ویژگی‌های شاخص ریخت‌شناسی برگ درختان بالغ جهت تشخیص 14 کلن‌ صنوبر پرکاربرد در زراعت چوب

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس پژوهش، بخش تحقیقات صنوبر و درختان سریع‌الرشد، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان‌تحقیقات،‌ آموزش ‌و‌ ترویج‌کشاورزی،

2 دانشیار، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی نور دانشگاه تربیت مدرس

3 مربی پژوهشی، بخش تحقیقات صنوبر و درختان سریع‌الرشد، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان‌تحقیقات، ‌آموزش ‌و ‌ترویج‌کشاورزی،

چکیده

سابقه و هدف: جنس صنوبر از درختانی است که گستردگی زیادی در مناطق مختلف جهان داشته و از تنوع ریخت‌شناسی زیادی برخوردار است. یکی از مشخصات گونه‌های مختلف صنوبر وجود ناجوربرگی در آن‌هاست. به‌ همین علت گاهی تشخیص کلن‌های مختلف یک‌گونه از همدیگر دشوار می‌شود. در نیمه شمالی کشور کلن‌های مشخصی از جنس صنوبر کاشته می‌شوند که شناخت صفات ریخت‌شناسی برگ شاخص آن‌ها می‌تواند به تشخیص آن‌ها از یکدیگر کمک نماید. شناسایی این صفات مهم­ترین هدف اجرای این پژوهش بوده است. از طرفی همبستگی میان صفات ریخت‌شناسی برگ با صفات رویشی درختان بالغ ممکن است سبب معرفی صفات ریخت‌شناسی برگ شود که به‌وسیله آن‌ها ارزیابی رویش درخت میسر گردد؛ بنابراین به‌عنوان هدف فرعی، مطالعه همبستگی صفات ریخت‌شناسی برگ با مشخصه‌های رویشی درختان بالغ مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش 14 کلن از 4 گونه نیگرا (78/42، 154/62، 135/63، betulifolia)، کبوده (45/20، 13/44)، دلتوییدس (8/63، 55/69، 258/92، marquette) و اورامریکن (154، 214، costanzo، vernirubensis) که به‌خصوص در نیمه شمالی کشور بیش از سایر گونه‌ها کاشته می‌شوند از محل کلکسیون کلن‌های مختلف صنوبر در ایستگاه تحقیقاتی البرز مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور واقع در کرج انتخاب شد. در این کلکسیون با هدف حفظ ذخایر ژنتیکی، 9 پایه از هر ژنوتیپ کاشته شده است. به‌منظور مطالعه صفات ریخت‌شناسی برگ سه‌پایه از مجموع نه پایه کاشته‌شده به‌صورت تصادفی انتخاب شد و پس از نمونه‌برداری برگ از ارتفاع 3 تا 8 متری درختان هفت‌ساله، 12 صفت ریخت‌شناسی در آن‌ها اندازه‌گیری شد. هم‌چنین به‌منظور بررسی همبستگی میان صفات ریخت‌شناسی برگ با رویش درخت بالغ، در اواخر فصل رویش در مورد همان سه‌پایه مربوط به هر کلن، قطر برابر سینه، ارتفاع کل درخت و شعاع تاج در چهار جهت جغرافیایی اصلی ثبت گردید و سپس سطح تاج‌پوشش محاسبه شد. جهت تحلیل داده‌ها با ترکیب نتایج تحلیل خوشه‌ای با تحلیل تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (با دو روش محاسبه همبستگی صفات با مؤلفه‌های اصلی و رگرسیون چندگانه صفت‌های برگ با محورهای اصلی) و هم‌چنین طرح آشیانه‌ای اقدام به تعیین مهم‌ترین صفات مؤثر در تفکیک کلن‌ها از یکدیگر گردید. در انتها این صفات مهم در بین گروه‌های مختلف حاصل از خوشه‌بندی با استفاده از آزمون دانت تی 3 مورد مقایسه قرار گرفتند تا صحت نتایج مورد تأیید قرار گیرد.
یافته‌ها: بر اساس نتایج تحلیل خوشه‌ای، کلن‌های کبوده و نیگرا و هم‌چنین دو کلن دلتوییدس 8/63 و 258/92 هر یک به‌طور جداگانه در یک گروه و چهار کلن اورآمریکن همراه با کلن‌های دلتوییدس marquette و 55/69 در گروه دیگر جای گرفتند. پنج صفت طول برگ، سطح برگ، حداکثر پهنای برگ، وزن خشک برگ و طول دمبرگ به‌عنوان اثرگذارترین مشخصه‌های شکل‌شناسی تعیین شدند که با استفاده از این صفت‌ها می‌توان کلن‌های مورد مطالعه را از همدیگر تفکیک نمود. مساحت تاج نیز تنها صفت رویشی بود که همبستگی معنی‌دار مثبتی با صفات ریخت‌شناسی برگ داشت به‌طوری‌که با افزایش مساحت تاج بر طول برگ، حداکثر پهنای برگ، طول دمبرگ، ضخامت برگ و سطح برگ و وزن خشک برگ افزوده شد.
نتیجه‌گیری: با توجه به ناجوربرگی جنس صنوبر و شباهت زیاد برگ کلن‌ها در گونه‌های مورد بررسی در این پژوهش، پنج صفت کلیدی برگ شامل طول، سطح، حداکثر پهنا و وزن خشک برگ همراه با طول دمبرگ صفات شاخص در تشخیص 14 کلن مورد مطالعه می‌باشند؛ بنابراین با اندازه‌گیری این صفات می‌توان کلن‌های کاشته‌شده در زمین‌های کشاورزی مردم را تا حد زیادی شناسایی نمود. طبق نتایج این پژوهش چنین استنباط می‌شود که سطح تاج بیش از رویش قطری و ارتفاعی بر ابعاد برگ اثرگذار است. ازاین‌رو دست‌کم در مورد کلن‌های مورد بررسی در این پژوهش، صفات ریخت‌شناسی برگ نمی‌تواند معیاری جهت ارزیابی رشد قطری و ارتفاعی درختان بالغ صنوبر باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Prominent leaf morphological traits of mature trees to distinguish 14 poplar clones widely used in tree farming

نویسندگان [English]

  • Pedram Ghadiripour 1
  • Omid Esmaeilzadeh 2
  • Rafátollah Ghasemi 3
1 Research Expert, Research Division of Poplar and Fast-growing Trees, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
2
3 Senior Research Expert, Research Division of Poplar and Fast-growing Trees, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
چکیده [English]

Background and Objectives: Populus spp. have a wide distribution with a great morphological variation in the world. The leaf heterophilic is a remarkable characteristic among the genus of this species, which makes it difficult of recognizing a clone from another. Having knowledge on leaf morphological traits would help to separate the poplar species planted in the northern Iran. This study aimed at identifying these morphological traits. The correlation between leaf morphological and the growth traits in mature trees could also be useful in assessing tree growth. Thus, investigating correlations between leaf morphology and growth traits of mature trees was considered as a minor objective for the present study.
Materials and Methods: In this study, 14 clones of four species including P. nigra (42.78, 62.154, 63.135, betulifolia), P. alba (20.45, 44.13),
P. deltoids (63.8, 69.55, 92.258, marquette), and P. euramericana
(154, 214, costanzo, vernirubensis), which are planted more than other species, especially in the northern half of the county were selected from the poplar clone’s collection of Alborz research station in Karaj county. In this collection center, 9 individuals of each genotype were planted with the aim of genetic perseverance. Three of nine individuals of each clone were randomly selected and after leaf sampling at a height of 3-8 m from seven-year-old trees, 12 morphological traits were measured. Diameter at breast height, total tree height and tree crown radius at four cardinal directions were measured in the late growing season to determine correlation coefficient between the mature tree growth and leaf morphological traits. We used the Principal Component Analysis (PCA) with two methods of calculating correlation and multiple regression analysis between leaf traits and principal axes and the nested design of experiments to determine the most effective traits on the separation of colons. Finally, mean values of morphological traits were compared using Dunnett's T3 test.
Results: According to the clustering results, P. nigra, P. alba, and two of P. deltoids (63.8, 92.258) clones were placed separately in three groups. The four P. euramericana clones in addition to marquette and 69.55 from P. deltoids constituted another group. Leaf length, leaf area, maximum width of the leaf, leaf dry weight and petiole length were determined to be the most effective morphological traits among the clones studied. Crown area was the only growth trait that had a positive significant correlation with leaf morphological traits, such that with increasing crown area over leaf length, maximum leaf width, petiole length, leaf thicket and surface area, and dry weight increased.
Conclusion: Regarding leaf heterophilic and high similarity of leaves in poplar genius, five key traits of length, area, maximum width, dry weight, and petiole length were recognized for the separation of the 14 clones. Based to the results of this study, it is inferred that the crown area affects leaf dimension more than diameter at breast height and total tree height. Therefore, leaf morphological traits cannot be the sole criterion for evaluating diameter and height growth of mature poplars.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Poplar
  • Clone
  • Morphology
  • Leaf
  • Crown area

مراجع

1.Dillen, S.Y., El Kasmioui, O., Marron, N., Calfapietra, C., and Ceulemans, R. 2011. Poplar. P 275-300. In: N.G. Halford and A. Karp (eds). Energy Crops. RSC Publishing. Cambridge. UK.
2.Karp, A., and Shield, I. 2008. Bioenergy from plants and the sustainable yield challenge. The New Phytologist. 179: 15-32.
3.Eckenwalder, J.E. 1996. Systematics and evolution of Populus. P 7-32. In: R.F. Stettler, H.D. Bradshaw, P.E. Heilman and T.M. Hinckley (eds). Biology of Populus and Its Implications for Management and Conservation. NRC Research Press. Ottawa. Ontario. Canada.
4.Wang, Y.F., Ferguson, K.D., Zetter, R., Denk, T., and Garfi, G. 2001. Leaf architecture and epidermal characters in Zelkova, Ulmaceae. Botanical J. of the Linnean Society. 136: 255-265.
5.Donovan, L.A., Maherali, H., Caruso, C.M., Huber, H., and de Kroon, H. 2011. The evolution of the worldwide leaf economics spectrum. Trends in Ecology & Evolution (Personal edition). 26: 2. 88-95.
6.Ledent, J.F., and Moss, D.N. 1979. Relation of morphological characters and shoot yield in wheat. Crop science.
19: 445-451.
7.Quarrie, S.A., Stojanovic, J., and Pekic, S. 1999. Improving drought tolerance in small-grain cereals: A case study, progress and prospects. Plant Growth Regulation. 29: 1-21.
8.Richards, R.A. 1996. Defining selection criteria to improve yield under drought. Plant Growth Regulation. 20: 157-166.
9.Asadi, F., Mirzaei-Nadoshan, H., Modirrahmati, A., and Naderi-Shahab, M.A. 2004. Using of morphological markers in Populus colons differentiation. Iranian J. of Forest and Poplar Research. 12: 267-300. (In Persian)
10.Barnes, B.V. 1975. Phenotypic variation of trembling aspen in western North America. Forest Science. 21: 319-328.
11.Homaie, M., Mirzaie-Nodoushan, H., Asadicorom, F., Bakhshi-Khaniki, Gh.R., and Calagari, M. 2014. Evaluation of half-sib progenies and their parents of Populus euphratica based on their morphologic and micro-morphologic traits. Iranian J. of Forest and Poplar Research, 21: 4. 768-779. (In Persian)
12.Harris, P.J.C., Pasiecznik, N.M., Smith, S.J., Billington, J.M., and Ramirez, L. 2003. Differentiation of Prosopis juliflora and P. pallida using foliar characters and ploidy. Forest Ecology and Management. 180: 153-164.
13.Phipps, J.B., and Muniyama, M. 1980. A taxonomic revision of crataegus (Rosaceae) in Ontario. Canadian J. of Botany. 58: 1621-1699.
14.Marron, N., Dillen, S.Y., and Ceulemans, R. 2007. Evaluation of leaf traits for indirect selection of high yielding poplar hybrids. Environmental and Experimental Botany. 61: 103-116.
15.Saeedi, Z., and Azadfar, D. 2011. Leaf morphological diversity in three different Poplar clones. 19: 104-118. (In Persian)
16.Casella, E., and Ceulemans, R. 2002. Spatial distribution of leaf morphological and physiological characteristics in relation to local radiation regime within the canopies of 3-year-old Populus clones in coppice culture. Tree Physiology. 22: 18. 1277-1288.
17.Alimohammadi, A., Asadi, F., Adeli, E., Tabaei-Aghdaei, S.R., and Mataji, A. 2009. Using morphological traits for identification of Populus nigra stands in Kermanshah and Zanjan provinces of Iran. Iranian J. of Forest and Poplar Research. 17: 369-381. (In Persian)
18.Ghasemi, R., and Modirrahmati, A.R. 2003. Investigation on adaptability and wood production of different poplar clones (closed crown) in Karaj city. Iranian J. of Forest and Poplar Research. 11: 3. 359-390. (In Persian)
