Submitted by Valquíria Barbieri (kikibarbi@hotmail.com) on 2018-03-20T20:33:23Z No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Mayra de Alencar Araujo Costa.pdf: 938690 bytes, checksum: f35b3d17d466ebb468b31e0c4a50df42 (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2018-04-10T18:50:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Mayra de Alencar Araujo Costa.pdf: 938690 bytes, checksum: f35b3d17d466ebb468b31e0c4a50df42 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-10T18:50:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Mayra de Alencar Araujo Costa.pdf: 938690 bytes, checksum: f35b3d17d466ebb468b31e0c4a50df42 (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / CAPES / O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de água sobre as características fisiológicas (fotossíntese líquida, condutância estomática e transpiração) e dendrométricas (diâmetro à altura do peito e altura) de um clone de Eucalyptus grandis X Eucalyptus urophylla em condições de campo, e elucidar a viabilidade desta prática em promover o maior crescimento das plantas para potencial uso em sistemas de integração. O experimento foi composto por dois ensaios, onde o primeiro, relativo à avaliação das características dendrométricas, foi conduzido em delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições e quatro tratamentos (níveis de água). O segundo ensaio, relativo à avaliação das características fisiológicas, foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com quatro tratamentos (níveis de água) e doze repetições. As parcelas foram constituídas por 56 plantas e a área útil composta de 18 plantas. Os tratamentos foram representados por quatro níveis de água (0, 9, 18 e 30 mm de água por planta), aplicados semanalmente a partir do início da estação seca até o início da estação chuvosa. Na estação seca, os maiores valores de fotossíntese, condutância estomática e transpiração foram observados no grupo de plantas que recebeu o maior nível de água. Entretanto, todas as variáveis fisiológicas apresentaram desempenho significativamente superior na estação chuvosa. O comportamento das variáveis dendrométricas sofreu ligeira influência em função dos níveis de suplementação ao longo dos dias avaliados. No entanto, no final do período experimental, as características se igualaram para todos os tratamentos avaliados. Assim, para o clone estudado, os manejos hídricos adotados não foram eficientes em promover o maior crescimento das plantas e possibilitar a antecipação da entrada dos animais em sistemas de integração. / The aim of this study was to evaluate the effect of water application on the physiological characteristics (net photosynthesis, stomatal conductance and transpiration) and dendrometric characteristics (diameter at breast height and height) of a clone of Eucalyptus grandis X Eucalyptus urophylla under field conditions and clarify the feasibility of this practice to accelerate plant growth for potential use in integration systems. The study consisted of two experiments, where the first on the evaluation of dendrometric characteristics was carried out in a randomized block design with four replications and four treatments (water levels). The second essay on the evaluation of the physiological characteristics was carried out in a completely randomized design with four treatments (water levels) and twelve replications. Each plots consisted of 56 plants and service area consisted of 18 plants. The treatments consisted of four levels of water (0, 9, 18 and 30 mm of water per plant), applied weekly from the beginning of the dry season until the beginning of the rainy season. In the dry season, the highest values of photosynthesis, stomatal conductance and transpiration were observed in the group of plants that received the highest water level. However, all physiological variables showed significantly better performance in the wet season. The behavior of dendrometric variables has slight influence depending on the levels of supplementation during the evaluated days. However, at the end of the experimental period, the characteristics were equal for all treatments evaluated. Thus, for clone studied, the water management adopted were not effiective in promoter greater plant growth and allow the anticipation of the entry of animals in integration systems.

