Modelagem de árvores individuais para povoamentos não desbastados de Pinus taeda L.

Orientador : Prof. Dr. Afonso Figueiredo FilhoCoorientador : Prof. Dr. Sebastião do Amaral Machado e Prof. Dr. Renato Vinicius Oliveira CastroTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 23/03/2016Inclui referências: f. 40-46;69-72;93-96;116-119;140-143;163-166Área de concentração : Manejo florestalResumo: O objetivo deste trabalho foi modelar o crescimento e a produção para povoamentos de pinus não desbastados por meio da modelagem de árvore individual independente da distância. Os dados empregados foram provenientes de parcelas permanentes distribuídas em povoamentos de Pinus taeda L. localizados na região de Telêmaco Borba, estado do Paraná. O modelo de Chapman-Richards foi utilizado para determinar as classes de sítio. Para estimativa da altura total, foi utilizado um modelo hipsométrico genérico e, para a estimativa do volume individual, foi usado o modelo de Schumacher e Hall. Para a avaliação da competição, foram utilizados índices de competição independentes da distância. A sobrevivência e a mortalidade do povoamento foram avaliadas por classe de idade, sítio e por classe diamétrica. Fatores relacionados à mortalidade irregular também foram analisados. Modelos de probabilidade de mortalidade por classe de diâmetro foram utilizados para estimar o número de árvores mortas por hectare. Para possibilitar a projeção do crescimento do povoamento, foram utilizados modelos lineares múltiplos de projeção do diâmetro e altura total. O sistema de equações foi aplicado a uma base de dados diferente àquela do ajuste para validação do modelo de árvore individual. Três classes de sítio foram definidas, conforme a variação da altura dominante em relação à idade. Conforme os resultados de testes estatísticos, as curvas de índice de sítio assumiram padrão anamórfico. O modelo hipsométrico selecionado forneceu estimativas precisas, com relação não linear da altura total em função da idade, índice de sítio e diâmetro. O modelo volumétrico proporcionou estimativas satisfatórias em todas as classes de idade consideradas. Não houve um único índice de competição mais correlacionado com todas as variáveis dendrométricas e do povoamento. Para o diâmetro, altura total e probabilidade de mortalidade, os índices de Glover e Hool, Lorimer e Stage foram os mais correlacionados, respectivamente. Os modelos para projetar o diâmetro e altura total propiciaram projeções precisas. O sistema de equações proporcionou resultados estatisticamente iguais às médias observadas, para as três classes de sítio. O modelo proposto foi o primeiro modelo completo de crescimento e de produção de árvores individuais para P. taeda no Brasil, e gerou resultados satisfatórios. Palavras-chave: Anamorfismo; índice de competição independentes da distância; mortalidade; modelos de projeção; sistema de projeção do crescimento.Abstract: The aim of this study was to model growth and yield for unthinned pinus stands by distanceindependent individual-tree modelling. Data were obtained from permanent plots randomly distributed in Pinus taeda L. stands, located in the region of Telemaco Borba, State of Parana, Brazil. The Chapman-Richards model was used to determine the site classes. A generic hypsometric model was used to estimate total height, and the Schumacher and Hall model was used to obtain individual-tree volume. The distance-independent competition indices were used to evaluate the competition. The stand survival and mortality were evaluated by age, site and diameter class. Irregular mortality factors were also analyzed. Mortality probability models by diameter class were used to estimate the number of dead trees per hectare. To allow the stand projection, multiple linear projection models of diameter and total height were used. The system of equations was applied to a database different from that one used for their fits for validating the individual-tree model. Three site classes were defined, according to the dominant height variation by age. According to the results of statistical tests, the site index curves assumed an anamorphic pattern. The selected hypsometric model provided accurate and unbiased estimates, with non-linear relationship of total height as a function of the age, site index and diameter. The volumetric model provided satisfactory estimates in all age groups considered. There was not an only index that had the highest correlation values for all correlated variables. For the diameter, total height and mortality probability, the most correlated indices were Glover and Hool, Lorimer, and Stage, respectively. The diameter and total height project models provided accurate projections. The system of equations provided statistically similar results to the average observed data, for the three site classes. The developed model was the first growth and yield forest complete model of individual trees for P. taeda in Brazil, and generated satisfactorily results. Keywords: Anamorphism; distance-independent competition index; mortality; projection models; growth projection system

