Development of forest simulation tools for assessing the impact of different management strategies and climatic changes on wood production and carbon sequestration for Eucalyptus in Portugal

Doutoramento em Engenharia Florestal e dos Recursos Florestais - Instituto Superior de AgronomiaThe present work had as main objective developing tools capable of simulating the evolution of Eucalyptus globulus forests in Portugal taking into account disturbance factors, such as market demands, hazards occurrence, land use changes, forest management and/or climate changes. Some conceptual work was done concerning the definition of different forest management alternatives while at the same time the E. globulus current management was described. SIMPLOT, a regional simulator based on national forest inventory plots was developed and validated. This simulation tool, mainly driven by wood and biomass demands, takes into account the occurrence of hazards, land use changes and the changes between different forest management alternatives allowing accessing its long-term impacts, namely on wood production and carbon sequestration. Some of the empirical growth models available for this species in Portugal were integrated into this simulator. However, the need to forecast the growth of highly stocked stands managed for bioenergy lead to the development of a new model. In order to account for climate changes, a process-based model was required. Therefore, the applicability of 3PG process-based model at a regional scale was tested for planted and coppice stands. Two forest level simulators, 3PG-Out+ and GLOBULUS, were developed along this study

StandsSIM-MD: a management driven forest SIMulator

Resource CommunicationAim of the study: The existing stand level forest simulators available in Portugal were not developed with the aim of including up-to-date model versions and were limited in terms of accounting for forest management. The simulators’ platform, sIMfLOR was recently created to implement different growth models with a common philosophy. The objective was developing one easily-updatable, user-friendly, forest management and climate change sensitive simulator capable of projecting growth for the main tree species in Portugal. Area of the study: Portugal. Material and methods: The new simulator was programmed in a modular form consisting of several modules. The growth module integrates different forest growth and yield models (empirical and process-based) for the main wood production tree species in Portugal (eucalypt, stone pine and maritime pine), the management module drives the growth projections along the planning horizon according to a range of forest management approaches and climate (at present only available for eucalypt). Main results: The main result is the StandsSIM-MD Management Driven simulator that overcomes the limitations of the existing stand level simulators. It is a step forward when compared to the models currently available in the sIMfLOR platform covering more tree species, stand structures and stand compositions. It is focused on end-users and it is based on similar concepts regarding the creation of required inputs and generated outputs. Research highlights: — Forest Management Driven simulations approach — Multiple Prescriptions-Per-Stand functionality — StandsSIM-MD can be used to support landowners decisions on stand Forest management — StandsSIM-MD simulations at regional level can be combined with optimization routinesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

EuMIXFOR Introduction: integrating scientific knowledge in sustainable management of mixed forests

No abstrac

SIMPLOT - simulador regional de eucalipto baseado em parcelas de inventário

O objectivo deste trabalho é descrever o SIMPLOT, uma ferramenta (não espacializada) para simular a evolução de povoamentos de eucalipto em Portugal. Esta ferramenta foi desenvolvida para realizar análises de grandes áreas a longo prazo, nomeadamente para avaliar o estado futuro da floresta de acordo com diferentes cenários de procura de madeira, ocorrência de fogo e de alterações de uso do solo. Os potenciais utilizadores desta ferramenta passam pelas indústrias de pasta e papel, pelas associações de produtores florestais e pelos decisores políticos a nível central ou nos municípios que podem recorrer a ela como apoio à na tomada de decisões

A progressive hedging approach to solve harvest scheduling problem under climate change

Due to the long time horizon typically characterizing forest planning, uncertainty plays an important role when developing forest management plans. Especially important is the uncertainty related to recently human-induced global warming since it has a clear impact on forest capacity to contribute to biogenic and anthropogenic ecosystem services. If the forest manager ignores uncertainty, the resulting forest management plan may be sub-optimal, in the best case. This paper presents a methodology to incorporate uncertainty due to climate change into forest management planning. Specifically, this paper addresses the problem of harvest planning, i.e., defining which stands are to be cut in each planning period in order to maximize expected net revenues, considering several climate change scenarios. This study develops a solution approach for a planning problem for a eucalyptus forest with 1000 stands located in central Portugal where expected future conditions are anticipated by considering a set of climate scenarios. The model including all the constraints that link all the scenarios and spatial adjacency constraints leads to a very large problem that can only be solved by decomposing it into scenarios. For this purpose, we solve the problem using Progressive Hedging (PH) algorithm, which decomposes the problem into scenario sub-problems easier to solve. To analyze the performance of PH versus the use of the extensive form (EF), we solve several instances of the original problem using both approaches. Results show that PH outperforms the EF in both solving time and final optimality gap. In addition, the use of PH allows to solve the most di cult problems while the commercial solvers are not able to solve the EF. The approach presented allows the planner to develop more robust management plans that incorporate the uncertainty due to climate change in their plansinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Effects of different soil management practices on soil mechanic resistance and seed depth placement in a maize crop in Alentejo, Portugal.