The high cost of restoring tropical forests is one of the greatest obstacle to achieving large-scale restoration. To overcome this barrier, we developed and implemented mixed plantations intercropping Eucalyptus with a high diversity of native tree species. The aim was to create favorable conditions for the regeneration of native species while simultaneously obtaining economic return from the exploitation of Eucalyptus as a commercial pioneer species. The use of Eucalyptus in this system is temporary and it shall be replaced by additional native species after it is harvested. In this research, we covered the main aspects and approaches of the effects of competition on tree growth using data from our restoration experiments. The objective of this research was to test the ecological viability of plantations that temporarily mix Eucalyptus spp. and a high diversity of native tree species during the initial phases of forest restoration as a strategy to offset implementation and maintenance costs. This alternative is investigated with a focus on the consequences of ecological interactions on tree survival and growth in three experiments implemented in the Atlantic Forest of Northeastern and Southeastern Brazil. We compared stands of native trees intercropped with Eucalyptus, traditional restoration plantations, and Eucalyptus monocultures. The thesis is structured in three main parts in which we focus in how the mixtures function compared to restoration plantations and Eucalyptus monocultures. We used forest inventories to understand the effects of competition and assessed ecophysiological parameters to provide insights about the mechanisms that affect tree growth when trees compete for water, light and nutrients. In the first part of the study, we showed that mixed plantations effectively combined high wood yield and tree diversity; that Eucalyptus grew larger in mixtures with native species than in monocultures; that native tree species grew less in mixtures with Eucalyptus; and that the mixing effect was stronger for fast- and intermediate-growing native species. In the second part, we found that mixtures consumed less water than monocultures; that Eucalyptus reduced the hydraulic performance of a fast-growing native species; and that tree growth was influenced by changes in the ecophysiology of water use. In the last part, we showed that a high diversity of nitrogen-fixing native trees facilitated Eucalyptus growth; that Eucalyptus had ~30% higher wood N concentration in mixtures; that native trees growth was not limited by nutrient competition with Eucalyptus; that Eucalyptus may benefit from increased light availability in mixed plantations; and that native species plots intercepted more sunlight than mixtures or Eucalyptus stands. This research has a strong interface between restoration science and practice, and contributed to the development of new ways to restore the tropical forests by allying restoration and production under the ecological and economic perspectives. Our findings indicate how to advance into the future, starting from the current state of art towards forest restoration systems that minimize competition and maximize growth, as an emergent promising alternative to finance tropical forest restoration and overcome the economic barrier that still holds large-scale restoration. This research may be used as a basis to continue adapting silviculture for different regions and forest ecosystems. Looking further into the future, these mixtures may also represent the starting point of a new silvicultural model that brings together production and conservation. The information available may be used by scientists, decision-makers, planners and restorationists to advance in the science and practice of restoration and silviculture in the tropics. / O alto custo de se restaurar as florestas tropicais são um dos maiores obstáculos para se atingir a restauração em larga escala. Para superar essa barreira, nós desenvolvemos e implantamos plantações mistas que intercalam Eucalyptus e uma alta diversidade de espécies arbóreas nativas. O objetivo é criar condições favoráveis para a regeneração das espécies nativas e, ao mesmo tempo, obter retorno econômico da exploração de eucalipto como uma espécie pioneira comercial. O uso do eucalipto nesse sistema é temporário e ele deve ser substituído por espécies nativa adicionais após ser colhido. Nessa pesquisa, nós cobrimos os principais aspectos e abordagens relacionados aos efeitos da competição sobre o crescimento arbóreo utilizando dados dos nossos experimentos. O objetivo dessa pesquisa foi testar a viabilidade ecológica de plantios que consorciam temporariamente eucalipto e uma alta diversidade de espécies arbóreas nativas durante as fases iniciais da restauração ecológica como uma estratégia para compensar parte dos custos de implantação e manutenção. Essa alternativa é investigada com foco nas consequências das interações ecológicas sobre a sobrevivência e o crescimento das árvores em três experimentos