No presente trabalho estudou-se a metodologia para desenvolver um modelo para prognosticar o volume por classes diamétricas de Eucalyptus grandis, baseado em dados coletados em Concordia, Argentina. As distribuições diamétricas de parcelas permanentes de medição de três povoamentos distintos, foram ajustadas pelas funções probabilísticas: Normal, Log-normal, Gama, Weibull, Beta e SB, utilizando o pacote "Maximum Likelihood Estimation for Selected Distributions" (NLESD). As funções Weibull, SB e Beta apresentaram-se como as melhores, com pouca diferença entre elas e ajuste satisfat6rio. A função Weibull mostrou maiores vantagens que as outras para correlacionar seus parâmetros com as características do povoamento: densidade, altura média dominante, variância do DAP, idade e área basal. Por sua vez os percentis. 24 e .93 forneceram melhor correlação que os parâmetros. Para estimar a altura média das classes diamétricas ajustou-se uma equação de regressão utilizando como variáveis independentes tais características. Também foram ajustadas equações para estimar: densidade,altura média dominante, variância do DAP e área basal, numa determinada idade. O sistema de equações considerado permite prognosticar o volume por classes diamétricas, o qual é calculado da distribuição diamétrica e a relação hipsométrica obtidas a partir das características presentes do povoamento. A acuracidade atingida foi melhor que a de modelos da literatura consultada, sendo a porcentagem média de desvio igual a 9%.

Orientador : Profª. Drª. Erika Amano / Coorientador : Prof. Dr. Renato Goldenberg / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Botânica. Defesa: Curitiba, 29/11/2016 / Inclui referências : f. 37-45 / Resumo: Merianthera burlemarxii Wurdack (Melastomataceae) é um arbusto endêmico de afloramentos rochosos no leste do Brasil, e sujeita a temperaturas extremas e déficit hídrico. As plantas apresentam caules fistulosos que são finos na base e espessos no ápice. O caule de fistuloso foi mencionado como uma adaptação (domácia caulinar) relacionada à associação mutualística com formigas (mirmecofitismo). A fim de elucidar os aspectos adaptativos na história de vida de M. burlemarxii, ou seja, se estas adaptações estão relacionadas com a sobrevivência sob condições adversas ou à associação com formigas, descrevemos sua anatomia caulinar, com foco no desenvolvimento do caule e na morfogênese das fístulas. Secções seriadas foram feitas a partir do ápice até a base; também foram realizados testes histoquímicos, maceração, microscopia de fluorescência e microscopia eletrônica de varredura. Não encontramos características anatômicas que normalmente estão relacionadas ao mirmecofismo, tais como prostomas, tecidos de cicatrização, medula heterogênea e recompensas alimentares. Por outro lado, existem várias características que sugerem estratégias adaptativas relacionadas a ambientes secos, que podem incluir a formação de fístulas. A medula ocupa cerca de ¾ do volume do caule, com vasta reserva de água e amido, e também compostos fenólicos; feixes vasculares ocorrem nas regiões nodais da medula. Antes do desenvolvimento da primeira fístula, há uma diminuição no volume das células da medula, e suas paredes tornaram-se onduladas, aumentando o tamanho dos espaços intercelulares. As fístulas começam a aparecer no 9º entrenó, onde algumas células se separam e dão origem a pequenas fendas. As células que circundam as fístulas estão vivas, (isto é, com núcleo), apesar do volume reduzido. Parece que as reservas armazenadas na medula podem ser usadas durante períodos secos, resultando em uma diminuição no volume das células e consequentemente originando as fístulas. Os feixes vasculares medulares permitem que a planta utilize efetivamente os recursos armazenados na medula. As células da periferia das fístulas estão vivas, apesar da redução de volume, o que indica que estas células podem armazenar água novamente. Este é o primeiro registro de uma espécie xerófita de Melastomataceae com tais características anatômicas no caule. Palavras-chave: Mirmecófitas. Estresse hídrico. Inselbergues. Feixes medulares. Pontoações guarnecidas. / Abstract: Merianthera burlemarxii Wurdack (Melastomataceae) is a shrub endemic to granitic inselbergs in eastern Brazil, and subject to extreme temperature and water availability ranges. The plants have fistulose branches that are thin at the bases and wider at the apex. The fistulose stem has already been mentioned as an adaptation (caulinar domatia) related to mutualistic association with ants (myrmecophytism). In order to elucidate adaptive aspects in M. burlemarxii?s life history, i.e., whether these adaptations are related to survival under harsh conditions or to association with ants, we describe its caulinar anatomy, focusing on stem development and the morphogenesis of the fistulae. Serial sections were made from the apex to the base; were also made histochemical tests, maceration, fluorescence and scanning electronic microscopy analysis. We did not find any anatomical characters that are usually related to myrmecophytism, such as prostomas, wound tissues, heterogeneous pith and food bodies. On the other hand, there are several features that suggest adaptive strategies related to dry environments, and that may include the formation of the fistulae. The pith occupies about ¾ of the stem volume, with a vast reserve of water and starch, and also phenolic compounds; medullary vascular bundles occur at the nodal regions of the pith. Before the development of the first fistulae, there is a decrease in the pith cells volume, and their walls became undulated, increasing the size of the the intercellular spaces. The fistulae start to appear at the 9th internode, where some cells become separated and give rise to small slits. The cells surrounding the fistulae are alive (i.e., with nuclei), despite the reduced volume. It seems that the reserves stored in the pith may be used during dry periods, resulting in a decrease in the cells volume and consequently originating the fistulae. The medullary vascular bundles allows the plant to exploit the resources allocated in the pith. The cells on the periphery of the fistulae are alive, despite volume reduction, which indicates that these cells may store water again. This is the first record of a xerophytic species of Melastomataceae with such caulinar anatomical features. Key-words: Myrmecophytes. Hydric stress. Inselbergs. Medullary bundles. Vestured pits.

