Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., 2009. / Härtill 5 uppsatser.

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O gênero Acacia apresenta espécies florestais de rápido crescimento, com rotações curtas (7 a 9 anos) e de grande interesse comercial para produção de polpa celulósica, painéis de madeira e energia. No Brasil a utilização de espécies do gênero Acacia na produção de celulose de fibra curta ainda é bastante restrita e são poucos os estudos que demonstram a potencialidade do uso dessa matéria-prima para a obtenção de polpa celulósica com as propriedades alcançadas pelas espécies do gênero Eucalyptus. Este trabalho teve como objetivo analisar o potencial de algumas espécies do gênero Acacia (A.aulacocarpa, A. auriculiformis, A. crassicarpa, A. mangium) plantados no Brasil, para a produção de polpa celulósica Kraft, considerando os aspectos relacionados à qualidade da madeira e da polpa, o consumo de reagentes químicos na polpação e também os aspectos relacionados ao rendimento e a capacidade de produção de polpa celulósica; adicionalmente buscou-se fornecer informações estratégicas para o setor celulósico nacional com relação as possíveis ameaças e as oportunidades apresentadas pelos materiais não utilizados no Brasil. Para realização deste trabalho foram utilizados 11 materiais genéticos distintos e cada um dos materiais genéticos foi considerado um tratamento e todos com 5 anos de idade. As características avaliadas foram: densidade básica, dimensões das fibras, composição química e parâmetros da polpação kraft (rendimento bruto, rendimento depurado, teor de rejeitos, número kappa e relações). Para este último objetivo, as madeiras de cada uma das espécies foram submetidas ao processo de polpação kraft, considerando-se seis níveis de álcali ativo: 18,0; 19,5; 21,0; 22,5; 24,0 e 25,5%, mantendo-se constantes as outras variáveis de cozimento. Observou-se que o modelo de variação longitudinal para densidade básica da árvore mantém uma tendência dos valores serem mais elevados na base e valores mínimos entre 25 e 50% da altura comercial. Quanto à composição química os valores foram distintos para todas as espécies e apresentaram uma variação de 60,99% para A. auriculiformis (1) e 68,79% para A. aulacocarpa (1) como valores mínimo e máximo. Os resultados obtidos quanto às dimensões das fibras não apresentaram padrões definidos de variação entre as espécies. Notou-se quanto aos parâmetros da polpação um efeito diferenciado entre as espécies de Acacia para as distintas cargas de álcali ativo. Considerando a curva de polpação para obtenção de número kappa 18 entre as espécies estudadas, obteve-se como média para a demanda carga de alcalina 23,8% e a média do rendimento depurado nestas condições foi 54,72%. A espécie A. crassicarpa procedência (1) destacou-se por apresentar a maior conversão em massa (ton/ha) de madeira na produção de celulose e a A. mangium procedências (1, 2, 3 e principalmente 4) alcançaram os melhores resultados de rendimento frente ao processo kraft de polpação comparando toas as espécies deste estudo. / The genus Acacia includes fast-growing short-rotation (7 to 9 years) forest tree species of commercial interest to produce pulp, wood panels, and energy. In Brazil, the utilization of species of the genus Acacia to produce short fiber pulp is still highly restricted and few studies are available that demonstrate the potential use of this raw material to obtain pulp presenting the properties displayed by species of the genus Eucalyptus. This study aimed at analyzing the potential of some species of the genus Acacia (A. aulacocarpa, A. auriculiformis, A. crassicarpa, A. mangium) planted in Brazil to produce kraft pulp, considering the aspects related to wood and pulp quality, consumption of chemical reagents during the pulping process, yield, and cellulose pulp production capacity. Furthermore, this work searched for strategical information for the national pulp and paper sector as to possible threats and opportunities presented by materials not used in Brazil in order to provide knowledge and discuss the potential competitiveness of these types of wood in the world market for pulp and paper. To accomplish these goals, we used 11 5-year-old distinct genetic materials, each one of them considered a different treatment. The following traits were evaluated: basic density, longitudinal variation, fiber dimensions, chemical composition, and kraft pulping process parameters (total yield, screened yield, rejects content, kappa number and relations). To carry out these evaluations, each wood species underwent the kraft pulping process considering six levels of active alkalis: 18.0, 19.5, 21.0, 22.5, 24.0, and 25.5%, keeping all other cooking variables constant. We observed that the model of longitudinal variation in the basic density maintains the trend of reaching higher values in the base of the tree and minimum values between 25% and 50% of the commercial height. The values found for the chemical composition were different for all the species studied and the holocellulose content ranged from a minimum of 60.99% found for A. auriculiformis (1) to a maximum of 68.79% found for A. aulacocarpa (1). The results obtained for fiber dimensions did not present defined patterns of variation among the species. The kraft pulping process parameters showed differences among Acacia species for the distinct levels of active alkalis. Considering the pulping process curve to get the kappa number of 18 among the species studied, the average alkali demand was 23.8% and the average depurated yield under these conditions was 54.72%. A. crassicarpa procedure 1 presented the highest conversion into wood mass (t/ha) to produce cellulose and A. mangium procedures (1, 2, 3, and mainly 4) reached the best results in terms of yield when they underwent the kraft pulping process compared to all the species studied herein.