implantados na Mata Atlântica do nordeste e sudeste do Brasil. Nós implantamos e comparamos talhões de espécies nativas intercaladas com eucalipto, plantios de restauração tradicionais e monocultivos de eucalipto. A tese é estruturada em três partes principais com foco em como os plantios mistos funcionam em comparação a plantios de restauração e monocultivos de eucalipto. Nós utilizamos inventários florestais para entender os efeitos da competição e estimamos parâmetros ecofisiológicos para investigar os mecanismos que afetam o crescimento arbóreo quando as árvores competem por água, luz e nutrientes. Na primeira parte do estudo, nó mostramos que os plantios mistos combinaram efetivamente alta produção de madeira com diversidade arbórea; que eucalipto cresceu mais em plantios mistos do que em monocultivos; que espécies nativas cresceram menos em consórcio com eucalipto; e que o efeito do consórcio foi maior para espécies de crescimento rápido e intermediário. Na segunda parte, mostramos que plantios mistos consumiram menos água do que monocultivos; que Eucalyptus reduziu a performance hidráulica de uma espécie nativa de rápido crescimento; e que o crescimento das árvores foi influenciado por mudanças na ecofisiologia do uso da água. Na última parte, nós mostramos que uma alta diversidade de espécies arbóreas fixadoras de nitrogênio facilitaram o crescimento de Eucalyptus; que Eucalyptus teve concentração de N ~30% mais alta na madeira, em plantios mistos; que o crescimento de árvores nativas não foi limitado pela competição por nutrientes com eucalipto; que eucalipto pode se beneficiar de maior disponibilidade de luz em plantios mistos; e que parcelas de espécies nativas interceptaram mais luz do que plantios mistos ou monocultivos de eucalipto. Essa pesquisa tem uma forte interface entre a ciência e a prática da restauração, e contribuiu para o desenvolvimento de novas maneiras de se restaurar as florestas tropicais por meio da aliança entre restauração e produção sob as perspectivas ecológica e econômica. Nossas descobertas indicam como avançar no futuro, a partir do estado da arte atual, em direção a sistemas de restauração florestal que minimizem a competição e maximizem o crescimento, como uma alternativa emergente e promissora para compensar os custos da restauração e superar a barreira econômica que ainda impede a restauração em larga escala. Essa pesquisa pode ser utilizada como uma base para se continuar adaptando a silvicultura a diferentes regiões e ecossistemas florestais. Olhando para o futuro mais distante, esses plantios mistos podem também representar um ponto inicial de um novo modelo de silvicultura que alia produção e conservação. A informação disponibilidade deve ser utilizada por cientistas, tomadores de decisão, planejadores e restauradores para avançar com a ciência e a prática da restauração e da silvicultura nos trópicos.

The high cost of restoring tropical forests is one of the greatest obstacle to achieving large-scale restoration. To overcome this barrier, we developed and implemented mixed plantations intercropping Eucalyptus with a high diversity of native tree species. The aim was to create favorable conditions for the regeneration of native species while simultaneously obtaining economic return from the exploitation of Eucalyptus as a commercial pioneer species. The use of Eucalyptus in this system is temporary and it shall be replaced by additional native species after it is harvested. In this research, we covered the main aspects and approaches of the effects of competition on tree growth using data from our restoration experiments. The objective of this research was to test the ecological viability of plantations that temporarily mix Eucalyptus spp. and a high diversity of native tree species during the initial phases of forest restoration as a strategy to offset implementation and maintenance costs. This alternative is investigated with a focus on the consequences of ecological interactions on tree survival and growth in three experiments implemented in the Atlantic Forest of Northeastern and Southeastern Brazil. We compared stands of native trees intercropped with Eucalyptus, traditional restoration plantations, and Eucalyptus monocultures. The thesis is structured in three main parts in which we focus in how the mixtures function compared to restoration plantations and Eucalyptus monocultures. We used forest inventories to understand the effects of competition and assessed ecophysiological parameters to provide insights about the mechanisms that affect tree growth when trees compete for water, light and nutrients. In the first part of the study, we showed that mixed plantations effectively combined high wood yield and tree diversity; that Eucalyptus grew larger in mixtures with native species than in monocultures; that native tree species grew less in mixtures with Eucalyptus; and that the mixing effect was stronger for fast- and intermediate-growing native species. In the second part, we found that mixtures consumed