In Alentejo region, Portugal, maize crop field studies were conducted to compare the effect of different tillage systems and no tillage in seed depth placement. Seed depth placement was measured by maize mesocotyl length after crop emergence under conventional tillage (CT), minimum tillage (MT) and no-tillage conditions (NT). In no-tillage condition two work speeds, 4km-1 and 6 km-1, were tested

Direct seed and precision agriculture technologies

A importância da sementeira directa tanto do ponto de vista agronómico como ambiental tem sido evidenciada por diversos autores. A transição de técnicas convencionais de sementeira com mobilização do solo para sementeira directa pode ser mais ou menos facilitada pelo tipo de solo e época de realização da operação. Contudo nos primeiros anos de instalação de culturas em sementeira directa, a irregularidade de resistência à penetração do solo não mobilizado pelo semeador pode estar na origem de heterogeneidades de distribuição da semente, nomeadamente no que respeita à sua profundidade. A utilização de tecnologias de Agricultura de Precisão permitindo identificar in situ algumas destas situações podem contribuir para a correcção das mesmas. No I ensaio realizado na Herdade da comenda em Caia os resultados preliminares indicam correlação moderada entre 3 níveis de profundidade de sementeira relativamente força exercida na respectiva linha propondo o desenvolvimento de dispositivos dinâmicos de controlo de profundidade em semeadores de sementeira directa

Variabilidade espacial de uma cultura de milho (Zea mays): influência da distribuiçao vertical de semente

Com o objetivo de estudar a influência da distribuição vertical de semente na variabilidade espacial da implantação de uma cultura de milho em diferentes sistemas de preparação do solo (mobilização convencional, mobilização mínima e sementeira direta), realizaram-se nas campanhas de 2011 e 2012 dois ensaios de campo na região do Alentejo. A avaliação da distribuição vertical de semente fez-se pela determinação da profundidade de sementeira medindo o comprimento do mesocótilo em plântulas de milho. Em sementeira direta foram ainda testadas duas velocidades de trabalho. Os resultados demonstraram que o melhor desempenho de distribuição vertical da semente foi conseguido em sementeira direta com o aumento de velocidade de trabalho de 4 para 6 km h-1 (com um coeficiente de variação, CV, de 10,1%). Uma ANOVA de duplo fator demonstrou que a resistência mecânica do solo e a velocidade de trabalho determinaram diferenças significativas na profundidade de sementeira; a profundidade de sementeira causou diferenças significativas no tempo médio (TME) e percentagem de emergência (PE) da cultura. Os elevados CV observados sugerem a necessidade de uma melhor calibração dos dispositivos de controlo de profundidade dos semeadores por parte dos operadores em campo ou o aperfeiçoamento dos mesmos

Simulação de povoamentos de eucalipto para produção de biomassa

Em Portugal, a gestão florestal de povoamentos de eucalipto tem sido orientada maioritariamente para a produção de pasta embora haja outras alternativas de gestão a considerar. O crescimento e produção de povoamentos de eucalipto especificamente plantados para a produção de biomassa para energia começam agora a ser estudados. Na ausência de modelos de crescimento desenvolvidos especificamente para este efeito, utilizou-se o modelo GLOBULUS 3.0, concebido para simular o crescimento de povoamentos puros regulares, quer em alto fuste quer em talhadia, fazendo a ligação entre as sucessivas rotações. O modelo GLOBULUS [1, 2] é um modelo de crescimento e produção desenvolvido para povoamentos puros regulares de eucalipto ao nível do povoamento. Este modelo integra toda a informação disponível para povoamentos de eucalipto em Portugal e resulta do esforço combinado da indústria e universidades que ao longo dos anos têm realizado diversos projectos de investigação

Variabilidade espacial da profundidade de sementeira de uma cultura de milho semeada em sementeira direta no Alentejo

No decorrer dos anos de 2010, 2011 e 2012 realizaram-se 3 ensaios não controlados em 3 explorações agrícolas do Alentejo com o objetivo de estudar a variabilidade espacial da profundidade de sementeira em culturas de milho feitas segundo a técnica de sementeira direta e utilizando-se semeadores de sementeira direta ditos convencionais, isto é sem dispositivos de controlo dinâmico de profundidade