Cette thèse visait à caractériser l’architecture hydraulique du xylème chez les hybrides de peuplier Populusdeltoides × P. nigra et à juger de ses relations avec le fonctionnement hydrique et carboné de l’arbre en conditions d’irrigation contrastées. A cette fin, huit génotypes se distinguant par leur discrimination isotopique vis-à-vis du carbone 13 ont été cultivés en pépinière. Nos travaux ont permis de mettre en évidence d’importantes variations entre génotypes pour les caractéristiques anatomiques du xylème, l’efficience hydraulique de la tige et de la plante entière ainsi que la résistance à la cavitation. Nos travaux démontrent également que l’anatomie et la résistance à la cavitation du xylème s’ajustent aux conditions hydriques du milieu de façon génotype-dépendante. En condition hydrique non limitante, nous avons mis en évidence un compromis entre l’efficience hydraulique et la résistance à la cavitation ou le potentiel de croissance. Ces deux compromis expliquent la relation positive observée entre la résistance à la cavitationet le potentiel de croissance. En condition hydrique limitante, cette relation n’était toutefois plus observable. Aucune relation n’a pu être identifiée entre les propriétés hydrauliques et l’efficience d’utilisation de l’eau. Ces travaux suggèrent que certaines relations couramment observées à l’échelle inter-spécifique ne sont pas nécessairement applicables à des échelles d’étude plus réduites. Ce travail ouvre des perspectives sur le plan fondamental pour l’identification du déterminisme moléculaire à l’origine de la plasticité structurale observée et sur le plan appliqué, pour la création variétale. / This work aimed at characterizing xylem hydraulic architecture and at describing its relationships with whole plant water and carbon relations among Populus deltoides × P. nigra hybrids under contrasting water regimes. Eight genotypes differing in carbon isotope discrimination were grown in the field in a common garden test. Significant variations were observed between genotypes for all xylem anatomical characteristics, stem or whole-plant hydraulic efficiency and xylem resistance to cavitation. Drought-induced acclimation was observed for xylem structural features and xylem resistance to cavitation, but in a genotype-dependant manner. Under optimal irrigation, a trade-off was observed between hydraulic efficiency and xylem resistance to cavitation or growth performance. These two trade-offs translated into an uncommon positive relationship between xylem resistance to cavitation and growth performance. Under water deficit,this relationship broke down. No relationship could be detected between xylem hydraulics and water-use efficiency estimates. Our results suggest in part that several common relationships that are observed at the between-species level may not necessarily hold true at narrower scales. Further, this work opens up prospects both for identifying the molecular basis of xylem structural acclimation and for breeding strategies.

Crassulacean acid metabolism (CAM) and the C4 pathway are photosynthetic adaptations that significantly improve plant water use efficiency (WUE). These two CO2-concentrating mechanisms (CCMs) share many similarities, including the pre-fixation of CO2 as organic acids via phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) and the subsequent decarboxylation of these acids near the active site of Rubisco. The simultaneous occurrence of both CCMs in the same tissues has long been regarded as biochemically conflicting; however, the existence of Portulaca species that can switch between C4 and CAM pathways within a single leaf challenges this assumption. By monitoring anatomical traits, photosynthetic parameters, nocturnal acid accumulation and transcript abundance of C4- and CAM-related genes, this study aimed to characterize the drought induced changes in CAM expression in both leaf and stem tissues of Portulaca oleracea. CAM was shown to be expressed in an entirely facultative fashion in leaves whereas both ontogenetic and environmental cues seem to control CAM induction in the stem tissues. Data revealed that depending on the environmental conditions and plant age, P. oleracea stems can perform either C3 or CAM, but not C4 photosynthesis. Gas exchange and chlorophyll a fluorescence analysis suggested that the daytime decarboxylation of the organic acids accumulated overnight in CAM- performing leaves supplied CO2 to Rubisco behind closed stomata at sufficient levels to maintain the photosynthetic apparatus integrity and functioning even after prolonged drought exposure. Overall, no marked anatomical changes were observed in P. oleracea leaves or stems during the CAM induction, suggesting that gene expression and metabolism reprogramming may account for most of the C4-to-CAM and C3-to-CAM transition in leaves and stems, respectively. Gene expression data also indicated that the switch between C3 and CAM pathways in the stems requires the transcriptional regulation of a more extensive set of CCM-related genes than the C4-to-CAM transition in the leaves. Altogether, our findings reveal a remarkable photosynthetic plasticity in P. oleracea and provide important clues about the mechanisms behind the compatibility between the C4 and CAM pathways in this plant species / O metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) e a via C4 são adaptações fotossintéticas