19.Slycken, J.V. 1995. Plant descriptor for Populus nigra. p. 13-24. In: Populus nigra Network. Report of the second meeting. 10-12 Sep. 1995, Casale Monferrado. Italy. IPGRI.
20.Ghasemi, R., Kavand, A., and Calagari, M. 2011. National guideline for the conduct of tests for distinctness, uniformity and stability in poplar. Seed and Plant Certification and Registration Institute publications, Karaj, 44p. (In Persian)
21.Arias, D. 2007. Calibration of LAI-2000 to estimate leaf area index and assement of its relationship with stand productivity in six native and introduced tree species in Costarica. Forest Ecology and Management. 247: 85-193.
22.Douaihy, B., Sobierajska, K., Jasińska, A.K., Boratyńska, K., Ok, T., Romo, A., Machon, N., Didukh, Y., Dagher-Kharrat, M.B., and Boratyński, A. 2012. Morphological versus molecular markers to describe variability in juniperus excelsa subsp. excelsa (cupressaceae). AoB PLANTS. 12: 1. 1-14.
23.Lin, C.T., Li, C.F., Zelený, D., Chytrý, M., Nakamura, Y., Chen, M.Y., Chen, T.Y., Hsia, Y.J., Hsieh, C.F., Liu, H.Y., Wang, J.C., Yang, S.Z., Yeh, C.L., and Chiou, C.R. 2012. Classification of the high-mountain coniferous forests in Taiwan. Folia Geobotanica. 47: 373-401.
24.Xu, X.L., Ma, K.M., Fu, B.J., Song, C.J., and Liu, W. 2008. Relationships between vegetation and soil and topography in a dry warm river valley, SW China. Catena. 75: 138-145.
25.Oksanen, J., Blanchet, F.G., Kindt, R., Legendre, P., Michin, P.R., ÓHara, R.B., Simpson, G.L., Solymos, P., Stevens, M.H.H., and Wagner, H. 2016. vegan: Community Ecology Package.
26.McNab, W.H., Browning, S.A., Simon, S.A., and Fouts. P.E. 1999. An unconventional approach to ecosystem unit classification in western North Carolina, USA. Forest Ecology and Management. 114: 405-420.
27.Tavousi Rad, F., Ghamari-Zare, A., Mirzaie-Nodoushan, H., and Usefifard, M. 2017. Evaluation of poplar inter-specific progenies based on their morphologic and micromorphologic traits. Iranian J. of Forest and Poplar Research. 24: 4. 676-686. (In Persian)
28.Ghadiripour, P., Calagari, M., and Saleheh-Shushtari, M.H. 2015. Study of growth and morphological characteristics of Euphrates poplar (Populus euphratica) provenances at experimental nursery of Khuzestan province. Iranian J. of Forest and Poplar Research. 23: 1. 154-166. (In Persian)
29.Hesami, S.M., Calagari, M., and Ghorbani-e-Kahrizsangi, M. 2019. Study of growth and morphological characteristics of Euphrates poplar (Populus euphratica Oliv.) provenances in Shahid Fozveh experimental nursery. Forest Research and Development, 5: 3. 483-496. (In Persian)
30.Ghadiripour, P., Calagari, M., Saleheh-Shushtari, M.H., and Esmailzadeh, O. 2016. Study of growth and morphological characteristics of euphrate poplar and white poplar hybrids at selection nurseries of Khouzestan province. J. of Forest and Wood Products. 69: 1. 73-85. (In Persian)
31.Ghadiripour, P., Akbarinia, M., Asadi, F., Esmailzadeh, O., and Ghamari-Zare, A. 2021. Comparison of growth and morphological traits among rooted cuttings of Populus caspica Bornm. Provenances. Iranian J. of Forest and Poplar Research. 29: 1. 27-40. (In Persian)
32.McGill, B.J., Enquist, B.J., Weiher, E., and Westoby, M. 2006. Rebuilding community ecology from functional traits. Trends in Ecology and Evolution. 21: 4. 178-185.
