Submitted by Amauri Alves (amauri.alves@ufv.br) on 2015-11-05T16:19:03Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 13327869 bytes, checksum: 63657a6bbeab24de5553a47b6f6e96e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-05T16:19:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 13327869 bytes, checksum: 63657a6bbeab24de5553a47b6f6e96e5 (MD5) Previous issue date: 2015-02-12 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As estimativas de biomassa aérea e volume, tanto de florestas inequiâneas quanto de equiâneas são necessárias para estudos de sequestro de carbono, avaliação da regeneração natural de matas ciliares, estudos relacionados à conservação de recursos naturais, quantificação da ciclagem de nutrientes, e planejamento energético em regiões onde a biomassa florestal é utilizada como combustível primário para geração de energia. Utilizando dados dos sensores AVNIR-2 e PALSAR do satélite ALOS foram estimadas biomassa e volume empregando redes neurais artificiais para uma área de reflorestamento com eucaliptos, localizada nos municípios de Ipaba e Belo Oriente no estado de Minas Gerais. As estimativas de volume apresentaram coeficiente de correlação de 0,99, com os correspondentes volumes observados (inventário florestal), raiz quadrada do erro quadrático (RQEM) em porcentagem de 0,3% e erros com amplitude entre -1 a 1%.As estimativas de biomassa apresentaram coeficiente de correlação de 0,97, com os valores de biomassa observados no método destrutivo de quantificação, RQEM% de 2,87 e erros entre -8 a5%. A eficiência das redes neurais artificiais para estimação da produção (em m3 e t. de biomassa) foi comprovada. / The estimation of biomass and volume, both of uneven-aged and even-aged forest, are necessary for studies related to carbon sequestration, evaluation of riparian zones regeneration, natural resources conservation, nutrient cycling quantification and energy planning where forest biomass is used as fuel for power generation.In this study, data obtained from AVNIR-2 and PALSAR sensors within ALOS satellite were used to estimate biomass and volume in a Eucalyptus forest plantation, located in the municipalities of Ipaba and Belo Oriente, State of Minas Gerais, Brazil, through artificial neural network analysis. The results showed correlation coefficient of 0.99 between the estimated and observed volume (forest inventory), Root Mean Squared Error (RMSE) of 0.3% and range errors between -1 and +1%. Results also showed higher correlation coefficient of 0.97 between the estimated and observed biomass (quantified by the destructive method), RMSE of 2.87% and range errors between -8 and +5%. The neural network produced accurate results even with few data plots.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-01-30T11:47:34Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2510159 bytes, checksum: b0cc4178edbf1a6dbc030047dedef671 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T11:47:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2510159 bytes, checksum: b0cc4178edbf1a6dbc030047dedef671 (MD5) Previous issue date: 2016-04-27 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência do algoritmo de aprendizagem supervisionado Máquina de Vetores de Suporte (MVS) para regressão, em dados obtidos pelos sensores AVNIR-2 e o PALSAR a bordo do satélite ALOS, para estimativa de volume de madeira e biomassa aérea de povoamentos florestais de eucalipto. O trabalho também avaliou a redução do número de dados para treinamento, bem como a busca de estruturas de MVS mais simples. O estudo foi conduzido em áreas de reflorestamento na região leste do estado de Minas Gerais. Foram testados dois tipos de regressão ɛ-MVS e -MVS, bem como as seguintes funções kernel: linear, polinomial, RBF (Gaussian Radial Basis Function) e sigmoide. Foram utilizadas 190 parcelas, sendo 75% (142) para treinamento das MVS. A integração de todos os dados dos sensores AVNIR-2 e PALSAR, como variáveis de entrada das MVS, geraram estimativas para generalizações com os maiores valores de coeficiente de correlação (r y ) e menores valores da raiz quadrada do erro quadrático médio (RQEM), tanto para a variável volume quanto para a biomassa aérea. As -MVS com a função RBF resultaram em maior exatidão, e foram então utilizadas para as análises subsequentes. Em um treinamento com 95 parcelas obteve-se exatidão satisfatória nas generalizações para ambas as variáveis alvo. Para estimar volume dos povoamentos, generalizações relativamente satisfatórias dos dados foram encontradas combinando as bandas AV3 ou AV4 do sensor AVNIR-2 com uma polarização cruzada (L HV ou L VH ) do sensor PALSAR. A combinação da banda AV4 e a polarização L VH apresentou um r y de 0,991 e RQEM de 4,120 m3, equivalente a 1,617% da média das parcelas testadas. Já para biomassa aérea boas generalizações foram alcançadas combinando a banda AV4 do sensor AVNIR-2 com a polarização L HV ou L VV . No melhor desempenho de MVS para estimativas de biomassa aérea, utilizando a combinação AV4 e L VV , obteve-se um r y de 0,951 e RQEM de 5,338 t.ha -1 , o equivalente a 2,095% da média das parcelas testadas. A análise gráfica dos resíduos se mostrou primordial para a seleção de MVS com menor viés quantitativo. A simplicidade de ajuste das MVS, atrelada ao poder de generalização dos dados mostrou o potencial operacional do algoritmo nas atividades de quantificação e mapeamento dos recursos florestais. / The key intention of this study was to evaluate the performance of Support Vector Regression (SVR) algorithm on Eucaliptus spp. timber stand volume and Above Ground Biomass (AGB) retrieval based on ALOS imagery. The sensors used were AVNIR-2 and PALSAR for optical and RADAR dataset respectively. This study also examined SVRs with a reduced number of inputs and training samples in order to reduce the amount of field measures. This study was carried out with 190 sample plots of eucalyptus stands from eastern region of Minas Gerais State, Brazil. The generalization ablity of ɛ-SVR and -SVE were compared, as well as the performance of following kernel functions: linear, polinomial, Gaussian Radial Basis Function (RBF) and sigmoid. Inicially, 142 samples were used for the training of SVRs and the remaining samples were used for the generalization test. The best generalization performances for volume and AGB estimates were obtained using -SVR with RBF as kernel function, and by combining all inputs from AVNIR-2 and PALSAR. This setting was used for subsequent generalized data analysis. Results with no loss of accuracy were obtained using just 95 training samples with a reduced number of inputs. The combination of AV3 or AV4 from AVNIR-2 with a cross-polarized input (L HV ou L VH ) from PALSAR showed good performances for stand volume timber retrieval. The best result for volume output variable obtained a coeficient correlation (r y ) value of 0,991 and 4,120 m3 of root-mean-quare error (RMSE). For AGB, the combination of AV4 optic data with L HV or L VV palarization input showed the best results. The best performance for AGB retrieval obtained a r y value of 0,951 and 5,338 t/ha of RMSE. The residual graphic analysis was essencial for selecting less biased SVRs. Therefore, the good generalization ability places the SVR as potentially usefull approach for remote sensing-based forest parameters retrieval.

O mapeamento da estrutura florestal em escala de paisagem nos permite avaliar como as florestas respondem aos impactos da ação humana e a mudanças nas condições ambientais. Neste contexto, a tese tem como objetivo elaborar modelos de estimativa de biomassa acima do solo e fechamento de dossel utilizando imagens de satélite, em diferentes estágios de sucessão de Mata Atlântica localizada em área com complexidade topográfica. Para alcançar este objetivo geral, temos dois objetivos específicos: (1) avaliar o efeito da geomorfologia na modelagem da biomassa florestal e fechamento do dossel; (2) analisar os resultados das estimativas considerando diferentes estágios de sucessão florestal e testar o efeito da radiação solar direta sobre o fechamento do dossel. Primeiro, sumarizamos os mais frequentes temas ecológicos e métodos utilizados na literatura ligados a modelagem de estrutura florestal por meio do sensoriamento remoto. Subsequentemente, utilizamos dados de campo e imagens de satélite (LANDSAT TM e ALOS AVNIR-2) para estimar biomassa e fechamento do dossel. Utilizamos modelo digital de elevação como fonte de informação geomorfológica. Foram encontradas melhores estimativas de biomassa e fechamento do dossel quando integramos as imagens de satélite com uma variável geomorfométrica secundária do relevo (Fator de iluminação), que é baseada no ângulo de incidência da radiação solar sobre faces de morros. O índice \"solo/vegetação\", elaborado no presente estudo, apresentou melhores estimativas de fechamento do dossel quando comparado com a performance de diferentes índices de vegetação. A biomassa estimada pelas imagens possibilitou a diferenciação entre diferentes estágios de sucessão florestal / Mapping forest structure in landscape scale enables the evaluation of how forested areas respond to human impact and environmental conditions. In this context, the thesis aims to evaluate modeling approaches to estimate forest aboveground biomass and canopy closure with satellite images in different successional forest stands located at a rugged terrain region. Towards that goal, the specific objectives are: (1) to evaluate the effect of topographic features in the remotely sensed biomass and canopy closures estimations; (2) to analyze the modeled data over different successional stands of Atlantic Rainforest and test the effect of the annual direct sunlight in the forest canopy closure. First, we summarize the most frequent ecological inferences discussed in the literature and the methods used about forest structure modeling by using remote sensing data. Afterward, ground biophysical forest data and satellite images (LANDSAT TM and ALOS AVNIR-2) were used to estimate biomass and canopy closure. The modeling approach includes topographic features derived from digital elevation model. Our results show improved biomass and canopy closure estimates when the modeling includes satellite data interacting with a secondary geomorphometric variable (the Illumination Factor), that is based on direct solar beam angle. The soil/vegetation index, suggested in the present study, showed a better performance when compared with other vegetation index to estimate canopy closure. The modeled biomass shows evident biophysical distinction among different forest succession stages