que melhoram significativamente a eficiência no uso da água (WUE). Esses dois mecanismos concentradores de CO2 (CCMs) compartilham semelhanças, incluindo a pré-fixação de CO2 na forma de ácidos orgânicos através da atividade da enzima fosfoenolpiruvato carboxilase (PEPC) e a subsequente descarboxilação desses ácidos próximos ao sítio ativo da Rubisco. A ocorrência simultânea de ambos os CCMs no mesmo tecido é vista como bioquimicamente conflitante; no entanto, a existência de espécies de Portulaca capazes de alternar entre as vias C4 e CAM numa mesma folha desafia essa potencial incompatibilidade. Ao monitorar as características anatômicas, os parâmetros fotossintéticos, o acúmulo noturno de ácidos e a abundância de transcritos de genes relacionados aos comportamentos C4 e CAM, o presente estudo buscou caracterizar as mudanças induzidas pela seca na expressão do CAM em tecidos foliares e caulinares de Portulaca oleracea. Enquanto a ocorrência do CAM nas folhas parece ocorrer de modo totalmente facultativo, tanto fatores ontogenéticos quanto ambientais parecem controlar a expressão desse comportamento fotossintético nos caules. Os dados revelaram que, dependendo das condições ambientais e da idade das plantas, os caules de P. oleracea podem realizar C3 ou CAM, mas não a fotossíntese C4. As análises de trocas gasosas e de fluorescência da clorofila a nas folhas das plantas submetidas à seca sugerem que a descarboxilação diurna dos ácidos orgânicos acumulados durante a noite forneceria CO2 à Rubisco em níveis suficientes para manter a integridade e funcionamento do aparato fotossintetizante mesmo após exposição prolongada à seca. Em geral, nenhuma alteração anatômica marcante foi observada nas folhas ou caules durante a indução do CAM, sugerindo que as reprogramações da expressão gênica e do metabolismo respondem pela maior parte das mudanças associadas à transição de C4 para CAM e de C3 para CAM nas folhas e caules, respectivamente. Dados de expressão gênica também indicaram que a transição entre as vias C3 e CAM nos caules requer alterações no perfil transcricional de um conjunto mais numeroso de genes relacionados aos CCMs do que a transição de C4 para CAM nos tecidos foliares. Em conjunto, as dados obtidos revelam uma notável plasticidade fotossintética em P. oleracea e fornecem pistas importantes sobre os mecanismos responsáveis pela compatibilidade entre as vias C4 e CAM nesta espécie vegetal

Aktuelle Klimamodelle prognostizieren, dass viele bedeutendeWaldregionen in Mitteleuropa zukünftig einer steigenden Frequenz und höheren Intensität von Dürreperioden ausgesetzt sein werden. Buchendominierte Wälder bilden einen wichtigen Bestandteil dieser Waldregionen. Der Mangel hinsichtlich der Wasserversorgung ist eine der wichtigsten limitierenden Faktoren für das Wachstum der Pflanzen sowie der damit verbundene reduzierte Zugewinn an Kohlenstoff. Ein weiterer bedeutender Stressfaktor ist die Konkurrenz zwischen sowie innerhalb Pflanzengemeinschaften. Aufgrund dieser Tatsache ist es wichtig, die pflanzenphysiologischen Mechanismen während der Trockenheit sowie interspezifische und intra-spezifische Konkurrenz in buchendominierten Waldökosystemen zu verstehen. Die vorliegende Arbeit untersucht den Zusammenhang von Kohlenstoff- und Wasserhaushalt und deren Wechselwirkungen sowie die Transportwege während der Trockenheit auf unterschiedlichen räumlichen (Blattebene bis Bestandesebene) und zeitlichen (kurzfristig bis langfristig) Skalen. Insgesamt wurden sechs Arten ausgewählt (Fagus sylvatica, Acer platanoides, Fraxinus excelsior, Impatiens noli tangere, Mercurialis annua und Allium ursinum). Alle Arten haben verschiedene Strategien entwickelt, um Konkurrenz und Trockenstress zu bewältigen, zu verhindern oder zu tolerieren. In Abhängigkeit von der Trockenstressintensität wurden geringe Effekte, in der Mesophyllleitfähigkeit (gm), intrinsische Wassernutzungseffizienz (iWUE) sowie in der Transportmenge an neuen Assimilaten beobachtet. / Current climate models predict that many important forest regions in Central Europe will experience increasing frequencies and severities of drought periods. Beech-dominated forests are an important part of these forest regions. Shortage in water supply is one of the most important limiting factors for growth of plants and thereby linked to a reduced carbon gain. Another key stressor is the competition between as well as within a plant communities. Due to this fact it is important to understand the plants physiological mechanisms during drought as well as inter-specific and intra-specific competition in beech dominated forest ecosystems. This present study documents the interrelation of carbon and water balance and the interactions of its pathways during drought on different spatial (leaf area to the stand level) and temporal scales (intra-annual to decadal). Six relevant species were selected in total (tree species: Fagus sylvatica, Acer platanoides, Fraxinus excelsior and species from the understorey of beech dominated forests: Impatiens noli tangere, Mercurialis annua and Allium ursinum). All of them have developed various strategies to cope with competition and avoid or tolerate drought stress. Depending on the drought intensity (e.g. moderate realistic drought) small effects in mesophyll conductance (gm), intrinsic water use efficiency (iWUE) and amount of new assimilates within trees occurred.