less water than monocultures; that Eucalyptus reduced the hydraulic performance of a fast-growing native species; and that tree growth was influenced by changes in the ecophysiology of water use. In the last part, we showed that a high diversity of nitrogen-fixing native trees facilitated Eucalyptus growth; that Eucalyptus had ~30% higher wood N concentration in mixtures; that native trees growth was not limited by nutrient competition with Eucalyptus; that Eucalyptus may benefit from increased light availability in mixed plantations; and that native species plots intercepted more sunlight than mixtures or Eucalyptus stands. This research has a strong interface between restoration science and practice, and contributed to the development of new ways to restore the tropical forests by allying restoration and production under the ecological and economic perspectives. Our findings indicate how to advance into the future, starting from the current state of art towards forest restoration systems that minimize competition and maximize growth, as an emergent promising alternative to finance tropical forest restoration and overcome the economic barrier that still holds large-scale restoration. This research may be used as a basis to continue adapting silviculture for different regions and forest ecosystems. Looking further into the future, these mixtures may also represent the starting point of a new silvicultural model that brings together production and conservation. The information available may be used by scientists, decision-makers, planners and restorationists to advance in the science and practice of restoration and silviculture in the tropics. / O alto custo de se restaurar as florestas tropicais são um dos maiores obstáculos para se atingir a restauração em larga escala. Para superar essa barreira, nós desenvolvemos e implantamos plantações mistas que intercalam Eucalyptus e uma alta diversidade de espécies arbóreas nativas. O objetivo é criar condições favoráveis para a regeneração das espécies nativas e, ao mesmo tempo, obter retorno econômico da exploração de eucalipto como uma espécie pioneira comercial. O uso do eucalipto nesse sistema é temporário e ele deve ser substituído por espécies nativa adicionais após ser colhido. Nessa pesquisa, nós cobrimos os principais aspectos e abordagens relacionados aos efeitos da competição sobre o crescimento arbóreo utilizando dados dos nossos experimentos. O objetivo dessa pesquisa foi testar a viabilidade ecológica de plantios que consorciam temporariamente eucalipto e uma alta diversidade de espécies arbóreas nativas durante as fases iniciais da restauração ecológica como uma estratégia para compensar parte dos custos de implantação e manutenção. Essa alternativa é investigada com foco nas consequências das interações ecológicas sobre a sobrevivência e o crescimento das árvores em três experimentos implantados na Mata Atlântica do nordeste e sudeste do Brasil. Nós implantamos e comparamos talhões de espécies nativas intercaladas com eucalipto, plantios de restauração tradicionais e monocultivos de eucalipto. A tese é estruturada em três partes principais com foco em como os plantios mistos funcionam em comparação a plantios de restauração e monocultivos de eucalipto. Nós utilizamos inventários florestais para entender os efeitos da competição e estimamos parâmetros ecofisiológicos para investigar os mecanismos que afetam o crescimento arbóreo quando as árvores competem por água, luz e nutrientes. Na primeira parte do estudo, nó mostramos que os plantios mistos combinaram efetivamente alta produção de madeira com diversidade arbórea; que eucalipto cresceu mais em plantios mistos do que em monocultivos; que espécies nativas cresceram menos em consórcio com eucalipto; e que o efeito do consórcio foi maior para espécies de crescimento rápido e intermediário. Na segunda parte, mostramos que plantios mistos consumiram menos água do que monocultivos; que Eucalyptus reduziu a performance hidráulica de uma espécie nativa de rápido crescimento; e que o crescimento das árvores foi influenciado por mudanças na ecofisiologia do uso da água. Na última parte, nós mostramos que uma alta diversidade de espécies arbóreas fixadoras de nitrogênio facilitaram o crescimento de Eucalyptus; que Eucalyptus teve concentração de N ~30% mais alta na madeira, em plantios mistos; que o crescimento de árvores nativas não foi limitado pela competição por nutrientes com eucalipto; que eucalipto pode se beneficiar de maior disponibilidade de luz em plantios mistos; e que parcelas de espécies nativas interceptaram mais luz do que plantios mistos ou monocultivos de eucalipto. Essa pesquisa tem uma forte interface entre a ciência e a prática da restauração, e contribuiu para o desenvolvimento de novas maneiras de se restaurar as florestas tropicais por meio da aliança entre restauração e produção sob as perspectivas ecológica e econômica. Nossas descobertas indicam como avançar no futuro, a partir do estado da arte atual, em direção a sistemas de