Orientador : Prof. Dr. Sebastião do Amaral Machado / Coorientadores : Prof. Dr. Samuel de Pádua Chaves e Carvalho, Prof. Dr. Afonso Figueiredo Filho e Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 06/02/2017 / Inclui referências: f. 33-40;86-89;117-118 / Área de concentração : Manejo florestal / Resumo: O cenário florestal brasileiro demonstra grande reconhecimento mundial diante das inúmeras vantagens que nosso país apresenta. Algumas empresas florestais possuem sua produção destinada para diversas finalidades, tornando necessária a quantificação da produção de madeira para diferentes finalidades. Esses podem ser matéria prima para laminação, serraria, energia, celulose e papel ou na construção civil. Com isso, visou-se neste trabalho estudar técnicas recentes, ainda pouco desenvolvidas no país de modelagem florestal para descrever o perfil do tronco de Pinus taeda. O trabalho foi dividido em três capítulos, sendo a primeira uma revisão bibliográfica dos fatores que afetam a forma do tronco das árvores, da classificação dos modelos de afilamento e suas aplicações. O segundo capítulo abordou a verificação do modelo logístico não linear e misto de quatro parâmetros para avaliar o perfil do fuste. Realizou-se a comparação do modelo original fixo em relação ao modificado por Carvalho (2014), para estimar as alturas ao longo do tronco, verificou a qualidade da predição para os volumes individuais das árvores; adicionaram-se efeitos aleatórios (idade, sítio e classe diamétrica) no modelo logístico comparando com as estimativas do Polinômio de 5º Grau para a predição do diâmetro ao longo do fuste, do volume da 1ª tora e volumes parciais. A qualidade dos ajustes foi avaliada por meio do Critério de Informação Akaike (AIC), do Critério de Informação Bayesiano (BIC), do Erro Padrão da Estimativa e pela Análise Gráfica do Erro de Predição. Diante dos resultados, o modelo modificado teve melhor desempenho no ajuste em relação ao original. Ao realizar a decomposição dos parâmetros por meio de efeitos aleatórios a predição minimizou em aproximadamente 60% o erro dos ajustes nas estimativas da altura ao longo do tronco. Quando avaliada a predição do volume individual o modelo modificado propiciou uma melhoria de cerca de 70% nos erros. As melhores estimativas do diâmetro ao longo do tronco, do volume da 1ª tora e de volumes parciais foram com o Polinômio de 5º Grau em comparação com o Logístico Modificado Misto com a idade como efeito aleatório. O terceiro capítulo tratou da avaliação do modelo linear bivariado gaussiano fixo e de modelos lineares generalizados mistos para predição do sortimento e na representação do perfil do tronco das árvores. O modelo fixo foi testado na sua forma original e com suas variáveis transformadas. Foram avaliados por meio do AIC, o Índice de Máxima Verossimilhança, Critério de Informação dos Desvios e análise gráfica. Assim, verificou-se que a transformação foi benéfica ao ajuste. Com a predição dos sortimentos verificou-se que a função de densidade probabilística normal padrão gerou estimativas com grande discrepância do aceitável. Para os modelos lineares generalizados mistos, conclui-se que aquele com alteração da distribuição probabilística na variável altura teve melhor representação do tronco. Portanto, as técnicas utilizadas na modelagem mista e multivariada do perfil do tronco demonstraram potencial para gerar estimativas, porém, ainda são necessários novos estudos para o constante aprimôramento. Palavras-chave: Afilamento, Modelos Mistos, Modelo Logístico, Modelo Bivariado Generalizado. / Abstract: The Brazilian forest scenario shows large worldwide recognition on the numerous advantages that our country offers. Some forestry companies have their production intended to various purposes, requiring quantification of wood production for different purposes. These can be raw materials for lamination, sawmill, energy, pulp and paper or construction. Thus, this work aimed to study new forest modeling techniques that are still underdeveloped in the country to describe the tree stem profiles of Pinus taeda. The work was divided in three chapters; the first one is a literature review on the factors that affect the tree stem profiles, the classification of taper models and their applications. The second chapter examined the use of the non-linear logistic mixed model of four parameters to evaluate the trees stem profile. It was compared the fixed original model in relation to the one modified by Carvalho (2014). To estimate the heights along the stem, was check the prediction quality of trees total volumes. Was inserted random effects (age, site and diameter class) in the logistic model comparing with the estimates of the fifth degree polynomials for diameter prediction along the stem, the first log volume and partial volumes. The fitted quality was assessed using the Akaike Information Criterion (AIC), the Bayesian Information Criterion (BIC), the standard error of estimate and the graphical analysis. Considering the results, the modified model presented better performance in fitted than the original. By conducting decomposition of the parameters by random effects the prediction minimized in approximately 60% the fit's errors on the heights estimates along the