As exigências do potássio para maximizar o crescimento do eucalipto têm sido intensivamente estudadas pelas empresas florestais através de experimentos empíricos. Embora, ainda existe um fraco entendimento dos processos envolvidos com a resposta à adubação com potássio, conduzindo a resultados contraditórios entre a disponibilidade do potássio no solo e as respostas do eucalipto segundo o encontrado na literatura. Existe a hipótese que grandes depósitos de sódio perto ao mar, poderiam conduzir numa substituição parcial do potássio pelo sódio na fisiologia do eucalipto, considerando que respostas ao sódio têm sido observadas em ambientes pobres de potássio. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta de plântulas de Eucalyptus grandis a adubação tanto de potássio quanto de sódio, além de ser submetidas a teores de umidade de -0.07 MPa e -0.6 MPa. Mudanças na partição de assimilados, eficiência no uso da água (EUA) e trocas gasosas foram determinadas em casa de vegetação, nas idades de dois, quatro e seis meses após a adubação. O estresse hídrico afetou a produção de matéria seca para todos os tratamentos. Não obstante, o potássio ajudou na osmoregulação sob condições de estresse, encontrando uma produção de matéria seca significativamente superior ao testemunho sem aplicação de potássio nem sódio. Além disso, a resposta do eucalipto ao sódio indicou uma alta condutância estomática que foi refletida numa alta transpiração, sendo um comportamento de má adaptação para condições de estresse hídrico. / The requirements of potassium fertilization to maximize the growth of eucalyptus stands have been extensively studied by forest companies through empirical experiments. Nevertheless, there is a poor understanding of the processes involved in the response of trees to K+ fertilization, leading to contradictory results in the literature between the availability of K+ in the soil and the responses of eucalyptus plantations to K+ inputs. The hypothesis that large amounts of Na+ atmospheric deposits close to the sea could result in a partial replacement of K+ by Na+ in the physiology of eucalyptus has been made, since a response to Na+ fertilizer application has been observed in soils with very low exchangeable K+ contents. The present study aimed to assess the response of Eucalyptus grandis cuttings to K+ and Na+ fertilizations, for two level of soil water potential: -0,07 MPa and -0,6 MPa. Changes in dry matter partition, water use efficiency (WUE), and gas exchange were determined in a greenhouse experiment, two, four and six months after treatment establishment. The water stress influenced the dry matter production whatever the fertilization type. However, the potassium application improved the osmotic adjustment under conditions of stress, leading to a production of dry matter significantly higher than in the control treatment without K+ and Na+ application. Moreover, Na+ application increased the stomatal conductance of eucalyptus plants, leading to high transpiration rates, indicating that Na+ inputs lead to a tree behavior badly adapted to water stress conditions.

Made available in DSpace on 2016-04-28T14:58:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio E Lima .pdf: 9019810 bytes, checksum: 89a1e038ffab0307e67d30879c9c3fe2 (MD5) Previous issue date: 2009-12-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This study aimed to: determine the productivity and efficiency of water use of eggplant crop under different irrigation levels in the system of no-tillage cultivation (and intercropped with a legume crop); determine the crop coefficients, evapotranspiration maximum growth of eggplant crop in no-tillage system with the addition of mulch and soil with conventional tillage with plowing and harrowing. The work was performed in the years 2007-2008, the SIPA (Integrated Production Agroecological), and conducted two series of experiments. In 2007 was established the culture of eggplant in a total area of 576 m2, using randomized block design in split plots, with treatments in the plot (four irrigation levels) and subplot (two cropping systems - consortium and cowpea with monoculture). The eggplant-cowpea intercropping did not significantly affect the yield of eggplant in organic management in notillage system. The eggplant crop responds to different irrigation affecting business productivity and total, were not observed, however, significant differences in the number of fruits per plant. In 2008 a second experiment was conducted using a randomized design (CRD) with two treatments (cultivation system: direct and conventional) and five replications. There were no significant differences in yield of eggplant in the two cropping systems, and the marketable fruit yield equal to 47.42 Mg ha-1 in PD and 47.91 Mg ha-1 on PC. The coefficients of eggplant crop cultivation for the DP system were 0.83 (from transplanting to flowering), 0.77 (from flowering to fruiting), 0.90 (fruiting the first harvest) and 0.97 (the first harvest at the end of the cycle). For the PC system, the crop coefficients were respectively 0.81, 1.14, 1.17 and 1.05. The water consumption of eggplant was 342.2 and 388.1 mm for the PD and PC, respectively, during 134 days of cultivation of eggplant. The maximum efficiency of water use (considering irrigation + precipitation) was 8.17 kg m-3 for the PD and 7.66 kg m-3 for the PC. The growth analysis showed that the conventional tillage system showed maximum accumulation of dry matter to 127 DAT with an estimated value of 454.28 g m-2. For no-till, the maximum estimated value was 369.81 g m-2 at 124 DAT. The largest leaf area index (LAI) was estimated to be 2.84 m2 m-2 to 130 DAT for conventional tillage and 2.96 m2 m-2 for the till. The maximum height of plants was 88.66 and 95.20 cm for NT and CT at 138 DAT. / O presente trabalho teve como objetivos: Determinar a produtividade e a efici?ncia do uso da ?gua da cultura da berinjela em fun??o de diferentes l?minas de irriga??o no sistema de cultivo de plantio direto (consorciada com uma leguminosa e solteira); Determinar os coeficientes de cultivo, evapotranspira??o m?xima e o crescimento da cultura da berinjela, no sistema de plantio direto com adi??o de palhada e em solo com o preparo convencional com ara??o e gradagem. O trabalho foi executado nos anos de 2007-2008, no SIPA (Sistema Integrado de Produ??o Agroecol?gica), sendo conduzidas duas s?ries de experimentos. Em 2007 foi implantada a cultura da berinjela em uma ?rea total de 576 m2, utilizando o delineamento de blocos casualizados, no esquema de parcelas subdivididas, sendo os tratamentos na parcela (4 l?minas de irriga??o) e na subparcela (2 sistemas de cultivo cons?rcio com caupi e monocultivo). O cons?rcio berinjela-feij?o caupi n?o influenciou significativamente a produtividade da cultura da berinjela em manejo org?nico no sistema de plantio direto. A cultura da berinjela responde a diferentes l?minas de irriga??o afetando a produtividade comercial e total, n?o sendo observadas, no entanto, diferen?as significativas no n?mero de frutos por planta. Em 2008 foi conduzido um segundo experimento utilizando o delineamento inteiramente casualizado (DIC) com os dois tratamentos (sistema de cultivo: direto e convencional) e cinco repeti??es. N?o houve diferen?as significativas na produtividade da cultura da berinjela nos dois sistemas de cultivo, sendo a produ??o de frutos comerciais igual a 47,42 Mg ha-1 no PD e de 47,91 Mg ha-1 no PC. Os coeficientes de cultivo para cultura da berinjela no sistema de PD foram de 0,83 (do transplantio ao florescimento), 0,77 (do florescimento ? frutifica??o), 0,90 (da frutifica??o ? 1a colheita) e 0,97 (da 1a colheita ao final do ciclo). Para o sistema PC, os coeficientes de cultivo foram de, respectivamente, 0,81; 1,14; 1,17 e 1,05. O consumo h?drico da berinjela foi 342,2 e 388,1 mm para o PD e PC, respectivamente, durante 134 dias de cultivo da berinjela. A m?xima efici?ncia do uso da ?gua (considerando irriga??o + precipita??o) foi de 8,17 kg m-3 para o PD e de 7,66 kg m-3 para o PC. A an?lise de crescimento evidenciou que o sistema de plantio convencional apresentou o m?ximo acumulo de mat?ria seca estimada aos 127 DAT com valor de 454,28 g m-2. Para o plantio direto, o valor m?ximo estimado foi de 369,81 g m-2 aos 124 DAT. O maior ?ndice de ?rea foliar (IAF) estimado foi de 2,84 m2 m-2 aos 130 DAT para o plantio convencional e de 2,96 m2 m-2 para o plantio direto. A altura m?xima das plantas foi de 88,66 e 95,20 cm para o PD e PC aos 138 DAT.

Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2017-03-31T11:38:34Z No. of bitstreams: 1 2015 - Bruno C?sar L?llis Concei??o.pdf: 1515220 bytes, checksum: a05f88b94d301561f77c60c2076ef313 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-31T11:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015 - Bruno C?sar L?llis Concei??o.pdf: 1515220 bytes, checksum: a05f88b94d301561f77c60c2076ef313 (MD5) Previous issue date: 2015-07-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / The crop simulation models are tools used to assist in the management of the available resources. For the carrot crop, few studies have examined the effect of irrigation with deficits in their performance and quality of crops. The optimization of the regulated deficit irrigation strategy (ORDI), which integrates the economic optimization model for irrigation water management (MOPECO), determines the level of deficit to be achieved at each stage of crop development in order to maximize the performance for a given level of deficit. The study was conducted in 2013 and 2014 in the Integrated Agroecological Production - SIPA, located in Serop?dica-RJ, Brazil. It was used drip irrigation system with a line for each two lines of cultivation, emitter spacing of 10 cm and flow rate of 4 L h-1 m-1. Two deficit irrigation application methods were evaluated (constant water deficit - CHD and ORDI). For both methods were applied 5 different levels of global deficit (90, 80, 70 and 60% of crop evapotranspiration (ETm), and without irrigation), besides the treatment with 100% ETm. In the two years evaluated no statistically significant differences were obtained in total yields between ORDI and CHD, for the same level of deficit used. However, a high percentage of the roots obtained from the CHD strategy had shortcomings in terms of quality (defects, improper size, cracks, etc.) provided decrease in commercial production. Therefore, for the same volume of water applied, irrigation management made by ORDI was more efficient, reaching 50% and 24% more commercial productivity in the treatment ETm 0.6 and other treatments, respectively / Os modelos de simula??o de cultivos s?o ferramentas utilizadas para auxiliar no gerenciamento dos recursos dispon?veis. Para o cultivo de cenoura, poucos estudos examinaram o efeito da irriga??o com d?ficit em seu desempenho e qualidade das colheitas. O d?ficit otimizado por etapas (DOTI), metodologia integrada ao Modelo de otimiza??o econ?mica da ?gua de irriga??o (MOPECO), determina o n?vel de d?ficit a ser atingido em cada fase do desenvolvimento da cultura visando maximizar seu desempenho, para um determinado n?vel de d?ficit a ser obtido no ciclo. O estudo foi conduzido em 2013 e 2014, no Sistema Integrado de Produ??o Agroecol?gica - SIPA, localizada em Serop?dica-RJ, Brasil. O sistema de irriga??o usado foi de gotejamento, com uma fita gotejadora para cada duas linhas de cultivo, espa?amento entre emissores de 10 cm e vaz?o de 4 L h-1 m-1. Dois m?todos de aplica??o de irriga??o com d?ficit foram avaliados, sendo denominados d?ficit h?drico constante (DHC) e DOTI. Para ambos os m?todos foram aplicados 5 diferentes n?veis de d?ficit global (90, 80, 70 e 60% do potencial de evapotranspira??o da cultura (ETm), e sem irriga??o), al?m do tratamento com 100% da ETm. Os resultados demonstram que nos dois anos de ensaios de campo n?o foram obtidas diferen?as estatisticamente significativas dos rendimentos totais entre DOTI e DHC, para o mesmo n?vel de d?ficit h?drico utilizado. No entanto, uma alta porcentagem das ra?zes obtidas com a estrat?gia DHC apresentaram defici?ncias em termos de qualidade (defeitos, tamanhos inadequados, rachaduras, etc.) que proporcionaram diminui??o na produ??o comercial. Por conseguinte, para o mesmo volume de ?gua aplicado, o manejo da irriga??o efetuado pelo DOTI foi mais eficiente, atingindo 50% a mais de produtividade comercial no tratamento 0,6 ETm e cerca de 24% para os demais tratamentos

Com a continuação do aquecimento global, prevê-se o aumento dos períodos de seca, um dos mais importantes fatores abióticos a afetar o crescimento dos eucaliptos no Brasil. Nessa direção, as práticas silviculturais poderiam adaptar-se para favorecer os mecanismos de adaptação das árvores à seca. Assim, na Estação Experimental de Itatinga, foram avaliados os efeitos da adubação potássica sobre os aspectos produtivos e fisiológicos de um povoamento de Eucalyptus grandis, em primeira rotação, submetido à exclusão parcial de chuva durante trinta meses após o plantio. O dispositivo experimental foi um split plot, com três blocos completos e quatro tratamentos: dois regimes hídricos (100% e 63% das chuvas, com exclusão parcial artificial) e duas doses de K (0 e 4,5 kmol ha-1). A meta foi avaliar a influência da nutrição potássica sobre as características e a atividade fotossintética das folhas. A transpiração foi medida por sensores de fluxo de seiva para estimar a eficiência de transpiração do povoamento. O potencial foliar e as trocas gasosas foliares foram monitorados, enquanto os valores de \'delta\'13C do floema foram medidos, para avaliar o estado hídrico e o funcionamento estomático das árvores, em função da disponibilidade de K e de água. Os resultados mostraram que a adição de K atuou sobre vários mecanismos responsáveis pelo aumento do crescimento e da produção de madeira: aumento da área foliar total e individual, da duração de vida foliar, do tamanho e da turgescência celular foliar, da espessura foliar e dos espaços intercelulares no mesófilo foliar, da capacidade fotossintética, da condutância dos estômatos e do mesófilo, da exportação dos fotoassimilados, produzidos nas folhas-fontes, do fluxo de seiva, da eficiência de transpiração na produção de madeira, pelo aumento da repartição de biomassa nesse compartimento. Folhas com sintomas de deficiência de K mostraram concentrações de nutrientes, espaços intercelulares e atividade fotossintética inferiores, e concentrações de açúcares solúveis superiores, na comparação com o tratamento com K, sugerindo uma ligação entre nutrição, anatomia e fisiologia foliar. Durante o déficit hídrico, o E. grandis mostrou um comportamento isohidrodinâmico, associado ao fechamento estomático, ao ajustamento foliar osmótico, à diminuição na elasticidade das paredes celulares, ao aumento na eficiência de uso da água nas folhas, à diminuição da área foliar total e à rápida absorção da água nas camadas profundas do solo. A partir de aproximadamente 22 meses após o plantio, o estado hídrico das árvores diminuiu: (1) nas parcelas com exclusão parcial de chuva, em relação às parcelas sem exclusão parcial de chuva, e (2) nas parcelas com adição de K, em relação às parcelas sem essa adição. Embora a adição de K melhore as relações hídricas nas folhas, o controle dos movimentos estomáticos e as trocas gasosas foliares, ela agravou o estado hídrico das árvores durante períodos de seca intensa, devido ao maior crescimento e à demanda hídrica. Assim, os efeitos benéficos da adição de K sobre a adaptação à seca das árvores poderiam não contrabalançar o aumento do déficit hídrico durante períodos mais intensos de seca. Em relação às previsões futuras de seca, as empresas florestais, provavelmente, terão de adaptar a fertilização para minimizar a demanda de água e os riscos de mortalidade / Global warming is predicted to exacerbate drought, one of the most important abiotic stress factors affecting eucalypts growth in Brazil. Silvilcultural practices might be adapted to enhance drought adaptation mechanisms of trees. This study examined the effects of K addition on productive and physiological aspects of Eucalyptus grandis stands in first rotation submitted to partial through fall exclusion over thirty months after planting. A large-scale through fall exclusion experiment using a split plot design was conducted with three blocks and four treatments: two water regimes (100% and 63% of through fall with partial artificial exclusion) and two K doses (0 and 4.5 kmol ha-1). The influence of K nutrition on characteristics and photosynthetic activity of leaves was assessed Tree transpiration was measured from sap flow probes to estimate water use efficiency. Foliar water potential and gas exchange were monitored, and phloem \'delta\'13C was measured in order to evaluate tree water status and stomatal regulation depending on K and water availabilities. The results showed that K supply influence various mechanisms responsible for tree growth enhancement: increase in total and individual leaf area, leaf lifespan, cell turgor and cell size due to an increase in turgor, leaf thickness and intercellular spaces, photosynthetic capacity, stomata and mesophyll conductances, photoassimilate export from source leaves and transpiration efficiency for wood production through increase of biomass partitioning to this compartment. Leave with K-deficiency symptoms exhibited lower nutrient concentrations and photosynthetic activity, reduced intercellular spaces, and higher soluble sugar contents compared to healthy leaves, which suggested a strong link between nutrition, leaf anatomy and physiology. The adaptive mechanisms of E. grandis trees to cope with water restriction were an isohydrodynamic behavior associated with stomatal closure, osmotic adjustment, a decrease in wall cell elasticity, an increase in foliar water use efficiency, a decrease in total leaf area and a fast water uptake in very deep soil layers. From approximately 22 months after planting onwards, tree water status was lower: (1) in droughted plots compared to the rain-fed plots and, (2) in K-fertilized plots, compared to the K-unfertilized trees. Although K addition enhanced tree water relations, stomatal control and leaf gas exchange, it exacerbated tree water deficit during severe drought as a result of high water demand throughout tree development. Therefore, the beneficial effects of K supply on tree acclimation to drought may not counterbalance the increase in water deficit during severe water restriction periods compared to the K-unfertilized trees. Regarding future drought previsions, forest managers might have to adapt their fertilization regimes to minimize water demand and risks of mortality

A irrigação é considerada uma das mais importantes tecnologias empregadas para aumentar a produtividade e permitir maior eficiência e estabilidade na produção agrícola. A sua adoção deve ser baseada na viabilidade técnica e econômica do projeto, obtida por meio da análise detalhada e cuidadosa dos fatores climáticos, agronômicos e econômicos envolvidos. O manejo eficiente pode ser definido como o uso criterioso dos recursos disponíveis para se atingir um determinado objetivo. No caso da irrigação, o manejo eficiente objetiva maximizar a produção vegetal com o menor custo possível, tanto em quesitos ambientais quanto econômicos. Para tanto, necessita-se do desenvolvimento de um sistema tecnologicamente eficiente, de reduzido custo e de facilidade de instalação e manutenção. Assim, uma rede inteligente de estações meteorológicas, capaz de monitorar o ambiente em tempo real, de adaptar-se aos diversos estágios fenológicos da planta, aos diversos solos e culturas e de comunicar-se entre si e com um servidor torna-se necessário. Este projeto teve como objetivo o desenvolvimento e emprego de uma rede de estações meteorológicas sem fio, de baixo custo e de fácil manutenção e implantação, para a determinação da evapotranspiração de referência, e do conteúdo de água no solo para o eficiente manejo de irrigação. Para que tal rede de sensores seja implantada, há a necessidade de que os módulos eletrônicos possuam microcontroladores de baixo consumo energético, uma vez que eles serão alimentados por baterias e painéis solares, e com capacidade para executar os algoritmos de inferência das variáveis de medida, de calibração e correção de tais medidas, de comunicação com os demais elementos da rede e de executar o controlador de irrigação, baseado em Redes Neurais Artificiais. A abordagem da inteligência artificial utilizada possui a capacidade de aprender e estimar parâmetros a partir de sua base de treinamento e das condições que a cercam. Além das capacidades do microcontrolador, o módulo dos sensores deverá possuir elementos para aferir a temperatura e a umidade do ambiente, a radiação solar, a temperatura e o conteúdo de água no solo, além de um módulo de comunicação sem fio. O sistema desenvolvido foi testado nas estufas do INCT-EI/ESALQ/USP manejando a irrigação da cultura do pimentão vermelho Capsicum annuum L. cv. All Big, durante o período de 25/01/2018 a 31/07/2018. Após o treinamento da rede neural artificial, o sistema desenvolvido determinou a evapotranspiração de referência com um coeficiente de determinação de 0,968, com um erro médio absoluto de 0,055 mm e com um valor-P de 1,02 10-45 para um intervalo de confiança de 95%. Sendo assim, verificou-se que a rede de estações meteorológicas desenvolvida é capaz de estimar a evapotranspiração de referência a partir de dados provenientes de sensores de reduzido custo financeiro e com dados meteorológicos faltantes. / Irrigation is considered one of the most important technologies used to increase productivity and to allow greater efficiency and stability in agricultural production. Its adoption must be based on technical and economic feasibility of the project, obtained by means of a detailed and careful analysis of the climatic, agronomic and economic factors involved. Efficient management can be defined as the judicious use of available resources to achieve a given goal. In the case of irrigation, efficient management aims to maximize plant production at the lowest possible cost, both in environmental and economic aspects. This requires the development of a technologically efficient system, which is low cost and ease of installation and maintenance. Thus, an intelligent network of weather stations capable of monitoring the environment in real time, adapting to the plant\'s various phenological stages, diverse soils and cultures and communicating with each other and with a server becomes necessary. This project aimed at the development and use of the wireless station network which is low cost, easy maintenance, and deployment for the determination of reference evapotranspiration and soil water content for efficient irrigation management. In order for such a sensor network to be implemented, there is a need for such modules to have low energy microcontrollers, since they will be powered by batteries and solar panels, and capable of performing the inference algorithms of the measurement, calibration, and correction of such measures, of communication with the other elements of the network and of executing the irrigation controller, based on Artificial Neural Networks. The artificial intelligence approach used has the capacity to learn and estimate parameters based on its training base and the conditions surrounding it. In addition to the capabilities of the microcontroller, the sensor module must have elements to measure ambient temperature and humidity, brightness, temperature and soil water content, as well as a wireless communication module. The developed system was tested in the greenhouses of INCT-EI/ESALQ/USP managing the irrigation of the red bell pepper crop Capsicum annuum L. cv. All Big, during the days of 01/25/2018 to 31/07/2010. After the artificial neural network training, the developed system determined reference evapotranspiration with a determination coefficient of 0.968, with an absolute mean error of 0.055 mm and a P-value of 1.02 10-45 for a confidence interval of 95%. Thus, it was verified that the developed weather-station network is able to estimate the reference evapotranspiration with low-cost sensors and with missing meteorological data.

Il est prévu une augmentation de l’intensité et de la fréquence des sécheresses dans les années à venir à cause des changements climatiques. Puisque la productivité des peupliers est étroitement liée à la disponibilité en eau, il existe un risque de déclin de la production de bois dans les peupleraies. L’optimisation de la biomasse produite en regard de l’eau consommée (efficience d’utilisation de l’eau, WUE) apparaît alors être une question de recherche prometteuse. Des études précédentes ont montré une diversité clonale de WUE chez les peupliers, pilotée principalement par la conductance stomatique (gs). Cependant, gs et l’assimilation en CO2 ne sont pas toujours connectés, ce qui peut conduire à de fortes variations de WUE au niveau foliaire. De plus, puisque la mesure de l’efficience d’utilisation de l’eau au niveau de la plante entière (TE) est laborieuse à mesurer, les expérimentations sont souvent réalisées en serre. Toutefois, les conditions contrôlées d’une serre conduisent à un environnement très différent des conditions naturelles, et les comparaisons de WUE entre conditions contrôlées et naturelles sont rares dans la littérature. Nous avons évalué la diversité des dynamiques stomatiques au sein de génotypes de peupliers sous conditions témoins et sous sécheresse en serre et en pépinière. Nous avons examiné le lien entre différents facteurs physiologiques, morphologiques et moléculaires et les dynamiques stomatiques, ainsi que leur influence sur TE. De plus, nous avons étudié la relation entre différents estimateurs de WUE et ses composantes entre des conditions contrôlées et naturelles. Le contenu en éléments minéraux et l’expression de gènes candidats ont également été quantifiés à deux moments de la journée pour analyser leur relation avec gs. Nous avons observé une variabilité génotypique significative des dynamiques stomatiques à la fois en réponse à l’irradiance et au VPD, de plus modifiée par la sécheresse et les conditions de croissance. La taille et la densité des stomates ainsi que la transpiration foliaire étaient fortement corrélées aux dynamiques stomatiques en serre, mais très peu en pépinière. Ces résultats soulignent l’importance et la complexité de ces mécanismes à l’échelle de la plante entière. WUE au niveau de la feuille et de la plante entière étaient relativement stables au sein des génotypes et entre conditions de croissance, mais bien moins avec la sécheresse. Enfin, des contenus en éléments et des expressions géniques distinctes ont été observées entre faces de la feuille et enter moments de la journée, en lien avec gs. Ces résultats fournissent de précieuses informations pour mieux comprendre les divers mécanismes foliaires pilotant WUE au niveau de la plante entière. / The number of drought events is expected to increase in intensity and frequency as a result of climate change. Since poplar productivity is closely linked to water availability, there is an increasing risk of decline in wood production from poplar plantations. Optimization of the ratio of biomass production to water used (i.e. water use efficiency, WUE) appears therefore as a relevant target for poplar research. Previous studies have shown the clonal diversity of WUE in poplar is driven mainly by stomatal conductance (gs). However gs and photosynthesis are not always tightly coupled which can result in large variations of WUE at leaf level. Additionally, because transpiration efficiency (TE) is laborious to measure, experiments are often conducted in pots in glasshouses. However in controlled conditions the environment is widely different than in the field and comparisons of WUE in controlled and field conditions are scarce in the literature. We assessed the diversity of stomatal dynamics among poplar genotypes under control or drought conditions grown in a glasshouse and in the field. We investigated the link between physiological, morphological and molecular factors and stomatal dynamics, and their influence on TE. Furthermore, we examined the relation between different estimators of WUE and its components between controlled and field conditions. Element content and candidate gene expression in the guard cells were also quantified at two times during the day to analyze their link to stomatal conductance. We found among the four genotypes studied significant genotypic variability of stomatal dynamics to irradiance and VPD which was altered by drought and growing conditions. Stomatal size and density as well as water use, but not WUE, were correlated to stomatal dynamics, emphasizing the importance and complexity of such mechanisms at the whole plant scale. Good agreements between leaf-level and whole-plant WUE among genotypes and between growing conditions were also found. Finally, distinct guard cell element contents and candidate gene expression, between leaf sides and time of day, linked with stomatal conductance draw attention to the diversity of components contributing to TE. These findings provides valuable information to better understand the diverse, sometimes unsuspected, leaf-level mechanisms driving water use efficiency at the whole plant scale.

Water availability is a strategy resource for forest plantation. Many authorities and researches are concerned about the water use and the impact of forest plantation. Water use and water use efficiency have been measuring in all over the world. High productivity of Eucalyptus sp plantation are depend of environmental resources such water, nutrients, light and also genotype resource efficiency. High water use is also associated with high productivity and water use efficiency. Many reports were published about water use in eucalyptus plantation. Water use might vary among 1100 mm to 1300 mm for eucalyptus plantation. Climate conditions, soil characteristics and forest management might influence water use. Currently, studies aim to understand hydrology cycle at the leaf, trees and on landscape scale. Previous studies showed that K fertilizer increase water demand. Leaf biomass and LAI also increase due to K fertilizer application, which suggest increase in water use. Eucalyptus forest plantation may also decrease water discharge in catchment, which might decrease water availability in local scale. However, transpiration varied within soil moisture, precipitation, temperature, atmosphere conditions, fertilizer application, genotype and latitude. The main objective of forest managers was often find a technique regime which forester may use to achieve the target growth rate. Nowadays, it is important to manage the forest taking to account local resource supply, local climate condition and resource availability. These strategies might increase the sustainability of forest plantation. Measurement of physiological functioning might help forests manager to understand the growth response of our forest as result of climate condition and also planning new strategies to increase forest sustainability. / A alta produtividade das florestas de Eucalyptus sp está diretamente associada aos recursos disponíveis no ambiente como água, nutrientes e luz, como também pelo uso eficiente dos recursos por diferentes genótipos. Diversos trabalhos foram realizados sobre o uso da água das florestas de eucalipto. Pesquisadores e gestores florestais sempre são questionados sobre o uso da água e a eficiência do uso da água pelas florestas de eucalipto. Diversos trabalhos mostraram que o uso da água em florestas de eucalipto podem alcançar 1100 mm a 1300 mm. No entanto, essas estimativas podem variar em função das condições edafoclimáticas e de manejo da floresta O objetivo principal dos estudos atuais é entender a dinâmica do ciclo da água em diferentes escalas da floresta, na folha, a árvore e na escala da bacia hidrográfica. Alguns estudos vêm mostrando que a adubação, em particular com potássio, também pode aumentar a demanda de água por parte das árvores. O K propicia aumento de biomassa foliar e IAF das plantas, sugerindo aumento da transpiração das árvores. Estudos na escala da bacia hidrográfica, mostraram que bacias hidrográficas ocupadas por florestas de eucalipto podem reduzir o fluxo superficial dos cursos da água como também o estoque de água nas diferentes camadas do solo, o que pode comprometer a disponibilidade hídrica numa escala local. Por outro lado, alguns trabalhos mostraram que os impactos das florestas plantadas nos recursos hídricos dependem do regime pluviométrico local. Outros fatores podem influenciar o uso da água pelas florestas tais como a capacidade de retenção de água no solo, condições atmosféricas, espaçamento e genótipos. O principal objetivo dos gestores florestais, frequentemente, tem sido a busca por uma técnica de manejo florestal que permita o alcance de altas taxas de produtividade dos genótipos plantados. Atualmente, o manejo florestal não leva em conta a disponibilidade dos recursos ambientais, principalmente a água por meio do regime pluviométrico. Essas estratégias são importantes para aumentar a sustentabilidade das florestas plantadas, principalmente em áreas em que a disponibilidade de água é crítica. A compreensão da dinâmica dos parâmetros fisiológicos pode ajudar os gestores florestais a entenderem as respostas das árvores em função das condições climáticas e planejar estratégias que possam aumentar a sustentabilidade dos plantios florestais de Eucalyptus sp.