Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10348/10719
Title: Ecology and management of Pinus nigra in mountain areas
Authors: Dias, Alexandra Luísa Ribeiro
Advisor: Lousada, José Luís Penetra Cerveira
Carvalho, Ana Isabel Ferreira
Gaspar, Maria João Magalhães
Keywords: European black pine
physical, chemical and mechanical wood properties
Issue Date: 27-Jan-2021
Abstract: Pinus nigra Arnold is a relict pine species from the Tertiary period, with a complex botanical classification. Its natural distribution is wide, fragmented and ranges from the Northern Mediterranean, North Africa and Eastwards to the Black Sea, Corsica and Sicily islands. In Portugal, P. nigra populations are allochthonous, were planted 50 to 90 years ago with plant material of unknown origin and, until the beginning of this work, were just characterized morphologically by Louro in 1982. This work intended to evaluate the P. nigra stands planted in the North and Centre of Portugal, their wood density, growth and quality traits, and to characterise molecularly their genetic structure, variability and relationships in order to infer about their origin and/or infraspecific taxonomy by comparison with P. nigra samples from different provenances and with known taxonomic classification. For this work, six planted stands that were considered representative of the species distribution in Portugal were chosen. Height and diameter at breast height (DBH) was measured and the general state of these stands evaluated. Overall, no mortality was observed except in Paredes de Coura, where trees manifested poor growth. Schumacher model was tested for the prediction of DBH growth and provided satisfying results in terms of the model fitness. Wood traits evaluation revealed that P. nigra had identical or slightly higher values of wood density components, similar growth rate and mechanical properties, higher fiber length and extractive content and lower Klason lignin and H/G ratio than Pinus pinaster which constitutes the main species used by the Portuguese forestry industry. In this sense, P. nigra could be used to satisfy wood national demands. Concerning the genetic results achieved with dominant inter-simple sequence repeats (ISSRs) and Start Codon Targeted (SCoT) markers, 127 P. nigra individuals planted in Portugal were clustered per population. Genetic differentiation was higher within rather than among populations. The pooled ISSR and SCoT data indicated that the Portuguese populations had higher genetic proximity with foreign samples of subspecies laricio. Also, the separate analysis per marker system revealed that two varieties of subspecies laricio (corsicana and calabrica) may have been used in the plantations of the Portuguese P. nigra stands. Upon molecularly analysed with codominant markers simple sequence repeats (SSRs), the same planted populations also revealed higher intra-population diversity but a genetic structure defined into two clusters with low differentiation. This last feature might suggest two provenances or infraspecific taxa, corroborating the results achieved with the dominant markers. Despite the comparison of the SSR data among Portuguese and foreign P. nigra samples from different subspecies, it was not possible to infer unequivocally the origin and/or infraspecific taxonomy of the planted populations. Although the multidisciplinary characterizations performed during this work in the P. nigra planted in Portugal provided useful information for future studies on forest management, afforestation and germplasm use, research involving the comparison of the Portuguese samples with others from different provenances and infraspecific taxa, and the use of other marker systems, should not be discarded.
Pinus nigra Arnold é uma conífera do período Terciário, de classificação botânica complexa. A sua distribuição natural é ampla e fragmentada, abrangendo desde o Norte do Mediterrâneo, Norte de África e, a Este, o Mar Negro, bem como as ilhas de Córsega e Sicília. Em Portugal, as populações de P. nigra são alóctones, foram plantadas há 50 a 90 anos com material vegetal de origem desconhecida, e até ao início deste trabalho, foram apenas caracterizadas morfologicamente por Louro em 1982. Este trabalho pretendeu avaliar a aptidão dos povoamentos de P. nigra plantados no Norte e Centro de Portugal, as suas características de densidade, crescimento e qualidade da madeira, e caracterizar molecularmente a estrutura, variabilidade e relações genéticas para inferir sobre a sua origem e/ou taxonomia infraespecífica por comparação com amostras de P. nigra de diferentes origens e com classificação taxonómica conhecida. Para este trabalho foram escolhidos seis povoamentos plantados considerados representativos da distribuição da espécie em Portugal. Foi avaliado o estado geral dos povoamentos através da altura e diâmetro à altura do peito (DAP). No geral, nenhuma mortalidade foi observada, exceto em Paredes de Coura, onde as árvores manifestaram fraco crescimento. O modelo de Schumacher foi testado para a previsão do crescimento do DAP, fornecendo resultados satisfatórios e adequados para a espécie. A avaliação das características da madeira revelou que P. nigra demonstrava valores idênticos ou ligeiramente superiores de componentes de densidade de madeira, taxa de crescimento, propriedades mecânicas semelhantes, maior comprimento das fibras e conteúdo extrativo e menor lenhina Klason e razão H/G comparativamente com Pinus pinaster, que constitui uma das principais espécies utilizadas pela indústria florestal portuguesa. Neste sentido, P. nigra poderia ser utilizada para atender às necessidades nacionais da indústria florestal. Relativamente aos resultados genéticos alcançados com os marcadores dominantes intermicrossatélites (ISSR) e SCoT (“Start Codon Targeted”), 127 indivíduos de P. nigra plantados em Portugal foram agrupados por população. A diferenciação genética foi maior dentro da população do que entre as populações. A totalidade dos dados ISSR e SCoT indicaram que as populações portuguesas tinham maior proximidade genética com amostras estrangeiras da subespécie laricio. Adicionalmente, a análise separada por sistema marcador revelou que as duas variedades da subespécie laricio (corsicana e calabrica) podem ter sido usadas nas plantações dos povoamentos portugueses de P. nigra. Após a análise molecular realizada com os marcadores codominantes microssatélites (SSR), as mesmas populações plantadas também revelaram maior diversidade intra-populacional mas uma estrutura genética definida em dois grupos com baixa diferenciação. Este facto pode sugerir duas proveniências ou taxa infraespecíficos, corroborando os resultados alcançados com os marcadores dominantes. Apesar da comparação dos dados SSR entre amostras portuguesas e estrangeiras de P. nigra de diferentes subespécies, não foi possível inferir de forma inequívoca a origem e/ou a taxonomia infraespecífica das populações plantadas. Embora as caracterizações multidisciplinares realizadas ao longo deste trabalho nas populações de P. nigra plantadas em Portugal tenham fornecido informações úteis para a gestão florestal, florestação e utilização de germoplasma, pesquisas futuras envolvendo a comparação das amostras portuguesas com outras de diferentes proveniências e taxa infraespecíficos, e o uso de outros sistemas marcadores, não devem ser descartadas.
Description: Este trabalho foi expressamente elaborado com vista à obtenção do grau de Doutor em Ciências Agronómicas e Florestais - Tese apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
URI: http://hdl.handle.net/10348/10719
Document Type: Doctoral Thesis
Appears in Collections:DCFAP - Dissertações de Mestrado
TD - Teses de Doutoramento

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