stem. When evaluated the individual volume prediction the modified model provide an improvement of about 70% of the errors. The best estimates for the diameters along the stem, first log volume and partial volumes were with the fifth degree polynomials in relation to the mixed logistic modified model with age as random effect. The third chapter is the evaluation of the linear bivariate Gaussian fixed model and generalized linear mixed models to assortment prediction and to represent the trees stem profile. The linear bivariate Gaussian fixed model was tested in its original form and with transformed variables. The statistic criteria to assessing the models were the Akaike Information Criterion (AIC), Maximum Likelihood Index (MV), Deviance Information Criterion (DIC) and graphical analysis of the bivariate residuals. Thus, it was found that the transformation was beneficial to the fit. Relating to assortments prediction was found that probabilistic density function normal pattern generated estimates with large discrepancy from the acceptable. For the generalized linear mixed models it is concluded that change the probability distribution in the variable height had better representation of the stem profile. Therefore, the techniques used in the mixed and multivariate modeling of the stem profile showed potential to generate estimates, however, new studies are still needed for constant improvement. Keywords: Taper, Mixed Model, Logistic Model, Generalised Bivariate Model.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta / Coorientadores : Prof. Dr. Renato Vinicius Oliveira Castro, Prof. Dr. Julio Eduardo Arce / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 19/12/2016 / Inclui referências: f. 142-153 / Resumo: Estudos com Redes Neurais Artificiais (RNA) para o gênero Pinus são incipientes no Brasil. O objetivo deste trabalho foi testar as RNA para estimação da altura, volume e afilamento para povoamentos de Pinus taeda L., bem como avaliar sua aplicabilidade e compará-la com os métodos tradicionais de regressão. Para a estimação de altura por regressão e RNA foram utilizados dados de 304 parcelas permanentes, totalizando 2.454 remedições de parcela em plantios de Pinus taeda L. entre 3 e 21 anos, pertencentes à empresa Klabin S.A. No ajuste dos modelos hipsométricos os dados foram estratificados em ano de plantio, totalizando 11 estratos. Para cada estrato foram ajustados 4 modelos hipsométricos, e esses avaliados de acordo com o coeficiente de correlação ajustado (R² ajust), erro padrão da estimativa (Syx%), gráficos de dispersão de resíduos, além de estatísticas complementares como viés (V), média das diferenças absolutas (MD) e desvio padrão das diferenças (DPD). Os melhores modelos aplicados nos dados de validação foram comparados às RNA, que por sua vez foram treinadas no software Statistica 7.0, em que as 20 melhores redes foram aplicadas aos dados sem estratificação. A RNA com melhor desempenho para estimar a altura total foi comparada com o modelo de regressão por estrato. Para avaliar a precisão dos modelos hipsométricos e RNA para a redução da medição das alturas, os dados de ajuste foram reduzidos em 30% e 60%, e ajustados e treinados respectivamente. Para a estimação de volume total com casca e diâmetros e volumes ao longo do fuste e ainda volume total com casca por meio de funções de afilamento, foram utilizadas 212 cubagens de árvores com diâmetro a 1,30 (dap) entre 5 e 45 cm e aplicados o método da RNA e regressão. Na metodologia de ajuste por regressão os dados foram divididos em 4 estratos e para cada estrato ajustado 4 modelos de volume e 4 modelos de afilamento. O treinamento das RNA e seleção dos modelos de regressão foram realizados com a mesma metodologia da relação hipsométrica. As melhores RNA e modelos de regressão aplicados aos dados de validação foram comparados para verificar as melhores estimativas. Na estimativa de altura, modelos de regressão apresentaram melhor desempenho que as RNA para a base de dados total e na redução de até 60%. Na estimativa de volume total com casca os modelos estratificados por regressão apresentaram resultados mais satisfatórios, enquanto na estimativa do diâmetro e volume ao longo do fuste as RNA foram mais precisas. Conclui-se que, para as estimativas de altura e volume total de Pinus taeda, o uso de modelos de regressão é mais adequado especialmente em função da maior facilidade de aplicação. Já para as estimativas de diâmetros e volumes ao longo do fuste, o uso das RNA é mais adequado em razão de sua maior precisão e maior complexidade de ajuste dos modelos de afilamento. Palavras-chave: desempenho, interações não lineares, modelos de regressão. / Abstract: Studies with Artificial Neural Networks (ANN) for the genus Pinus are incipient in Brazil. The main purpose of this work was to test ANN for height, volume and taper estimation for stands of Pinus taeda L., as well as to evaluate its applicability and to compare it with traditional regression methods. For the height estimation by regression and ANN, data from 304 permanent plots were used, totaling 2,454 remeasurements in Pinus taeda L plantations between 3 and 21 years, belonging to the company Klabin S.A. For the hypsometric models the data were stratified in year of