Sistema Radical do sobreiro (Quercus suber L.): uma abordagem estrutural-funcional 3D

The last decades have witnessed the decline and sudden death of the cork oak (Quercus suber L.) in Montado. The complexity of this production system management has lead to a large set of solutions which have been absent by scientific based research findings (such as those related with the cork oak root system) deriving mainly from empirical knowledge application. The present integrated research approach permits a better understanding of the production system vulnerabilities that can result in management modification proposals which will be useful in a near future. To contribute to a more realistic and integrated forest management and planning, a study relying on a morphological evaluation of cork oak root system in a Cambissoil soil, using a 3D digitizing method was performed. Cork oak showed a dimorphic root system with a relative high quantity of sinkers distributed all over the soil profile, one root subsystem at a superficial level until 40 cm depth and another at a deeper level, around 1.20 m depth. Tree biomass allocation was similarly distributed between aerial and root systems. Previously, a study on methodologies for roots excavation - profile washing with water and excavation through high pressure air jet – was carried out. Results showed that for sandy soils the most suitable method is the excavation by high pressure air jet. Both methods showed to be inadequate for clayed soils. Following the evidence that soil compaction could be an important factor for root growth, a study was conducted, in a greenhouse, with cork oak seedlings. Results showed that tap root length and total root biomass (coarse and fine roots) are negatively affected by soil compaction in depth. In regard to the low survival rate of cork oaks regeneration that has been observed in Montado, another complementary study was conducted in a greenhouse where fertilisation, inoculation with mycorrhizal fungi and aminoacids supply were tested. It was concluded that seedlings subjected to fertilisation and inoculation had a more equilibrated growth between shoot and root components. It is expected that the research developed in the present thesis can provide an essential tool for future forest planning and management and for the natural and artificial regeneration processes in cork oak stands, ensuring the maintenance of the typical Montado landscape; Sistema Radical do Sobreiro (Quercus suber L.): Uma Abordagem Estrutural Funcional 3D Resumo: Desde as últimas décadas que se tem vindo a testemunhar o declínio e a morte súbita do sobreiro (Quercus suber L.) no Montado. A complexidade da gestão deste sistema de produção engloba um grande conjunto de soluções que, por terem sido ausentes de validação científica (tal como a relacionada com o sistema radical do sobreiro), tem vindo a ser suportado, principalmente, pela aplicação do conhecimento empírico. A presente abordagem integrada permite uma melhor compreensão das vulnerabilidades deste sistema que pode resultar em propostas de alteração de gestão que serão úteis num futuro próximo. De forma a contribuir para uma gestão e planeamento florestal mais realistas e integrados, foi realizado um estudo acerca da avaliação morfológica do sistema radical do sobreiro num cambissolo, usando o método de digitalização 3D. O sobreiro mostrou um sistema radicular dimórfico com uma elevada quantidade relativa de sinkers distribuídos por todo o perfil do solo. Foi observado um subsistema à superfície, até aos 40 cm de profundidade e outro mais profundo, a cerca de 1.20 m. Observou-se também que a biomassa da árvore foi distribuída de forma similar entre os sistemas aéreo e radical. Anteriormente foi conduzido um estudo sobre as metodologias de escavação de raízes - lavagem de perfil com água e escavação por meio de jato de ar de alta pressão. Os resultados mostraram que para solos arenosos, o método mais adequado é o método por meio de jato de ar de alta pressão e, que ambos os métodos mostraram ser inadequados para os solos argilosos. Após a observação de que a compactação do solo pode ser um fator importante para o crescimento das raízes, um estudo foi realizado em ambiente de estufa com plântulas de sobreiro. Os resultados mostraram que o comprimento da raiz principal e a biomassa total de raízes (raízes grossas e finas) foram negativamente afetados pela compactação do solo em profundidade. No que diz respeito à baixa taxa de sobrevivência da regeneração dos sobreiros, outro estudo complementar foi realizado em ambiente de estufa onde a fertilização, a inoculação com fungos micorrizos e o suplemento de aminoácidos foram testados. Concluiu-se que as plântulas submetidas à fertilização e inoculação tiveram um crescimento mais equilibrado entre as componentes aéreas e radicais. Espera-se que a investigação apresentada nesta tese possa proporcionar uma ferramenta essencial para o planeamento e gestão florestal futuros e, contribuir para o sucesso da regeneração natural e artificial dos povoamentos de sobreiro, garantindo a manutenção da paisagem típica do Montado

