Laboratoire de rhéologie du bois de Bordeaux) pourle tome 2, et par un certain nombre de personnes responsables de tel ou tel cha-pitre.De nombreux spécialistes français et étrangers, en particulier d’Espagne et duPortugal, collaborent à cet ouvrage qui se veut résolument européen.En plus de l’édition française faite par l’INRA, il est prévu une édition anglaisesponsorisée par l’IEFC (Institut européen de la forêt cultivée) et probablement desversions espagnoles et portugaises.Actuellement, un certain nombre de contributions sont déjà disponibles, et beau-coup d’autres en cours de réalisation. On peut espérer que l’ensemble des textessera disponible à l’automne 2005, et que la réalisation du livre sera faite en 2006.

forêt méditerranéenne t. XXVI, n° 1, mars 2005