Submitted by EDUARDO BORGES DA VEIGA null (veiga@ibb.unesp.br) on 2016-04-07T00:24:34Z No. of bitstreams: 1 Tese Veiga E. B..pdf: 1843763 bytes, checksum: 5ea0ea29f5376c9eb8fd2b771abdd04d (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-04-07T18:33:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 veiga_eb_dr_rcla.pdf: 1843763 bytes, checksum: 5ea0ea29f5376c9eb8fd2b771abdd04d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-07T18:33:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 veiga_eb_dr_rcla.pdf: 1843763 bytes, checksum: 5ea0ea29f5376c9eb8fd2b771abdd04d (MD5) Previous issue date: 2016-03-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Aqui analisamos o papel ecofisiológico da verticalidade foliar na eficiência de uso da luz pelas plantas. Os estudos foram conduzidos em espécies de Styrax camporum e Saccharum spp. A verticalidade foliar tem papéis distintos entre as diferentes espécies, mas primordialmente tais resultados convergem para um melhor aproveitamento da luz pela planta com folhas dispostas nessa conformação, com ganho de biomassa. / Here we analyzed the ecophysiological role of vertical leaves in sunlight use efficiency by plants. The studies were conducted in species of Styrax camporum and Saccharum spp. Vertical leaves have distinct roles between different species, but primarily these results demonstrate that plants with vertical leaves show a better light use efficiency, eventually with gain of biomass. / CNPq: 141488/2012-3

Fotossíntese é o processo biofísico pelo qual energia luminosa é transformada em energia química armazenada em compostos de carbono. A taxa fotossintética instantânea possui um forte padrão assintótico em resposta ao incremento da intensidade luminosa, porém quando integramos a fotossíntese em escalas espaciais e temporais maiores, observa-se um padrão linear de resposta entre radiação interceptada e produção. Esta abordagem permitiu o surgimento de modelos baseados nas taxas de conversão de energia radiante em biomassa seca, ou eficiência do uso da luz (&epsilon;). Valores publicados para o Eucalyptus estão na faixa de 0,5-2,5 g MJ-1, porém se faz necessário um entendimento mais profundo a respeito da sensibilidade destes valores às flutuações do clima e sua sazonalidade. Para isso, as taxas de crescimento, uso e eficiência do uso da luz foram monitoradas quinzenalmente durante 16 meses em parcelas de 18 clones de Eucalyptus, dos 1,3 aos 2,7 anos de idade. Foram testadas as hipóteses de que a produção de madeira aumentaria em função de incrementos no uso e/ou eficiência de uso da luz, assim como estes valores aumentariam respectivamente com incrementos no índice de área foliar e por uma alocação de carbono para o fuste, respectivamente. Os clones apresentaram uma grande amplitude de produtividade (9,9-22,7 Mg ha-1 ano-1) e arquiteturas de copa, capturando entre 65-95% da radiação incidente. Tais valores resultaram em uma eficiência do uso da luz média de 1,5 g MJ-1, variando entre 0,16-3,14 g MJ-1. Apesar de patamares distintos, os valores de eficiência de uso dos clones oscilaram de maneira similar, de modo que a radiação incidente foi a principal variável afetando a eficiência de uso da luz, estando &epsilon; positivamente relacionada a variáveis que expressam períodos de maior disponibilidade hídrica e negativamente relacionado a períodos de menor disponibilidade. Maiores valores de índice de área foliar efetivo (Le) acarretaram em maior interceptação de luz, porém as distintas arquiteturas de copa revelaram diferentes estratégias de captura de luz (0,3 < &kappa; < 0,6). Apesar de uma maior interceptação, não houve correlação significativa com a produtividade, no entanto observou-se uma forte correlação entre eficiência do uso da luz e crescimento em madeira, resultado de uma maior alocação para o fuste. Apesar de evidenciar a relação entre alocação e eficiência, existem outros mecanismos associados às alterações observadas em &epsilon; que apenas uma caracterização completa dos fluxos de carbono pode elucidar. / Photosynthesis is the biophysical process by which light energy is converted into chemical energy stored in carbon compounds. The instantaneous photosynthetic rate has a strong asymptotic pattern in response to increases in light intensity, however when we integrate photosynthesis in larger spatial and temporal scales, there is a linear