CORK OAK (Quercus suber L.) ROOT SYSTEM: A STRUCTURAL-FUNCTIONAL 3D APPROACH

Desde as últimas décadas que se tem vindo a testemunhar o declínio e a morte súbita do sobreiro (Quercus suber L.) no Montado. A complexidade da gestão deste sistema de produção engloba um grande conjunto de soluções que, por terem sido ausentes de validação científica (tal como a relacionada com o sistema radical do sobreiro), tem vindo a ser suportado, principalmente, pela aplicação do conhecimento empírico. A presente abordagem integrada permite uma melhor compreensão das vulnerabilidades deste sistema que pode resultar em propostas de alteração de gestão que serão úteis num futuro próximo. De forma a contribuir para uma gestão e planeamento florestal mais realistas e integrados, foi realizado um estudo acerca da avaliação morfológica do sistema radical do sobreiro num cambissolo, usando o método de digitalização 3D. O sobreiro mostrou um sistema radicular dimórfico com uma elevada quantidade relativa de sinkers distribuídos por todo o perfil do solo. Foi observado um subsistema à superfície, até aos 40 cm de profundidade e outro mais profundo, a cerca de 1.20 m. Observou-se também que a biomassa da árvore foi distribuída de forma similar entre os sistemas aéreo e radical. Anteriormente foi conduzido um estudo sobre as metodologias de escavação de raízes - lavagem de perfil com água e escavação por meio de jato de ar de alta pressão. Os resultados mostraram que para solos arenosos, o método mais adequado é o método por meio de jato de ar de alta pressão e, que ambos os métodos mostraram ser inadequados para os solos argilosos. Após a observação de que a compactação do solo pode ser um fator importante para o crescimento das raízes, um estudo foi realizado em ambiente de estufa com plântulas de sobreiro. Os resultados mostraram que o comprimento da raiz principal e a biomassa total de raízes (raízes grossas e finas) foram negativamente afetados pela compactação do solo em profundidade. No que diz respeito à baixa taxa de sobrevivência da regeneração dos sobreiros, outro estudo complementar foi realizado em ambiente de estufa onde a fertilização, a inoculação com fungos micorrizos e o suplemento de aminoácidos foram testados. Concluiu-se que as plântulas submetidas à fertilização e inoculação tiveram um crescimento mais equilibrado entre as componentes aéreas e radicais. Espera-se que a investigação apresentada nesta tese possa proporcionar uma ferramenta essencial para o planeamento e gestão florestal futuros e, contribuir para o sucesso da regeneração natural e artificial dos povoamentos de sobreiro, garantindo a manutenção da paisagem típica do Montado

Comparison of two methods to assess the root architecture as the potential factor influencing the diversity of a stand

In this article we describe two methods for acquisition and examination of the root architecture of trees in order to evaluate the possible influence on stand diversity and horizontal structure. The roots and belowground biomass in semi-arid areas of south Portugal can be understood as the main competition area for the trees so understanding of their growth and architecture is essential for understanding of growth, interaction among plants and finally the diversity of the stand

Cork Oak Seedling Growth under Different Soil Conditions from Fertilisation, Mycorrhizal Fungi and Amino Acid Application

Regeneration process deals with some constrains related with the livestock management, pasture rotations, and dependence of a sequence of favourable climatic years, among others, which can lead to a continuous delay in the initiation of the regeneration process. The purpose of this study is to promote an increase of cork oak seedling growth in order to decrease the time required for regeneration and also to contribute to avoid the effect of post-transplant stress on cork oak. With this objective, a study was carried out on a greenhouse, where the effect of fertilisation, mycorrhizal fungi inoculation, and amino acid supply were tested. Results showed that cork oak seedling capability to growth, expressed as total seedling dry weight, was positively affected by treatments, except when only fertilisation was applied. We verified that cork oak seedlings inoculated with mycorrhizal fungi presented better results in terms of aerial structures growth. Any of the treatments was suitable to contribute positively for tap root and total belowground dry weight accumulation. Only fine roots structures were sensitive to treatments effects; it was verified that both inoculated and non-inoculated seedlings subjected to fertilisation were capable to invest largely on the production of these structures (33 and 30%, respectively). To reinforce the cork oak seedling growth, the equilibrium between fertilisers and mycorrhizal fungi inoculation would probably be the better option to enhance the cork oak regeneration process. Thus, the balance between shoot and root systems growth would be guaranteed, fertilisation mainly for root system and mycorrhizal fungi inoculation for shoot growth

Irrigation of Young Cork Oaks under Field Conditions—Testing the Best Water Volume

This study is the beginning of the first long-term study on cork oak irrigation under field conditions, with a structural-functional approach. Cork oaks are currently facing disturbances affecting cork quality and quantity, jeopardizing the future of the economic sector. There is a need for new production techniques that maximize cork oak growth and vitality. In this study, irrigation was implemented in a new intensive cork oak plantations to test the best irrigation volume. The long-term goal is to improve tree growth with minimum water requirements. A 6 ha intensive plantation was installed in Coruche, Portugal. The experimental plot consisted of a subsurface drip fertigation system, buried 40 cm deep; with five independent irrigation treatments. It was tested four irrigation volumes during the dry period—21 weeks in the summer of 2016—ranging from 1.88 mm to 5.62 mm a week. Information on meteorological conditions, soil moisture profile and leaf stomatal conductance were gathered periodically and dendrometric measurements were performed before and after the treatments. Cork oaks’ structural and functional parameters were associated with irrigation volume Response to irrigation showed an inflection point in treatment 2, corresponding to a water supply of 3.12 mm per week: below the inflection point, stomatal conductance was reduced by 15% and relative diameter growth at the base was reduced by 10%. Stomatal conductance also showed a positive relationship with soil moisture below the irrigation tubes and with plants’ stem diameter. In conclusion, irrigation supply during the period of water stress improved function and structure of cork oaks seedlings under field conditions. These results suggest that irrigation can be a viable alternative to improve cork oak growth in afforestation and reforestatio

Inventário Nacional de Mortalidade de Azinheira na Fotografia Aérea Digital de 2004/2006

O presente estudo completa o 1.º inventário de árvores mortas e de grau de coberto na fotografia aérea digital de 2004-2006 para o sobreiro (Ribeiro e Surový, 2008) e azinheira para a área abrangida pela NUTS III: Alentejo Central; Alto Alentejo, Baixo Alentejo, Alentejo Litoral, Algarve, Médio Tejo, Lezíria do Tejo, Beira Baixa e Área Metropolitana de Lisboa. Os resultados deste estudo sincrónico são de particular utilidade para o conhecimento não só da distribuição como da intensidade dos eventos de declínio e, se repetido para outro conjunto de fotografias aéreas de anos posteriores, poderá fornecer informações relevantes e precisas não só da dinâmica do declínio, como do grau de coberto, permitindo uma definição de políticas florestais com um grau de eficiência espacial muito elevado. As metodologias e as aplicações informáticas desenvolvidas, se sistematizadas, podem servir para construir um sistema de monitorização em tempo real de grande utilidade para a avaliação e planeamento dos recursos florestais como da eficiência das políticas florestais. Finalmente, é importante referir que este estudo não teria sido possível de realizar sem a iniciativa do Instituto da Conservação da Natureza e das Florestas que através da visão estratégica do Eng.º Francisco Lopes e do Eng.º Fernando Coucelo identificaram as competências instaladas na Universidade de Évora e iniciaram os procedimentos de financiamento do inventário da mortalidade para o sobreiro e mais tarde para a azinheira

Influence of water and nutrients on cork oak radial growth – looking for an efficient fertirrigation regime