restauração florestal que minimizem a competição e maximizem o crescimento, como uma alternativa emergente e promissora para compensar os custos da restauração e superar a barreira econômica que ainda impede a restauração em larga escala. Essa pesquisa pode ser utilizada como uma base para se continuar adaptando a silvicultura a diferentes regiões e ecossistemas florestais. Olhando para o futuro mais distante, esses plantios mistos podem também representar um ponto inicial de um novo modelo de silvicultura que alia produção e conservação. A informação disponibilidade deve ser utilizada por cientistas, tomadores de decisão, planejadores e restauradores para avançar com a ciência e a prática da restauração e da silvicultura nos trópicos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study aimed to calibrate the model 3-PG for Eucalyptus saligna in the region of Guaíba, RS for the following variables diameter at breast height (DBH), total height, wood volume and biomass of stem (branch, bark and wood). The study took place in the region of Guaíba, RS, and clonal plantations of Eucalyptus saligna in various spacings were used. Six different ages were selected along the crop cycle (2nd to 7th year). A forest inventory was carried out in 60 plants per plot for further collection of biomass (three trees fractionated into wood, bark, branches and leaves). The biomass of roots on the medium tree of each plot was measured to a depth of 1 m. Physical and chemical analysis were performed in the samples of soil in layers from 0 to 20 cm, 20 to 40 cm and 40 to 100 cm. Litter deposition was estimated by allocating 4 square wood collectors of 0.5 m². Leaf area was obtained through digital photographs and thus the specific leaf area was estimated. The physiological parameters were measured using the Li-Cor 6400 in six plots, one at each age. Climatic parameters were provided through the Agronomic Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul. Allometric and nonlinear equations adjusted for the fraction branch/bark, wood basic density and specific leaf area did not present a good adjustment because there was variability in the data used. Although the estimated values differed from the values observed, the model performance in terms of adjustment exceeded other parameterizations available in the literature. The parameterization and calibration of the model 3-PG were performed satisfactorily meeting all the predictions proposed by the model. The model validation was not statistically accepted, but their estimated data can be used as a source of estimates for the variables studied, demonstrating the potential of its use, however, the need for additional studies to better understanding of this species in this region. The use of the parameters raised by other authors in other regions cannot be used for the region studied. / O trabalho teve como objetivo principal calibrar o modelo 3-PG para Eucalyptus saligna na região de Guaíba, RS para as varáveis diâmetro à altura do peito (DAP), altura total, volume de madeira e biomassa de stem (galho, casca e lenho). O estudo ocorreu na região de Guaíba, RS, sendo utilizados plantios clonais de Eucalyptus saligna, em diversos espaçamentos. Foram selecionadas seis idades ao longo do ciclo de cultivo (2º ao 7º ano). Realizou-se o inventário florestal em 60 plantas por parcela, para posterior coleta da biomassa (três árvores, sendo fracionadas em lenho, casca, galhos e folhas). Na árvore média de cada parcela, mensurou-se a biomassa de raízes até a profundidade de 1 m. Análises físicas e químicas em amostras de solo foram realizadas nas camadas de 0 a 20 cm, 20 a 40 cm e 40 a 100 cm. A deposição de serapilheira foi estimada através da alocação de quatro coletores quadrados de madeira de 0,5 m². A área foliar obteve-se através de fotografias digitais e, a partir destas, estimou-se a área foliar específica. Os parâmetros fisiológicos foram mensurados através do aparelho Li-Cor 6400, em seis parcelas, uma em cada idade. Os parâmetros climáticos foram fornecidos através da Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. As equações alométricas e as não-lineares ajustadas para fração galho/casca, densidade básica da madeira e área foliar específica não tiveram bom ajuste, pois há variabilidade nos dados utilizados. Apesar dos valores estimados serem diferentes dos valores observados, o desempenho do modelo, em termos de ajuste, superou outras parametrizações disponíveis na literatura. A parametrização e a calibração do modelo 3-PG foram feitas de modo satisfatório, atendendo todas as predições propostas pelo modelo. A validação do modelo não foi estatisticamente aceita, mas os seus dados estimados podem ser utilizados como fonte de estimativa para as variáveis estudadas, evidenciando o potencial do seu uso, porém, com a necessidade de estudos adicionais para melhor compreensão desta espécie para esta região. O emprego dos parâmetros levantados por outros autores em outras regiões não pode ser utilizada para a região de estudo.