Individual models for diameter and height projection with contribution of competition index in Pinus taeda L. stands

The aim if this work was to assess and propose projection models for diameter at breast height and total height of individual pine trees and the contribution of competition indexes in these models. Data was obtained from 1056 permanent sampling units of non-thinned Pinus taeda L. stands located in the Telêmaco Borba region, Paraná, Brazil, with ages between 3.4 and 19.5 years. In order to project the diameter and total height of the trees, linear models were tested according to the variable in the current age, the projection age in the future, the basal area, and the site index, as well as their transformations. The Spearman correlation was obtained between competition indexes and dendrometric and stand variables, with the GH (Glover and Hool), LO (Lorimer) and ST (Stage) indexes being selected. These indexes were assessed as independent variables in the models, whose contributions were verified through the “Fci” test on the incremental contribution. The models were assessed through the adjusted coefficient of determination, standard error of the estimate, and boxplots of residuals. The models provided precise and bias-free projections. The competition indexes statistically contributed to diameter and total height projection according to the “Fci” test, increasing the precision of projected values for the majority of models tested. The indexes with major contributions to individual tree modelling for diameter and total height projection of Pinus taeda were Glover and Hool (GH) and Lorimer (LO), respectively

OPTIMIZED PLANNING OF ASSORTMENT PRODUCTION IN FOREST STANDS

This study aimed to evaluated two optimized planning strategies and analyze their performance in timber production. Data were obtained in Pinus spp. stands from a forestry company with unbalanced planted area over time. Maximization models of forest production (1) and net present value (2) were formulated and two minimization objective functions of the production deviation (3) and minimum and maximum production oscillation (4) were tested as alternatives to the traditional models. The highest thinning and clearcutting average areas were obtained in strategy 1. Strategies 1 and 2 resulted in the greatest variability of forestry operations. All strategies resulted in the highest timber production for sawn and special sawn wood and the lowest for veneer, while the pulpwood volume was almost constant. Strategies 1 and 2 provided the highest average timber volume and the greatest variability in the production, while strategies 3 and 4 were more efficient, since they supplied the industrial demand with homogeneous production

Precision and accuracy of sampling methods in thinned Pinus taeda L. stands

Different sampling methods can be used in forest surveys. It is important to know the precision and accuracy of these sampling methods, and which one is the most appropriate in specific conditions of the forest population. The aim of this study was to compare estimates of a forest inventory performed by different sampling methods with forest census results. The sampling methods evaluated were the fixed-area method and the variable-area methods of Bitterlich, Prodan, and Strand. The data were obtained in a 15-year-old thinned stand of Pinus taeda L., located in the municipality of Teixeira Soares, southern Brazil, with a total area of 12.80 ha. Initially, the forest census was carried out, and subsequently, the sample units for each sampling method were distributed in the stand, with a common starting point. The variables used to compare the sample results with the census means were quadratic diameter, number of trees, basal area, and volume, per hectare. Precision and accuracy were evaluated by sampling error and whether the confidence intervals covered the population means, respectively. The fixed-area and Bitterlich methods stood out in precision for all variables analysed. The fixed-area, Bitterlich and Strand methods with proportion to height provided more accurate estimates. The Prodan method provided inaccurate and imprecise estimates for the variables under analysis, except for the quadratic diameter

DINÂMICA DA FLORÍSTICA E DA ESTRUTURA HORIZONTAL EM UM FRAGMENTO DE FLORESTA OMBRÓFILA MISTA MONTANA

Este trabalho objetivou analisar as alterações na composição florística e estrutura horizontal em um fragmento de Floresta Ombrófila Mista, localizado na Floresta Nacional (FLONA) de Irati, Paraná, Brasil, assim como compará-lo quanto à florística e estrutura de outros fragmentos florestais localizados em FLONAs da região sul do país. Todos os indivíduos com diâmetro à altura do peito maior ou igual a 10 cm (DAP ≥ 10 cm) foram identificados e mensurados ao longo de nove anos. A floresta apresentou elevada riqueza de espécies ao longo do período de monitoramento e pequenas alterações em relação a sua composição florística e estrutura horizontal. As divergências florístico-estruturais entre os fragmentos utilizados para comparação com o presente estudo se devem principalmente à grande heterogeneidade intrínseca a esta fitofisionomia, como também ao aumento da dissimilaridade em função do distanciamento geográfico.Palavras-chave: análise multivariada; composição florística; fitossociologia; Floresta com Araucária. DYNAMICS OF FLORISTIC AND HORIZONTAL STRUCTURE IN A FRAGMENT OF MONTANE MIXED OMBROPHYLOUS FOREST ABSTRACT: The aim of this research was to analyze the changes on the floristic composition and horizontal structure in an Araucaria Forest fragment, located in the Irati National Forest (FLONA), Paraná State, Brazil, as well as comparing it to the floristic and structure of other forest fragments located in FLONAs of the southern region of the country. All the individuals with diameter at breast height equal or larger than 10 cm (DBH ≥ 10 cm) were identified and measured for nine years. The forest presented a high number of species during the monitoring period and few changes in floristic composition and horizontal structure. The floristic-structural divergences among the fragments used for comparison with the present study are mainly due to the great heterogeneity intrinsic to this phytophysiognomy, as well as to the increase of dissimilarity due to geographic distance.Keywords: Araucaria forest; floristic composition; multivariate analysis; phytosociology

Modeling of growth and yield by pluviometric precipitation classes for Eucalyptus sp.

Uma das etapas fundamentais na modelagem do crescimento e produção é a identificação dos sítios, geralmente determinados pela relação entre altura dominante e idade. Porém há situações em que se torna interessante o uso de outras variáveis, como a precipitação pluviométrica, devido à grande correlação com a produtividade do povoamento. O objetivo deste estudo foi verificar a influência da estratificação por classes de precipitação pluviométrica no crescimento e produção volumétrica de Eucalyptus sp. Os dados provêm de plantios de híbridos de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden x Eucalyptus urophylla S. T. Blake, do estado da Bahia, distribuídos em sete classes de precipitação, consideradas como estratos conforme o teste de Dette e Neumeyer (2001). Foram determinados os índices de sítio a cada classe de precipitação, sendo utilizada a área basal inicial média em cada um desses sítios. O modelo de Clutter foi empregado para a modelagem e as estimativas de produção foram comparadas pelo teste F de Graybill. A precipitação média influenciou no crescimento em altura dominante. A modelagem realizada por classe de precipitação gerou resultados similares àqueles obtidos pela modelagem sem estratificação, porém com maior precisão, sendo considerada adequada para estimar a produção para povoamentos clonais de eucalipto.Palavras-chave: Eucalipto; ANCOVA não paramétrica; modelo de Clutter. AbstractModeling of growth and yield by pluviometric precipitation classes for Eucalyptus sp. One of the key steps in modeling of growth and yield is the identification of different sites, which are generally determined by the relation of dominant height and age. However, there are situations in which it becomes interesting to use other variables, such as pluviometric precipitation, due to the high correlation with the productivity of the stand. This research aims to investigate influence of stratification by classes of precipitation in volumetric growth and yield of Eucalyptus sp. We collected data in hybrid stands of Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden x Eucalyptus urophylla S. T. Blake, from the state of Bahia, Brazil; such stands were distributed in seven classes of precipitation, each considered a site accordingly to Dette and Neumeyer (2001) test. We determined the site index for each class of precipitation, using the initial average basal area in each site. The Clutter model was used for modeling, and production estimates compared by Graybill F test. The average precipitation influenced the dominant height growth. The modeling performed by precipitation classes generated similar results to those obtained by modeling without stratification, but more accurately; we can consider it appropriate to estimate production to clonal eucalyptus stands.Keywords: Eucalypt; nonparametric ANCOVA; Clutter model.AbstractOne of the key steps in modeling of growth and yield is the identification of different sites, which are generally determined by the relation of dominant height and age. However, there are situations in which it becomes interesting to use other variables, such as pluviometric precipitation, due to the high correlation with the productivity of the stand. This research aims to investigate influence of stratification by classes of precipitation in volumetric growth and yield of Eucalyptus sp. We collected data in hybrid stands of Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden x Eucalyptus urophylla S. T. Blake, from the state of Bahia, Brazil; such stands were distributed in seven classes of precipitation, each considered a site accordingly to Dette and Neumeyer (2001) test. We determined the site index for each class of precipitation, using the initial average basal area in each site. The Clutter model was used for modeling, and production estimates compared by Graybill F test. The average precipitation influenced the dominant height growth. The modeling performed by precipitation classes generated similar results to those obtained by modeling without stratification, but more accurately; we can consider it appropriate to estimate production to clonal eucalyptus stands.Keywords: Eucalypt; nonparametric ANCOVA; Clutter model