Abstract The widespread cork oak (Quercus suber L.) mortality and reduced afforestation /regeneration are causing an overall reduction in cork production. To enhance trees’ growth and vitality, afforestation techniques using fertirrigation were tested. The main objective was the promotion of trees’ growth on new dense plantations using minimum water requirements until reaching productive forests. The experimental plot – Irricork – was installed in 2017 in a ≈1 ha stand with 14 years’ age cork oaks summer-fertirrigated since plantation. Four fertirrigation treatments were applied during fertirrigation campaigns. Radial growth, meteorological parameters and fertirrigation volume were measured every 15–30 days over four years. It was observed that weather, tree size, debarking and trees’ intra-competition had a significant effect on radial increments. Fertirrigation significantly enhanced growth during summer drought and decoupled increments from air vapor pressure deficit constraints. There was a linear relationship between trees’ radial increments and fertirrigation volume up to 140 m3 week–1. Above this value, increments were smoother. In conclusion, summer fertirrigation of 140 m3 week–1 efficiently enhanced the radial growth of trees with 50–75 circumference at breast height, under the particular edaphoclimatic conditions of the stand. This study showed to be, therefore, promising in the use of efficient fertirrigation the enhance cork oaks’ radial growth

Influence of water and nutrients on cork oak radial growth – looking for an efficient fertirrigation regime

The widespread cork oak (Quercus suber L.) mortality and reduced afforestation /regeneration are causing an overall reduction in cork production. To enhance trees’ growth and vitality, afforestation techniques using fertirrigation were tested. The main objective was the promotion of trees’ growth on new dense plantations using minimum water requirements until reaching productive forests. The experimental plot – Irricork – was installed in 2017 in a ≈1 ha stand with 14 years’ age cork oaks summer-fertirrigated since plantation. Four fertirrigation treatments were applied during fertirrigation campaigns. Radial growth, meteorological parameters and fertirrigation volume were measured every 15–30 days over four years. It was observed that weather, tree size, debarking and trees’ intra-competition had a significant effect on radial increments. Fertirrigation significantly enhanced growth during summer drought and decoupled increments from air vapor pressure deficit constraints. There was a linear relationship between trees’ radial increments and fertirrigation volume up to 140 m3 week–1. Above this value, increments were smoother. In conclusion, summer fertirrigation of 140 m3 week–1 efficiently enhanced the radial growth of trees with 50–75 circumference at breast height, under the particular edaphoclimatic conditions of the stand. This study showed to be, therefore, promising in the use of efficient fertirrigation the enhance cork oaks’ radial growth

MANUAL TÉCNICO DE PRÁTICAS SILVÍCOLAS PARA A GESTÃO SUSTENTÁVEL EM POVOAMENTOS DE SOBREIRO E AZINHEIRA

Prefácio: Em Portugal Continental, segundo os dados do 6º Inventário Florestal Nacional (IFN6)(ICNFa), os espaços florestais (floresta, matos e improdutivos) ocupam 6,2 milhões de hectares (69,4%) do território, ocupando a floresta uma área de 3,2 milhões de hectares. Os “montados”, os sobreirais e os azinhais constituem a principal ocupação florestal, com 1.069.300 hectares, representando cerca de 1/3 da floresta. Em Espanha ocupam uma área de cerca de 3.515.920 hectares (Campos et al., 2010), o que representa cerca de 1/5 dos espaços florestais,equivalente a 6,95% do território peninsular espanhol, sendo 75% das explorações privadas. De acordo com os dados do Inventário Florestal Nacional (ICNFa) o sobreiro ocupa no território continental uma área de 719.900 hectares e a azinheira de 349.400 hectares. Na região do Alentejo a área ocupada pelo sobreiro é de 609.400 hectares e pela azinheira de 315.500 hectares, representando, assim, 84,6% e 90,2%, respetivamente, das áreas ocupadas por estas espécies no território continental. Na floresta os habitats mais representados são os que derivam das florestas de quercíneas, os montados (4%, habitat 6310), os sobreirais (4%, habitat 9330), os carvalhais (3%, habitat 9230) e os azinhais (2%, habitat 9340) (ICNFa)

Importance of automatic threshold for image segmentation for accurate measurement of fine roots of woody plants

The fine roots are considered the key organs for plant survival, growth and productivity. Measurement of fine roots variables is easily and conveniently achieved by means of digital image. The descriptive variables like root area, surface, total length and diameter distribution may be obtained from the image. Analysis of digital image consists from several steps, each of them represents potential source of the error. In this article we want to evaluate the automatic thresholding and its impact on principal variables obtainable from digital scans of the fine roots. We compare 16 different thresholding methods and compare them with the human processed binary images of roots of cork oak (Quercus suber L.). We found some of the thresholding methods perform significantly better than others in the estimation of total projected area however the length estimation error points out a little different order of accuracy