Caracterização da flora e da produção em volume, biomassa e carbono da vegetação arbórea em área de Cerradão no estado do Tocantins

Tese (doutorado)—Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Ciências Florestais, Departamento de Engenharia Florestal, 2014.Objetivou no presente estudo, descrever o tipo, a capacidade de resiliência, a caracterização da composição florística, a estrutura, o ajuste e seleção de modelos para quantificar o volume e a biomassa total e por compartimento e estimar o carbono fixado na vegetação arbórea em um fragmento de cerradão, no Município de Palmas/TO. Um inventário florestal foi realizado na área do fragmento de cerradão, considerando um processo de amostragem sistemático com o uso da razão para as estimativas de densidade, área basal, volume, biomassa e carbono, onde oito transectos de 20 m de largura e comprimentos variáveis foram implantados, equidistantes 60 m. Para o estudo da florística e da fitossociologia cada transecto foi subdividido em parcelas de 400 m² (20 m x 20 m), demarcadas de forma permanente. No total foram implantados oito transectos equidistantes, de comprimentos variáveis, e 54 parcelas de 400 m², totalizando 2,16 ha amostrados. Neste estudo, a suficiência amostral qualitativa foi avaliada pela curva espécie-área. O procedimento de regressão linear com resposta em platô (REGRELRP) foi utilizado. A suficiência amostral do inventário também foi avaliada quantitativamente considerando densidade (ind.ha-1), área basal (m2.ha-1), volume (m³.ha-1), biomassa (t.ha-1) e carbono (t.ha-1) a uma precisão especificada de 20% ao nível de probabilidade de 95%. A diversidade florística foi avaliada pelo o índice de diversidade de Shannon & Wienner (H’). A estrutura da vegetação foi analisada com base nos parâmetros fitossociológicos da amostra por meio do Índice de Valor de Importância (IVI) das espécies. A distribuição diamétrica da floresta foi analisada segundo o princípio de floresta balanceada De Lioucourt. Em termos qualitativos, a equação de regressão linear com resposta em platô apresentou estatísticas satisfatórias. Quantitativamente, a suficiência amostral para densidade, área basal, volume, biomassa e carbono resultou em erros dentro do admissível. Predominam na área as famílias Fabaceae, Chrysobalanaceae, Apocynaceae, Melastomataceae, Malpighiaceae, Vochysiaceae, Anacardiaceae e Connaraceae. E as espécies mais abundantes foram Myrcia splendens, Emmotum nitens, Miconia albicans, Qualea parviflora, Xylopia aromática e Tapirira guianensis. A diversidade florística do cerradão foi de 3,35 nats/ind. A família com maior IVI no cerradão estudado foi Myrtaceae, seguida de Fabaceae, Vochysiaceae, Icacinaceae e Melastomataceae. De uma maneira geral, segundo o Quociente De Liocourt a floresta apresenta-se balanceada. Foram cubadas pelo método de Smalian e posteriormente pesadas 84 árvores. Obtido o peso verde dos diferentes compartimentos (folhagem, galhos, fuste e casca), foram retiradas amostras do material vegetal visando à obtenção da biomassa seca. Para a estimativa do volume e biomassa total, e por compartimento por unidade de área foram ajustados e selecionados modelos matemáticos. A quantificação do carbono foi obtida utilizando o valor default de 0.5. Após ajustados e selecionados, o modelo de Schumacher e Hall apresentou as melhores estatísticas para a obtenção do volume e da biomassa total e por compartimento. A quantidade de volume, biomassa e carbono total aéreo estocado por hectares respectivamente foram: 126.71 m³.ha-1, 61.67 t.ha-1 e 30.88 t.ha-1. Quando analisados pelos compartimentos fuste e copa, estes valores respectivamente foram para o volume 79.23 e 47.17 m³.ha-1, 29.7 e 31.98 t.ha-1 para a biomassa e 14.80 e 16.03 t.ha-1 para o carbono. As folhas contribuem com aproximadamente 7.3% da biomassa total, as cascas contribuem com aproximadamente 11.5% do volume total e 21 % da biomassa e do carbono total. As árvores mortas contribuíram com aproximadamente 6.75% nos valores dos atributos quantificados. O estoque em volume, biomassa e carbono no cerradão estudado, quando comparado a outros cerradões e distintos tipos de vegetação, encontra-se superior ao encontrado nas formações savânicas, fato esse que pode estar correlacionado com a proximidade com o Bioma Amazônico. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACTThis study aimed at describing the type, the resilience capacity, the characterization of the floristic composition and the structure of a fragment of “cerradão”, in the city of Palmas-TO. It also aimed at adjusting and selecting models to quantify the volume, the biomass per compartment and the total biomass, and to estimate the amount of fixed carbon in the woody vegetation of the fragment. A forest inventory, responsible for estimating the density, basal area, volume, biomass and carbon, was performed in the “cerradão” fragment using the process of systematic sampling in ratio. In it, eight 20 meters wide transects of variable lengths were established, distributed equidistantly 60 meters apart of each other. In order to do the floristic and the phytosociology studies, each transect was subdivided into 400 m² (20 m x 20 m) parcels, permanently established. The eight equidistant transects and the fifty-four 400 m² permanent parcels added up to a total sample of 2,16 ha. The sampling sufficiency was evaluated through the species-area curve. A response-plateau linear regression (RPLR) was performed. The sampling sufficiency for the inventory was also quantitatively evaluated considering the density (ind.ha-1), basal area (m2. ha-1), volume (m³. ha-1), biomass (t.ha-1) and carbon (t.ha-1), with a precision of 20% and a probability level of 95%. The floristic diversity was evaluated by the Shannon & Wiener diversity index (H’). The vegetation structure was analyzed based on the sample’s phytosociological parameters through the species Importance Value Index (IVI). The forest’s diametric distribution was analyzed based on De Lioucourt principle of the balanced forest. Qualitatively, the response-plateau linear regression showed satisfactory statistics. Quantitatively, the sampling sufficiency for the density, basal area, volume, biomass and carbon estimations resulted in acceptable errors. The main families in the area were Fabaceae, Chrysobalanaceae, Apocynaceae, Melastomataceae, Malpighiaceae, Vochysiaceae, Anacardiaceae and Connaraceae, and the most abundant species were Myrcia splendens, Emmotum nitens, Miconia albicans, Qualea parviflora, Xylopia aromática and Tapirira guianensis. The floristic diversity of the fragment was 3,35 nats/ind. The family with the biggest IVI of the fragment was the Myrtaceae family, followed by Fabaceae, Vochysiaceae, Icacinaceae and Melastomataceae. In general, according to the De Lioucourt quotient, the forest is balanced. Using the Smalian method, 84 trees were scaled and then weighted. After obtaining the green weight of the different tree compartments (leaves, branches, trunk and bark), samples of the material were removed in order to calculate the dry biomass. In order to estimate the volume, the compartment biomass and the total biomass per unit of area, mathematical models were adjusted and selected. The quantification of the carbon was obtained by using the default value of 0.5. After the models’ adjustment and selection, the Schumacher and Hall model was the one to exhibit the best statistic results for the estimation of the volume and of the compartment and total biomass. The volume and the amounts of biomass and of total stocked air carbon per hectare were respectively: 126.71 m³. ha-1, 61.67 t.ha-1 and 30.88 t.ha-1. When analyzing the trunk and crown compartments separately, the values were respectively of 79.23 and 47.17 m³.ha-1 of volume; 29.7 and 31.98 t.ha-1 of biomass; and 14.80 and 16.03 t.ha-1 of carbon. The leaves contribute with approximately 7.3% of the total biomass. The bark contributes with approximately 11.5% of the total volume and with 21% of the total biomass and carbon. The dead trees contributed with approximately 6.75% to the quantified attributes. The stock of volume, biomass and carbon in the studied “cerradão” area, when compared to other “cerradões” areas and with other vegetation types, is bigger than the ones found for other savanna formations. This fact may be related to the proximity of the area to the Amazon biome

