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

Com o objetivo de propor um modelo para estimar a produtividade potencial (pastagem manejada sob condições ótimas e de forma intensiva) de fitomassa seca total de Brachiaria brizantha, variedades cultivadas Marandu e Xaraés, em função de radiação solar e temperatura do ar, bem como: (i) obter uma curva de resposta que represente a produtividade potencial de fitomassa seca de parte aérea e do sistema radicular em relação ao desenvolvimento relativo; (ii) caracterizar a produtividade de fitomassa seca de hastes, folhas e material senescente de parte aérea; (iii) identificar o momento adequado para o corte da pastagem; e (iv) caracterizar a variação temporal do índice de área foliar; foi conduzido experimento de campo na área experimental do Departamento de Produção Vegetal da Universidade de São Paulo, em Piracicaba, no período de 22 de novembro de 2003 a 26 de janeiro de 2004. Em função dos resultados obtidos, pode-se concluir que: (i) o modelo proposto simula satisfatoriamente a produtividade potencial de fitomassa seca total de Brachiaria brizantha, variedades cultivadas Marandu e Xaraés, em função do período do ano (a partir da data de corte), das variáveis climáticas (médias diárias de radiação solar global e temperatura do ar) e da latitude local; (ii) é possível obter a curva de resposta, através do trabalho conjunto de modelagem e experimentação de campo, que represente a produtividade potencial de fitomassa seca de parte aérea e do sistema radicular em relação ao desenvolvimento relativo, a partir dos valores observados de fitomassa seca de parte aérea e do sistema radicular, do índice de área foliar, da temperatura média do ar e da radiação solar global; (iii) as equações empíricas caracterizam de forma satisfatória a variação temporal de a produtividade de fitomassa seca de hastes, folhas e material senescente de parte aérea; (iv) o momento ótimo de utilização da pastagem (corte) é próximo a 64% do desenvolvimento relativo; visto que após esse instante, a produtividade de fitomassa seca de parte aérea é fortemente influenciada por haste e material senescente, em detrimento da folha, a qual diminui a taxa de acúmulo após esse momento; e (v) a variação temporal do índice de área foliar pode ser caracterizada pelo modelo exponencial. / With the main goal to purpose a model to estimate the total plant biomass (dry matter) potential productivity (forage removed under cutting management intensive system and optimal conditions) of Brachiaria brizantha, cultivars Marandu and Xaraés, as a function of global solar radiation and air temperature, besides the following goals: (i) acquiring a response curve that might show the shoot and root dried biomass potential productivity regarding to the relative development; (ii) characterizing the dry-matter productivity of leaves, stems and senescing structures of shoots; (iii) identifying the optimal time to pasture cutting; and (iv) characterizing the leaf area index temporal variation; field experiments were carried in Crop Production Department experimental area of Universidade de São Paulo (Piracicaba, SP, Brazil) from November 22nd of 2003 to January 26th of 2004. According to results acquired, it is possible to conclude: (i) the purposed model greatly simulates the total plant biomass (dry matter) potential productivity of Brachiaria brizantha, cultivars Marandu and Xaraés, as a function of year season (from cutting date), climatic variables (daily mean values of global solar radiation and air temperature) and local latitude; (ii) from modeling and field experiments taken together; it is possible to obtain a response-curve reporting the biomass potential productivity of shoot and root compartments as a function of relative development from observed shoot and root dry-matter values, leaf area index (LAI), air temperature and global solar radiation; (iii) the empirical equations greatly denote the productivity temporal variation of leaves, stems and senescing structures dry matter; (iv) the optimal time to both forage utilization (cutting) is around 64% of relative development due to after this moment the shoot dry-matter productivity is strongly affected by increases in stems and senescing structures productivities, otherwise leaf productivity rates decrease as much as relative development raises; and (v) the leaf area index temporal variation of both genotypes might be characterized as a exponential-growth response.

Os objetivos do estudo foram identificar o melhor modelo de restauração pela manipulação da composição florística e práticas silviculturais, e compreender como este melhor desenvolvimento é explicado pelos fatores que controlam o uso e a eficiência do uso da luz pelo dossel florestal. Com esta fundamentação foi instalado em 2004, na Estação Experimental de Anhembi/ESALQ/USP, o ensaio \"Modelos de restauração de áreas degradadas da Mata Atlântica visando o seqüestro de carbono\", com 20 espécies nativas e oito sistemas de restauração florestal, baseados em um delineamento fatorial 23, com três fatores, e dois níveis por fator: i) Composição florística, com maior (67%) ou menor (50%) percentagem de pioneiras; ii) Espaçamento de plantio (3x1m e 3x2m); e iii) Manejo silvicultural, com manejo usual (maior estresse ambiental) e manejo máximo (minimização do estresse ambiental), referentes ao controle da matocompetição e fertilização. Em todos os tratamentos, até os 42 meses, foram determinados: produtividade primária líquida de madeira (PPLM), com base em inventários semestrais, determinação da densidade básica da madeira e fator de forma de todas as espécies, índice de área foliar (IAF, com calibração de fotos hemisféricas), radiação fotossinteticamente ativa interceptada (RFAI, de postos meteorológicos e o IAF), eficiência do uso da luz (EUL=PPLM/RFAI) e o conteúdo de nitrogênio no dossel. Em relação ao fator Composição, as proporções de 50% ou 67% de pioneiras foram equivalentes, em todas as idades, para PPLM, IAF e EUL. Em relação ao fator Espaçamento, o plantio mais adensado (3x1m) propiciou maior estoque de biomassa aos 42 meses, comparativamente ao espaçamento 3x2m (13,0 Mg.ha-1 versus 10,3 Mg.ha-1), devido às suas maiores produtividades até os 24 meses. Porém, as PPLMs de ambos os espaçamentos não diferiram estatisticamente a partir dos 36 meses (5,5 Mg.ha-1ano-1). A maior produtividade do espaçamento 3x1m foi diretamente relacionada ao seu maior índice de área foliar entre os 36 e 42 meses, comparativamente ao espaçamento 3x2m (0,98 m2m-2 versus 0,71 m2m-2). Em relação ao fator Manejo, o manejo máximo proporcionou aumento de 4 vezes na biomassa de madeira aos 42 meses, comparativamente ao manejo usual (18,6 Mg.ha-1 versus 4,6 Mg.ha-1). Este maior estoque foi explicado por maiores IAFs (1,34 m2m-2 versus 0,34 m2m-2), levando a maiores produtividades primárias de madeira (8,5 Mg.ha-1ano-1 versus 2,4 Mg.ha-1ano-1, aos 42 meses). A interação Espaçamento x Manejo foi significativa para as três variáveis de estudo: IAF, EUL, e PPLM, mostrando que as respostas dos espaçamentos 3x1m e 3x2m à aliviação do estresse ambiental são distintas, e que o espaçamento 3x2m requer uma silvicultura mais intensiva para expressar sua máxima produtividade. Finalmente, a PPLM mostrou-se altamente relacionada com o IAF no verão (36 meses) (r2=0,96), sendo que a incorporação do conteúdo de nitrogênio no dossel elevou ainda mais tal relação (r2=0,99), evidenciando o alto potencial de utilização destas duas variáveis como diagnóstico da qualidade e produtividade de florestas de restauração. Assim, para as condições deste estudo o melhor modelo seria: Composição com 50%:50% de pioneiras:não-pioneiras, espaçamento 3x2m, e necessariamente, manejo máximo, com controle da matocompetição das gramíneas (Brachiaria decumbens) e fertilização. / The purpose of this study was to indentify the most appropriated restoration model by manipulating floristic composition and silvicultural practices, and to understand how the best development was explained by the factors that controls light use and light use efficiency at the canopy. A \"Restoration models for Atlantic Forest disturbed lands aiming carbon sequestration\" experiment was installed in 2004 using 20 Brazilian woody species and 8 forest restoration systems, in a factorial 23 design, with 3 factors and two levels per factor: i) Floristic composition with 67% and 50% of pioneer species; ii) Plant spacing (3x1m e 3x2m); and iii) Silvicultural management with usual (higher environmental stress level); and maximum (lower environmental stress level) silvicultural practices due to weed control and fertilization. Wood net primary production (WNPP), based on inventory surveys and wood density of all 20 species, leaf area index (LAI, with hemispherical pictures), absorbed photossintetically active radiation (APAR, on meteorological stations and LAI), light use efficiency (LUE=WNPP/APAR) and canopy nitrogen content was measured or estimated up to 42 months-old. The floristic composition proportion, with 50% and 67% of pioneers, were statistically equivalent, in all ages, for WNPP, LAI and LUE. The 3x1m spacing provided larger biomass stock at age of 42 months, comparatively to the 3x2m planting (13.0 Mg.ha-1 versus 10.3 Mg. ha-1), due a higher productivity until 24 months. However, WNPP of both spacing were equivalent after 36 months (5.5 Mg.ha-1year-1). The higher productivity of the 3x1m spacing was directly related to its greater leaf area index comparatively to the 3x2m spacing (0,98 m2m-2 versus 0.71 m2m-2). The maximum silvicultural practices provided a 4-fold increase on wood biomass at age 42 months, comparatively to the usual practices (18.6 Mg.ha-1 versus 4.6 Mg.ha-1). This larger stock was explained by a higher LAI (1.34 m2m-2 versus 0.34 m2m-2) leading to higher WNPP (8.5 Mg.ha-1year-1 versus 2.4 Mg. ha-1year-1, at 42 months). The Spacing x Management interaction was significant for LAI, LUE and WNPP, meaning that 3x2m and 3x1m spacing had distinct responses to environmental stress levels, showing that 3x2m depends on intensive silvicultural practices to express its maximum productivity. Finally, the WNPP was strongly related to LAI during summer months (at 36 months) (r2=0,96), and this relationship increased by the inclusion of canopy nitrogen content, showing that these two variables have a potential to be used to evaluate forest restoration quality and productivity. Thus, for the study conditions, the best model was: Composition 50%:50% of pioneer:non-pioneer species, 3x2m spacing, and the maximum silvicultural practices, with total weed control (Brachiaria decumbens) and fertilization.

Im nordostdeutschen Land ist die Zunahme des Ertrages und die Verbesserung der Qualität des Maises eine Folge von Licht, Temperatur und der Länge der Vegetationsperiode. Eine gute Belichtung durch blattreichere Sorten und Standort angepasste Bestandesdichte ist wichtige Voraussetzung für die gute Ertragsleistung des Silomaises. Am Standort Berge (nordostdeutsches Tiefland) sind in den Jahren 1997 und 1998 vier Landessortenversuche (Brandenburg) und zwei Parzellenversuche mit verschiedenen Silomaissorten und Bestandsdichten in die Untersuchungen zum Ertragsniveau, zur Futterqualität und zum Einfluss des Faktors Licht auf die Ertragsbildung bei Silomais einbezogen worden. Es handelte sich im Landessortenversuch um Untersuchungen in den Silomaissortimenten der Reifegruppe "früh" mit 28 Sorten und der Reifegruppe "mittelfrüh" mit 33 Sorten. In ergänzenden Parzellenversuchen ging es um detaillierte Untersuchungen zur Lichtinterzeption und des Blattflächenindexes in Abhängigkeit vom Wuchstyp der Maissorten sowie von der Bestandsdichte. Am Beginn der Untersuchungen standen die Sortenunterschiede bei den Merkmalen Gesamtertrag, Futterqualität (wie Trockensubstanzgehalt, Energiedichte und Stärkegehalt) und Lichtinterzeption im Mittelpunkt. Darauf aufbauend konzentrierten sich die Untersuchungen auf den Einfluss von Sorte und Bestandsdichte auf die vor allem auf den Ertragsparameter Trockenmassebildung in unterschiedlichen Wuchsabschnitten der Maispflanze, Kolbenanteil am Trockenmasseertrag, die Blattflächen, den Blattflächenindex, die Lebensdauer der Blätter und die Lichtaufnahme [wie die Lichtinterzeption, den Lichtextinktionskoeffizienten und die Lichtnutzungseffizienz]. Dazu wurden im Jahre 1998 zwei Parzellenversuche mit je zwei Sorten der Reifegruppen "früh" (Arsenal und Agadir) und "mittelfrüh" (Banguy und Attribut) angelegt. In den zweifaktoriellen Parzellenversuchen wurden bei der Messung der Lichtinterzeption zwei Messgeräte (PhAR-Sensor und LAI-2000) verwendet. Für die Messung des Blattflächenindexes wurde ebenfalls das Messgerät LAI-2000 verwendet. Der Blattflächenindex wurde mit den Ergebnissen aus der manuellen Messung der einzelnen Blätter verglichen. Die Sorten Arsenal und Banguy zeichneten sich durch die höhere Lichtnutzungseffizienz, den größeren Blattflächenindex und die größere Lichtinterzeption aus, was als Grund für den höheren Ertrag angesehen werden kann. Im Jahre 1998 führte die höhere Bestandesdichte von 10 Pflanzen pro qm im Vergleich zu 8 Pflanzen pro qm unter den herrschenden Standortverhältnissen zu keiner Ertragsüberlegenheit und es kam zu schlechteren Qualitätseigenschaften der vier Sorten. Der Unterschied zwischen den Werten des Blattflächenindexes der beiden Messmethoden bei Erreichen des maximalen Blattflächenindexes war kleiner als 14 %. / The higher yield and the better quality of maize depend on light, temperature, water and length of vegetation period in north eastern Germany. A good light interception of maize accompanied with higher leaf area index and plant density adjusted to region is essential for the better maize yield. In 1997 and 1998 four field trials for assessing varieties for the conditions of the federal state Brandenburg (variety trials) and two field experiments with four silage maize varieties and different plant densities in 1998 were carried out at Berge (plain of the north eastern Germany). The yield and the fodder quality of the maize crop (with special emphasis of the light conditions) as well as the effect of light conditions on yield forming out processes were examined. The variety trials included 28 maize varieties of maturity group "early" and 33 maize hybrids of maturity group "middle early". The aim of the two field experiments was to explain the light interception and the leaf area index in dependence of canopy structure and plant density. At the beginning of the variety trials we focused on the differences between the hybrids for maize yield, fodder quality (such as dry matter content, energy concentration and content of starch) and light interception. Closely related experiments were concentrated on the influence of variety and plant density on the yield (dry matter yield within different plant height, cobs weight ratio), development of leaf (leaf area index, leaf area and leaf age) and light absorption (such as light interception, light extinction coefficient and light use efficiency). At these field experiments, to which two hybrids Arsenal and Agadir (maturity group "early") and two hybrids Banguy and Attribut ("middle early") were analysed. In the two-factorial field experiments two devices (ceptometer and LAI-2000) were used to measure the light interception. The leaf area index we obtained from measurement with the LAI-2000 were valued by the leaf area index of individual leafs measured by hand. The hybrids Arsenal and Banguy were characterised by their higher light use efficiency, large leaf area index and higher light interception. These properties seem to be responsible for the higher maize yield. The higher Plant density of 10 plant per sqm for the four varieties compared to 8 plant per sqm resulted in no increase of yield and worse qualities in 1998. The difference between the maximum value of leaf area index of both methods was smaller than 14 %.

O 3-PG (Physiological Principles in Predicting Growth) é o modelo ecofisiológico mais difundido no setor florestal para a predição de crescimento de florestas. Este modelo estima o crescimento florestal com base na radiação fotossinteticamente ativa absorvida pelo dossel, convertida em carboidratos, e alocada nos compartimentos da floresta (folhas, tronco, galhos e raízes), fundamentados na dinâmica dos processos biológicos e suas interações com o clima e solo. No entanto, após quase 15 anos de existência do 3-PG unido a evolução em pesquisa florestal, é possível detectar alguns pontos no modelo com potencialidade para aprimoramento. O objetivo geral desta tese foi aprimorar o modelo 3-PG e aplicá-lo no zoneamento da produtividade em florestas de Eucalyptus plantadas no nordeste do estado de São Paulo. Os objetivos específicos foram: i) aprimorar o modelo para retenção máxima de água no solo; ii) para queda de folhedo; iii) calibrar e validar o modelo 3-PG usando os pares de parcelas gêmeas; iv) determinar o modificador de fertilidade (FR) do 3-PG usando análise química do solo; v) zonear a produtividade real estimada do Eucalyptus no nordeste do estado do São Paulo; vi) determinar os fatores de restrição da produtividade nestas áreas. Para tanto, utilizou-se de dois projetos de pesquisas instalados na empresa International Paper do Brasil: projeto BEPP (Brasil Eucalyptus Produtividade Potencial) e projeto Parcelas Gêmeas de Inventário. O projeto BEPP foi utilizado para o aprimoramento do modelo em relação à retenção de água e queda de folhedo. Para tanto, utilizou-se de dois tratamentos: o tratamento fertilizado irrigado e o tratamento controle (fertilização tradicional sem irrigação). A quantidade máxima de água no solo adotada pelo modelo, antes considerada como um valor constante, passou a variar segundo a dinâmica de crescimento e exploração do sistema radicular. Esta modificação melhorou a estimativa de biomassa do tronco. No aprimoramento do modelo para a queda de folhedo, ajustou-se quatro modelos: linear; logístico; não lineares e modelo combinado. Todos proporcionaram melhores estimativas da taxa de queda de folhedo do que a função atualmente adotado pelo 3-PG com destaque para o modelo combinado, o qual representou duas fases da queda de folhedo: antes e após o fechamento do dossel. Usando os 113 pares de parcelas gêmeas, verificou-se que 63% responderam à fertilização após 48 meses de instalação do experimento, com ganho médio de 12% em produtividade. Com estas parcelas gêmeas foi possível calibrar e validar o modelo 3-PG para a produtividade atingível e real, com adequada precisão. O FR foi correlacionado à somas de bases do solo (Ca, Mg e K), as quais explicaram as maiores respostas à fertilização, sendo possível determinar uma equação para este modificador. Após a calibração e validação e adequações do modelo foi possível zonear a produtividade real do nordeste do estado de São Paulo. O déficit de pressão de vapor e água no solo foram os fatores que mais limitaram o crescimento do Eucalyptus nesta área. / The 3-PG (Physiological Principles in Predicting Growth,) is the most widespread ecophysiological model in the forest sector to predict the forest growth. It is driven by intercepted radiation with the maximum canopy quantum efficiency, which is limited by the temperature, vapour pressure deficit, available soil water, stand age and site fertility, assimilating the carbon into the forest; supported by physical and ecophysiological processes. However, after almost 15 years of development and use, associated by new scientific knowledge in forest research, some improvement in this model can be done, such as: soil water content and litterfall rate. The objectives of this thesis were improve the 3-PG model and zone the real productivity of Eucalyptus plantation in northeast of São Paulo State. The specifics objectives were: i) improve the 3-PG model regarding water soil content; ii) regarding litterfall; iii) calibrate and validate the 3-PG model using the twin-plot experimental design; iv) determine the fertilization modifier (FR) using soil chemical analysis; v) zoning the real productivity for Eucalyptus plantation in northeast of São Paulo State; and vi) determine the main growth constraints. Aiming these objectives, two main research projects were used: BEPP project (Brasil Eucalyptus Produtividade Potencial) and the Twin-plot of inventory. The BEPP was used to improve the 3-PG model for water soil content and litterfall. Two treatments were used: fertilized plus rainfed and extra fertilized plus irrigation. The water soil content had a constant value and was replaced by a dynamic value, changing with root growth and exploratiion depth with the age. This modification improved the stem biomass production estimatives by the model. For the litterfall improvement, 4 functions were fitted (linear, logistic, non linear and mixed). All of those had better performance in estimating the litter fall than the original 3-PG equation, highlighting the mixed model that could represent before and after canopy closure. Using 113 pairs of twin-plots, 63% of those responded the extra fertilization after 48 months, the production gain was 12%. The twin-plots were used to calibrate and validate the 3-PG model for attainable and real productivity resulted in adequated accuracy for stem biomass estimation. The FR could be associated with chemical analysis, and sum of bases (Ca, Mg and K) were used to fit an FR equation. After calibration and valitadation of the 3-PG model, were possible to zone the real productivity in northeast of São Paulo; the two main constraints of productivity for those area were vapour pressure deficit and soil water.

Os objetivos do estudo foram identificar o melhor modelo de restauração pela manipulação da composição florística e práticas silviculturais, e compreender como este melhor desenvolvimento é explicado pelos fatores que controlam o uso e a eficiência do uso da luz pelo dossel florestal. Com esta fundamentação foi instalado em 2004, na Estação Experimental de Anhembi/ESALQ/USP, o ensaio \"Modelos de restauração de áreas degradadas da Mata Atlântica visando o seqüestro de carbono\", com 20 espécies nativas e oito sistemas de restauração florestal, baseados em um delineamento fatorial 23, com três fatores, e dois níveis por fator: i) Composição florística, com maior (67%) ou menor (50%) percentagem de pioneiras; ii) Espaçamento de plantio (3x1m e 3x2m); e iii) Manejo silvicultural, com manejo usual (maior estresse ambiental) e manejo máximo (minimização do estresse ambiental), referentes ao controle da matocompetição e fertilização. Em todos os tratamentos, até os 42 meses, foram determinados: produtividade primária líquida de madeira (PPLM), com base em inventários semestrais, determinação da densidade básica da madeira e fator de forma de todas as espécies, índice de área foliar (IAF, com calibração de fotos hemisféricas), radiação fotossinteticamente ativa interceptada (RFAI, de postos meteorológicos e o IAF), eficiência do uso da luz (EUL=PPLM/RFAI) e o conteúdo de nitrogênio no dossel. Em relação ao fator Composição, as proporções de 50% ou 67% de pioneiras foram equivalentes, em todas as idades, para PPLM, IAF e EUL. Em relação ao fator Espaçamento, o plantio mais adensado (3x1m) propiciou maior estoque de biomassa aos 42 meses, comparativamente ao espaçamento 3x2m (13,0 Mg.ha-1 versus 10,3 Mg.ha-1), devido às suas maiores produtividades até os 24 meses. Porém, as PPLMs de ambos os espaçamentos não diferiram estatisticamente a partir dos 36 meses (5,5 Mg.ha-1ano-1). A maior produtividade do espaçamento 3x1m foi diretamente relacionada ao seu maior índice de área foliar entre os 36 e 42 meses, comparativamente ao espaçamento 3x2m (0,98 m2m-2 versus 0,71 m2m-2). Em relação ao fator Manejo, o manejo máximo proporcionou aumento de 4 vezes na biomassa de madeira aos 42 meses, comparativamente ao manejo usual (18,6 Mg.ha-1 versus 4,6 Mg.ha-1). Este maior estoque foi explicado por maiores IAFs (1,34 m2m-2 versus 0,34 m2m-2), levando a maiores produtividades primárias de madeira (8,5 Mg.ha-1ano-1 versus 2,4 Mg.ha-1ano-1, aos 42 meses). A interação Espaçamento x Manejo foi significativa para as três variáveis de estudo: IAF, EUL, e PPLM, mostrando que as respostas dos espaçamentos 3x1m e 3x2m à aliviação do estresse ambiental são distintas, e que o espaçamento 3x2m requer uma silvicultura mais intensiva para expressar sua máxima produtividade. Finalmente, a PPLM mostrou-se altamente relacionada com o IAF no verão (36 meses) (r2=0,96), sendo que a incorporação do conteúdo de nitrogênio no dossel elevou ainda mais tal relação (r2=0,99), evidenciando o alto potencial de utilização destas duas variáveis como diagnóstico da qualidade e produtividade de florestas de restauração. Assim, para as condições deste estudo o melhor modelo seria: Composição com 50%:50% de pioneiras:não-pioneiras, espaçamento 3x2m, e necessariamente, manejo máximo, com controle da matocompetição das gramíneas (Brachiaria decumbens) e fertilização. / The purpose of this study was to indentify the most appropriated restoration model by manipulating floristic composition and silvicultural practices, and to understand how the best development was explained by the factors that controls light use and light use efficiency at the canopy. A \"Restoration models for Atlantic Forest disturbed lands aiming carbon sequestration\" experiment was installed in 2004 using 20 Brazilian woody species and 8 forest restoration systems, in a factorial 23 design, with 3 factors and two levels per factor: i) Floristic composition with 67% and 50% of pioneer species; ii) Plant spacing (3x1m e 3x2m); and iii) Silvicultural management with usual (higher environmental stress level); and maximum (lower environmental stress level) silvicultural practices due to weed control and fertilization. Wood net primary production (WNPP), based on inventory surveys and wood density of all 20 species, leaf area index (LAI, with hemispherical pictures), absorbed photossintetically active radiation (APAR, on meteorological stations and LAI), light use efficiency (LUE=WNPP/APAR) and canopy nitrogen content was measured or estimated up to 42 months-old. The floristic composition proportion, with 50% and 67% of pioneers, were statistically equivalent, in all ages, for WNPP, LAI and LUE. The 3x1m spacing provided larger biomass stock at age of 42 months, comparatively to the 3x2m planting (13.0 Mg.ha-1 versus 10.3 Mg. ha-1), due a higher productivity until 24 months. However, WNPP of both spacing were equivalent after 36 months (5.5 Mg.ha-1year-1). The higher productivity of the 3x1m spacing was directly related to its greater leaf area index comparatively to the 3x2m spacing (0,98 m2m-2 versus 0.71 m2m-2). The maximum silvicultural practices provided a 4-fold increase on wood biomass at age 42 months, comparatively to the usual practices (18.6 Mg.ha-1 versus 4.6 Mg.ha-1). This larger stock was explained by a higher LAI (1.34 m2m-2 versus 0.34 m2m-2) leading to higher WNPP (8.5 Mg.ha-1year-1 versus 2.4 Mg. ha-1year-1, at 42 months). The Spacing x Management interaction was significant for LAI, LUE and WNPP, meaning that 3x2m and 3x1m spacing had distinct responses to environmental stress levels, showing that 3x2m depends on intensive silvicultural practices to express its maximum productivity. Finally, the WNPP was strongly related to LAI during summer months (at 36 months) (r2=0,96), and this relationship increased by the inclusion of canopy nitrogen content, showing that these two variables have a potential to be used to evaluate forest restoration quality and productivity. Thus, for the study conditions, the best model was: Composition 50%:50% of pioneer:non-pioneer species, 3x2m spacing, and the maximum silvicultural practices, with total weed control (Brachiaria decumbens) and fertilization.

Após a primeira fase de implementação da agricultura de precisão, foram encontradas baixas correlações entre os atributos do solo e a produtividade da soja. Assim, o conhecimento da relação entre os componentes da planta, tais como componentes de produtividade, além de ser importante para a definição do tipo de planta mais produtiva, pode ajudar na compreensão dos fatores que regulam a produção de grãos de soja. Este estudo teve como objetivo avaliar as relações espaciais entre os componentes morfológicos e produtividade de soja com a variabilidade espacial de atributos do solo. A área experimental (117,17 ha) situa-se entre as latitudes de 26 ° 90 \'27\'\' S e 27 ° 02\' 86\'\' S (Sul) e as longitudes de 69 ° 30 \'88\'\' W e 69 ° 32\' 67\'\' W (Oeste), no município de Boa Vista das Missões, Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. As variedades cultivadas utilizadas foram Nidera-5909-RG e Nidera-6411-RG nas safras 2010/2011 e 2011/2012, respectivamente. A área foliar foi estimada pelo método de discos no estádio fenológico V4 da cultura de soja. Amostras de solo e planta foram coletadas em 39 pontos georreferenciados com malha de amostragem regular de 173,73 x 173,73 m. Os dados de atributos químicos do solo apresentaram alta variabilidade espacial. O teor de argila, CTC efetiva, saturação por bases e os teores de potássio, magnésio e manganês apresentam valores que seguem distribuição normal. Dentre as variáveis de solo, os atributos de acidez (pH, teor de alumínio e saturação por bases e por alumínio) apresentaram a melhor correlação com os parâmetros morfológicos de soja. Análise de crescimento mostrou diferença entre os pontos de amostragem com a variabilidade na área experimental, mas o tamanho da grade de amostragem utilizada não foi eficiente para discriminar a variabilidade da massa de matéria seca de parte aérea e de folha. O aumento da massa de matéria seca de parte aérea e de folha aumentou o número de vagens por planta com um e dois grãos na haste (correlações positivas), já a área foliar específica foi negativamente correlacionada com estes duas variáveis. Dentre os componentes de produção de soja, a presença de dois grãos por vagem na haste e três grãos por vagem nos ramos apresentaram distribuição normal. No entanto, a formação de três grãos por vagens na haste apresentou variabilidade espacial. Os atributos do solo que apresentaram maior influência sobre os componentes de produção de soja foram matéria orgânica do solo e teores de argila e fósforo nas safras 2010/2011 e 2011/2012, respectivamente. Para massa de 100 grãos (em ambas as safras) e da produtividade (safra 2010/2011), a performance geoestatística foi efeito pepita puro, o que demonstra a ineficiência da amostragem da grade de três hectares para capturar a variabilidade espacial desses atributos. / After the first phase of precision agriculture implementation, low correlations between soil attributes and the soybean yield were found. Thus, knowledge of the relationship between plant components, such as productivity components, besides being important for the definition of plant type most productive, may help in understanding the factors that regulate the production of soybean grain. This study aimed to evaluate the spatial relationships between morphological components and soybean productivity with the spatial variability of soil attributes. The experimental area (117.17 ha) is situated between the latitudes of 26° 90\' 27\'\' S and 27° 02\' 86\'\' S (South), and the longitudes of 69° 30\' 88\'\' W and 69° 32\' 67\'\' W (West), in ´Boa Vista Missões´ county, State of ´Rio Grande do Sul´, Brazil. The cultivated varieties used were Nidera-5909-RG and Nidera-6411-RG in the 2010/2011 and 2011/2012 seasons, respectively. Leaf area was estimated by the discs method at the V4 phenological stage of soybean crop. Soil and plant samples were sampled at 39 georeferenced points with regular sampling grid of 173.73 x 173.73 m. The soil chemical attributes data showed high spatial variability. The clay content, effective CEC, base saturation and potassium, magnesium and manganese contents present values that follow normal distribution. Among the soil variables, the attributes of acidity (pH, aluminum content and base and aluminum saturation) presented the best correlation with morphological parameters of soybean. Growth analysis showed differences between sampling points with the variability in the experimental area, but the size of the sampling grid used was not efficient for discriminating the shoot and leaf dry matter variability. The increasing of shoot and leaf dry matter increased the number of pods per plant with one and two grains per stem (positive correlations), since the specific leaf area was negatively correlated with these two variables. Among soybean production components, the presence of two grains per pod in the stem and three grains per pod on the branches presented normal distribution. However, the formation of three grains per pods in the stem showed spatial variability. The soil attributes that presented highest influence on the soybean production components were soil organic matter and clay and phosphorus content in the 2010/2011 and 2011/2012 seasons, respectively. For weight of 100 grains (in both seasons) and soybean productivity (2010/2011 season), the geostatistical performance was pure nugget effect, demonstrating the inefficiency of the sampling grid three hectares to capture the spatial variability of these attributes.

A predição de perdas de rendimento de uma cultura devido à interferência de plantas daninhas é fundamental para o planejamento e seleção de estratégias de manejo das plantas daninhas na agricultura. Diversos modelos empíricos foram descritos na literatura porém, há necessidade de validá-los e escolher variáveis que possam ser avaliadas de modo prático, sem reduzir a precisão da predição de perda de rendimento da cultura. Os objetivos foram os de avaliar a competitividade da cultura de feijão (Phaseolus vulgaris L.) em relação à planta daninha [Brachiaria plantaginea (Link) Hitchc.]; comparar a eficiência de modelos empíricos em predizer perdas de rendimento da cultura em que a variável independente descreve a população de plantas daninhas em termos de densidade, índice de área foliar relativa e cobertura relativa do solo e propor uma metodologia para estimar os coeficientes dos modelos avaliados. Os experimentos foram conduzidos na Universidade de São Paulo (USP), na Escola Superior de Agricultura 'Luiz de Queiroz' (ESALQ), no Departamento de Produção Vegetal, em Piracicaba/SP, Brasil. Em casa de vegetação, avaliou-se a resposta de cada espécie à sua própria densidade, determinando-se a densidade mínima de plantas a partir da qual a produção de massa vegetal/unidade de área torna-se independente da densidade e a resposta de cada uma em relação à presença da outra em diferentes densidades e proporções. No campo, avaliou-se a perda de rendimento da cultura devido à densidade e à época de emergência da planta daninha, simulada por diferentes datas de semeadura do capim-marmelada. Em casa de vegetação, o feijão, como espécie competidora, é superior ao capim-marmelada; considerando o efeito da competição sobre a massa seca produzida pela cultura, uma planta de feijão competiu com outra da mesma espécie com a intensidade de 21,3 plantas de capim-marmelada e, o efeito da competição sobre a massa seca produzida pela planta daninha, uma planta de capim-marmelada competiu com outra da mesma espécie com a intensidade de 0,68 plantas de feijão; há diferenciação parcial de nicho ecológico entre as espécies, isto é, ambas utilizam os mesmos recursos do meio mas o feijão evita a presença do capim-marmelada. No campo, o capim-marmelada, como espécie competidora, é superior ao feijão; a perda de rendimento diminui com o atraso na semeadura da planta daninha; o modelo que tem como variável a densidade da planta daninha não descreve a perda de rendimento da cultura causada pela época de semeadura da planta daninha mas aqueles cuja variável é o índice relativo da área foliar da planta daninha ou a cobertura relativa do solo pela planta daninha descrevem; a cobertura relativa do solo pela planta daninha, avaliada visualmente, é uma variável potencial para substituir o índice de área foliar relativa da planta daninha; com o método completo, proposto para estimar os coeficientes dos modelos, obtém-se melhor predição de perdas de rendimento da cultura do que com o método simplificado. / The prediction of crop yield losses due to weed infestation is fundamental for the selection of weed management strategies. Several empirical models have been presented in the literature. However, it is necessary to validate them and choose variables, which can be evaluated in more practical way without reducing the precision of the crop yield loss prediction. The goals of this study were to assess the competitive ability of bean (Phaseolus vulgaris L.) relative to the weed alexandergrass [Brachiaria plantaginea (Link) Hitchc.]; to compare the performance of empirical models on predicting crop yield loss based on weed density, weed relative leaf area index and weed relative ground cover and, to suggest a methodology to estimate the coefficients of the tested empirical models. The experiments were carried out at University of São Paulo (USP), Escola Superior de Agricultura 'Luiz de Queiroz' (ESALQ), in the Department of Crop Production, in Piracicaba, São Paulo State, Brazil. With the glasshouse experiments the response of the species to its own density and, the response of the species to the presence of each other at different densities and proportion between them was assessed. With the field experiment, the crop yield loss, due to weed density and weed emergence relative to the crop emergence, simulated by sowing the weed at different time, was assessed. In the glasshouse experiments, as a competitor species, bean is superior to alexandergrass; the competition as measured by effects on bean biomass, one plant of bean is, to another plant of the same species, competitively equivalent to 21,3 alexandergrass plants and, as measured by effects on alexandergrass biomass, one alexandergrass plant is, to another plant of the same species, equivalent to 0,68 plant of bean; there is partial niche differentiation; the species compete for the same resources however, bean plants avoid the alexandergrass presence. In the field experiment, alexandergrass as a competitor species is superior to bean; crop yield losses decreased with the weed sowing delay; the model which variable is the weed density does not predict de crop yield loss due the relative time of weed sowing however, those models which variable is the weed relative leaf area index or weed relative ground cover, visually estimated, do; the visually estimated weed ground cover is a potential variable to substitute for the weed relative leaf area index; the suggested advanced method for estimating the models coefficients predicts the crop yield loss better than the simple method.

Com o objetivo de propor um modelo para estimar a produtividade potencial (pastagem manejada sob condições ótimas e de forma intensiva) de fitomassa seca total de Brachiaria brizantha, variedades cultivadas Marandu e Xaraés, em função de radiação solar e temperatura do ar, bem como: (i) obter uma curva de resposta que represente a produtividade potencial de fitomassa seca de parte aérea e do sistema radicular em relação ao desenvolvimento relativo; (ii) caracterizar a produtividade de fitomassa seca de hastes, folhas e material senescente de parte aérea; (iii) identificar o momento adequado para o corte da pastagem; e (iv) caracterizar a variação temporal do índice de área foliar; foi conduzido experimento de campo na área experimental do Departamento de Produção Vegetal da Universidade de São Paulo, em Piracicaba, no período de 22 de novembro de 2003 a 26 de janeiro de 2004. Em função dos resultados obtidos, pode-se concluir que: (i) o modelo proposto simula satisfatoriamente a produtividade potencial de fitomassa seca total de Brachiaria brizantha, variedades cultivadas Marandu e Xaraés, em função do período do ano (a partir da data de corte), das variáveis climáticas (médias diárias de radiação solar global e temperatura do ar) e da latitude local; (ii) é possível obter a curva de resposta, através do trabalho conjunto de modelagem e experimentação de campo, que represente a produtividade potencial de fitomassa seca de parte aérea e do sistema radicular em relação ao desenvolvimento relativo, a partir dos valores observados de fitomassa seca de parte aérea e do sistema radicular, do índice de área foliar, da temperatura média do ar e da radiação solar global; (iii) as equações empíricas caracterizam de forma satisfatória a variação temporal de a produtividade de fitomassa seca de hastes, folhas e material senescente de parte aérea; (iv) o momento ótimo de utilização da pastagem (corte) é próximo a 64% do desenvolvimento relativo; visto que após esse instante, a produtividade de fitomassa seca de parte aérea é fortemente influenciada por haste e material senescente, em detrimento da folha, a qual diminui a taxa de acúmulo após esse momento; e (v) a variação temporal do índice de área foliar pode ser caracterizada pelo modelo exponencial. / With the main goal to purpose a model to estimate the total plant biomass (dry matter) potential productivity (forage removed under cutting management intensive system and optimal conditions) of Brachiaria brizantha, cultivars Marandu and Xaraés, as a function of global solar radiation and air temperature, besides the following goals: (i) acquiring a response curve that might show the shoot and root dried biomass potential productivity regarding to the relative development; (ii) characterizing the dry-matter productivity of leaves, stems and senescing structures of shoots; (iii) identifying the optimal time to pasture cutting; and (iv) characterizing the leaf area index temporal variation; field experiments were carried in Crop Production Department experimental area of Universidade de São Paulo (Piracicaba, SP, Brazil) from November 22nd of 2003 to January 26th of 2004. According to results acquired, it is possible to conclude: (i) the purposed model greatly simulates the total plant biomass (dry matter) potential productivity of Brachiaria brizantha, cultivars Marandu and Xaraés, as a function of year season (from cutting date), climatic variables (daily mean values of global solar radiation and air temperature) and local latitude; (ii) from modeling and field experiments taken together; it is possible to obtain a response-curve reporting the biomass potential productivity of shoot and root compartments as a function of relative development from observed shoot and root dry-matter values, leaf area index (LAI), air temperature and global solar radiation; (iii) the empirical equations greatly denote the productivity temporal variation of leaves, stems and senescing structures dry matter; (iv) the optimal time to both forage utilization (cutting) is around 64% of relative development due to after this moment the shoot dry-matter productivity is strongly affected by increases in stems and senescing structures productivities, otherwise leaf productivity rates decrease as much as relative development raises; and (v) the leaf area index temporal variation of both genotypes might be characterized as a exponential-growth response.