Genetic differentiation for size at first reproduction through male versus female functions in the widespread Mediterranean tree Pinus pinaster.

BACKGROUND AND AIMS: The study of local adaptation in plant reproductive traits has received substantial attention in short-lived species, but studies conducted on forest trees are scarce. This lack of research on long-lived species represents an important gap in our knowledge, because inferences about selection on the reproduction and life history of short-lived species cannot necessarily be extrapolated to trees. This study considers whether the size for first reproduction is locally adapted across a broad geographical range of the Mediterranean conifer species Pinus pinaster. In particular, the study investigates whether this monoecious species varies genetically among populations in terms of whether individuals start to reproduce through their male function, their female function or both sexual functions simultaneously. Whether differences among populations could be attributed to local adaptation across a climatic gradient is then considered. METHODS: Male and female reproduction and growth were measured during early stages of sexual maturity of a P. pinaster common garden comprising 23 populations sampled across the species range. Generalized linear mixed models were used to assess genetic variability of early reproductive life-history traits. Environmental correlations with reproductive life-history traits were tested after controlling for neutral genetic structure provided by 12 nuclear simple sequence repeat markers. KEY RESULTS: Trees tended to reproduce first through their male function, at a size (height) that varied little among source populations. The transition to female reproduction was slower, showed higher levels of variability and was negatively correlated with vegetative growth traits. Several female reproductive traits were correlated with a gradient of growth conditions, even after accounting for neutral genetic structure, with populations from more unfavourable sites tending to commence female reproduction at a lower individual size. CONCLUSIONS: The study represents the first report of genetic variability among populations for differences in the threshold size for first reproduction between male and female sexual functions in a tree species. The relatively uniform size at which individuals begin reproducing through their male function probably represents the fact that pollen dispersal is also relatively invariant among sites. However, the genetic variability in the timing of female reproduction probably reflects environment-dependent costs of cone production. The results also suggest that early sex allocation in this species might evolve under constraints that do not apply to other conifers.

Reserva mineral de potássio em Latossolo cultivado com Pinus taeda L.

No Brasil, aproximadamente 1,87 milhões de hectares são plantados com as espécies de Pinus, normalmente em solos pobres quimicamente. Os objetivos deste trabalho foram estudar a mineralogia das frações areia, silte e argila e estimar a reserva mineral de K por diferentes métodos de extrações químicas em solo naturalmente pobre nesse nutriente e cultivado com Pinus taeda L., no Segundo Planalto Paranaense. Foram selecionadas cinco árvores com maior diâmetro (árvores dominantes), em uma área de 500 m², para abertura de uma trincheira (1,6 m) na projeção da copa de cada árvore. Todos os perfis foram classificados como Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico e apresentaram similaridade na morfologia e na sequência dos horizontes, cujas profundidades médias foram: O = 0,04 m, A1 = 0-0,09 m, A2 = 0,09-0,24 m, BA = 0,24-0,43 m, B1 = 0,43-0,66 m e B2 = 0,66-1,60+ m. As amostras coletadas em cada horizonte foram submetidas a análises físicas (granulometria) e químicas (pH, carbono orgânico, acidez potencial, Al3+ e bases trocáveis, P disponível, K total e não trocável), e as frações areia, silte e argila foram estudadas por difratometria de raios-X (DRX). As frações areia e silte dos solos apresentaram mineralogia bastante uniforme, com predomínio absoluto de quartzo e apenas ocorrência de discretas reflexões de mica por DRX. A fração argila também apresentou limitada ocorrência de minerais micáceos. Os tratamentos sequenciais para remoção de óxidos de Fe, gibbsita e caulinita foram eficientes para concentração de mica na fração argila, o que facilitou a identificação de biotita e muscovita por DRX. Os baixos teores de K não trocável obtidos com diferentes concentrações de HNO3 fervente (máximo de 91 mg kg-1) e de K total extraído com HF concentrado (máximo de 202,7 mg kg-1) foram consistentes com a pobreza das frações do solo em minerais primários, fontes desse nutriente. As correlações positivas e significativas entre os teores não trocáveis de K no solo e os teores e conteúdos do nutriente nas árvores indicaram a importância de formas de reservas do nutriente na nutrição da espécie em solos altamente intemperizados e pobres em K trocável.

Resposta de pinus taeda com diferentes idades à adubação NPK no Planalto Sul Catarinense

Na região do Planalto Sul-catarinense, a maioria das florestas de Pinus foi implantada sem fertilização do solo na fase de plantio. Atualmente, muitas áreas encontram-se em segunda ou terceira rotação de Pinus e sem nenhuma fertilização, o que pode limitar a produtividade pela baixa fertilidade do solo. Uma alternativa para a mitigação desse problema seria a adubação em povoamentos já estabelecidos. Com o objetivo de avaliar o efeito da adubação com N, P e K, em diferentes fases de crescimento de Pinus taeda, foram conduzidos experimentos no campo, em plantios de um, cinco e nove anos de idade, todos de segunda rotação, sobre Cambissolos no município de Otacílio Costa, SC. Os tratamentos consistiram de combinações de doses de N (N0 = 0, N1 = 70 e N2 = 140 kg ha-1 de N), P (P0 = 0, P1 = 75 e P2 = 150 kg ha-1 P2O5) e K (K0 = 0, K1 = 60 e K2 = 120 kg ha-1 de K2O), além de uma testemunha, nas seguintes combinações: N0P0K0, N0P1K0, N1P1K1, N1P2K1, N1P2K2 e N2P2K1. O delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso com três repetições. Foram avaliados altura e diâmetro no colo ou à altura do peito das árvores e calculado o volume de tronco das plantas e teores de N, P e K nas acículas aos seis e 18 meses, após a aplicação dos tratamentos. Os resultados evidenciaram que nas plantas de um ano de idade houve incremento significativo no volume de madeira com a aplicação de 70 kg ha-1 de P2O5. Para os plantios de cinco e nove anos, a adição de doses a partir de 70, 75 e 60 kg ha-1 de N, P2O5 e K2O, respectivamente, promoveram incrementos significativos no volume de madeira, mostrando que a adubação em florestas já estabelecida é uma estratégia a ser considerada em sítios de baixa fertilidade.

Sustainability of Wood Productivity of Pinus TaedaBased on Nutrient Export and Stocks in the Biomass and in the Soil

ABSTRACT The impact of intensive management practices on the sustainability of forest production depends on maintenance of soil fertility. The contribution of forest residues and nutrient cycling in this process is critical. A 16-year-old stand of Pinus taeda in a Cambissolo Húmico Alumínico léptico (Humic Endo-lithic Dystrudept) in the south of Brazil was studied. A total of 10 trees were sampled distributed in five diameter classes according to diameter at breast height. The biomass of the needles, twigs, bark, wood, and roots was measured for each tree. In addition to plant biomass, accumulated plant litter was sampled, and soil samples were taken at three increments based on sampling depth: 0.00-0.20, 0.20-0.40, 0.40-0.60, 0.60-1.00, 1.00-1.40, 1.40-1.80, and 1.80-1.90 m. The quantity and concentration of nutrients, as well as mineralogical characteristics, were determined for each soil sample. Three scenarios of harvesting intensities were simulated: wood removal (A), wood and bark removal (B), and wood + bark + canopy removal (C). The sum of all biomass components was 313 Mg ha-1.The stocks of nutrients in the trees decreased in the order N>Ca>K>S>Mg>P. The mineralogy of the Cambissolo Húmico Alumínico léptico showed the predominance of quartz sand and small traces of vermiculite in the silt fraction. Clay is the main fraction that contributes to soil weathering, due to the transformation of illite-vermiculite, releasing K. The depletion of nutrients from the soil biomass was in the order: P>S>N>K>Mg>Ca. Phosphorus and S were the most limiting in scenario A due to their low stock in the soil. In scenario B, the number of forest rotations was limited by N, K, and S. Scenario C showed the greatest reduction in productivity, allowing only two rotations before P limitation. It is therefore apparent that there may be a difference of up to 30 years in the capacity of the soil to support a scenario such as A, with a low nutrient removal, compared to scenario C, with a high nutrient removal. Hence, the effect of different harvesting intensities on nutrient availability may jeopardize the sustainability of P. taeda in the short-term.