Biomass can be used in several ways to obtain the most diversify forms of energy, either by direct or indirect conversion. The aim of this work was to evaluate the technical viability of the use of different classes of forest residues from pulp and paper industries to produce briquettes. The classes of forest residues were classified as: sawdust and wooden sticks (class 1), litter (class 2), woodchips and chips (class 3), all residues of Eucalyptus spp., and Pinus taeda barks (class 4). The briquettes were manufactured using different classes of forest residues, totalizing 10 treatments: 4 treatments containing 100% of each class of residue and 6 treatments formulated in a 50-50% proportion of each class. The conditions used for the production of briquettes were: 100 bar pressure, temperature of 120º +/- 5ºC, pressing time of 3 minutes and cooling time of 5 minutes. Besides the chemical characterization from the different residues, some other parameters that directly influence the briquettes quality were determinated, such as: superior calorific value, thermogravimetric analysis, compressive strength and apparent, bulk and energetic densities. Through the chemical analysis, it can be observed that the residues class 4 presented the highest content of extractives and lignin when compared to the other studied classes. Evaluating the apparent and energetic densities of briquettes, it can be seen that all the 10 treatments had results without much variation between the values, where the apparent density remained in the average of 1148.20 Kg / m³ and the energy density in 4108,92 MJ / m 3. The superior calorific value analysis results showed a low variation between the treatments, with a higher expression in treatments 4 and 10, with values of 4631.94 Kcal / kg and 4497.07 Kcal / kg, respectively. The briquettes produced by the 10 treatments had a mean burst load of 525.1Kgf, and the treatments 2 and 8 were the most resistant during the mechanical tests, obtaining values of 654Kgf and 610Kgf, respectively. Through the results obtained by the various analysis and evaluations, it can be seen that the briquettes in which formulations had the class of residue 4 were the ones that presented a better quality for energetic power, however, for the purpose of storage and durability of the final product, in a laboratorial scale, the treatments with the most satisfying results were the treatments 2 and 8. / A biomassa pode ser utilizada em diversas formas e estados para obtenção das mais variadas formas de energia seja por conversão direta ou indireta. O objetivo desse estudo foi avaliar a viabilidade técnica do uso de diferentes classes de resíduos florestais, provenientes de empresas de papel e celulose, para a fabricação de briquetes. As classes de resíduos florestais foram classificadas como: serragem e palitos de madeira (classe 1), cascas e folhas(classe 2), cavacos e lascas de madeira (classe 3), todos resíduos de Eucalyptus spp., e cascas de Pinus taeda (classe 4). Os briquetes foram produzidos utilizando diferentes classes de resíduos florestais, totalizando 10 tratamentos: 4 tratamentos contendo 100% de cada classe de resíduos e 6 tratamentos formulados em proporções de 50-50% de cada classe. As condições empregadas para fabricação dos briquetes foram: pressão de 100 bar, temperatura de 120º +/- 5ºC, tempo de prensagem de 3 minutos e tempo de resfriamento de 5 minutos. Além da caracterização química dos diferentes resíduos, foram determinados outros parâmetros que influenciam diretamente na qualidade dos briquetes, tais como: poder calorífico superior, análise termogravimétrica, resistência a compressão e densidades aparente, a granel e energética. A classe de resíduos 4 apresentou os maiores teores de extrativos totais e de lignina quando comparada as demais classes estudadas. Avaliando as densidades aparente e energética dos briquetes, pode-se observar que todos os 10 tratamentos tiveram resultados semelhantes, onde a densidade aparente se manteve na média dos 1148,20 Kg/m³ e a densidade energética em 4108,92 MJ/m³. As análises de poder calorífico superior mostraram resultados de pouca variação entre os tratamentos tendo maior expressão nos tratamentos 4 e 10, com valores de 4631,94 Kcal/Kg e 4497,07 Kcal/Kg, respectivamente. Os briquetes produzidos pelos 10 tratamentos apresentaram carga de ruptura média de 525,1Kgf, sendo os dos tratamentos 2 e 8 os mais resistentes, obtendo valores de 654Kgf e 610Kgf, respectivamente. Através dos resultados obtidos nas diversas análises e avaliações, pode-se constatar que os briquetes em que as formulações continham a Classe 4 de resíduo foram os que apresentaram melhor qualidade para poder energético, porém para fins de armazenamento e durabilidade do produto final, em escala laboratorial, os tratamentos com resultados mais satisfatórios foram os tratamentos 2 e 8.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to quantify and characterize forest biomass by determining the biomass production, the power calorific value, of basic density and energy productivity of species: Acacia mearnsii De Wild, Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, Mimosa scabrella Benth and Ateleia glazioviana Baill, distributed in different planting space: 2.0x1.0 m; 2.0x1.5 m; 3.0x1.0 m and 3.0x1.5 m, the first and third year after planting. Therefore, it was considered an experiment located in the city of Frederico Westphalen-RS, installed in a randomized complete block design with three replications in a split-plot. After the felling of the trees were removed disks of 2.0 cm thick at positions Tree: 0% (base), 1.30 m (diameter at breast height - DBH), 25%, 50%, 75% and 100% of the total height, for evaluations of wood biomass and bark, power calorific value and higher basic density. To determine the biomass and power calorific value upper branches and leaves, stratified samples were taken and determined its final weight. The determination of power calorific value of the trees was carried out from the weighting of the values obtained in each compartment (wood, bark, twig and leaf). The determination of basic density weighted was performed from the weight of the total shelled with values recorded discs collected at different positions along the stem. Since the energy productivity of biomass was determined from the values of aboveground biomass and power calorific value of each compartment. The results showed that different planting spacing produced different amounts of aboveground biomass and hence the energy productivity of four tree species studied in the first and third year after planting. Minors planting spacing led to an increase in biomass production per unit area in different species, and we found a systematic tendency negative to living space provided, mainly influenced by the number of trees in the different spacing. Thus, species that have excelled in the production of biomass were Eucalyptus grandis and Acacia mearnsii. The basic density weighted of the wood did not show a variation of increase or decrease over time, and the species Acacia mearnsii and Ateleia glazioviana showed the highest values of this property. However, the different levels spacing did not induce the systematic variation of power calorific value and higher basic density in the studied species. The energy yields obtained in the third year, for all species are higher than those of the first year. The species Eucalyptus grandis has the greatest potential for energy productivity, followed by Acacia mearnsii, Mimosa scabrella, Ateleia glazioviana. It is recommended to use the lowest row spacing (2.0 x 1.0 m) for all studied forest species in short rotation plantations with greater production of biomass for energy purposes. / Esse estudo teve como objetivo quantificar e caracterizar a biomassa florestal através da determinação da produção de biomassa, do poder calorífico superior, da massa específica básica e da produtividade energética das espécies: Acacia mearnsii De Wild, Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, Mimosa scabrella Benth e Ateleia glazioviana Baill, distribuídas em diferentes espaçamentos de plantio: 2,0x1,0 m; 2,0x1,5 m; 3,0x1,0 m e 3,0x1,5 m, no primeiro e terceiro ano após o plantio. Para tanto, foi analisado um experimento situado no município de Frederico Westphalen-RS, instalado em delineamento de blocos completos casualizados com três repetições, no esquema de parcelas subdivididas. Após a derrubada das árvores, foram retirados discos de 2,0 cm de espessura nas posições do tronco: 0% (base), 1,30 m (diâmetro à altura do peito - DAP), 25%, 50%, 75% e 100% da altura total, para as avaliações da biomassa de madeira e casca, poder calorífico superior e massa específica básica. Para a determinação da biomassa e poder calorífico superior dos galhos e folhas, foram retiradas amostras estratificadas e determinadas seu peso final. A determinação do poder calorífico superior das árvores foi realizada a partir da ponderação dos valores obtidos em cada compartimento (madeira, casca, galho e folha). A determinação da massa específica básica ponderada foi realizada a partir da ponderação do volume total sem casca com os valores verificados dos discos coletados em diferentes posições ao longo do tronco. Já a produtividade energética da biomassa foi determinada a partir dos valores de biomassa da parte aérea e do poder calorífico superior de cada compartimento. Os resultados indicaram que os diferentes espaçamentos de plantio proporcionaram diferentes quantidades de biomassa da parte aérea e, consequentemente, na produtividade energética das quatro espécies florestais estudadas, no primeiro e terceiro ano após o plantio. Os menores espaçamentos de plantio conduziram a um aumento na produção de biomassa por unidade de área nas diferentes espécies estudadas, sendo verificada uma tendência sistemática negativa em relação ao espaço vital proporcionado, influenciados principalmente pelo número de árvores presentes nos diferentes espaçamentos. Assim, as espécies que se destacaram na produção de biomassa foram o Eucalyptus grandis e Acacia mearnsii. A massa específica básica ponderada da madeira não apresentou uma variação de acréscimo ou decréscimo ao longo do tempo, sendo que as espécies Acacia mearnsii e Ateleia glazioviana apresentaram os maiores valores dessa propriedade. Todavia, os diferentes níveis de espaçamentos não induziram à variação sistemática do poder calorífico superior e da massa específica básica nas espécies estudadas. As produtividades energéticas obtidas no terceiro ano, para todas as espécies são superiores as do primeiro ano. A espécie Eucalyptus grandis apresentou as maiores potencialidades de produtividade energética, seguida da Acacia mearnsii, Mimosa scabrella e Ateleia glazioviana. Recomenda-se a utilização do menor espaçamento de plantio (2,0 x 1,0 m) para todas as espécies florestais estudadas, em plantios de curta rotação com uma maior produção de biomassa para fins energéticos.

A investigação científica na área de tecnologia de produção florestal busca técnicas que aumentem a produção por unidade de área, com alta viabilidade econômica e com redução dos impactos ambientais. Quando se tratam de plantios florestais, são necessários estudos da produção de biomassa e seu teor de nutrientes, sendo estes dados parâmetros para planejar as implicações ambientais de diferentes intensidades de colheita florestal. Diante do exposto, o presente estudo buscou elucidar a produção e exportação de biomassa e nutrientes para duas espécies do gênero Eucalyptus (E. grandis e E. urophylla) cultivadas na região sudoeste do Paraná. Para isso, foi avaliado: o estoque de biomassa e nutrientes na árvore (madeira, casca, galhos e folhas) aos 60 meses de idade do povoamento; a taxa de exportação de nutrientes; o poder calorífico e viabilidade econômica. A biomassa e os maiores estoques de nutrientes do eucalipto encontram-se predominantemente alocados no fuste (madeira + casca). Os componentes da biomassa apresentaram composições químicas distintas, sendo geralmente maiores nas folhas e casca e menores nos componentes madeira e galhos. Quanto ao poder calorífico, a folha teve seu poder calorífico estatisticamente superior às demais frações avaliadas, seguidas dos galhos, madeira e casca. O teor de Carbono orgânico (C.O.) está diretamente ligado ao poder calorífico, sendo que quanto maior o mesmo na fração, maior o poder calorífico. A madeira apresentou os maiores valores de eficiência de utilização de nutrientes, algo bastante desejável e de grande interesse para a silvicultura. Nas folhas estão os menores valores de eficiência de utilização de nutrientes, com exceção do Ca e Mg que estão na casca, indicando a importância da manutenção destes componentes no solo após a colheita. A fração madeira apresenta apresenta a biomassa de menor custo considerando o custo de reposição dos nutrientes exportado. Por outro lado, a fração de folhas apresentou o maior custo de reposição NPK. / Scientific research in forest production technology area search techniques that increase production per unit area, with high economic viability and reducing environmental impacts. When dealing with forest plantations, studies are needed in the production of biomass and its nutrient content, and these are data parameters for planning the environmental implications of different intensities of forest harvesting. Given the above, this study aimed to elucidate the production and export of biomass and nutrients for two species of the genus Eucalyptus (E. grandis and E. urophylla) grown in the southwestern region of Parana. For this, it was evaluated: the stock of biomass and nutrients in eucalyptus (wood, bark, branches and leaves) at 60 months of age; the export rate of nutrients; the calorific value and economic viability. The biomass and the largest eucalyptus nutrient stocks are predominantly allocated to the stem (wood + bark). The components of biomass showed different chemical compositions, generally being higher in the leaves and bark and lower in wood and branches components. As for the calorific value, the leaves had its calorific value statistically superior than the other fractions, followed by branches, wood and bark. The organic carbon content (C.O.) is directly connected to the calorific value, and the calorific value increases as its content increase. The wood had the highest nutrient use efficiency values, something highly desirable and of great interest to forestry. The leaves showed smaller nutrient utilization efficiency values, with the exception of Ca and Mg that were smaller in the bark, indicating the importance of maintaining these components in the soil after harvest. The wood fraction presents the biomass lower cost when considering the replacement of nutrients exported by its biomass. On the other hand, the leaf fraction showed NPK higher cost of replacement.

A investigação científica na área de tecnologia de produção florestal busca técnicas que aumentem a produção por unidade de área, com alta viabilidade econômica e com redução dos impactos ambientais. Quando se tratam de plantios florestais, são necessários estudos da produção de biomassa e seu teor de nutrientes, sendo estes dados parâmetros para planejar as implicações ambientais de diferentes intensidades de colheita florestal. Diante do exposto, o presente estudo buscou elucidar a produção e exportação de biomassa e nutrientes para duas espécies do gênero Eucalyptus (E. grandis e E. urophylla) cultivadas na região sudoeste do Paraná. Para isso, foi avaliado: o estoque de biomassa e nutrientes na árvore (madeira, casca, galhos e folhas) aos 60 meses de idade do povoamento; a taxa de exportação de nutrientes; o poder calorífico e viabilidade econômica. A biomassa e os maiores estoques de nutrientes do eucalipto encontram-se predominantemente alocados no fuste (madeira + casca). Os componentes da biomassa apresentaram composições químicas distintas, sendo geralmente maiores nas folhas e casca e menores nos componentes madeira e galhos. Quanto ao poder calorífico, a folha teve seu poder calorífico estatisticamente superior às demais frações avaliadas, seguidas dos galhos, madeira e casca. O teor de Carbono orgânico (C.O.) está diretamente ligado ao poder calorífico, sendo que quanto maior o mesmo na fração, maior o poder calorífico. A madeira apresentou os maiores valores de eficiência de utilização de nutrientes, algo bastante desejável e de grande interesse para a silvicultura. Nas folhas estão os menores valores de eficiência de utilização de nutrientes, com exceção do Ca e Mg que estão na casca, indicando a importância da manutenção destes componentes no solo após a colheita. A fração madeira apresenta apresenta a biomassa de menor custo considerando o custo de reposição dos nutrientes exportado. Por outro lado, a fração de folhas apresentou o maior custo de reposição NPK. / Scientific research in forest production technology area search techniques that increase production per unit area, with high economic viability and reducing environmental impacts. When dealing with forest plantations, studies are needed in the production of biomass and its nutrient content, and these are data parameters for planning the environmental implications of different intensities of forest harvesting. Given the above, this study aimed to elucidate the production and export of biomass and nutrients for two species of the genus Eucalyptus (E. grandis and E. urophylla) grown in the southwestern region of Parana. For this, it was evaluated: the stock of biomass and nutrients in eucalyptus (wood, bark, branches and leaves) at 60 months of age; the export rate of nutrients; the calorific value and economic viability. The biomass and the largest eucalyptus nutrient stocks are predominantly allocated to the stem (wood + bark). The components of biomass showed different chemical compositions, generally being higher in the leaves and bark and lower in wood and branches components. As for the calorific value, the leaves had its calorific value statistically superior than the other fractions, followed by branches, wood and bark. The organic carbon content (C.O.) is directly connected to the calorific value, and the calorific value increases as its content increase. The wood had the highest nutrient use efficiency values, something highly desirable and of great interest to forestry. The leaves showed smaller nutrient utilization efficiency values, with the exception of Ca and Mg that were smaller in the bark, indicating the importance of maintaining these components in the soil after harvest. The wood fraction presents the biomass lower cost when considering the replacement of nutrients exported by its biomass. On the other hand, the leaf fraction showed NPK higher cost of replacement.

O mapeamento da estrutura florestal em escala de paisagem nos permite avaliar como as florestas respondem aos impactos da ação humana e a mudanças nas condições ambientais. Neste contexto, a tese tem como objetivo elaborar modelos de estimativa de biomassa acima do solo e fechamento de dossel utilizando imagens de satélite, em diferentes estágios de sucessão de Mata Atlântica localizada em área com complexidade topográfica. Para alcançar este objetivo geral, temos dois objetivos específicos: (1) avaliar o efeito da geomorfologia na modelagem da biomassa florestal e fechamento do dossel; (2) analisar os resultados das estimativas considerando diferentes estágios de sucessão florestal e testar o efeito da radiação solar direta sobre o fechamento do dossel. Primeiro, sumarizamos os mais frequentes temas ecológicos e métodos utilizados na literatura ligados a modelagem de estrutura florestal por meio do sensoriamento remoto. Subsequentemente, utilizamos dados de campo e imagens de satélite (LANDSAT TM e ALOS AVNIR-2) para estimar biomassa e fechamento do dossel. Utilizamos modelo digital de elevação como fonte de informação geomorfológica. Foram encontradas melhores estimativas de biomassa e fechamento do dossel quando integramos as imagens de satélite com uma variável geomorfométrica secundária do relevo (Fator de iluminação), que é baseada no ângulo de incidência da radiação solar sobre faces de morros. O índice \"solo/vegetação\", elaborado no presente estudo, apresentou melhores estimativas de fechamento do dossel quando comparado com a performance de diferentes índices de vegetação. A biomassa estimada pelas imagens possibilitou a diferenciação entre diferentes estágios de sucessão florestal / Mapping forest structure in landscape scale enables the evaluation of how forested areas respond to human impact and environmental conditions. In this context, the thesis aims to evaluate modeling approaches to estimate forest aboveground biomass and canopy closure with satellite images in different successional forest stands located at a rugged terrain region. Towards that goal, the specific objectives are: (1) to evaluate the effect of topographic features in the remotely sensed biomass and canopy closures estimations; (2) to analyze the modeled data over different successional stands of Atlantic Rainforest and test the effect of the annual direct sunlight in the forest canopy closure. First, we summarize the most frequent ecological inferences discussed in the literature and the methods used about forest structure modeling by using remote sensing data. Afterward, ground biophysical forest data and satellite images (LANDSAT TM and ALOS AVNIR-2) were used to estimate biomass and canopy closure. The modeling approach includes topographic features derived from digital elevation model. Our results show improved biomass and canopy closure estimates when the modeling includes satellite data interacting with a secondary geomorphometric variable (the Illumination Factor), that is based on direct solar beam angle. The soil/vegetation index, suggested in the present study, showed a better performance when compared with other vegetation index to estimate canopy closure. The modeled biomass shows evident biophysical distinction among different forest succession stages

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-07-06T13:08:28Z No. of bitstreams: 1 Expedito Baracho Junior.pdf: 1671964 bytes, checksum: e5b078ff0c67b31f5eef46fceadc67a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-06T13:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Expedito Baracho Junior.pdf: 1671964 bytes, checksum: e5b078ff0c67b31f5eef46fceadc67a1 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / This work results from the use of lignocellulosic residues, Portland cement CP IV - 32, washed sand and water in the production of composites intended to provide subsidies that enable the production of elements of popular low-cost construction. The objectives of this study relate to the use of methods and low technology requirement procedures, according to the reality of the metropolitan area of Recife, which boost the use of lignocellulosic wastes to enable efficiency and quality in the use of available forest biomass. Fragments of the original dimensions – not selected or standardized granulometry – Bamboo (Bambusa vulgaris var vulgaris), Maçaranduba (Manilkara spp) and mixed wood previously treated with soaking in water and subsequently in an aqueous solution of 2% NaOH was manually compacted into molds cylindrical steel 5 x 10 cm with cement, washed sand and water, forming composites, this being technologically and allowing to obtain a product of adequate strength. The evaluation of total content of extract residues of untreated and pretreated Maçaranduba showed 5.85% for the untreated particles, 3.31% for the immersed in hot water and 11.22% for those treated with 2% NaOH. Preliminary formulations were undertaken in order to assist in making the decision adopted trait. The employee trace was 1:0.05:3:0.4, respectively cement, lignocellulosic, washed sand and water. The degree of compatibility between cement and lignocellulosic residues, determined by the obtained compatibility index by maximum hydration temperature was classified as good for Bamboo and regular for Maçaranduba. The compression strength was adequate as a decision tool to determine the compatibility of the composite cement-lignocellulosic. Found with ultrasound, the composite cement bamboo presented ultrasonic pulse velocity 1820 m/s, proving its appropriate compatibility with cement. Composite cement lignocellulosic had average resistances to simple compression of 10.28 MPa (Bamboo), 9.95 MPa (Maçaranduba) and 7.40 MPa (mixed wood). The average dynamic modulus of elasticity were the order of 8870 MPa for Bamboo, of 8330 MPa for Maçaranduba and 7140 MPa for mixed wood. The average density shown by these composites in g/cm3, was 1.88 for Bamboo, 1.85 to 1.85 for Maçaranduba and mixed wood. Based on these results, those previously treated woody material can be used in combination with cement and are intended for non-structural use, acoustic and thermal insulation. / Esse trabalho resulta da utilização de resíduos lignocelulósicos, cimento Portland CP IV - 32, areia lavada e água na confecção de compósitos destinados a fornecer subsídios que viabilizem a produção de elementos para construção popular de baixo custo. Os objetivos dessa pesquisa referem-se aos usos de métodos e procedimentos de baixa exigência tecnológica, de acordo com a realidade da região metropolitana do Recife, que incrementem a utilização dos resíduos lignocelulósicos de modo a permitir a eficiência e qualidade na utilização da biomassa florestal disponível. Fragmentos nas dimensões originais – sem granulometria selecionada ou padronizada – de Bambu (Bambusa vulgaris var. vulgaris), Maçaranduba (Manilkara spp) e madeira mista previamente tratados com imersão em água e posteriormente em solução aquosa de NAOH a 2% foram adensados manualmente em moldes cilíndricos de aço 5 x 10 cm com cimento, areia lavada e água, constituindo compósitos, sendo avaliados tecnologicamente e possibilitando a obtenção de um produto com resistência adequada. A avaliação dos teores de extrativos totais dos resíduos sem tratamento e previamente tratados de maçaranduba apresentou 5,85 % para as partículas sem tratamento, 3,31% para as imersas em água quente e 11,22% para as tratadas com 2% NaOH. Formulações preliminares foram realizadas de forma a auxiliar na tomada de decisão do traço adotado. O traço empregado foi 1:0,05:3:0,4, respectivamente cimento, lignocelulósico, areia lavada e água. O grau de compatibilidade entre o cimento e os resíduos lignocelulósicos, determinado pelo índice de compatibilidade obtido através da temperatura máxima de hidratação, foi classificado como bom para o Bambu e regular para a Maçaranduba. A resistência à compressão simples mostrou-se adequada como ferramenta de decisão para determinar a compatibilidade dos compósitos cimento-lignocelulósicos. Determinada com o ultrassom, o compósito cimento-bambu apresentou velocidade do pulso ultrassônico de 1820 m/s, comprovando sua adequada compatibilidade com o cimento. Os compósitos cimento-lignocelulósicos apresentaram resistências médias a compressão simples de 10,28 MPa (Bambu), 9,95 MPa (Maçaranduba) e 7,40 MPa (madeira mista). Os módulos de elasticidade dinâmicos médios foram da ordem de 8870 MPa para o Bambu, de 8330 MPa para a Maçaranduba e de 7140 MPa para madeira mista. A densidade média apresentada por esses compósitos, em g/cm3, foi de 1,88 para o Bambu, de 1,85 para a Maçaranduba e de 1,85 para madeira mista. Com base nesses resultados, esses materiais lenhosos previamente tratados podem ser utilizados na associação com o cimento e serem destinados ao emprego não-estrutural, isolamentos acústico e térmico.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aims to quantify and analyze the distribution of the stock of above-ground biomass in Deciduous Forest fragments (FED) in the Region of the Northwest RS, generating the necessary information to support the development of forestry projects. Thus, we installed seven sampling unit of 12 x 12 m with subunits of 5 x 5 m and 1 x 1 m to quantify the natural regeneration classified as Stratum 1 (E1), 2 (E2) and 3 (E3), the E1 is composed of plants with less than 1.3 m from the ground, the E2 all vegetation with over 1.3 m in height and less than 5 cm diameter at breast height (DBH) and E3 all vegetation with DBH between 5 and 10 cm. In the main units all vegetation with more than 10 cm DBH were classified as stratum 4 (E4). For quantification of biomass above ground, after the overthrow of the trees, all tree vegetation was weighed directly in the field, with split trunk (wood with bark), thick branches (diameter greater than 5 cm), thin branches (diameter less than 5 cm), and miscellaneous sheets, these being identified at the species level. To estimate the biomass of the allometric models adjustments were collected the following information dendrometric E4 diameters at 0 (baseline), DAP, 25, 50, 75 and 100% of morphological inversion point height (HPIM) of height HPIM, total height. To estimate the above-ground biomass of different specific gravity methods (MEB) was obtained from wood and other literature were calculated from the disks taken at the time of the DAP, these disk, shelled, had approximately 2 cm thick. The results indicated that the average stock of biomass for the FED was 371.1 Mg.ha-1. The trees with the breast height diameter (DBH) greater 10 cm accounted for over 89% of the biomass (4759 kg). To build the allometric models, the equations adjusted without stratification, have adjusted coefficient of determination (R2aj.) Between 0.726 to 0.972 and standard error of estimate in percentage (Sxy%) ranging from 33.5 to 119.6, the best adjusted model, for not stratified data set was obtained by the stepwise procedure, represented by the following equation: PST = β0 + β1.(DAP3) + β2.H + β3.(DAP3.H), with R2aj.. 0.972 and Sxy 33.5%. For the stratified, only diameter class above 15 cm of acceptable parameters, R2aj. 0.968 and Sxy 26.8%. For the estimation of biomass by different methods, the direct method has accumulated 11,450 kg bole biomass (PSF) for the seven installments. The indirect method that is closer to the PSF was the biomass obtained from the volume of the equation and the MEB arithmetic average of 13,141 kg, and the one with the biggest difference was obtained by rigorous and volume weighted average MEB, which totaled 20,060 kg, and arithmetic mean MEB differed from the PSF by Dunnett's test at 5% probability. It is recommended reliable quantification of above-ground biomass in stratum E4, especially the larger ones, as they may provide greater error in the quantification and estimation of forest biomass. / Este estudo teve por objetivo quantificar e analisar a distribuição do estoque de biomassa acima do solo em fragmentos de Floresta Estacional Decidual (FED) na Região Noroeste do Estado do RS, gerando as informações necessárias para subsidiar a elaboração de projetos florestais. Para tanto, foram instaladas sete unidade amostrais de 12 x 12 m com subunidades de 5 x 5 m e 1 x 1 m para quantificação da regeneração natural classificada em Estrato 1 (E1), 2 (E2) e 3 (E3), o E1 é composto das plantas com menos de 1,3 m de altura do solo, o E2 toda vegetação com mais de 1,3 m de altura e menos que 5 cm de diâmetro a altura do peito (DAP) e o E3 toda vegetação com DAP entre 5 e 10 cm. Nas unidades principais toda vegetação com mais de 10 cm de DAP ficaram classificadas com estrato 4 (E4). Para a quantificação da biomassa acima do solo, após a derrubada das árvores, toda a vegetação arbórea foi pesada diretamente em campo, sendo fraccionadas em tronco (madeira com casca), galhos grossos (diâmetro maior que 5 cm), galhos finos (diâmetro menor que 5 cm), folhas e miscelâneas, estas sendo identificadas a nível de espécies. Para as estimativas de biomassa por ajustes de modelos alométricos foram coletadas as seguintes informação dendrométricas do E4, os diâmetros à 0 (base), DAP, 25, 50, 75 e 100% da altura do ponto de inversão morfológico (HPIM), altura do HPIM, altura total. Para a estimativa da biomassa acima do solo por diferentes métodos a massa específica básica (MEB) da madeira foi obtida na literatura e outras foram calculadas a partir dos discos tirados na altura do DAP, estes disco, sem casca, apresentavam aproximadamente 2 cm de espessura. Os resultados indicaram que o estoque médio de biomassa para a FED foi de 371,1 Mg.ha-1. As árvores com o diâmetro altura do peito (DAP) maior 10 cm representaram mais de 89% da biomassa (4759 Kg). Para o ajuste de modelos alométricos, as equações ajustadas, sem estratificação, apresentam coeficiente de determinação ajustado (R2aj.) entre 0,726 à 0,972 e erro padrão da estimativa em porcentagem (Sxy%) variando de 33,5 a 119,6, o melhor modelo ajustado, para o conjunto de dados não estratificado, foi obtido através do procedimento de Stepwise, sendo representado pela seguinte equação: PST = β0 + β1.(DAP3) + β2.H + β3.(DAP3.H), com R2aj. de 0,972 e Sxy% de 33,5. Para a forma estratificada, apenas a classe de diâmetro acima de 15 cm apresentou parâmetros aceitáveis, com R2aj. de 0,968 e Sxy% de 26,8. Para a estimativa da biomassa por diferentes métodos, o método direto acumulou 11.450 Kg de biomassa do fuste (PSF) para as sete parcelas. O método indireto que mais se aproximou do PSF foi a biomassa obtida através do volume da equação e da MEB média aritmética, 13.141 Kg, e o que apresentou a maior diferença foi obtida pelo volume rigoroso e MEB média ponderada, que totalizou 20.060 Kg, e MEB média aritmética diferiram estatisticamente do PSF pelo teste de Dunnett em nível de 5% de probabilidade de erro. Recomenda-se quantificação fidedigna da biomassa acima do solo no estrato E4, principalmente os maiores indivíduos, pois estes podem propiciar maior erro na quantificação e estimativa da biomassa florestal.