pattern of response between intercepted radiation and production. This approach has allowed the appearance of models based on radiant energy conversion rates into dry biomass, or light use efficiency (&epsilon;). Published values for Eucalyptus range from 0.5 to 2.5 g MJ-1, but a deeper understanding of the sensitivity of these values to climate fluctuations and seasonality is necessary. For this reason, wood growth rates, light use and efficiency were monitored every two weeks for 16 months at 18 Eucalyptus clones plots, from 1.3 to 2.7 years of age. Our hypothesis was that wood production would be positively related to light use and efficiency, as well these values would increase respectively with increases in leaf area index and carbon allocation to the stem. Clones showed a wide range of productivity (9.9 to 22.7 Mg ha-1 yr-1) and canopy architectures, capturing between 65-95% of incident radiation. Such values resulted in an average light use efficiency of 1.8 g MJ-1, ranging from 0.16 to 3.14 g MJ-1. Although different levels, light use efficiency values for the clones fluctuated similarly. Incident radiation was the main variable affecting the efficiency of dry matter conversion, and &epsilon; values were positively related variables expressing periods of greater water availability and negatively related to periods of lower availability. Larger effective leaf area index (Le) values resulted in higher light interception, but the different canopy architectures revealed different light capture strategies (0.3 < &kappa; < 0.6). Despite a higher interception, there was no significant correlation with productivity; however there was a strong correlation between light use efficiency and wood growth, as a result of increased allocation to the stem. While evidencing the relationship between allocation and efficiency, there are other mechanisms associated with changes in &epsilon; observed that only one full characterization of the carbon fluxes can elucidate.

Devido ao aprimoramento das práticas silviculturais e do melhoramento genético para seleção de genótipos mais produtivos, a produtividade do Pinus taeda no Brasil é reconhecida entre as maiores do mundo. Mesmo com alta produtividade em determinados sítios, sua variação é consideravelmente grande. Sabe-se que a disponibilidade de água, luz e nutrientes são fatores essenciais para a produção de madeira, onde a eficiência de uso desses recursos influenciam nesta variação do produtividade. Contudo, a ausência de fertilização em plantios de Pinus é majoritária nas áreas comerciais no Brasil, devido ao bom crescimento em solos de baixa fertilidade e por dificilmente apresentarem deficiência visual de nutrientes. Para compreender quais fatores influenciam na produção e partição de biomassa, se faz necessário o estudo da ecologia da produção. Diante disso, o presente trabalho tem como principais objetivos: i) estudar a influência de diferentes classes de solo no crescimento do Pinus taeda; ii) estudar a resposta da produtividade da espécie submetida à fertilização e ao desbaste; iii) avaliar a interceptação de luz; e iv) estimar a eficiência do crescimento (EC), uso da luz (EUL) e do nitrogênio (EUN) em povoamentos de Pinus taeda no sul do Brasil. Utilizou-se para este estudo parcelas quadrigêmeas da rede experimental do programa de Produtividade Potencial do Pinus no Brasil, as quais compõem um gradiente edafoclimático nos estados do Paraná e de Santa Catarina. As parcelas foram submetidas aos seguintes tratamentos: controle (C), fertilizado (F), desbastado (D), desbastado e fertilizado (DF). Foi calculado o índice de sítio, o incremento corrente anual, o incremento médio anual, índice de uniformidade do povoamento, a produtividade primária líquida de madeira e o índice de área foliar (IAF). Realizou-se análises de solo (0-20 cm) e foliar. Os dados das variáveis climáticas calculadas foram obtidos das estações meteorológicas mais próximas aos sítios avaliados. A produtividade mínima e máxima das parcelas controle foi de, respectivamente, 20,3 e 56,9 m³ ha-1 ano-1 com idade média de 13 anos. Houve efeito significativo dos tratamentos F e DF, com ganho máximo no estoque de volume por parcela de 33 e 63%, respectivamente. A resposta da fertilização e da fertilização com desbaste ocorreram em áreas menos férteis e com menor teor de matéria orgânica do solo. A uniformidade dos povoamentos correlacionou-se positivamente com as parcelas de maior área basal em 2014 e com a EC, EUL e EUN calculadas em 2013. Os valores médios da EC, EUL e EUN aos 12,4 anos de idade foram de 2,1 Mg ha-1 IAF-1, 0,55 g MJ-1 e 93 kg lenho kg-1 N ano-1, respectivamente. Houve relação linear positiva da EC, EUL e EUN com a produção de biomassa total acima do solo. Ocorreu maior influência das variáveis edáficas na eficiência do uso dos recursos naturais comparado com as variáveis climáticas. / Due to the improvement of silviculture practices and breeding for the selection of more productive genotypes, the loblolly pine productivity in Brazil is recognized as one of the biggest in the world. Even with the high productivity at certain sites, its variation is large. It is known that the availability of water, light and nutrients are essential for the wood production, and that the use efficiency of these resources influences the productivity variation. However, the absence of fertilization in pine plantations is majority in the commercial areas in Brazil due to good growth in low fertility soils and it hardly presents visual nutrient deficiency. To understand which factors influence the production and biomass partitioning, it is necessary to study the production ecology. Thus, the present work has as main objectives: i) to study the influence of different soil classes in loblolly pine growth; ii) to study the productivity response submitted to fertilization and thinning; iii) to evaluate the light interception; and iv) to estimate the growth efficiency (GE), use of light (LUE) and nitrogen (NUE) in loblolly pine stands in southern Brazil. For this study, it was used quadriplots from the experimental network of Pinus Potential Productivity in Brazil program, which composes an edaphoclimatic gradient in Parana and Santa Catarina states. The plots were submitted to the following treatments: control (C), fertilized (F), thinning (T), thinning and fertilized (TF). It was calculated the site index, the annual increment, the mean annual increment, the stand uniformity index, wood net primary productivity and the leaf area index (LAI). The soil (0-20 cm) and foliar analyzes were held. Data from the calculated climate variables was obtained from the closest weather stations to the evaluated sites. The minimum and maximum productivity of control plots were, respectively, 20.3 and 56.9 m³ ha-1 yr-1 with an average age of 13 years. There was a significant effect of F and TF treatments, with maximum gain in volume stock of 33 and 63%, respectively. The response of fertilization and fertilization with thinning occurred in less fertile areas and with lower soil organic matter content. The stands uniformity correlated positively with the basal area in 2014 and the GE, LUE and NUE calculated in 2013. The mean values of GE, LUE and NUE at the average age of 12,4 years were 2.1 Mg ha-1 LAI-1, 0.55 g MJ-1 and 93 kg wood kg-1 N year-1, respectively. There was a positive linear relationship of GE, LUE and NUE with the production of total biomass above ground. The soil variables influenced more on the use efficiency of natural resources than climatic variables.

Devido ao aprimoramento das práticas silviculturais e do melhoramento genético para seleção de genótipos mais produtivos, a produtividade do Pinus taeda no Brasil é reconhecida entre as maiores do mundo. Mesmo com alta produtividade em determinados sítios, sua variação é consideravelmente grande. Sabe-se que a disponibilidade de água, luz e nutrientes são fatores essenciais para a produção de madeira, onde a eficiência de uso desses recursos influenciam nesta variação do produtividade. Contudo, a ausência de fertilização em plantios de Pinus é majoritária nas áreas comerciais no Brasil, devido ao bom crescimento em solos de baixa fertilidade e por dificilmente apresentarem deficiência visual de nutrientes. Para compreender quais fatores influenciam na produção e partição de biomassa, se faz necessário o estudo da ecologia da produção. Diante disso, o presente trabalho tem como principais objetivos: i) estudar a influência de diferentes classes de solo no crescimento do Pinus taeda; ii) estudar a resposta da produtividade da espécie submetida à fertilização e ao desbaste; iii) avaliar a interceptação de luz; e iv) estimar a eficiência do crescimento (EC), uso da luz (EUL) e do nitrogênio (EUN) em povoamentos de Pinus taeda no sul do Brasil. Utilizou-se para este estudo parcelas quadrigêmeas da rede experimental do programa de Produtividade Potencial do Pinus no Brasil, as quais compõem um gradiente edafoclimático nos estados do Paraná e de Santa Catarina. As parcelas foram submetidas aos seguintes tratamentos: controle (C), fertilizado (F), desbastado (D), desbastado e fertilizado (DF). Foi calculado o índice de sítio, o incremento corrente anual, o incremento médio anual, índice de uniformidade do povoamento, a produtividade primária líquida de madeira e o índice de área foliar (IAF). Realizou-se análises de solo (0-20 cm) e foliar. Os dados das variáveis climáticas calculadas foram obtidos das estações meteorológicas mais próximas aos sítios avaliados. A produtividade mínima e máxima das parcelas controle foi de, respectivamente, 20,3 e 56,9 m³ ha-1 ano-1 com idade média de 13 anos. Houve efeito significativo dos tratamentos F e DF, com ganho máximo no estoque de volume por parcela de 33 e 63%, respectivamente. A resposta da fertilização e da fertilização com desbaste ocorreram em áreas menos férteis e com menor teor de matéria orgânica do solo. A uniformidade dos povoamentos correlacionou-se positivamente com as parcelas de maior área basal em 2014 e com a EC, EUL e EUN calculadas em 2013. Os valores médios da EC, EUL e EUN aos 12,4 anos de idade foram de 2,1 Mg ha-1 IAF-1, 0,55 g MJ-1 e 93 kg lenho kg-1 N ano-1, respectivamente. Houve relação linear positiva da EC, EUL e EUN com a produção de biomassa total acima do solo. Ocorreu maior influência das variáveis edáficas na eficiência do uso dos recursos naturais comparado com as variáveis climáticas. / Due to the improvement of silviculture practices and breeding for the selection of more productive genotypes, the loblolly pine productivity in Brazil is recognized as one of the biggest in the world. Even with the high productivity at certain sites, its variation is large. It is known that the availability of water, light and nutrients are essential for the wood production, and that the use efficiency of these resources influences the productivity variation. However, the absence of fertilization in pine plantations is majority in the commercial areas in Brazil due to good growth in low fertility soils and it hardly presents visual nutrient deficiency. To understand which factors influence the production and biomass partitioning, it is necessary to study the production ecology. Thus, the present work has as main objectives: i) to study the influence of different soil classes in loblolly pine growth; ii) to study the productivity response submitted to fertilization and thinning; iii) to evaluate the light interception; and iv) to estimate the growth efficiency (GE), use of light (LUE) and nitrogen (NUE) in loblolly pine stands in southern Brazil. For this study, it was used quadriplots from the experimental network of Pinus Potential Productivity in Brazil program, which composes an edaphoclimatic gradient in Parana and Santa Catarina states. The plots were submitted to the following treatments: control (C), fertilized (F), thinning (T), thinning and fertilized (TF). It was calculated the site index, the annual increment, the mean annual increment, the stand uniformity index, wood net primary productivity and the leaf area index (LAI). The soil (0-20 cm) and foliar analyzes were held. Data from the calculated climate variables was obtained from the closest weather stations to the evaluated sites. The minimum and maximum productivity of control plots were, respectively, 20.3 and 56.9 m³ ha-1 yr-1 with an average age of 13 years. There was a significant effect of F and TF treatments, with maximum gain in volume stock of 33 and 63%, respectively. The response of fertilization and fertilization with thinning occurred in less fertile areas and with lower soil organic matter content. The stands uniformity correlated positively with the basal area in 2014 and the GE, LUE and NUE calculated in 2013. The mean values of GE, LUE and NUE at the average age of 12,4 years were 2.1 Mg ha-1 LAI-1, 0.55 g MJ-1 and 93 kg wood kg-1 N year-1, respectively. There was a positive linear relationship of GE, LUE and NUE with the production of total biomass above ground. The soil variables influenced more on the use efficiency of natural resources than climatic variables.

Fotossíntese é o processo biofísico pelo qual energia luminosa é transformada em energia química armazenada em compostos de carbono. A taxa fotossintética instantânea possui um forte padrão assintótico em resposta ao incremento da intensidade luminosa, porém quando integramos a fotossíntese em escalas espaciais e temporais maiores, observa-se um padrão linear de resposta entre radiação interceptada e produção. Esta abordagem permitiu o surgimento de modelos baseados nas taxas de conversão de energia radiante em biomassa seca, ou eficiência do uso da luz (&epsilon;). Valores publicados para o Eucalyptus estão na faixa de 0,5-2,5 g MJ-1, porém se faz necessário um entendimento mais profundo a respeito da sensibilidade destes valores às flutuações do clima e sua sazonalidade. Para isso, as taxas de crescimento, uso e eficiência do uso da luz foram monitoradas quinzenalmente durante 16 meses em parcelas de 18 clones de Eucalyptus, dos 1,3 aos 2,7 anos de idade. Foram testadas as hipóteses de que a produção de madeira aumentaria em função de incrementos no uso e/ou eficiência de uso da luz, assim como estes valores aumentariam respectivamente com incrementos no índice de área foliar e por uma alocação de carbono para o fuste, respectivamente. Os clones apresentaram uma grande amplitude de produtividade (9,9-22,7 Mg ha-1 ano-1) e arquiteturas de copa, capturando entre 65-95% da radiação incidente. Tais valores resultaram em uma eficiência do uso da luz média de 1,5 g MJ-1, variando entre 0,16-3,14 g MJ-1. Apesar de patamares distintos, os valores de eficiência de uso dos clones oscilaram de maneira similar, de modo que a radiação incidente foi a principal variável afetando a eficiência de uso da luz, estando &epsilon; positivamente relacionada a variáveis que expressam períodos de maior disponibilidade hídrica e negativamente relacionado a períodos de menor disponibilidade. Maiores valores de índice de área foliar efetivo (Le) acarretaram em maior interceptação de luz, porém as distintas arquiteturas de copa revelaram diferentes estratégias de captura de luz (0,3 < &kappa; < 0,6). Apesar de uma maior interceptação, não houve correlação significativa com a produtividade, no entanto observou-se uma forte correlação entre eficiência do uso da luz e crescimento em madeira, resultado de uma maior alocação para o fuste. Apesar de evidenciar a relação entre alocação e eficiência, existem outros mecanismos associados às alterações observadas em &epsilon; que apenas uma caracterização completa dos fluxos de carbono pode elucidar. / Photosynthesis is the biophysical process by which light energy is converted into chemical energy stored in carbon compounds. The instantaneous photosynthetic rate has a strong asymptotic pattern in response to increases in light intensity, however when we integrate photosynthesis in larger spatial and temporal scales, there is a linear pattern of response between intercepted radiation and production. This approach has allowed the appearance of models based on radiant energy conversion rates into dry biomass, or light use efficiency (&epsilon;). Published values for Eucalyptus range from 0.5 to 2.5 g MJ-1, but a deeper understanding of the sensitivity of these values to climate fluctuations and seasonality is necessary. For this reason, wood growth rates, light use and efficiency were monitored every two weeks for 16 months at 18 Eucalyptus clones plots, from 1.3 to 2.7 years of age. Our hypothesis was that wood production would be positively related to light use and efficiency, as well these values would increase respectively with increases in leaf area index and carbon allocation to the stem. Clones showed a wide range of productivity (9.9 to 22.7 Mg ha-1 yr-1) and canopy architectures, capturing between 65-95% of incident radiation. Such values resulted in an average light use efficiency of 1.8 g MJ-1, ranging from 0.16 to 3.14 g MJ-1. Although different levels, light use efficiency values for the clones fluctuated similarly. Incident radiation was the main variable affecting the efficiency of dry matter conversion, and &epsilon; values were positively related variables expressing periods of greater water availability and negatively related to periods of lower availability. Larger effective leaf area index (Le) values resulted in higher light interception, but the different canopy architectures revealed different light capture strategies (0.3 < &kappa; < 0.6). Despite a higher interception, there was no significant correlation with productivity; however there was a strong correlation between light use efficiency and wood growth, as a result of increased allocation to the stem. While evidencing the relationship between allocation and efficiency, there are other mechanisms associated with changes in &epsilon; observed that only one full characterization of the carbon fluxes can elucidate.