Impact of water supply on stomatal conductance, light use efficiency and growth of tropical Eucalyptus plantation in Brazil

Eucalyptus plantations of Brazil are expanding to areas subjected to water stress, and the water stress is considered a main environmental factor that limit growth and productivity of plantations, this occurrence implies the necessity for advance knowledge about physiological processes of Eucalyptus under different conditions of water availability. In this study, leaf gas exchange and light use efficiency of Eucalyptus under tropical field conditions in Brazil was evaluated to assess the effect of water supply on wood production. The experiment was performed in Eunápolis, Bahia, Brazil (16°22'40''S, 39°34'48''W) and we evaluated two treatments (irrigated and rainfed) of Eucalyptus forest clonal plantation on second rotation, established in August 2009. Leaf gas-exchange parameters were analyzed in 15-month plants using a Portable Photosynthesis System LI-6400xt and to calculate the light use efficiency, the vegetation area index (VAI) were measured through hemispherical photos using a camera - model Cyber shot ® Digital Camera Sony DSC - F828 coupled with a Fisheye Lens Opteka 0.22X AF ®. Irrigated trees showed higher biomass increment as a result of higher light use efficiency and lower absorbed photosynthetically active radiation, less carbon allocation to the below-ground; and lower stomatal conductance in relation to vapor pressure deficit (VPD) variation. These results showed that Eucalyptus species are responsive to water supply, and the reduction of stomatal conductance in relation to the VPD variation explains the higher stem biomass increase and greater LUE in the irrigated treatment

Using MODIS vegetation index time-series as a tool for monitoring leaf area index on Eucalyptus plantations in Bahia South, Brazil

Trabalho de Conclusão de Curso (especialização)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2011.O entendimento da dinâmica de parâmetros fisiológicos em plantios florestais é importante para compreender as relações entre produtividade, aspectos genéticos e o meio físico, e nisso, o uso do sensoriamento remoto e geoprocessamento têm ganhado destaque nos últimos anos. Este trabalho visou avaliar a aplicação de séries temporais de índice de vegetação, extraídas de imagens do sensor orbital MODIS, como ferramenta de monitoramento de IAF (índice de área foliar) em áreas de plantios florestais, através do estudo de relações entre o IAF e índices de vegetação e o desenvolvimento ou uso de métodos para o processamento das imagens e das séries temporais. Foram utilizadas imagens obtidas entre os anos de 2002 a 2011, com dados de reflectâncias nas bandas do azul, vermelho e infravermelho e os índices de vegetação NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) e EVI (Enhanced Vegetation Index). Foram testados três índices de qualidade da informação, visando a eliminação de dados inconsistentes: os dois primeiros gerados pelo produto MODIS e o terceiro utilizando as bandas do vermelho e azul como indicadores. Foi realizada a suavização da série temporal utilizando o filtro de Savitzky-Golay, para reduzir as variações de curta escala temporal, causadas por diferenças em ângulos de visada, resíduos das correções atmosféricas e incertezas de outras naturezas. Foram coletados dados de IAF em campo em noventa áreas, estratificadas por classe de idade e tamanho dos talhões, utilizando o método de fotos hemisféricas. Utilizou-se, ainda, dados existentes de IAF para nove talhões, visando verificar a eficácia do modelo. Os valores de IAF das parcelas de calibração variaram de 1,3 a 5,7 m²/m², e foi observado um decréscimo do IAF com o aumento da idade dos plantios. Observou-se que, na região de estudo, os pixels do MODIS que estão inseridos inteiramente em um talhão, podem representar 50,4% das áreas de plantio de eucalipto da região. O índice de qualidade desenvolvido para esse estudo apresentou melhor eficiência em relação aos disponibilizados pelo MODIS, reduzindo o coeficiente de variação de 15 para 11% e excluindo 22% dos valores, em uma média para dez talhões avaliados. Não foi observada uma melhora evidente da estimativa de IAF com o aumento do tamanho dos alvos. Obteve-se melhores resultados para estimar o IAF através do EVI, que apresentou um coeficiente de determinação (R²) de 0,90 e erro médio quadrático (RMSE) de 0,81 m²/m², utilizando-se uma regressão logística. A verificação da eficácia do modelo resultou em uma correlação significativa (R² = 0,737 e RMSE = 0,67 m²/m²), com leve tendência para subestimação do IAF. Sugere-se a realização de um monitoramento contínuo de IAF em campo para testar a eficiência do modelo ao longo do tempo. Através do tratamento da série temporal e do banco de dados gerado, foi possível sugerir aplicações práticas para a ferramenta, como por exemplo, a avaliação do tempo de fechamento de dossel dos plantios e estimativa de danos causados por agentes externos, como fogo, pragas e doenças.Understanding the dynamics of physiological parameters on forest plantations is important in order to comprehend relationships among productivity, genetics and environment, and the use of remote sensing and geoprocessing tools for this studies have been increasing in recent years. This study aimed to evaluate the potential of using vegetation index timeseries, generated from MODIS, as a tool for monitoring LAI (leaf area index) on forest plantations, through relationships between LAI and vegetation index and developing methodologies for processing images and time-series. Images from 2002 to 2011 were used, with reflectance data for blue, red and infrared bands and two vegetation indexes: NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) e EVI (Enhanced Vegetation Index). Three information quality indexes were tested, in order to eliminate bad data: the first two using quality index generated by MODIS product and the third was proposed in this work. A smoothing of time-series was carried out using Savitzky-Golay filter, for reducing short time scale variations, such as differences on view angle, atmospheric correction and others uncertainties. Ground truth LAI data were collected for ninety stands, stratified by age class and stand size, using hemispherical photography. Existing LAI data for nine stands were used for verifying the model accuracy. LAI values from calibration stands varied from 1.3 m²/m² to 5.7 m²/m², and were observed a LAI decrease as the plantations age increases. For the study area, were calculated the area of Eucalyptus plantation represented by one or more MODIS pixels, since the pixel were completely contained in a stand, which was 50.4% from the total plantation areas. The quality index developed on this work showed improved efficiency in relation to MODIS quality indexes, reducing coefficient of variation from 15% to 11% and excluding 22% of bad data, in average for ten evaluated stands. There was no clear improvement on LAI estimation when stands size increases. EVI was better than NDVI o estimate LAI, which showed a coefficient of determination (R²) of 0.90 and a mean squared error (RMSE) of 0.81 m²/m², using a logistic model. The model accuracy resulted in a significant correlation (R² = 0.737 e RMSE = 0.67 m²/m²) with a slight trend toward underestimation of LAI. A continuous field monitoring on LAI were suggested in order to evaluate the model accuracy over time. Through time-series processing and the database created, was possible to suggest practical applications for the tool, such as canopy closure time for stands, estimations of damage caused by external agents, such as fire, pests and diseases

Fotossíntese, condutância estomática e produtividade de clones de Eucalyptus sob diferentes condições edafoclimáticas

O objetivo deste trabalho foi avaliar a fotossíntese, condutância estomática e produtividade de clones de Eucalyptus em duas áreas distintas: uma no Município de Eunápolis, Sul da Bahia, com precipitação bem distribuída ao longo do ano (área úmida); e outra em Salto da Divisa, Leste de Minas Gerais, com precipitação concentrada nos meses quentes do ano (área seca). Foram estudados quatro clones, avaliando-se o crescimento, através do inventário das árvores; e as variáveis fotossintéticas, medidas com o aparelho Infrared Gas Analyser (IRGA). Dentro de cada área só houve diferença significativa entre clones na área úmida quanto à variável volume de madeira. A produtividade dos clones na área úmida foi 3,3 vezes superior à produtividade da área seca. Na área úmida, todos os clones diminuíram a condutância estomática com o aumento do déficit de pressão de vapor, com queda de 0,16 mol m² s-1 para cada 1 kPa de aumento no DPV e taxa fotossintética máxima variando de 12,5 a 16,4 µmol m² s-1. A comparação entre os clones da área úmida resultou em diferença significativa do clone A, que apresentou fotossíntese máxima superior à dos demais. Na área seca não houve relação entre condutância estomática e DPV e não se observou diferença na fotossíntese entre os clones, que variou de 1,2 a 3,4 µmol m² s-1. Verificou-se relação linear entre a fotossíntese máxima e a produtividade dos clones, evidenciando que a taxa fotossintética foi um dos fatores responsáveis pela maior produtividade do Eucalyptus na área úmida