planting, totaling 11 strata. For each stratum, 4 hypsometric models were fitted, and these were evaluated according to the adjusted correlation coefficient (R² adjust), standard error of estimative (Syx%), residual scatter plots, as well as complementary statistics, such as bias (V), absolute differences (MD) and standard deviation of differences (DPD). The best models applied in the validation data were compared to ANN trained in the Statistica 7.0 software, in which the 20 best networks were applied to the data without stratification. The best ANN performing to estimate total height was compared with the stratum regression model. To evaluate the accuracy of the hypsometric and ANN models for the height measurements reduction, the data were reduced by 30% and 60%, and adjusted and trained, respectively. For the estimation of the total volume with bark and diameters and volumes along the stem and also total volume with bark by means of tapering functions, 212 trees were scaled with diameter at 1.30 (dbh) between 5 and 45 cm and ANN and regression method was applied. In the regression adjustment method the data were divided into 4 strata and for each stratum adjusted 4 volume models and 4 taper models. The ANN training and regression models selection were performed using the same methodology as the hypsometric relation. The best ANN and regression models applied to the validation data were compared to verify the best estimates. In height estimation, regression models presented better performance than ANN for the total database and data reduction of up to 60%. For the estimation of total volume with bark, the models stratified by regression presented more satisfactory results, whereas for the estimation of diameter and volume along the stem the ANN was more accurate. It was concluded that, for the estimates of height and total volume of Pinus taeda, the use of regression models is more appropriate especially due to the greater ease of application. For the estimation of diameters and volumes along the stem, the use of ANN is more adequate because of the better precision and greater complexity of adjustment of the models of tapering. Keywords: Performance, nonlinear interactions, regression models.

Orientadora : Profª. Drª. Ana Paula Dalla Corte / Coorientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 11/03/2016 / Inclui referências : f. 59-71 / Área de concentração : Tecnologia e utilização de produtos florestais / Resumo: A acurácia e precisão na avaliação quantitativa de povoamentos para fins comerciais são fundamentais, especialmente a estimativa do volume individual. Nesse contexto, as equações de volume e funções de afilamento são importantes ferramentas para a estimativa do volume individual, ambos com métodos tradicionalmente aplicados e sólida teoria. Por outro lado, a inovação matemática é muito dinâmica, com diversos outros recursos disponíveis para o estudo de aproximação de função (regressão), métodos esses que ainda carecem de estudos de base, podendo potencialmente melhorar as estimativas no campo de modelagem florestal. Assim, o trabalho tem como objetivo principal analisar a acurácia de técnicas de aprendizado de máquina em relação a um modelo volumétrico e a uma função de afilamento, para a espécie Acacia mearnsii De Wild. Foram utilizados dados de cubagem Acacia mearnsii, variando de 1 a 10 anos. A base de dados foi dividida em 60% para ajuste e o restante para validação. Foram ajustadas equações com o modelo volumétrico de Schumacher e Hall e com a função de afilamento de Hradetzky, comparados com três algoritmos de aprendizado de máquina: k-vizinho mais próximo (k-NN), Random Forest (RF) e Redes Neurais Artificiais (RNA) para a estimativa do volume total e diâmetro referente à altura relativa. Os modelos foram ranqueados conforme estatísticas de erros, bem como observadas as distribuições destes. Para a estimativa do volume em função do dap e altura, a RNA e o modelo de Schumacher e Hall apresentaram melhores resultados no ranqueamento do que o k-NN e RF. Os métodos de aprendizado de máquina aplicados se mostraram mais acurados que o polinômio de Hradetzky para estimativas da forma da árvore, tais como o diâmetro ao longo do fuste e volume total. Os modelos de AM se mostraram adequados como alternativa na modelagem tradicionalmente aplicada na mensuração florestal, contudo a sua utilização deve ser cuidadosa devida a maior possibilidade de supertreinamento a base de ajuste. Palavras-chave: Modelagem. Inteligência Artificial. Mineração de dados. / Abstract: Accuracy and precision are essential topics when it comes to the quantitative evaluation of a forest stand with commercial purposes, especially in regards to the estimation of individual volume. In one hand, due to its solid theory, volume equations and taper functions are important tools for estimating individual volume. On the other hand, the mathematical breakthrough is dynamic, having several resources for the study of approximation functions (regression). However, these new methods still lack baseline studies and may potentially improve estimates in the forest modeling field. Under this circumstances, this study aims to analyze the accuracy of machine learning techniques in regards to a volumetric model and a taper function for the species Acacia mearnsii De Wild. Acacia mearnsii scaling data, from 1 to10 years, were used in order to achieve the objective of this work. The database was divided into 60% for adjustment and the remainder for validation. Equations were adjusted with the volume model of Schumacher and Hall and the taper function Hradetzky and were compared to three machine learning algorithms: nearest neighbor models (k-NN), Random Forest (RF) and Artificial Neural Networks (ANN) to estimate of the total volume and diameter concerning relative height. The models were ranked according to its statistics errors and distributions. ANN and Schumacher and Hall model showed better results in regards to the estimation of volume as a function of dbh and height. The applied machine learning methods were more accurate than Hradetzky polynomial to estimates of tree shape, such as the diameter along the stem and total volume. The machine learning models were satisfactory as an alternative to the traditional methods in forest measurement. However, due to its higher possibility of overtraining the adjustment basis, it should be carefully used. Keywords: Modelling. Artificial Intelligence. Data mining.t

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:53:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-01-14Bitstream added on 2015-05-14T16:59:14Z : No. of bitstreams: 1 000829643.pdf: 3915451 bytes, checksum: 8d9b41a12e8cb4a7842bdd0e61891593 (MD5) / Uma das características que mais diferencia as porções de lenho de uma árvore é a formação de cerne e alburno. As bases conceituais que permitiram a definição precisa e os aspectos fisiológicos gerais envolvidos na formação de alburno e cerne foram consolidadas nas décadas de 60, 70 e 80 do século passado. Em tempos mais recentes os estudos focaram, sobretudo, a determinação do volume de cerne relacionado à posição ao longo do fuste e à idade das árvores. Este estudo teve como objetivo aprofundar o conhecimento sobre o cerne e alburno de árvores jovens (idades de 2 a 6 anos) e adultas (idades superiores a 18 anos) de Eucalyptus sp., buscando determinar, para as árvores jovens, a idade inicial de caracterização do cerne, as características que mais se alteram no cerne com a idade e sítio de desenvolvimento da árvore e, para as árvores adultas, as propriedades que mais se alteram no cerne em função da espécie. Foram avaliadas árvores jovens de dois clones de diferentes produtividades em dois sítios de diferentes desempenhos e árvores adultas das espécies E. grandis Hill ex. Maiden, E. saligna, E. tereticornis e C. citriodora. Nas árvores jovens e adultas foram realizadas análises anatômicas (macroscópicas) para distinção entre cerne e alburno, análise física (densidade básica, densidade aparente e perfil densitométrico radial) e análise química em cada uma das porções do lenho. Nas árvores adultas foram ainda realizados ensaios de retratibilidade, dureza Janka e compressão paralela às fibras em cada uma das porções do lenho estudadas. Pela sua oportunidade o estudo apresentou algumas características particulares que o diferenciou dos estudos já realizados, destacando-se a possibilidade de estudar amostras de plantios clonais (e, com isso, melhor caracterizar o efeito do ambiente) e o uso de técnicas analíticas contemporâneas, de maior potencial ... / One characteristic that mostly differentiates wood regions of a tree is the formation of heartwood and sapwood. The conceptual bases that established the precise definition and general physiological aspects involved in the formation of sapwood and heartwood were consolidated in the 60s, 70s and 80s of the last century. More recently, the studies have mainly focused the heartwood volume determination related to position along the stem and age of trees. This study aims to deeply knowledge about heartwood and sapwood from young (ages 2-6 years) and old trees (older than 18 years) of Eucalyptus sp., trying to determine, for young trees, the initial age of heartwood characterization, characteristics that are mostly affected in heartwood by aging and tree development site and, for old trees, the properties that are mostly affected in heartwood depending the species. Were evaluated young trees of two clones of different productivity in two sites of different performances and adult trees of E. grandis Hill ex. Maiden, E. saligna, E. tereticornis and C. citriodora. In young and adult trees were performed anatomical analyzes (macroscopic) for distinction between heartwood and sapwood, physical analysis (basic density, apparent density and densitometric radial profiles) and chemical analysis in each of the portions of the wood. In adult trees were also performed shrinkage tests, Janka hardness and compression parallel to grain in each portion of the wood studied. This study has some particular characteristics discerning from previous studies, highlighting the possibility of studying samples of clonal plantations (characterizing environmental effect, therefore) and contemporary analytical techniques, which are more potent and effectiveness, whereby the GC-MS – gas chromatography – mass spectrometry. The results for young Eucalyptus trees show that at two years of age they already had heartwood capable ...

Orientador : Prof. Dr. Renato Marques / Coorientador : Dr. Paulo Cesar Botosso , Drª. Kelly Geronazzo Martins / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 13/07/2016 / Inclui referências: f. 157-167 / Resumo: Estudos sobre o crescimento arbóreo em diferentes estágios sucessionais e sua relação com o clima, contribuem substancialmente ao entendimento da dinâmica florestal e seus possíveis efeitos sobre a produtividade primária, podendo subsidiar ações de restauração, conservação e manejo; bem como prever cenários futuros em caso de alterações no clima. O presente trabalho teve como objetivo analisar aspectos do crescimento arbóreo, produção e acúmulo de biomassa, carbono e nutrientes de 11 espécies florestais representativas dos diferentes estágios sucessionais da Floresta Atlântica no sul do Brasil, buscando uma melhor compreensão de suas relações com a estrutura da floresta, a sazonalidade climática e com os atributos do solo. Os dados de incremento em circunferência do tronco foram avaliados pelo monitoramento trimestral (2012) e mensal (2013-2014) de cintas dendrométricas permanentes individuais, previamente fixadas no fuste das árvores (489 indivíduos) a uma altura de 1,30 cm do solo (DAP). Foram coletadas amostras de lenho (método não destrutivo), para determinação da densidade aparente da madeira (raio X) e do teor de elementos químicos no lenho. O incremento médio em circunferência variou entre as espécies (12,6 a 77,5 mm nos três anos), e diminuiu do estágio inicial de sucessão florestal para a floresta madura; os estágios sucessionais e o tamanho (DAP) do indivíduo influenciaram na taxa de crescimento, de maneiras diferentes, entre as espécies. A produção de biomassa tendeu a aumentar do estágio inicial de sucessão florestal (4,1 kg.ano-1.árvore-1) ao avançado (12,1 kg.ano-1.árvore-1), e a diminuir do avançado à floresta madura (7,7 kg.ano-1.árvore-1); devido, principalmente, à alteração no conjunto das espécies representativas dos diferentes estágios sucessionais. Sete espécies apresentaram variação significativa na densidade aparente da madeira ao longo da seção radial (sentido medula-casca); com variação radial mais pronunciada em espécies pioneiras e/ou secundárias iniciais, com alta densidade da madeira e baixa taxa de crescimento. As espécies estudadas variaram quanto ao período e à intensidade de crescimento ao longo do ano; em geral, com um intenso crescimento no período mais quente e chuvoso do ano e dias mais longos do verão (dezembro-março). Das onze espécies estudadas, dez apresentaram correlação positiva do crescimento com temperatura, precipitação e comprimento do dia, indicando o possível efeito dessas variáveis climáticas como reguladoras da atividade cambial nestas espécies. A relação entre o crescimento arbóreo e os fatores ambientais variou entre as espécies, indicando que estas possuem diferentes sensibilidades à sazonalidade climática, à variação dos atributos físicos e químicos do solo e à estrutura da floresta. Espécies pioneiras, com alto valor de incremento e baixa densidade da madeira tiveram o seu crescimento radial explicado pela variável sazonalidade climática e pedológica (atributos químicos do solo); enquanto que espécies pioneiras, com crescimento lento e alta densidade da madeira tiveram seu incremento em circunferência do tronco explicado pelas variáveis sazonalidade climática e estrutura da floresta; em geral, com maior crescimento nas subparcelas com menor número de indivíduos e menor porte arbóreo. As espécies que crescem nas florestas maduras apresentaram forte influência da sazonalidade do clima, do teor de alumínio e da fertilidade do solo (P, K, Ca, Mg e Mn) sobre o crescimento arbóreo. Os teores médios dos nutrientes no lenho apresentaram a sequência decrescente, comumente encontrada no lenho de espécies arbóreas: C>N>K>Ca>Mg>S>Mn>P>Al. O padrão mais comum, observado para os elementos no fuste, de todas as espécies, foi a diminuição da concentração com a idade (medulacâmbio); com exceção do carbono, que apresentou aumento da concentração em relação à idade, em todas as espécies e sítios analisados. Os elementos C, Mg, Mn, S e Al apresentaram variação do teor no lenho fortemente relacionado com a espécie; enquanto que N, Ca, P e K mostraram influência do sítio. Os dados gerados fornecem informações essenciais para a compreensão do ciclo bioquímico e global dos nutrientes (e.g.: quantidade estocada e tempo de permanência no compartimento vegetal), sendo uma abordagem inédita para estas espécies nativas, crescendo na Floresta Atlântica do Sul do Brasil. Palavras-chave: Floresta Atlântica; estágios sucessionais; crescimento arbóreo; anéis de crescimento; biomassa; densidade da madeira; dendroquímica; interação solo-plantaclima / Abstract: Studies of growth rates of trees in disturbed and non disturbed tropical forest and their relationship to climate can contribute substantially to the understanding of forest dynamics and its effects on net primary production; to support restoration, conservation and manegement programs, and to predict future scenarios in the event of climate changes. We aimed to analyze aspects of tree growth, production and accumulation of biomass, carbon and nutrients in 11 tropical trees species (489 individuals) naturally occurring in different successional stages of the Atlantic Forest in southern Brazil. We also aimed to analyze the relationship between these parameters and the forest structure, the seasonality and with soil attributes. We monitored the girth increment rhythm by permanent dendrometer bands for 36 months. We collected wood samples (non-destructive method), measured wood specific density and determined the wood content of carbon (C), macronutrients (N, P, K, Ca and Mg), manganese (Mn) and aluminum (Al). Species varied in their accumulated girth growth (in average, from 12.6 to 77.5 mm over three years), and annual diameter increment (1.3 to 8.2 mm), and decreased from early stage to mature forest. The age of forest and size of the individuals (DAP) influenced the growth rates in different ways. Biomass production increased from young forest (4.1 kg.year-1.tree-1) to advanced forest (12.1 kg.year-1.tree-1), and decreased to mature forest (7.7 kg.year-1.tree-1), due mainly to the change in the set of species. Seven species showed significant variation in the wood density along the radial section (pith-bark), with more pronounced radial variations in pioneer and/or early secondary species with high wood density and slow growing. Girth increment was positively related to temperature, precipitation, and day length in ten out of eleven trees species, indicating the possible effects of these climatic variables in triggering cambial activity in these species. The relationship between tree growth rates and environmental factors varied among species, indicating different sensitivities to seasonality, soil properties and forest structure. Fast-growing pioneer species, with low wood density, had their girth increment explained by seasonality and pedological (fertility) latent variables; whereas the slow-growing pioneer species, with high wood density, had the growth rates explained by seasonality and forest structure latent variables; in general, with higher growth in subplots with fewer individuals and smaller trees. The old forests species showed strong influence of seasonality, aluminum (Al) content and soil fertility (P, K, Ca, Mg and Mn) on girth increment. The average content of nutrients in the wood of the species studied showed decreasing sequence: C> N> K> Ca> Mg> S> Mn> P> Al; usually found in tree species. The Carbon content increased from the oldest (pith) to the younger rings (cambium) whereas the other elements have the opposite behaviour. The carbon, magnesium, manganese, sulfur and aluminum contents showed close variation associated with the species; while N, Ca, P and K showed a strong influence of the site. This work provide essential information for understanding the biochemical and global nutrient cycling (e.g.: amount immobilized and length of stay in the vegetable compartment), it is a novel approach to these indigenous species, growing in the Atlantic Forest from southern Brazil. Keywords: Atlantic Forest; secondary succession; wood density; girth increment; biomass; dendrochemistry; interaction soil-plant-climate

Orientador : Prof. Dr. Sebastião do Amaral Machado / Coorientadores : Prof. Dr. Afonso Figueiredo Filho; Profª. Drª. Maria Margarida Branco de Brito Tavares Tomé / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 29/03/2017 / Inclui referências ao final de cada capítulo / Resumo: O objetivo desta tese foi desenvolver um modelo para predição do crescimento e produção florestal, fundamentado no crescimento individual das árvores, para plantios desbastados e não desbastados de Pinus taeda L., na região Meio Oeste do estado de Santa Catarina. Para tanto, foi gerado um conjunto de submodelos: I) iniciou-se com uma função de crescimento em altura dominante, utilizando a abordagem da diferença algébrica (ADA), para a construção de curvas de índice de sítio; II) modelagem para predição anual da sobrevivência de árvores individuais, considerando inicialmente somente a mortalidade regular e depois a mortalidade regular e irregular, incluindo árvores com danos causados pelo macacoprego (Sapajus nigritus Goldfuss, 1809), por meio de modelos logísticos; III) modelo do crescimento em diâmetro à altura do peito de árvores individuais, independente da distância, testando equações diferenciais (ADA) para modelagem do diâmetro futuro (??2) e as funções de crescimento diferenciais de Zeide (1993) para modelagem do incremento corrente anual em diâmetro (????????); IV) equação com atributos biológicos e aplicabilidade geral, para representar a relação hipsométrica de povoamentos de Pinus taeda; V) equações de volume e afilamento do tronco de Pinus taeda, com e sem casca, de aplicabilidade extensiva a diversas classes de idade. Quanto à análise das curvas de índice de sítio, a equação da diferença algébrica Hossfeld IV/McDill-Amateis_?? foi selecionada para gerar curvas polimórficas com assíntota comum. Os modelos de sobrevivência ajustados apresentaram excelente qualidade de ajuste, baixo erro de classificação e boa consistência biológica, podendo ser utilizados para estimar a sobrevivência, em nível de árvore individual, para povoamentos de Pinus taeda. O modelo da abordagem da diferença algébrica de Lundqvist-Korf_?? com seu parâmetro ?? função linear de variáveis do povoamento apresentou o melhor equilíbrio entre desempenho estatístico e realismo biológico, para estimativa do crescimento do diâmetro à altura do peito (??) de árvores individuais de Pinus taeda. A função de Harrison et al. (1986), com o coeficiente ?? função linear de variáveis do povoamento florestal, permitiu o desenvolvimento de uma equação de relação hipsométrica com bom desempenho estatístico, consistência biológica e aplicabilidade geral para povoamentos de Pinus taeda. O modelo de Schumacher e Hall, variando o coeficiente ?? conforme a idade, apresentou as estimativas de volume com casca mais precisas e com menor viés, enquanto este mesmo modelo variando o coeficiente ?? foi selecionado para estimativa do volume sem casca. O modelo de afilamento de Schöpfer apresentou o melhor desempenho para estimar os diâmetros com e sem casca, ao longo do fuste. Palavras-chave: Funções de crescimento. Diferença algébrica. Curvas de sítio polimórficas. Sobrevivência de árvore individual. Mortalidade regular. Mortalidade irregular. Relação hipsométrica geral. Equação de volume. Equação de afilamento. / Abstract: The aim of this thesis was to develop a model for predicting forest growth and yield, based on individual growth of trees, of thinned and unthinned plantations of Pinus taeda L., in the Middle West region, Santa Catarina state, Brazil. For this purpose, a set of submodels was generated: I) It was started with a function for modeling dominant height growth, using the algebraic difference approach (ADA), aiming to build site index curves; II) modeling for the prediction of annual survival of individual trees, considering at first only the regular mortality and afterwards regular and irregular mortality, including trees presenting damage caused by capuchin monkeys (Sapajus nigritus Goldfuss, 1809), by logistic models; III) diameter at breast height growth model of individual trees, distance independent, testing algebraic difference equations (ADA) for modeling the future diameter (??2), and the Zeide's (1993) differential growth functions for modeling the current annual increment in diameter (????????); IV) equation with biological attributes and general applicability, to represent the hypsometric relationship for Pinus taeda stands; V) volume equations and taper equations for Pinus taeda, inside and outside bark, with extensive applicability to several age classes. According to the analysis of the site index curves, the Hossfeld IV/McDill-Amateis_?? difference equation was selected to generate polymorphic curves with single asymptote. The fitted survival models presented excellent goodness of fit, low classification error and good biological consistency, and may be used to estimate individual tree survival for Pinus taeda stands. The algebraic difference approach equation of Lundqvist-Korf_?? with its ?? parameter as linear function of stand characteristics resulted in the best compromise between statistical performance and biological realism to estimate the diameter at breast height (??) growth of individual trees of Pinus taeda. The Harrison et al. (1986) function, with the parameter ?? linear function of forest stand variables, allowed the development of an equation of hypsometric relationship with good statistical performance, biological consistency and general applicability for stands of Pinus taeda. The Schumacher & Hall model with coefficient ?? linear function of the age presented the most precise and lowest bias estimates of outside bark volume, whereas this same model with coefficient ?? linear function of the age was selected to estimate inside bark volume. Schöpfer taper model presented the best performance to estimate the diameters inside and outside bark, throughout the stem. Key-words: Growth functions. Algebraic difference. Polymorphic site curves. Individual tree survival. Regular mortality. Irregular mortality. General hypsometric relationship. Volume equation. Taper equation.