Avaliação biometrica e prognose da produção de Eucalyptus urophylla (S.T. Blake) na região norte do estado de Goias

Este estudo foi realizado em povoamento de Eucalyptus urophylla, com uma densidade inicial de aproximadamente 1666 árvores por hectare, (3x2), em propriedade da Empresa Anglo American plc (CODEMIM), localizada na região de Niquelândia, no estado do Goiás. O objetivo foi estudar aspectos dendrométricos e biométricos do povoamento, visando: selecionar modelos volumétricos de simples e dupla entrada de forma independente, para a estimativa do volume total e comercial com e sem casca; selecionar modelos hipsométricos para a estimativa da variável altura total e comercial em função do DAP e da Altura Total respectivamente; selecionar o modelo que apresenta a classificação de sítio mais estável pelo método da curva média para as árvores dominantes na idade de referência; avaliar e selecionar dentre os modelos polinomiais qual oferece melhor precisão para a estimativa do diâmetro e do volume ao longo do fuste; ajustar a distribuição densidade de probabilidade Weibull aos dados do povoamento; ajustar modelos que representem os atributos do povoamento; projetar o crescimento e produção por classe diamétrica e os possíveis produtos madeiráveis de serem obtidos de acordo com um diâmetro de ponta fina pré-determinado para o ano de rotação técnica adotado pela empresa (sete anos). A base de dados foi composta por 21 parcelas remedidas de 480 m², onde foram medidas o DAP de todos os indivíduos que compunham as parcelas e Altura das 15 primeiras árvores, juntamente com a altura das dominantes pelo principio de Assmann. Ao todo foram cubadas 48 árvores divididas em três classes de diâmetros com intervalos de 5 cm. Para melhor entendimento e por motivos práticos esta dissertação foi dividida em cinco capítulos. No primeiro capitulo foi feito um referencial teórico geral, os outros quatro capítulos abordaram temas como classificação de sítios, ajustes de equação volumétrica de simples e dupla entrada, ajuste de relações hipsométricas, ajuste de funções de afilamento e ajuste de modelos para representar os atributos do povoamento, visando a prognose por classe de diâmetros. O desenvolvimento dos métodos e resultados serão apresentados em cada capítulo específico

Floristic-structural characterization and successional group of tree species in the cerrado biome of Tocantins state, Brazil

Objetivo deste estudo foi caracterizar a composição florística, a estrutura da vegetação e os grupos ecológicos das espécies arbóreas em área de cerradão em Palmas, Tocantins. Foi realizado um inventário florestal em área de 10,15 hectares, utilizando amostragem sistemática com parcelas de 400 m², onde foram amostradas e identificadas todas as árvores vivas e mortas em pé, com DAP ≥ 5 cm. Na análise da suficiência amostral utilizou-se a regressão linear com resposta em platô (REGRELRP). A diversidade florística foi avaliada pelo o índice Shannon (H') e a estrutura horizontal pelo o Índice de Valor de Importância (IVI). Na análise da estrutura vertical, a floresta foi classificada em três estratos. A REGRELRP revelou que a intensidade amostral foi adequada. Predominam na área as famílias Fabaceae e Chrysobalanaceae, e as espécies Myrcia splendens, Emmotum nitens e Qualea parviflora. O grupo composto por espécies pioneiras predominam (613 indivíduos ha-1), e as climácicas (530 indivíduos ha-1). No quesito riqueza, as espécies clímax sobressaíram (57 espécies), pioneiras (25 espécies). A diversidade alfa florística foi de 3,35 nats indivívideos-1 e o valor de equabilidade de Pielou J = 0,76. A distribuição diamétrica apresentou comportamento exponencial negativo e balanceada. Em relação aos estratos verticais, a menor quantidade de indivíduos é encontrada no estrato superior (13%), a maior no estrato médio (63%) e o estrato inferior (24%). A área estudada foi caracterizada como estruturada e diversa conforme composição florística e fitossociológica encontrada, apresentou heterogeneidade de espécies, predominantemente clímax. O cerradão apresentou bom estado de conservação, demostrando sua capacidade de resiliência a pequenos distúrbios.The objective of this study was to characterize the floristic composition, vegetation structure and ecological group of tree species in a cerradão forest (Cerrado biome) of Palmas, Tocantins State, Brazil. A forest inventory was performed in an area of 10.15 hectares, using systematic sampling with plots of 400 m², in which all standing trees, alive and dead, that had diameter at breast height (DBH) ≥ 5 cm were sampled and identified. A linear plateau regression model (LPR) was used for sample sufficiency analysis. The Shannon index (H') was used for assess the floristic diversity, and the Importance Value Index (IVI) for assess the horizontal structure. The forest was classified in three strata according to vertical structure analysis. The LPR showed that the sampling size was adequate. The predominate species in the area were Myrcia splendens, Emmotum nitens and Qualea parviflora, and species from the families Fabaceae and Chrysobalanaceae. The pioneer (613 individuals ha-1) and climax (530 individuals ha-1) species were the predominating groups. Regarding the richness index, the number of climax (57 species) and pioneer (25 species) species stood out. The alpha floristic diversity was 3.35 nats individuals-1 and the Pielou equability value J = 0.76. The diametric distribution showed a negative and balanced exponential pattern. Regarding the vertical stratification, the smallest amount of individuals was in the upper stratum (13%) and the highest in the mid stratum (63%) and in the lower stratum (24%). The use of floristic composition tools with horizontal and vertical structure analysis was effective for understand the tree community, which may be considered structured and diverse, thus able to restructure possible disturbances when preserved