Ecology and diametric projection of three arboreal groups in a Mixed Ombrophilous Forest fragment in São Francisco de RS, Brazil

A Floresta Ombrófila Mista desempenha importante função social e ecológica na região Sul do Brasil. Embora tenha sofrido um profundo processo exploratório, resultando em sua fragmentação, apresenta elevado potencial para o manejo que, devidamente aplicado, favorece a conservação e recuperação de seus remanescentes. Com o objetivo de avaliar o incremento diamétrico e a dinâmica sucessional dessa fitofisionomia, foram empregados dados oriundos do estrato arbóreo (DAP ≥9,5 cm) de 10 parcelas permanentes de 1 ha cada, remedidas anualmente entre o período de 2000 a 2009, na Floresta Nacional de São Francisco de Paula, RS. As observações e projeções indicaram gradual redução da densidade da floresta, com destaque para a espécie Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntz., entretanto, observou-se tendência de aumento na densidade da família Lauraceae. O período de meia vida estimado para a floresta foi de 97 anos e, para Araucaria angustifolia, 332 anos. As estimativas ainda sugerem que, em 71 anos, as espécies de Lauraceae devem duplicar sua densidade. O crescimento da floresta foi inferior ao da família Lauraceae (= 0,175 cm/ano e = 0,179 cm/ano, respectivamente) e a Araucaria angustifolia manteve o menor crescimento (= 0,159 cm/ano). As análises indicaram um avanço sucessional, com a gradual substituição da Araucaria angustifolia por espécies com maior adaptação às condições de equilíbrio.Palavras-chave: Família Lauraceae; Floresta com Araucária; sucessão florestal. AbstractEcology and diametric projection of three arboreal groups in a Mixed Ombrophilous Forest fragment in São Francisco de RS, Brazil. The Mixed Ombrophylous Forest performs an important social and ecological function in southern Brazil. Although it has suffered a profound exploratory process, resulting in their fragmentation, it has a high potential for management that, properly applied, promotes conservation and recovery of their remains. In order to assess the increment in diameter and dynamics of phytophisiognomy, this research used data from the tree strata (DBH≥9.5 cm) of 10 permanent plots of 1 ha each remeasured annually between the period 2000 to 2009 in São Francisco de Paula National Forest, RS, Brazil. The observations and projections indicate a gradual reduction in the forest density, showing up Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze species, however, for the Lauraceae species, there was a tendency of increase. The period of half-life estimated for the forest was 97 years and for Araucaria angustifolia, 332 years. The estimates also suggested that in 71 years, the Lauraceae should double its density. The forest growth was lower than that observed in the Lauraceae (=0.175 cm/year and =0.179 cm/year, respectively) and Araucaria angustifolia maintained the lowest growth (=0.159 cm/year). The analysis indicated a positive advance, with the gradual replacement of Araucaria angustifolia by other species with greater adaptation to the successional conditions. Keywords: Araucaria Forest; Lauraceae family; forest succession. AbstractThe Mixed Ombrophylous Forest performs an important social and ecological function in southern Brazil. Although it has suffered a profound exploratory process, resulting in their fragmentation, it has a high potential for management that, properly applied, promotes conservation and recovery of their remains. In order to assess the increment in diameter and dynamics of phytophisiognomy, this research used data from the tree strata (DBH≥9.5 cm) of 10 permanent plots of 1 ha each remeasured annually between the period 2000 to 2009 in São Francisco de Paula National Forest, RS, Brazil. The observations and projections indicate a gradual reduction in the forest density, showing up Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze species, however, for the Lauraceae species, there was a tendency of increase. The period of half-life estimated for the forest was 97 years and for Araucaria angustifolia, 332 years. The estimates also suggested that in 71 years, the Lauraceae should double its density. The forest growth was lower than that observed in the Lauraceae (=0.175 cm/year and =0.179 cm/year, respectively) and Araucaria angustifolia maintained the lowest growth (=0.159 cm/year). The analysis indicated a positive advance, with the gradual replacement of Araucaria angustifolia by other species with greater adaptation to the successional conditions. Keywords: Araucaria Forest; Lauraceae family; forest succession.

MODELAGEM DO CRESCIMENTO E PRODUÇÃO EMPREGANDO ANATRO EM Pinus taeda L.

A busca do setor florestal por conhecimento de prognoses do crescimento e produção de florestas equiâneas no sul do Brasil é constante. No presente trabalho objetivou-se realizar o ajuste de modelos matemáticos através de dados obtidos pela análise de tronco completa (ANATRO) para gerar as equações que melhor representem o crescimento e a produção futura dos plantios de Pinus taeda. Foram utilizados dados de inventário florestal agrupados em classes de sítio estratificados em classes de diâmetro para a seleção das 144 árvores amostradas para a ANATRO. Foram ajustados dois modelos para a obtenção dos diâmetros com casca nas idades anteriores à coleta. A modelagem do crescimento e produção em nível de povoamento foi realizada através do ajuste de modelos matemáticos. O modelo de Clutter (1963) resultou as melhores projeções da área basal e do volume para o povoamento. Comprovando assim que os resultados da análise de tronco podem ser considerados uma ferramenta apropriada para a modelagem do crescimento e produção

EFEITO DO NÚMERO DE NEURÔNIOS NA CAMADA OCULTA PARA RELAÇÕES HIPSOMÉTRICAS DE EUCALIPTO USANDO REDES NEURAIS ARTIFICIAIS

As redes neurais artificiais têm mostrado performance melhor ou pelo menos similar à dos modelos tradicionais de regressão usados a modelagem florestal. No entanto, deve-se atentar para uma configuração que garanta estimativas acuradas e capacidade de generalização, sendo a quantidade de neurônios na camada oculta uma característica crítica a ser decidida. Assim, o presente estudo buscou encontrar a quantidade ótima de neurônios na camada oculta na modelagem da relação hipsométrica em plantio de Eucalyptus saligna Smith. A base de dados foi subdividida de modo aleatório em 50% para treinamento e 50% para validação do modelo, empregando-se a arquitetura de rede neural Multilayer Perceptron (MLP). No processo de modelagem, considerou-se o diâmetro à altura do peito como variável de entrada e a altura como variável de saída. A quantidade de neurônios na camada oculta foi testada com variação entre 1 a 6. Das seis melhores redes treinadas, aquelas que obtiveram neurônios acima de três na camada oculta tenderam a apresentar overfitting quando aplicados aos dados da validação. Com as diferentes arquiteturas na camada oculta, foi possível obter redes treinadas com coeficiente de correlação (r) variando de 0,61 a 0,73 e raiz quadrada do erro quadrático médio de ±1,28 a 1,48 m. Foram escolhidas as RNA com três neurônios na camada oculta devido a sua simplicidade e pouca diferença de acurácia quando comparadas às obtidas com maior número. A quantidade de neurônios a serem considerados na camada oculta deve ser definida com atenção para que o fenômeno modelado conserve capacidade de generalização

Projeção da distribuição diamétrica de povoamentos de eucalipto em diferentes amplitudes de classe

The objective of this work was to assess the fitting quality of the diameter distribution modeling of an even-aged stand of eucalyptus, according to the variation in the diameter class range. Both the function fitting to the observed data and the projection of the function parameters were evaluated, using a diametric distribution model. Data from 48 permanent plots, obtained at four occasions, was used. Statistical equivalence between the observed distributions and the estimated ones by the Weibull function were evidenced in all situations. The Weibull function fitted properly to the observed data independently of class range; however, the theoretical redistribution of diameter per class, using a diametric distribution model, was affected by class range.O objetivo deste trabalho foi verificar a qualidade da modelagem da distribuição diamétrica de povoamentos equiâneos de eucalipto, de acordo com a variação na amplitude de classe utilizada. Avaliaram-se tanto o ajuste da função aos dados observados quanto a projeção dos parâmetros da função, por meio de um modelo de distribuição diamétrica. Foram utilizados dados de 48 parcelas permanentes, obtidos em quatro ocasiões. Constatou-se equivalência estatística entre as distribuições observadas e as estimadas pela função Weibull, em todas as situações. A função Weibull ajustou-se adequadamente aos dados, independentemente da amplitude de classe; no entanto, a redistribuição teórica dos diâmetros por classe, por meio de um modelo de distribuição diamétrica, foi afetada pela amplitude de classe