O gênero Acacia apresenta espécies florestais de rápido crescimento, com rotações curtas (7 a 9 anos) e de grande interesse comercial para produção de polpa celulósica, painéis de madeira e energia. No Brasil a utilização de espécies do gênero Acacia na produção de celulose de fibra curta ainda é bastante restrita e são poucos os estudos que demonstram a potencialidade do uso dessa matéria-prima para a obtenção de polpa celulósica com as propriedades alcançadas pelas espécies do gênero Eucalyptus. Este trabalho teve como objetivo analisar o potencial de algumas espécies do gênero Acacia (A.aulacocarpa, A. auriculiformis, A. crassicarpa, A. mangium) plantados no Brasil, para a produção de polpa celulósica Kraft, considerando os aspectos relacionados à qualidade da madeira e da polpa, o consumo de reagentes químicos na polpação e também os aspectos relacionados ao rendimento e a capacidade de produção de polpa celulósica; adicionalmente buscou-se fornecer informações estratégicas para o setor celulósico nacional com relação as possíveis ameaças e as oportunidades apresentadas pelos materiais não utilizados no Brasil. Para realização deste trabalho foram utilizados 11 materiais genéticos distintos e cada um dos materiais genéticos foi considerado um tratamento e todos com 5 anos de idade. As características avaliadas foram: densidade básica, dimensões das fibras, composição química e parâmetros da polpação kraft (rendimento bruto, rendimento depurado, teor de rejeitos, número kappa e relações). Para este último objetivo, as madeiras de cada uma das espécies foram submetidas ao processo de polpação kraft, considerando-se seis níveis de álcali ativo: 18,0; 19,5; 21,0; 22,5; 24,0 e 25,5%, mantendo-se constantes as outras variáveis de cozimento. Observou-se que o modelo de variação longitudinal para densidade básica da árvore mantém uma tendência dos valores serem mais elevados na base e valores mínimos entre 25 e 50% da altura comercial. Quanto à composição química os valores foram distintos para todas as espécies e apresentaram uma variação de 60,99% para A. auriculiformis (1) e 68,79% para A. aulacocarpa (1) como valores mínimo e máximo. Os resultados obtidos quanto às dimensões das fibras não apresentaram padrões definidos de variação entre as espécies. Notou-se quanto aos parâmetros da polpação um efeito diferenciado entre as espécies de Acacia para as distintas cargas de álcali ativo. Considerando a curva de polpação para obtenção de número kappa 18 entre as espécies estudadas, obteve-se como média para a demanda carga de alcalina 23,8% e a média do rendimento depurado nestas condições foi 54,72%. A espécie A. crassicarpa procedência (1) destacou-se por apresentar a maior conversão em massa (ton/ha) de madeira na produção de celulose e a A. mangium procedências (1, 2, 3 e principalmente 4) alcançaram os melhores resultados de rendimento frente ao processo kraft de polpação comparando toas as espécies deste estudo. / The genus Acacia includes fast-growing short-rotation (7 to 9 years) forest tree species of commercial interest to produce pulp, wood panels, and energy. In Brazil, the utilization of species of the genus Acacia to produce short fiber pulp is still highly restricted and few studies are available that demonstrate the potential use of this raw material to obtain pulp presenting the properties displayed by species of the genus Eucalyptus. This study aimed at analyzing the potential of some species of the genus Acacia (A. aulacocarpa, A. auriculiformis, A. crassicarpa, A. mangium) planted in Brazil to produce kraft pulp, considering the aspects related to wood and pulp quality, consumption of chemical reagents during the pulping process, yield, and cellulose pulp production capacity. Furthermore, this work searched for strategical information for the national pulp and paper sector as to possible threats and opportunities presented by materials not used in Brazil in order to provide knowledge and discuss the potential competitiveness of these types of wood in the world market for pulp and paper. To accomplish these goals, we used 11 5-year-old distinct genetic materials, each one of them considered a different treatment. The