Empregabilidade de redes neurais artificiais (RNA) na predição da qualidade de painéis aglomerados

O presente trabalho tem como objetivo avaliar a empregabilidade de Redes Neurais Artificiais (RNA) na predição da qualidade de painéis aglomerados, baseando-se na análise de suas propriedades físicas e mecânicas. Desta forma, foram produzidos painéis aglomerados com partículas de Eucalyptus grandis e colados com dois tipos diferentes de resinas - ureia-formaldeído e fenol-formaldeído. Para caracterizar a qualidade dos painéis, foram avaliadas as propriedades físicas (densidade, absorção de água após 24 horas de imersão e inchamento em espessura após 24 horas de imersão) e mecânicas (resistência a flexão estática e ligação interna). Como variáveis de entradas das RNA, foram adotados o tipo de adesivo e a densidade dos painéis, visando predizer as demais variáveis avaliadas. Foram adotadas Redes do tipo Perceptrons de múltiplas camadas, sendo treinadas 100 redes para cada um dos parâmetros avaliados. Os resultados obtidos indicaram ser o uso de RNA uma ferramenta eficiente na predição da qualidade de painéis aglomerados. Todas as propriedades avaliadas com uso desta técnica no presente estudo apresentaram modelos com ajustes superiores a 0,90.This study aims to assess Artificial Neural Networks (ANN) in predicting particleboard quality based on its physical and mechanical properties. Particleboards were manufactured using eucalyptus (Eucalyptus grandis) and bonded with urea-formaldehyde and phenol-formaldehyde resins. To characterize quality, physical (density and water absorption and thickness swelling after 24-hour immersion) and mechanical (static bending strength and internal bond) properties were assessed. For predictions, adhesive type and particleboard density were adopted as ANN input variables. Networks of multilayer Perceptron (MLP) were adopted, training 100 networks for each assessed parameter. The results pointed out ANN as effective in predicting quality parameters of particleboards. With this technique, all the assessed properties presented models with adjustments higher than 0.90

EVALUACIÓN DE PROCEDIMIENTOS SIMPLIFICADOS EN LA CUANTIFICACIÓN VOLUMÉTRICA DE UNA PLANTACIÓN DE PINO

Quantification of wood volume in forests stands is necessary for forest management of plantations particularly with respect to the timber trade. Traditional sampling methods used in forest inventories are onerous and costly. Development of rapid, cheap and precise methods which facilitate the corresponding volumetric quantification are desirable. We compared four sampling methods for determining wood volume in a Pinus plantation. Three of those methods are based exclusively on diameter measurement, whereas the fourth is based on wood volume. Eight randomly located 600 m2 plots were used where each method was applied to determine the wood volume per hectare. There were no significant differences in methods for determining wood volume with a permitted maximum error of 10%, and a significance level of α = 0.05. All methods provided reliable estimations of wood volume per unit area, although the Hohenadl diameter method performed slightly better.La cuantificación del volumen sólido de madera en plantaciones forestales es imprescindible para la adecuada ordenación de los rodales y su correspondiente comercialización. Los métodos de muestreo utilizados tradicionalmente en los inventarios forestales son onerosos y dispendiosos siendo de fundamental importancia la obtención de métodos rápidos, baratos y precisos que faciliten la correspondiente cuantificación volumétrica sobre todo en plantaciones de áreas relativamente pequeñas. El objetivo de este trabajo consistió en comparar cuatro métodos de muestreo para determinar el volumen de madera de una plantación de Pinus. Tres de los métodos se fundamentaron exclusivamente en mediciones del diámetro y el cuarto correspondió al procedimiento de la cubicación de 553 árboles. En ocho parcelas circulares de 600 m2 cada una ubicadas aleatoriamente se obtuvo el volumen de madera por hectárea. Se observó que los métodos de obtención del volumen no presentaron diferencias significativas para un error máximo admisible de 10% considerado del nivel de significancia de α = 0.05. Los métodos permitieron la estimación confiable del volumen de madera por unidad de área, con una pequeña ventaja del método que utilizó el diámetro de Hohenadl

Comparative analysis between two estimation proceedings for the volume variable from Eucalyptus Urophylla plantation in Mineiros county – Goiás.

Este trabalho objetivou ajustar e testar modelos de afilamento para descrever o perfil do fuste de Eucalyptus urophylla, visando determinar a compatibilidade entre o volume obtido com o advindo de modelos volumétricos. Mediante as técnicas de regressão, utilizando o método dos mínimos quadrados foram ajustados modelos volumétricos e de afilamento para a estimativa do volume individual e do povoamento. A seleção do melhor modelo, baseou-se nas seguintes estatísticas de ajuste e precisão por ordem de importância, análise do gráfico de dispersão dos resíduos, análise do erro padrão da estimativa (Syx e Syx %) e por fim a análise do coeficiente de determinação ajustado (R2). Os resultados apontaram que para a estimativa da variável volume, o modelo volumétrico de Schumacher e Hall (log),apresentou as melhores estatísticas. Para determinar os diferentes diâmetros ao longo do fuste e o volume total, o polinômio do 5° grau proposto por SCHÖEPFER foi o selecionado devido a superioridade de seus resultados. Não houve diferença significativa ao se comparar o volume advindo de equação de volume com o oriundo de equação de afilamento. _______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe aim of this work was to adjust and test taper models to describe the stem profileof Eucalyptus urophylla, in order to establish compatibility between the obtained volume and the volume from volumetric models. Using regression techniques and Ordinary Least Squares Method, were adjusted the volumetric and taper models for individual and plantation volume estimation. The best model selection was done byusing the following statistics in decreasing importance: graphical distribution ofresidues analysis, residual standard error (Syx and Syx%) and finally thedetermination coefficient (R2). The results indicated that for volume estimation through the Schumacher and Hall (log) showed the best statistics. For diameter logs along the stem determination was selected the polynomial of 5th degree proposed by SCHÖEPFER for its superiority in terms of. There was no significant difference whencomparing obtained volume from equation to the volume obtained from taper models

Site classification for eucalyptus urophylla planting at Niquelândia state of Goiás

Este estudo foi realizado com o objetivo de estimar o índice de sítio para povoamentos de Eucalyptus urophylla localizados no município de Niquelândia, Estado de Goiás, pertencente à empresa mineradora CODEMIN, de propriedade do Grupo Anglo American. Para atender a este estudo foram selecionadas 21 parcelas de 0,06 ha, monitoradas periodicamente dos 3 (três) anos até os 6 anos de idade. Considerou-se a idade de referência igual a 7 (sete)anos. Foram testados seis modelos de índice de sítio. O modelo de Chapman & Richard foi selecionado e posteriormente submetido ao teste de anamorfismo, a partir da verificação da existência de relação linear entre o índice de sítio e as alturas dominantes médias em diferentes idades. A análise do teste de anamorfismo detectou que a base de dados segue um padrão anamórfico, indicando que o índice de sítio não depende da idade, mas sim da capacidade produtiva do local. O método da curva-guia foi a técnica utilizada para a construção das curvas de índice de sítio. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThis study was carried out with the purpose of estimating the site index for Eucalyptus urophylla stands located at the county of Niquelândia, in the state of Goiás. The stands are owned by the mining company CODEMIN, property of the Anglo American Group. In order to execute the study, 21 plots of 0.06ha were selected. They were periodically monitored from their 3rd to their 6th year of age. A reference age of 7 years old was considered. Six models of site index were tested. The Chapman and Richard model was tested and then submitted to the anamorphism test, through the verification of the existence of a linear relationship between the site index and the average dominant heights in different ages. The analysis of the anamorphism test showed that the data base follows an anamorphic pattern, indicating that the site index doesn’t depend on the age, but on the productive capacity of the site. The guide-curve method was the adopted technique for building the site index curves

INTERPOLADOR GEOESTATÍSTICO PARA ESTIMAR VOLUME NUM POVOAMENTO DE Eucalyptus urophylla, EM RIO VERDE/GOIÁS

Os métodos tradicionais de estatística aplicados em inventários florestais não exploram suficientemente as relações existentes entre as unidades amostrais. O presente estudo buscou comparar as estimativas de um interpolador geoestatístico em relação ao inventário florestal tradicional. A área de estudo envolveu um total de 116 hectares de Eucalyptus urophylla em Rio Verde/GO. Esta floresta, plantada em 2005, tem espaçamento 2,8 m x 1,8 m. Para este estudo foram amostradas 23 parcelas de 400 m² cada. Para avaliação do processo de interpolação foram utilizadas de forma aleatória 13 parcelas das 23 alocadas. As outras 10 parcelas foram utilizadas para validação da interpolação. Os resultados desta pesquisa indicam que não houve diferença significativa entre as estimativas feitas a partir da Krigagem Ordinária e do inventário florestal tradicional. Assim sendo, o método se mostrou eficiente para estimar o volume no povoamento florestal em estudo, podendo contribuir com muita eficiência na espacialização dessa variável

Relative efficiency of volumetric models with and without the tree height variable

Foi comparada a eficiência de duas equações volumétricas, sendo uma de dupla entrada e outra baseada na medição diâmetros na primeira tora. A pesquisa foi desenvolvida em um plantio de clones de eucaliptos na Estação Experimental do Araripe, localizado no município de Araripina, no semi-árido de Pernambuco. 150 árvores foram mensuradas, sendo essas divididas em dois grupos distintos com 75 árvores para cada um. Para um grupo foram obtidos os dados de circunferência a 0,30, 0,90, 1,10, 1,30, 1,50, 1,70 e no outro grupo a 0,30, 0,50, 0,70 e 1,50 m. Em ambos os procedimentos foi cronometrado o tempo de medição. Cada árvore foi cubada, para proporcionar a obtenção do volume real através do método de Smalian. Foi feita a escolha dos dois modelos volumétricos utilizados neste estudo ln Vi = ln α + β lnDi + δ lnHi+ ξi (Schumacher e Hall, 1933) e logVi = α + βlogVS1 +…+ δnlogVSn + ξi (Silva e Borders, 1993). Ambas as equações resultantes não diferiram estatisticamente ao nível de 1% de probabilidade do método de cubagem rigorosa de Smalian. Para estimativa de volume de árvores de eucalipto, a equação de Silva é mais aconselhável e eficiente comparada à equação de Schumacher e Hall, pois a mesma não necessita de obtenção da variável altura, diminuindo assim o tempo de obtenção de dados e os custos totais no inventário florestal. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTIt has been compared the efficiency of two volumetric equations, one of double entry and other based on the diameter measurement on the first log. The research was developed in a planting land of eucalyptus clones in the experimental of Araripe, located in the town of Araripina, in the semi-arid of Pernambuco. 150 trees were measured, these being divided into two different groups of 75 trees each. In one group circumference data of 0.30, 0.90, 1.10, 1.30, 1.50, 1.70m and in the other of 0.30, 0.50, 0.70 and 1.50m were obtained. In both procedures the time of measurement was recorded. Every tree was put into a cubic form, to provide the obtainment of the actual volume through the Smalian method. A choice was made of the two volumetric models used in this study ln Vi= ln α + β lnDi + δ lnHi+ ξi (Schumacher and Hall, 1933) e logVi = α + βlogVSl +...+ δnlogVSn + ξi (Silva and Borders, 1993). Both resulting equations did not statistically differ to the level of 1% of probability of Smalian’s strict cubic content method. As for the estimative of the volume of eucalyptus trees, Silva’s equation is more advisable and efficient compared to the equation of Schumacher and Hall, for that one does not need the obtainment of the height variable, thus reducing the time of data obtainment and the overall costs in the forest inventory