Orientador : Prof. Dr. Sebastião do Amaral Machado / Coorientador : Prof. Dr. Allan Libanio Pelissari e Prof. Dr. Afonso Figueiredo Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 18/07/2016 / Inclui referências : f. 46-58;79-83;97-100;114-117 / Área de concentração / Resumo: Este trabalho teve como objetivo modelar o volume comercial individual e por unidade de área de uma Floresta Ombrófila Densa de Terra Firme em regime de concessão no Sudoeste da Amazônia, situada na Floresta Nacional do Jamari, estado de Rondônia. Os dados são provenientes do censo florestal de uma Unidade de Produção Anual de 1.596 hectares e da cubagem em romaneio de 5.230 árvores, realizados entre os anos de 2014 e 2015. Com o objetivo de abordar diferentes formas de estimativa do volume, esta dissertação foi dividida em três capítulos. No primeiro capítulo, foi realizada a modelagem do volume comercial das espécies exploradas na FLONA, por meio de modelos genéricos e específicos. A estratificação por classes de diâmetro foi testada para todos os modelos, com objetivo de melhorar a precisão das estimativas. No segundo capítulo, foi testada uma abordagem multivariada em dois estágios, com análises de agrupamento e discriminante, para a formação de grupos de espécies e ajuste de modelos volumétricos. Neste capítulo, o objetivo foi verificar a eficácia da abordagem para: a resolução de problemas de espécies amostradas insuficientemente, redução do número de equações para um número gerenciável e estabilização dos erros de estimativa, por meio da formação dos grupos. O terceiro capítulo tratou da modelagem da produção volumétrica total e explorável por unidade de área, por meio de modelos tradicionais da literatura e de modelos gerados pelo processo Stepwise. Para isso, foram testadas variáveis de fácil obtenção comumente mensuradas em inventários florestais e variáveis que consideraram a diversidade e a estrutura das florestas. Assim, foram abordadas diferentes estratégias para a modelagem do volume comercial e da produção volumétrica por unidade de área em florestas tropicais amazônicas. As equações geradas neste trabalho são importantes ferramentas para a quantificação do volume comercial de espécies madeireiras da Amazônia, atendendo diversas necessidades técnicas e legais relacionadas à atividade de manejo florestal ao possibilitar estimativas precisas. Palavras-chave: Floresta tropical, Amazônia, Equações de volume, Volume do povoamento / Abstract: This study aims to model the individual and per unit of area commercial volume in a Tropical Rain Forest under concession in the Southwestern Amazon. The study area is located in the Jamari National Forest, Rondonia State, Brazil. The data came from the forest census of an Annual Production Unit of 1,596 hectares and volume scaling of 5,230 trees, performed between the years 2014 and 2015. In order to address different ways of estimating the volume, this work was divided into three chapters. In the first chapter was performed a modeling of the commercial volume of harvested species in this National Forest, through generic and specific models. Stratification by diameter classes was tested for all models, aiming to improve the accuracy of estimates. In the second chapter, a multivariate approach was tested in two stages, with cluster and discriminant analysis for the formation of groups of species and adjustment of volumetric models. In this chapter the objective was to verify the effectiveness of the approach to: solving problems with species sampled insufficiently, reducing the number of equations to a manageable number and stabilization of estimation error, by forming the groups. The third chapter deals with the modeling of the total production and exploitable commercial volume per unit of area, by means of traditional models from the literature and models generated by the stepwise process. For that, variables of ease obtention commonly measured in Forest Inventories and those which consider diversity and structure of the forest were tested. So, different strategies for modeling the commercial volume and production per unit of area in the Amazon rainforest were addressed. The volume equations generated in this study are important tools for quantifying the commercial volume of Amazon timber species, reaching various needs related to forest management activity, through accurate estimates. Keywords: Tropical rainforest, Amazon, Volume equations, Stand volume