33.Ceulemans, R., Impens, I., Lemeur, R., Moermans, R., and Samsuddin, Z. 1978. Water movement in the soil-poplar-atmosphere system. II. Comparative study of transpiration regulations during water stress situations in four different poplar clones. Oecologia Plantarium. 13: 139-146.
34.Ceulemans, R., Stettler, R.F., Hinckley, T.M., Isebrands, J.G., and Heilman, P.E. 1990. Crown architecture of Populus clones as determined by branch orientation and branch characteristics. Tree Physiology. 7: 157-167.
35.Ferris, R., Sabatti, M., Miglietta, F., Mills, R.F., and Taylor, G. 2001. Leaf area is stimulated in Populus by CO2 enrichment (POPFACE), through increased cell expansion and production. Plant Cell Environ. 24: 305-315.
36.Gardner, S.D.L., Taylor, G., and Bosac, C. 1995. Leaf growth of hybrid poplar following exposure to elevated CO2. New Phytologist. 131: 81-90.
37.Marron, N., Villar, M., Dreyer, E., Delay, D., Boudouresque, E., Petit, J.M., Delmotte, F.M., Guehl, J.M., and Brignolas, F. 2005. Diversity of leaf traits related to productivity in 31 Populus deltoides × Populus nigra clones. Tree Physiology. 25: 425-435.
38.Alimohammadi, A., Asadi, F., Adeli, E., and Tabaei-Aghdaei, S.R. 2015. Evaluation of growth and morphological parameters in two Poplar species (P. nigra L. & P. alba L.) to tree growth reveal traits related to productivity (Case study in Kermanshah, Zanjan and Esfahan provinces). Ecology of Iranian Forests. 3: 5. 31-41. (In Persian)
39.Högberg, K.A., and Danell, Ö. 1989. Estimation of genetic parameters and selection gain in a Norway spruce clone trial. P 232-244. In: L.-G Stener and M. Werner (eds). Norway spruce: provenances, breeding and genetic conservation. Uppsala. Institute for Forest Improvement. Report 11.
40.Karlsson, B., and Danell, O. 1989. Genetic parameters, predicted breeding values and potential selection gains for clones in a Norway spruce seed-orchard. P 90-112. In: L.-G Stener. and M. Werner (eds). Norway spruce: provenances, breeding and genetic conservation. Uppsala. Institute for Forest Improvement. Report 11.
41.Vestøl, G.I., Colin, F., and Loubère, M., 1999. Influence of progeny and initial stand density on the relationship between diameter at breast height and knot diameter of Picea abies. Scandinavian J. of Forest Research. 14: 5. 470-480.
42.Zobel, B.J., and van Buijtenen, J.P. 1989. Wood variation. Its causes and control. Springer Verlag, Berlin, 363p.
43.Gapare, W.J., Ivković, M., Dillon, S.K., Chen, F., Evans, R., and Wu, H.X. 2012. Genetic parameters and provenance variation of Pinus radiata D. Don. “Eldridge collection” in Australia 2: Wood properties. Tree Genetics and Genomes. 8: 4. 895-910.
44.Maiti, R., Rodriguez, H.G.M., Kumari, A., and Díaz, J.C.G. 2015. Perspectives of branching pattern and branching density in 30 woody trees and shrubs in Tamulipan thornscrub, northeast of Mexico. Forest Research. 4: 4.
45.Ackerly, D.D., and Bazzaz, F.A. 1995. Seedling crown orientation and interception of diffuse radiation in tropical forest gaps. Ecology. 76: 1134-1146.
46.Chazdon, R.L. 1985. Leaf display, canopy structure, and light interception of two understory palm species. American J. of Botany. 72: 1493-1502.
47.Pearcy, R.W., and Yang, W. 1996. A three-dimensional crown architecture model for assessment of light capture and carbon gain by understory plants. Oecologia. 108: 1-12.
پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل
دوره 29، شماره 2
تیر 1401
صفحه 77-94

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار