Radiative transfer models (RTM) have been successfully used to simulate the effect of forest structural and biochemical characteristics, such as tree sizes and shapes, leaf area index (LAI), leaf angle distribution (LAD), on the canopy radiative budget. One particular use of RTM is the analysis of the reflected light by the canopy, which can be measured by remote sensing techniques. RTM allows a physically based interpretation of the reflectance quantity measured by satellite and can help disentangling the multiple source of variation of the reflectance signal. The DART model - Discrete Anisotropic Radiative Transfer - is one of the most complex three-dimensional RTM, since it uses an accurate mathematical approach of physical processes and a great realism of the landscapes under simulation. Its main simulation outputs are the reflectance of the scene (e.g. a forest stand) at particular spectral wavelength from bottom and top of the atmosphere, the simulation of satellite images, and the simulation of localized radiative budget. Despite the DART potential in analyzing biophysical parameters from remote sensing data, few studies report its application in forest plantations in Brazil, which can have a large number of important field measurements to parameterize the model. The main objective of this project is to evaluate if the DART RTM can help understand the satellite-measured canopy reflectance of Eucalyptus plantations and in particular if DART RTM can improve LAI estimation rather than use only empirical models, as spectral vegetation indices. DART model was parameterized using extensive in situ data obtained from a clonal test, part of the EucFlux project. The specific objectives were: i) parameterize the DART model at different growth stages and for different clonal materials of Eucalyptus plantations and compare simulated reflectance with high resolution satellite images acquired on the same site; ii) analyze the relationship between the Leaf Area Index (LAI) and Spectral Vegetation Indices (SVI) based on empirical relationships, and then use the DART model; iii) analyze the advantage and drawbacks of using a generic relationship or a clone-specific relationship between LAI and SVI, and find other criteria for grouping the genotypes in the same. In Chapter 2, we demonstrated the good performance of DART to simulate canopy reflectance of Eucalyptus forest plantations. The simulated reflectance was similar to those measured by very high resolution images from satellite, despite some discrepancies found in the near infrared region. Then, in Chapter 3, we showed that empirical relationships between LAI and SVI were able to give a reasonable precision for generic relationships; however, genotype-scale relationships gave even better results. The same methodology applied on a DART simulated dataset lead to the same conclusions. An intermediate possibility of grouping the genotypes regarding their litter or leaf optical properties gave intermediate performance. We finally concluded about the superiority of NDVI to estimate LAI using a genotype-specific calibration. Overall, DART simulated datasets created in this work enable to calibrate different LAI -SVI relationships in terms of genotypes, sensors and acquisition characteristics. / Modelos de transferência de radiação (MTR) têm sido utilizados com sucesso para simular o efeito das características estruturais e bioquímicas florestais, como tamanhos de árvores e formas, índice de área foliar (IAF), distribuição angular das folhas (DAF) e sobre o balanço de radiação. Um uso particular do MTR é a análise da radiação refletida pela copa, o que pode ser medido através de técnicas de sensoriamento remoto. O MTR pode permitir a interpretação física da quantidade de reflectância medido por satélite, e pode ajudar a diferenciar as múltiplas fontes de variação do sinal de reflectância. O modelo DART - Discrete Anisotropic Radiative Transfer - é um dos modelos tridimensionais de transferência de radiação mais complexos, uma vez que utiliza uma abordagem matemática precisa e um grande realismo na simulação das paisagens. Seus principais resultados de simulação são a reflectância da cena (por exemplo, um povoamento florestal) em determinado comprimento de onda espectral em relação ao topo e à base da atmosfera, a simulação de imagens de satélite e a simulação do balanço de radiação. Apesar do potencial do DART na análise de parâmetros biofísicos de paisagens florestais a partir de dados de sensoriamento remoto, existem poucos estudos sobre sua aplicação em povoamentos florestais no Brasil; que podem dispor de um elevado número de medições de campo importantes para a parametrização do modelo. O principal objetivo deste estudo foi avaliar se o DART pode ajudar a compreender o comportamento da reflectância do dossel das plantações de eucalipto oriunda de dados de imagens de satélite e, em particular, se DART pode melhorar a estimativa do IAF ao invés do uso somente de modelos empíricos como índices espectrais da vegetação. O DART foi parametrizado com extensos dados de campo adquiridos em um experimento com testes clonais do Projeto Eucflux. Os objetivos específicos foram: i) parametrizar o modelo DART em diferentes idades e com diferentes materiais genéticos de plantações de eucalipto e comparar a refletância simulada com imagens de satélite de alta resolução adquiridas no mesmo local; ii) analisar a relação entre o Índice de Área Foliar (IAF) e Índices Espectrais de Vegetação (IEV\'s) com base em relações empíricas, e, em seguida, usando o modelo DART; iii) analisar as vantagens e as limitações do uso de uma relação genérica ou uma relação específica do genótipo entre IAF e IV e encontrar outros critérios para agrupar os genótipos. No Capítulo 2 foi demonstrado bom desempenho do DART para simular a reflectância do dossel das florestas plantadas de eucalipto. As refletâncias simuladas foram semelhantes com as obtidas pelas imagens de satélite de alta resolução, apesar de algumas discrepâncias encontradas na região do infravermelho próximo. No Capítulo 3, foi mostrado que as relações empíricas entre os IEV\'s e os IAF\'s foram capazes de estimar com razoável precisão para as relações genéricas dos plantios. Contudo, as estimativas por genótipo deram resultados superiores. A mesma metodologia foi aplicada em um conjunto de dados simulados pelo DART com as mesmas conclusões. Uma possibilidade intermediária de agrupar os genótipos foi em função das propriedades ópticas da serapilheira ou das folhas, com desempenhos intermediários. Nós concluímos sobre a superioridade do NDVI para estimar o LAI usando uma calibração específica para cada genótipo. Em termos mais gerais, os dados simulados com o modelo DART utilizados neste trabalho permitiram calibrar diferentes relações IAF-IEV em função dos genótipos, sensores e características de aquisição.

Radiative transfer models (RTM) have been successfully used to simulate the effect of forest structural and biochemical characteristics, such as tree sizes and shapes, leaf area index (LAI), leaf angle distribution (LAD), on the canopy radiative budget. One particular use of RTM is the analysis of the reflected light by the canopy, which can be measured by remote sensing techniques. RTM allows a physically based interpretation of the reflectance quantity measured by satellite and can help disentangling the multiple source of variation of the reflectance signal. The DART model - Discrete Anisotropic Radiative Transfer - is one of the most complex three-dimensional RTM, since it uses an accurate mathematical approach of physical processes and a great realism of the landscapes under simulation. Its main simulation outputs are the reflectance of the scene (e.g. a forest stand) at particular spectral wavelength from bottom and top of the atmosphere, the simulation of satellite images, and the simulation of localized radiative budget. Despite the DART potential in analyzing biophysical parameters from remote sensing data, few studies report its application in forest plantations in Brazil, which can have a large number of important field measurements to parameterize the model. The main objective of this project is to evaluate if the DART RTM can help understand the satellite-measured canopy reflectance of Eucalyptus plantations and in particular if DART RTM can improve LAI estimation rather than use only empirical models, as spectral vegetation indices. DART model was parameterized using extensive in situ data obtained from a clonal test, part of the EucFlux project. The specific objectives were: i) parameterize the DART model at different growth stages and for different clonal materials of Eucalyptus plantations and compare simulated reflectance with high resolution satellite images acquired on the same site; ii) analyze the relationship between the Leaf Area Index (LAI) and Spectral Vegetation Indices (SVI) based on empirical relationships, and then use the DART model; iii) analyze the advantage and drawbacks of using a generic relationship or a clone-specific relationship between LAI and SVI, and find other criteria for grouping the genotypes in the same. In Chapter 2, we demonstrated the good performance of DART to simulate canopy reflectance of Eucalyptus forest plantations. The simulated reflectance was similar to those measured by very high resolution images from satellite, despite some discrepancies found in the near infrared region. Then, in Chapter 3, we showed that empirical relationships between LAI and SVI were able to give a reasonable precision for generic relationships; however, genotype-scale relationships gave even better results. The same methodology applied on a DART simulated dataset lead to the same conclusions. An intermediate possibility of grouping the genotypes regarding their litter or leaf optical properties gave intermediate performance. We finally concluded about the superiority of NDVI to estimate LAI using a genotype-specific calibration. Overall, DART simulated datasets created in this work enable to calibrate different LAI -SVI relationships in terms of genotypes, sensors and acquisition characteristics. / Modelos de transferência de radiação (MTR) têm sido utilizados com sucesso para simular o efeito das características estruturais e bioquímicas florestais, como tamanhos de árvores e formas, índice de área foliar (IAF), distribuição angular das folhas (DAF) e sobre o balanço de radiação. Um uso particular do MTR é a análise da radiação refletida pela copa, o que pode ser medido através de técnicas de sensoriamento remoto. O MTR pode permitir a interpretação física da quantidade de reflectância medido por satélite, e pode ajudar a diferenciar as múltiplas fontes de variação do sinal de reflectância. O modelo DART - Discrete Anisotropic Radiative Transfer - é um dos modelos tridimensionais de transferência de radiação mais complexos, uma vez que utiliza uma abordagem matemática precisa e um grande realismo na simulação das paisagens. Seus principais resultados de simulação são a reflectância da cena (por exemplo, um povoamento florestal) em determinado comprimento de onda espectral em relação ao topo e à base da atmosfera, a simulação de imagens de satélite e a simulação do balanço de radiação. Apesar do potencial do DART na análise de parâmetros biofísicos de paisagens florestais a partir de dados de sensoriamento remoto, existem poucos estudos sobre sua aplicação em povoamentos florestais no Brasil; que podem dispor de um elevado número de medições de campo importantes para a parametrização do modelo. O principal objetivo deste estudo foi avaliar se o DART pode ajudar a compreender o comportamento da reflectância do dossel das plantações de eucalipto oriunda de dados de imagens de satélite e, em particular, se DART pode melhorar a estimativa do IAF ao invés do uso somente de modelos empíricos como índices espectrais da vegetação. O DART foi parametrizado com extensos dados de campo adquiridos em um experimento com testes clonais do Projeto Eucflux. Os objetivos específicos foram: i) parametrizar o modelo DART em diferentes idades e com diferentes materiais genéticos de plantações de eucalipto e comparar a refletância simulada com imagens de satélite de alta resolução adquiridas no mesmo local; ii) analisar a relação entre o Índice de Área Foliar (IAF) e Índices Espectrais de Vegetação (IEV\'s) com base em relações empíricas, e, em seguida, usando o modelo DART; iii) analisar as vantagens e as limitações do uso de uma relação genérica ou uma relação específica do genótipo entre IAF e IV e encontrar outros critérios para agrupar os genótipos. No Capítulo 2 foi demonstrado bom desempenho do DART para simular a reflectância do dossel das florestas plantadas de eucalipto. As refletâncias simuladas foram semelhantes com as obtidas pelas imagens de satélite de alta resolução, apesar de algumas discrepâncias encontradas na região do infravermelho próximo. No Capítulo 3, foi mostrado que as relações empíricas entre os IEV\'s e os IAF\'s foram capazes de estimar com razoável precisão para as relações genéricas dos plantios. Contudo, as estimativas por genótipo deram resultados superiores. A mesma metodologia foi aplicada em um conjunto de dados simulados pelo DART com as mesmas conclusões. Uma possibilidade intermediária de agrupar os genótipos foi em função das propriedades ópticas da serapilheira ou das folhas, com desempenhos intermediários. Nós concluímos sobre a superioridade do NDVI para estimar o LAI usando uma calibração específica para cada genótipo. Em termos mais gerais, os dados simulados com o modelo DART utilizados neste trabalho permitiram calibrar diferentes relações IAF-IEV em função dos genótipos, sensores e características de aquisição.

Submitted by Mendes Eduardo (dasilva@ufba.br) on 2013-08-05T18:42:18Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Elaine Cristina Cambuí Barbosa.pdf: 660054 bytes, checksum: e5cdb9d1b7310b2eb8aa9546bf7f1240 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Meirelles (rodrigomei@ufba.br) on 2013-11-26T15:23:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação de Elaine Cristina Cambuí Barbosa.pdf: 660054 bytes, checksum: e5cdb9d1b7310b2eb8aa9546bf7f1240 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-11-26T15:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação de Elaine Cristina Cambuí Barbosa.pdf: 660054 bytes, checksum: e5cdb9d1b7310b2eb8aa9546bf7f1240 (MD5) / As paisagens podem ser caracterizadas como um conjunto de unidades heterogêneas que interagem entre si sob uma determinada escala e sob o ponto de vista de um observador (Turner 1989). As fontes de heterogeneidade nas paisagens, derivam principalmente de variações físicas do ambiente (solo, topografia, umidade), perturbações naturais (fogo, tornado, tempestades, inundações) e antrópicas (perda de habitat e fragmentação) (Sousa 1984; Turner, 1989; Metzger 1999). A fragmentação de habitats tem sido apontada como uma das principais ameaças a manutenção da biodiversidade, especialmente nas Florestas Tropicais (Laurance e Bierregarrd 1997; Myers et al. 2000). Este processo atua no aumento da redução da cobertura de hábitat, no grau de isolamento entre áreas, no número de manchas e no efeito de borda (Franklin et al. 2002; Fahrig 2003). Os efeitos resultam no declínio das populações naturais, a partir do aumento das taxas de extinções de espécies (Gustafson e Gardner 1996) e alterações nos serviços ecossistêmicos (Kremen et al. 2004; Tscharntke et al. 2005). As primeiras investigações sobre a fragmentação estiveram voltadas para o entendimento de como os efeitos do grau de isolamento e do tamanho das manchas de habitat sobre as taxas de colonização e extinção das populações locais (MacArthur e Wilson 1967). Nessa abordagem, os fragmentos florestais eram considerados unidades da paisagem responsáveis pela manutenção de populações viáveis, enquanto que a matriz era caracterizada como uma unidade espacialmente dominante e inóspita no ponto de vista de manter ou propiciar o fluxo de indivíduos (Haila 2002). No entanto quando consideramos a paisagem como o mosaico heterogêneo de diferentes tipos de uso da terra, outras unidades, além das manchas de habitats são importantes para a persistência de determinadas populações pelo aumento da conectividade da paisagem e dispersão dos organismos (Taylor et al. 1993). A conectividade pode ser classificada em estrutural e funcional. A conectividade estrutural está relacionada as unidades da paisagem que possuem similaridades estruturais com as manchas de habitat como corredores ecológicos (Perault e Lomolino 2000; Hannon e Schmiegelow 2002) e pontos de ligação (Boscolo et al. 2008; Uezu et al. 2008). Já a conectividade funcional refere-se a capacidade de movimentação dos organismos em diferentes tipos de unidades da paisagem e sob diferentes escalas de observação (Taylor et al. 1993; Awade e Metzger 2008). Dentre as diferentes unidades que compõem as paisagens heterogêneas, a matriz vem atualmente recebendo atenção nas investigações ecológicas como unidade facilitadora na promoção da conectividade estrutural e funcional (Gascon et al. 1999; Ricketts 2001; Vandermeer e Carvajal 2001; Perfecto e Vandermeer 2002; Verbeylen et al. 2003; Revilla et al. 2004; Umetsu e Pardini 2007). Atualmente a matriz é caracterizada como uma unidade heterogênea espacial e funcionalmente dominante pois pode regular os efeitos de borda, intensificar o papel dos corredores e dos pontos de ligação (Baum et al. 2004), determinar e/ou selecionar os fluxos biológicos (Malcolm 1991), além de servir como expansão de hábitats para espécies mais tolerantes (Gascon et al. 1999; Antongiovanni e Metzger 2005; Ewers e Didham 2006). Dentre os diferentes tipos de matrizes que compõem as paisagens fragmentadas, os sistemas de agricultura são considerados como importantes componentes das paisagens em decorrência do predomínio e ampla distribuição nas regiões tropicais (Power 1996; Mcneely e Schroth 2006). A funcionalidade destes sistemas está relacionado a aspectos estruturais da paisagem como a configuração espacial (Giulio et al. 2001) e da porcentagem de floresta nativa (Faria et al. 2006). Certas características próprias desses sistemas de agricultura, como regimes de manejo, baseados no enriquecimento com espécies nativas para fornecer maior sombreamento, promovem maior complexidade estrutural e conseqüentemente maior facilidade dos organismos colonizarem estes ambientes (Perfecto et al. 1996; Perfecto e Vandermeer 2002; Pineda et al. 2005; Faria et al. 2007). Além disso, a similaridade estrutural de alguns sistemas de agricultura, como por exemplo as plantações florestadas, com os fragmentos florestais podem minimizar os efeitos da fragmentação (Lindenmayer et al. 2006) através da redução do efeito de borda (Malcolm 1991; Pardini et al. 2009) e aumento da conectividade estrutural e funcional (Taylor et al. 1993). Essa similaridade estrutural pode tornar as plantações florestadas habitats sustentáveis para determinadas espécies nativas (Gascon et al. 1999; Antogiovanni e Metzger 2005). Por essas razões, as monoculturas florestadas vem sendo apontadas como possíveis conectores de paisagens fragmentadas, o que tem favorecido, nas últimas décadas, a expansão destes ambientes (Fearnside 1998), especialmente em regiões tropicais, perfazendo mais de 140 milhões de hectares de áreas plantadas, grande parte voltada a produção de madeira e fibra (FAO 2005). O Brasil possui cerca de seis milhões de hectares de plantações, sendo 62% somente de eucaliptais, considerada hoje a monocultura silvícola dominante no país (ABRAF 2008). As plantações de seringueira (Hevea brasiliensis Muell. Arg.), outro exemplo desses sistemas agrícolas, encontram-se atualmente em franco processo de crescimento mundial e ocupam o quarto lugar no Brasil em número de áreas plantadas com cerca de 81 mil hectares (ABRAF 2008). No século XIX o Brasil detinha a hegemonia na produção mundial de borracha, dado o grande número de seringueiras nativas da região amazônica (Cortez et al. 2002). Esse processo foi alterado após a Segunda Guerra Mundial, quando o Brasil passou a ser importador, em decorrência da grande expansão dessas plantações no Sudeste da Ásia, que atualmente contém 72% dos 9.7 milhões de hectares plantados no mundo (FAO 2001). A produção brasileira adquiriu um novo crescimento a partir da década de 70 com o plantio de Hevea brasiliensis Muell. Arg. em muitas regiões fora da Amazônia. Atualmente, o estado de São Paulo possui a maior produção de borracha natural, seguido por Mato Grosso e Bahia (Pino et al. 2000). Os argumentos favoráveis à expansão das áreas de plantações de seringueira no Brasil refere-se ao fato do país não ser auto-sustentável na produção de borracha (SBS 2007). Além disso essa monocultura desempenha um papel sócio econômico, atribuído a grande utilização de mão de obra familiar assalariada no plantio, extração e beneficiamento, o que propicia a geração de renda para as populações locais (Pino et al. 2000). Como conseqüência, há fortes perspectivas de crescimento da produção de borracha natural, objetivando suprir as necessidades da indústria nacional e sua exportação, especialmente na faixa leste, dominada pela Floresta Atlântica, (SBS 2007). A Floresta Atlântica representa um dos mais ameaçados Hotspots do mundo pelas elevadas taxas de endemismos e alto grau de ameaça do bioma (Myers et al. 2000). Nas últimas décadas o intenso processo de conversão de suas florestas nativas provocou a redução de mais 88% de sua cobertura original (Ribeiro et al. 2009), constituindo atualmente o bioma em muitos fragmentos florestais menores de 100 ha e poucos blocos contínuos de floresta, circundados por centros urbanos e diferentes sistemas de agricultura (Dean 1995; Di Bitetti et al. 2003), como as plantações florestadas (Pardini et al. 2009). Estudos realizados na Floresta Atlântica com plantações florestadas foram concentrados em plantações de eucaliptais (Mardsen et al. 2001; Vasconcelos 2008), Pinus, Araucaria (Zurita et al. 2006), e sistemas agroflorestais como cabrucas (Faria et al. 2007; Pardini et al. 2009). Em se tratando de plantações de seringueiras, apesar de estabelecida há décadas neste bioma, foram alvo de investigação apenas nos estudos de Accacio (2002) com borboletas frugivoras e Flesher (2006) como pequenos mamíferos, que compararam estes ambientes com diferentes com diferentes sistemas agrícolas. Entretanto, fora do Brasil, mas ainda na região tropical, destacamos os estudos de Beukema et al. (2007) com aves e plantas na Indonésia. Na paisagem onde foi realizado o nosso estudo, situada na região do baixo sul da Bahia, as plantações de seringueira estão sob dois principais regimes de manejo: o primeiro consiste na retirada total da vegetação de sub-bosque e o outro na sua manutenção, o que favorece o estabelecimento de uma capoeira jovem. Este diferencial de manejo pode promover diferentes respostas do papel das plantações de seringueiras, o que não foi considerado nos estudos acima mencionados. A escassez de informações sobre o papel dessas plantações na manutenção das assembléias de espécies e o potencial de expansão dessas plantações nas regiões tropicais, especialmente em áreas dominadas por Floresta Atlântica, requer estudos bem delineados, que avaliem o papel das mesmas na manutenção da diversidade biológica regional. Assim, o presente estudo é o primeiro no Brasil delineado para investigar as respostas das comunidades de borboletas frugívoras, em uma paisagem em mosaico composta por floresta madura, floresta secundária e plantações de seringueiras (Hevea brasiliensis) sob dois regimes de manejo na Floresta Atlântica do sul da Bahia. Dentre os diferentes grupos faunísticos que vem sendo estudos em paisagens fragmentadas, as borboletas (LEPIDOPTERA: INSECTA) têm recebido atenção especial (Brown Jr e Brown 1992; Kremen 1992; Brown Jr e Freitas 2000a, b; Brown Jr e Freitas 2002; Hill e Hamer 2004; Barlow et al. 2007 b, c, d; Uehara et al. 2007), sendo consideradas como um dos grupos mais estudados, visando a identificação de padrões de diversidade da biota terrestre (Robbins e Opler 1996; DeVries e Walla 2001). Participantes dos principais processos ecológicos (competição, mutualismo, predação, herbívoria, dentre outros), possuem alta diversidade de espécies, sensibilidade as variações físicas do ambiente, baixa resiliência, e especificidade as suas plantas hospedeiras (Robbins e Opler 1996; Brown Jr 1997; Brown Jr e Freitas 2000a; DeVries e Walla 2001). / Salvador, Bahia

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-06-29T12:22:22Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 477656 bytes, checksum: cea2de70b65934a2e11243d6f2e56b4e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-29T12:22:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 477656 bytes, checksum: cea2de70b65934a2e11243d6f2e56b4e (MD5) Previous issue date: 2005-10-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os ecossistemas florestais representam uma alternativa viável para mitigar o aumento da concentração de CO 2 na atmosfera, via fixação do C pelas árvores e seu armazenamento na biomassa e no solo como matéria orgânica. A quantificação do carbono (C) imobilizado nesses sistemas é uma das principais necessidades na região Tropical. Este trabalho teve como objetivo comparar três métodos analíticos de determinação do carbono do solo e estimar o estoque de carbono no solo e na biomassa de plantações de eucalipto na região Centro-Leste do Estado de Minas Gerais, abrangendo cinco regiões: Cocais (CO), Rio Doce (RD), Sabinópolis (SA), Santa Bárbara (SB) e Virginópolis (VI). Foram comparados três métodos de determinação de carbono do solo: Walkley- Black, Yeomans & Bremner e combustão seca (CHNS/O), utilizando amostras de diferentes classes e profundidades de solo, a fim de estimar o estoque de carbono no solo. Avaliaram-se, também, a biomassa e o estoque de C orgânico dos componentes das árvores (parte aérea e raízes) e da manta orgânica depositada sobre o solo. Foi calculado o estoque de C no solo até 100 cm de profundidade em plantações de eucalipto implantadas em áreas com predomínio de seis classes de solo: Cambissolo Háplico (CX), Latossolo Amarelo (LA), Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA), Neossolo Flúvico (RU) e Plintossolo Pétrico (FF). Os resultados obtidos dos métodos de determinação de carbono correlacionam-se positiva e significativamente entre si, nas classes de solos e profundidades analisadas. Os métodos Walkley-Black e Yeomans & Bremner tenderam a subestimar os teores de C em relação ao método de referência, CHNS/O, tanto no que se refere às camadas superficiais quanto àquelas mais profundas, com menores teores de C. Quanto ao estoque de carbono no solo e à produção de biomassa, os resultados demonstraram haver diferenças entre as referidas regiões. A região mais produtiva, em termos de biomassa média anual da parte aérea e raízes, aos 84 meses de idade, foi SA, com 32,80 t/ha/ano, decrescendo nos anos subseqüentes, até atingir 31,18 t/ha/ano aos 120 meses de idade. Fato semelhante ocorreu nas regiões de RD e SB, com produtividades de 29,92 e 29,70 t/ha/ano aos 84 meses e 21,09 e 25,21 t/ha/ano aos 120 meses de idade, respectivamente. Constatou-se que a estabilização da produtividade ocorreu após 96 meses de idade em SA e aos 84 meses para as regiões de RD e SB. No tocante às regiões de CO e VI, a produtividade e o estoque de carbono médio anuais mantiveram taxas crescentes até 120 meses de idade, indicando que a maior produtividade ocorre em idades mais avançadas. Do ponto de vista biológico e econômico, o corte desses plantios deve ser prolongado até obter o incremento médio anual máximo. A produtividade e o estoque de carbono médio dessas plantações foram, respectivamente, de 26,96 t/ha/ano de biomassa e 13,64 t/ha/ano de C. No solo, o maior estoque de C ocorreu no LV, com 183,07 t/ha de C, seguido pelas classes de CX, LVA, LA, FF e RU, com 135,65, 130,95, 121,58, x112,01 e 95,08 t/ha de C, respectivamente. Já em relação ao estoque médio de C no solo por região, considerando todas as classes de solo, a região de VI foi a que mais estocou carbono, com 141,22 t/ha de C até 100 cm de profundidade, seguida pelas regiões: SA, CO, SB e RD com 135,54, 127,26, 112,89 e 80,79 t/ha de C, respectivamente. Considerando o estoque de C total no sistema solo-biomassa, aos 84 meses de idade, a região de SA foi a que apresentou maior estoque, com 251,61 t/ha, e a região de RD, o menor estoque, com 186,84 t/ha de C, reflexo das condições edafoclimáticas menos favoráveis (baixa fertilidade do solo, déficit hídrico, temperatura e altitude). / Forest ecosystems represent alternatives to mitigate the increase of CO 2 in the atmosphere, by the photosynthetic process and storage of the absorbed carbon (C) in tree biomass and as soil organic matter. Forest growth rate is very high in the tropical region and forest plantations have been considered as an efficient option to reduce CO 2 concentration in the atmosphere. Eucalypt is the main forest species used for planting in Brazil, but very little information is available in the literature on the amount of carbon stored in the soil and in the biomass of these plantation forests. The main objective of this work was to compare three methods of soil carbon determination in the laboratory and to assess the amount of carbon stored in the soil and in the biomass of eucalypt plantations in the Central-East region of Minas Gerais State, Brazil. Eucalypt plantations of five micro- regions (CO, RD, SB, SA, and VI), with varying climatic and soil xiiconditions, were sampled for tree biomass and soil carbon down to 100 cm depth. Soil carbon content was determined by two methods of wet combustion (Walkley-Black and Yeomans & Bremner) and one of dry combustion (CHNS/O Analyser), using samples from six soil classes and different horizons. Carbon in tree components (above and below ground) and in the forest floor was estimated using allometric equations. There was a significant correlation between soil carbon content as determined by three methods tested. However, the wet combustion methods tended to underestimate carbon content as compared to the dry combustion method. The carbon stored in the soil-plant system differed among micro-regions. The highest rate of biomass production was obtained in SA (32.80 t ha -1 yr -1 , at the age of 84 months, and decreased to 31.18 t ha -1 yr -1 at 120 months of age) and the lowest in RD and SB (29,92 e 29,70 t ha -1 yr -1 , at the age of 84 months, respectively). Tree growth regime varied among micro-regions, stabilizing at age 96 months in SA and at 84 months in RD and SB, but still increasing at age of 120 months in CO and VI micro-regions. Soil carbon storage ranged from 183.1 t ha -1 in the Red Latosol to 95.1 t ha -1 in the Inceptisol, and was negatively correlated to soil K, Ca , and Mg content, because the close relation between tree biomass and nutrient uptake, and density of the soil upper layer. Soil carbon was also negatively related with mean annual temperature and water deficit and positively with elevation. As regarding to the micro-regions, VI presented the highest (141.2 t ha -1 ) and Rd the lowest (80.8 t ha -1 ) soil carbon storage. Considering the soil- plant ecosystem and the regular rotation age (84 months), the micro-region SA has the largest carbon storage (251.6 t ha -1 ) and Rd the lowest (186.8 t ha -1 ) which reflects the climatic and soil conditions for this latter site, i.e., lower soil fertility, higher water deficit and higher mean annual temperature.

There is a range of detailed research on edge effects using field data at local scales. However, the scientific literature lacks studies that aim to understand its characteristics in forest fragments using larger scales. Also, few works have considered the influences that each fragment of the landscape imposes on its neighbour. Since biological processes linked to fragmentation and degradation commonly start at edges and influence the dynamics of forest communities, studies on edge effects are crucial for the development of management and conservation plans. Lidar technologies have been used in several studies on forest structure, but few have investigated edge effects. This dissertation presents two distinct applications of lidar for studying anthropogenic-caused edges in different scenarios and ecosystems. In the first study, edge effects in commercial Eucalyptus plantations and fragments of the Atlantic Forest, located in the State of São Paulo, were evaluated by quantifying the differences in height and understory density in the edge vegetation vs core. We also sought to understand the influences that each type of adjacent fragment (Eucalyptus, native forest or pasture) imposes on the neighbouring vegetation. Edge effects, regarding height and understory density, on fragments of native vegetation adjacent to Eucalyptus plantations and vice-versa were more attenuated than nearby pastures. The results indicated that the protection of native forests in silviculture areas besides favouring the maintenance of local ecosystem services (provision and maintenance of water flow, diversity of flora and fauna species, natural pest control, etc.) could help maintain the homogeneity of the stands due to their ability to minimise edge effects. This protection could favour the occurrence of border Eucalyptus more similar to the ones in the core. In the second study, edge effects caused by seismic lines, i.e. corridors cut through the forest during the process of exploration of gas and oil, in areas of Boreal Forest in the central region of Alberta is addressed. Besides quantifying the effects of distance from seismic lines over height and fractional cover on the neighbouring vegetation, the interactions between these variables and primary vegetation growth factors related to the topographic position, incident radiation and surface geology were evaluated. The results showed that significant changes in vegetation structure adjacent to forest edge occur close to seismic lines, including reduced tree height and cover. Random Forest analyses revealed that the distance from the seismic line, incident radiation and surface water accumulation potential (inferred from the topographic position index) are the most critical variables for height and fractional cover prediction. Overall, lidar proved to be a robust tool for assessing the spatial and ecological dimensions of edge effects in different scenarios. With this in mind, management and conservation strategies for fragmented areas could benefit from this technology to reduce the impact from edge effects on ecosystems. / Há uma gama de pesquisas detalhadas sobre efeitos de borda usando dados de campo em escalas locais. No entanto, a literatura científica carece de trabalhos que visem compreender suas características em fragmentos florestais utilizando escalas maiores. Além disso, poucos estudos levaram em conta as influências que cada fragmento da paisagem impõe sobre seu vizinho. Uma vez que processos biológicos ligados à fragmentação e degradação geralmente se iniciam pelas bordas e influenciam a dinâmica das comunidades florestais, estudos sobre efeitos de borda são cruciais para o desenvolvimento de planos de manejo e conservação. Tecnologias lidar têm sido usadas em diversos estudos sobre a estrutura de florestas, mas poucos trabalhos investigaram efeitos de borda. Esta dissertação apresenta duas aplicações distintas do lidar para o estudo de bordas criadas pelo homem em diferentes cenários e ecossistemas. No primeiro estudo, efeitos de borda em plantios comerciais de eucalipto e fragmentos de Mata Atlântica, no Estado de São Paulo, foram avaliados por meio da quantificação das diferenças na altura e densidade do sub-bosque na vegetação da borda vs. interior. Buscou-se também compreender as influências que cada tipo de fragmento adjacente (eucalipto, floresta nativa ou pasto) impõe sobre a vegetação vizinha. Os efeitos de borda, em termos de altura e densidade do sub-bosque, em fragmentos de vegetação nativa adjacentes aos plantios de eucalipto e vice-versa foram mais atenuados do que próximo às pastagens. Os resultados indicaram que a proteção de florestas nativas em áreas de silvicultura além de favorecer a manutenção de serviços ecossistêmicos locais (provisão e manutenção do fluxo de água, diversidade de espécies da flora e fauna, controle natural de pragas etc.) poderia ajudar a manter a homogeneidade dos talhões devido à sua capacidade de minimizar os efeitos de borda. Esta proteção poderia favorecer a ocorrência de eucaliptos de borda mais semelhantes aos de interior. No segundo estudo, foram abordados efeitos de borda causados pela abertura de linhas sísmicas durante o processo de exploração de gás e petróleo em áreas de Floresta Boreal, na região central de Alberta. Além da quantificação dos efeitos da distância das linhas sísmicas na altura e cobertura arbórea da vegetação vizinha, foram avaliadas as interações entre tais variáveis e fatores de crescimento primário da vegetação relacionados a posição topográfica, radiação e superfície geológica. Os resultados mostraram que variações significativas na estrutura da vegetação adjacente à borda da floresta ocorrem próximas às linhas sísmicas, incluindo altura e cobertura arbórea reduzidas. Análises por meio de florestas aleatórias (random forest) revelaram que a distância da linha sísmica, a radiação incidente e o potencial de acumulação de água superficial (inferida a partir do índice de posição topográfica) são as variáveis mais importantes para predição de altura e cobertura arbórea. No geral, o lidar se mostrou uma ferramenta robusta para avaliar as dimensões espaciais e ecológicas dos efeitos de borda em diferentes cenários. Com isso em mente, estratégias de manejo e conservação para áreas fragmentadas poderiam se beneficiar desta tecnologia para redução do impacto de efeitos de borda nos ecossistemas.

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

Este trabalho contribui para a evolução dos métodos que lidam com a quantificação de biomassa em plantações florestais em grande escala. Mais especificamente, explora o potencial de novos métodos baseados em sistemas de escaneamento a laser aerotransportado (ALS) que produzem uma representação 3D da estrutura vertical e horizontal acima do solo em plantios de Eucalyptus spp. A abordagem assume que a biomassa acima do solo pode ser estimada de forma precisa quando o perfil vertical da altura do dossel e a área basal são bem conhecidos. Assim, quatro questões foram analisadas: (i) se a função de densidade probabilidade Weibull com dois parâmetros (escala ? e forma ?) consegue descrever com precisão a distribuição vertical de pontos gerada pela tecnologia ALS e gerar um perfil aparente de altura de dossel adequado em plantios de eucalipto; (ii) se quando gerada por tecnologia ALS, a proporção de retornos no subdossel e solo tem relação significativa e positiva com a variável área basal; (iii) qual a qualidade da predição de área basal e de biomassa seca de lenho quando são usadas como variáveis explicativas um percentil baixo de altura da nuvem ALS e o parâmetro de escala da distribuição Weibull ajustada para definir o perfil vertical do dossel; e (iv) qual a qualidade dos mapas de biomassa de lenho de plantios de eucaliptos quando produzidos a partir de dois métodos diferentes, um de interpolação de dados das parcelas de campo (krigagem ordinária) e outro que usa a nuvem de pontos ALS para calibrar as informações das parcelas de campo (regressão linear). Os resultados mostraram que a função Weibull de dois parâmetros ajustou com precisão adequada o perfil das alturas do plantio de eucalipto. Do ponto de vista prático, esse resultado reforça as estratégias de uso dos parâmetros da função Weibull (escala e forma) como métricas que caracterizam adequadamente a estrutura vertical dos povoamentos florestais. A estimativa de área basal em função da proporção de retornos no subdossel e no solo mostrou-se moderada (R² = 0.42 e rRMSE = 7.6%), sendo necessários mais estudos que investiguem essa relação. As predições de área basal e biomassa do lenho foram aprimoradas em função do parâmetro ? da função Weibull, usado como estimador de escala para as alturas do dossel (área basal, R² = 0.77 e rRMSE = 4.8% e biomassa do lenho, R² = 0.89 e rRMSE = 5.1%). As variáveis, percentil 30 e parâmetro de forma (?) da função Weibull, também produziram boas estimativas (R² = 0.82 para área basal e R² = 0.93 para biomassa de lenho). Os mapas de predição de biomassa de lenho mostraram-se mais precisos quando derivados a partir de dados ALS (rRMSE = 5.5% versus 12.7% na interpolação por krigagem ordinária). / This work contributes to the evolution of methods dealing with the quantification of biomass in large-scale forest plantations. More specifically, it explores the potential of new methods based on airborne laser scanning systems to produce a 3D representation of the vertical and horizontal structure of above ground Eucalyptus spp plantations. The approach assumes that above ground biomass can be precisely estimated when the vertical profile of canopy heights and basal area are well known. Thus, four questions are examined: (i) can the Weibull probability density function (pdf) with two parameters (? scale and ? shape) describe accurately the vertical distribution of points generated by the ALS technology and generate an adequate apparent profile of canopy heights for the eucalyptus plantation?; (ii) when generated by the ALS technology, is the proportion of understory returns to ground returns significantly and positively related with basal area?; (iii) how well are basal area and dry stem biomass predicted by models using low height percentile values of the ALS point cloud and the scale parameter of the Weibull distribution describing the vertical canopy profile?; and (iv) how accurate are stem biomass maps of the eucalyptus plantation when two different methods are used, one based on interpolation that uses sample plots information (ordinary kriging) and another that uses the ALS point cloud to calibrate the sample plot information (linear regression)? The results showed that the Weibull pdf with two parameters fitted with adequate accuracy the plantation\'s height profiles. From a practical standpoint, this result reinforces the strategies of using the Weibull parameters (scale and shape) as metrics that adequately characterize the vertical structure of forest stands. Basal area estimates derived from the proportion of understory and ground returns presented only moderated accuracy (R² = 0.42 e rRMSE = 7.6%) and more research is needed to investigate such relationship. Good results were obtained when basal area and stem biomass were fitted as a function of the Weibull ? parameter, as a proxy for the scale of canopy heights (basal area, R² = 0.77 e rRMSE = 4.8%, and stem biomass, R² = 0.89 and rRMSE = 5.1%). The explanatory variables percentile 30 and the Weibull shape parameter (?) also produced good estimates (R² = 0.82 for basal area and R² = 0.93 for stem biomass). Stem biomass prediction maps showed to be more accurate when derived from ALS data (rRMSE = 5.5% against 12.7% derived from ordinary kriging interpolation).

Submitted by Mariana Dornelles Vargas (marianadv) on 2015-04-13T19:16:40Z No. of bitstreams: 1 estrutura_comunidades.pdf: 2513524 bytes, checksum: c7af8b4dcb1d30b14380ec88e0ff13c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-13T19:16:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 estrutura_comunidades.pdf: 2513524 bytes, checksum: c7af8b4dcb1d30b14380ec88e0ff13c7 (MD5) Previous issue date: 2010 / Nenhuma / Investigamos a importância relativa de uma série de fatores ambientais e a importância do manejo da terra sobre a estrutura de 36 comunidades de cactos, ocorrendo em campos com afloramentos rochosos no sul do Brasil. Afloramentos rochosos foram inseridos em uma matriz constituída por campos nativos com pecuária extensiva, bem como em uma matriz de plantações comerciais de eucalipto com cinco anos de idade. A riqueza específica foi igual a 10 espécies de cactos, entre as quais nove com forma de crescimento globular e apenas uma com forma colunar, sendo todas de tamanho pequeno. A diversidade verdadeira de espécies foi relacionada positivamente com a área, inclinação e cobertura de rocha dos afloramentos, e relacionada negativamente com a distância ao afloramento mais próximo. A diversidade verdadeira dentro - (α) e entre-parcelas (β1) corresponderam a 16.1% e 30.1% da diversidade total, enquanto que entre-afloramentos (β2) e entre-manejos (β3) corresponderam a 35.2% e 18.6% da diversidade total, respectivamente. Diversidades observadas foram significativamente diferentes dos valores esperados, e as maiores diferenças foram encontradas entre os componentes β2 e β3. Fatores ambientais e a estrutura espacial explicaram 41% da variância na abundância de espécies de cactos nos afloramentos rochosos. O manejo da terra e a estrutura espacial apresentaram um efeito significativo sobre a estrutura das comunidades de cactos, explicando 11% e 9% da variação total, respectivamente. Diferenças na composição de espécies entre os regimes de manejo foram ilustradas pelo primeiro eixo de uma ordenação NMDS, com comunidades concentradas à esquerda nas áreas de campo, e comunidades dispersas à direita nas áreas de plantação. Mudanças na abundância de espécies mediadas pelo manejo da terra podem ser conduzidas deliberadamente pela sucessão vegetal em afloramentos rochosos inseridos na matriz de plantações. / We investigated the relative importance of various natural and human-related environmental factors on the structure of 36 cacti communities occurring on rocky outcrops in southern Brazil grasslands. Outcrops were embedded in either open grasslands grazed by livestock or five years-old eucalypt plantations. Total richness equaled 10 species, nine of which were globose and only one columnar, all of small size. Outcrop-scale true diversity was positively related to outcrop area, slope, and rock cover, and negatively related to the distance to the nearest outcrop. The within- (α) and between-plot (β1) components corresponded to 16.1% and 30.1% of total true diversity, while the between-outcrop (β2) and between-management (β3) levels corresponded to 35.2% and 18.6% of total true diversity. Observed diversities were significantly different from expected values, and the largest differences occurred in the β2 and β3 components. Altogether, environmental variables and spatial structure explained 41% of the variance in species abundances in the rocky outcrops. Landscape management and the spatial structure had a significant effect on cacti communities structure, explaining 11% and 9% of total variation, respectively. The first axis in an NMDS ordination reflected compositional differences in cacti communities between management regimes, with the grassland rocky outcrops concentrated in the left, and the plantation outcrops scattered to the right. Management-mediated changes in species abundances can be driven by released succession in rocky outcrops embedded in plantations.

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.

Orientador: Salatier Buzetti / Resumo: O desenvolvimento radicular em plantações de eucalipto tem sido apontado como uma das estratégias cruciais para sua adaptação e crescimento, em especial, em condições tropicais, que possuem solos pobres em nutrientes. Neste contexto, torna-se extremamente importante avaliar o perfil do solo nestas plantações, a luz de uma perspectiva de fornecimento de nutrientes e água para as plantações de eucalipto. Tendo isto em vista, especificamente nesta tese, dois trabalhos foram conduzidos para avaliar os atributos do solo e o desenvolvimento radicular em plantações de eucalipto no brasil, a saber: 1) Disponibilidade de Água no Solo em Plantios de Eucalipto em uma Cronossequência, e suas Relações com a Produtividade e Densidade Básica da Madeira e suas Estimativas Através de Redes Neurais Artificiais no Brasil; 2) Padrões e Distribuição Vertical dos Atributos do Solo na Plantação de Eucalipto no Brasil. A rede experimental completa possui 34 experimentos plantados em um gradiente climático no Brasil e 2 locais no Uruguai, com 36 locais experimentais no total. Avaliaram-se sítios desde baixo incremento médio anual (13,7 m³ ha-1 ano-1, 61% abaixo da média nacional de produtividade), até sítios com elevada produtividade com IMA de 67,2 m³ há-1 ano-1 (92% acima da média nacional de produção de madeira). No trabalho 1, avaliaram-se14 experimentos, e no trabalho 2, 4 experimentos, todos eles ao longo de um forte gradiente climático no Brasil. No caso do trabalho 1 foram avaliados atributos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The root development in eucalyptus plantations has been pointed out as one of the crucial strategies for their adaptation and growth, especially in tropical conditions, which have nutrient poor soils. In this context, it is extremely important to evaluate the soil profile in these plantations, considering a nutrient and water supply perspective for eucalyptus plantations. With this in mind, specifically in this thesis, two studies were conducted to evaluate soil attributes and root development in eucalyptus plantations in Brazil, namely: 1) Availability of Soil Water in Eucalyptus Plantations in a Chronosequence, and their Relationships with the Productivity and Basic Density of Madeira and its Estimates through Artificial Neural Networks in Brazil; 2) Patterns and Vertical Distribution of Soil Attributes in Eucalyptus Plantation in Brazil. The complete experimental network has 34 experiments planted in a climatic gradient in Brazil and 2 sites in Uruguay, with 36 experimental sites in total. Sites were evaluated from low average annual increment (13.7 m³ ha-1 year-1, 61% below the national average of productivity), to sites with high productivity with an IMA of 67.2 m³ ha-1 year -1 (92% above the national average of wood production). In work 1, 14 experiments were evaluated, and in the work 2, 4 experiments, all of them along a strong climatic gradient in Brazil. In the case of work 1, physical attributes of the soils (clay, silt, total sand, field capacity, permanent wiltin... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor