Spatial patterns of tree height variations in a series of Douglas-fir progeny trials: implications for genetic testing

Yong-Bi Fu, Alvin D. Yanchuk, and Gene Namkoong

Abstract: Spatial variation patterns of tree heights at ages from 6 to 12 years in a series of Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) progeny trials that were conducted on 66 test sites over southern coastal British Columbia were examined with conventional statistics and geostatistical techniques. It was found that there were large variations in tree height over the years within and among the 66 test sites. The estimated proportions of the within-site variance explained by family, row, column, patchiness, and within-plot were on average 11, 7, 5, 12, and 47%, respectively, plus 7% due to unknown factors, and the applied blocking removed about 5% of the within-site variance. Significant gradients in row and column directions were observed in more than 44 test sites, and the estimated slopes ranged in average from 0.33 to 1.52 cm/plot. Patch sizes varied greatly over the test sites and ranged in average from 5.21 to 6.47 (plots), indicating that the average patch size for these trials was 18 m across. Temporal variations were large for family variance but not much for those variance proportions explained by row, column, patchiness, and within-plot. More gradients and larger patch sizes were found with older trees. Implications of these results are discussed for forest genetic testing.

Résumé : Les auteurs ont étudié les patrons de variation spatiale de la hauteur des arbres à l'âge de 6 ans jusqu'à l'âge de 12 ans dans une série de tests de descendances de sapin Douglas (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) établis sur 66 sites d'expérimentation dans le sud de la zone côtière de la Colombie-Britannique. Pour ce faire, ils ont employé des approches conventionnelles d'analyse statistique et des approches géostatistiques. Une forte variation de la hauteur des arbres aux différents âges a été observée au sein des 66 sites d'expérimentation et parmi ces derniers. Les proportions estimées de la variance intra-site dues à la famille, la rangée, la colonne, l'hétérogénéité spatiale et la variation intra-parcelle étaient respectivement de 11, 7, 5, 12 et 47%, en plus de 7% de la variance due à des facteurs inconnus. L'effet de répétition a permis d'éliminer 5% de la variance intra-site. Des gradients significatifs dans la direction de la rangée ou de la colonne ont été observés pour 44 sites d'expérimentation, et les pentes estimées variaient de 0,33 à 1,52 cm par parcelle en moyenne. La dimension des structures spatiales variait beaucoup au sein et parmi les sites d'expérimentation, avec des valeurs moyennes allant de 5,21 à 6,47 (parcelles). Ceci indique que les zones d'hétérogénéité affichaient, en moyenne, 18 m de diamètre pour ces essais. Alors que la variance familiale variait beaucoup dans le temps, la variation temporelle était faible pour les composantes de la variance expliquées par la rangée, la colonne, l'hétérogénéité spatiale et la variation intra-parcelle. Des gradients plus prononcés et de plus grandes zones d'hétérogénéité ont été observés lorsque les arbres étaient plus vieux. Les auteurs discutent des implications de ces résultats dans le cadre des essais expérimentaux en génétique forestière.

[Traduit par la rédaction]