following traits were evaluated: basic density, longitudinal variation, fiber dimensions, chemical composition, and kraft pulping process parameters (total yield, screened yield, rejects content, kappa number and relations). To carry out these evaluations, each wood species underwent the kraft pulping process considering six levels of active alkalis: 18.0, 19.5, 21.0, 22.5, 24.0, and 25.5%, keeping all other cooking variables constant. We observed that the model of longitudinal variation in the basic density maintains the trend of reaching higher values in the base of the tree and minimum values between 25% and 50% of the commercial height. The values found for the chemical composition were different for all the species studied and the holocellulose content ranged from a minimum of 60.99% found for A. auriculiformis (1) to a maximum of 68.79% found for A. aulacocarpa (1). The results obtained for fiber dimensions did not present defined patterns of variation among the species. The kraft pulping process parameters showed differences among Acacia species for the distinct levels of active alkalis. Considering the pulping process curve to get the kappa number of 18 among the species studied, the average alkali demand was 23.8% and the average depurated yield under these conditions was 54.72%. A. crassicarpa procedure 1 presented the highest conversion into wood mass (t/ha) to produce cellulose and A. mangium procedures (1, 2, 3, and mainly 4) reached the best results in terms of yield when they underwent the kraft pulping process compared to all the species studied herein.

La jachère agroforestière améliorée consiste à planter des arbres, après une série de cultures, dans le but de rapidement restaurer la fertilité des sols. Cette pratique est encouragée car elle permettrait, entre autres, de raccourcir le temps des jachères; d’améliorer la fertilité des sols; d’augmenter les rendements des cultures. De plus, cette dernière aurait un bon potentiel d’adoption par les agriculteurs car sa pratique est proche de la jachère traditionnelle. En République Démocratique du Congo, un projet datant de la fin des années 90 a permis à plus de 300 agriculteurs de pratiquer des jachères agroforestières à Acacia auriculiformis afin d’améliorer le rendement des cultures de manioc – principal aliment de cette région. La présente thèse s’était fixée comme but d’étudier le potentiel des jachères agroforestières en approfondissant certains aspects de cette pratique notamment ceux liés aux effets que pourraient avoir l’âge des arbres sur les sols. Plus spécifiquement, les objectifs étaient de: i) évaluer et comparer les effets des jachères agroforestières à A. auriculiformis dont les classes d’âge étaient 1 à 3 ans, 3 à 5 ans et 5 à 7 ans ainsi que des jachères traditionnelles de 5 ans sur la fertilité et les stocks de carbone des sols ; ii) évaluer et comparer les rendements de manioc et les contenus en nutriments de leurs feuilles et farines; et iii) identifier les facteurs socio-économiques liés à la continuité de la pratique de la jachère agroforestière à A. auriculiformis par les agriculteurs. Les résultats obtenus permettent de conclure que les jachères successives à A. auriculiformis âgées de 1 à 7 ans après la première récolte d’une plantation mature d’acacias de 7 ans améliorent les propriétés physico-chimiques ainsi que les stocks de carbone des sols comparativement aux jachères traditionnelles de 5 ans. Les effets de l’âge de jachères sur les propriétés physico-chimiques et les stocks de carbone n’étaient pas significatifs. Des essais de culture de manioc ont également été réalisés sur des sols de jachères agroforestières de 1 à 3 ans ; 3 à 5 ans et 5 à 7 ans ainsi que sur des sols de jachères traditionnelles âgées de 5 ans. À l’issue de 11 mois de culture, les rendements obtenus sur les jachères agroforestières longues (5 à 7 ans) ont été supérieurs à ceux de toutes les autres jachères de cette étude et ces derniers étaient également associés à des niveaux élevés de potassium contenu dans les feuilles ainsi que les farines de manioc. Cette étude a également permis, à travers la combinaison de méthodes qualitative et quantitative, de connaître les avantages et contraintes perçus par les agriculteurs. L’augmentation du rendement des cultures ainsi que la récolte d’A. auriculiformis pour la fabrication de charbon de bois ont été citées comme les avantages les plus importants par les agriculteurs. Les enquêtes ont également permis de mettre en évidence le fait que la disponibilité de la main d'œuvre en ce qui concerne le nombre des membres du ménage travaillant dans les champs était la variable qui expliquait le mieux la continuité de la pratique de la jachère agroforestière. En définitive, les jachères agroforestières à A. auriculiformis, notamment celles âgées entre 5 et 7 ans, ont permis d’améliorer la fertilité et les stocks de carbone des sols ainsi que les rendements de manioc. C’est également à cet âge que les arbres peuvent être récoltés pour la fabrication de charbon de bois, ce qui rejoindrait les attentes des agriculteurs. -- Mots clés : jachère agroforestière, Acacia auriculiformis, propriétés physico-chimiques du sol, carbone du sol, rendements de manioc, adoption, Plateau des Batéké. / Agroforestry improved fallow consists of planting trees after a series of crops in order to quickly restore soil fertility. This practice is encouraged because it would allow, among other things shorten the time of traditional fallows; improve soil fertility; and increase crop yields. In addition, the latter would have a good adoption potential because its practice is close to traditional fallow. In the Democratic Republic of Congo, a project dating back to the late 1990s enabled more than 300 farmers to practice agroforestry fallow of Acacia auriculiformis to improve the yield of cassava crops - the main food of this region. The aim of this thesis was to study the potential of agroforestry fallows with emphasis on certain aspects in connection with this practice, particularly those related to the effects that age of trees may have on soils. More specifically, the objectives were to: i) evaluate and compare the effects of A. auriculiformis agroforestry improved fallows with different class ages 1 to 3 years, 3 to 5 years, 5 to 7 years, as well as traditional fallows of 5 years on the soil fertility and carbon stocks; ii) evaluate and compare cassava yields and nutrient contents of cassava leaves and flours; and iii) identify the socio-economic factors linked to the continuity by farmers of this A. auriculiformis agroforestry improved fallow. The results of this study indicate that successive A. auriculiformis agroforestry improved fallows aged 1 to 7 years after the first harvesting of a 7-year old mature A. auriculiformis plantation, improve the soil physicochemical properties and soil carbon stocks compared to traditional 5-year traditional fallows. The effects of age on soil physico-chemical properties and carbon stocks were not significant. Cassava cultivation trials were conducted on 1 to 3, 3 to 5, and 5 to 7-year-old agroforestry fallow soils as well as on 5-year-old traditional fallow soils. After 11 months of cultivation, yields obtained on long agroforestry fallows (5 to 7 years) were higher than those of all other fallows in this study and these were also associated with high levels of potassium in the cassava leaves and flour. This study also made it possible, through the combination of qualitative and quantitative methods, to know the advantages and constraints perceived by farmers. Increased crop yield and the harvest of Acacia auriculiformis for charcoal production were cited as the most important benefits for farmers. The surveys also highlighted the fact that the availability of labor in terms of the number of household members working in the fields was the best explanatory variable for the continuity of the agroforestry fallow practice. In the end, A. auriculiformis agroforestry fallows, especially the ones between 5 and 7 yearold, can improve soil fertility and soil carbon stocks as well as cassava yields. It is also at this age class that trees can be harvested for charcoal making, which would meet farmers' expectations. Key words: agroforestry fallow, Acacia auriculiformis, soil physico-chemical properties, soil carbon, cassava yields, adoption, Batéké Plateau.