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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.11.2018.tde-21082018-175821
Documento
Autor
Nome completo
Daigard Ricardo Ortega Rodriguez
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2018
Orientador
Banca examinadora
Tommasiello Filho, Mario (Presidente)
Andrade, Guilherme de Castro
Ferraz, Alexandre de Vicente
Roig, Fidel Alejandro
Título em inglês
Wood properties of 17-year-old Pinus taeda L. trees under composted pulp-mill sludge fertilization by tree-ring analysis
Palavras-chave em inglês
Dendrochronology
Non-destructive methods
Organic fertilizer
Wood production
Resumo em inglês
The analysis of the fertilization effects on wood productivity and tree-wood quality is important in forest plantations management.. The monitoring of these practices are generally defined by the continuous measurement of tree dimensions in permanent plots in periodic forest inventories. This methodology implies the availability of information restricted to a few years. On the other hand, the annual tree-ring analysis constitutes an efficient alternative methodology to the permanent plots uses. This study aimed to analyze the growth, wood density and nutritional concentration of 60 Pinus taeda trees treated with 6 different doses of composted pulp-mill sludge (CPMS): 0 , 20, 40, 80 and 100 t ha-1. Ten 17 year-old-trees for each treatment were selected, felled and wood cross sections (5 cm, thickness) were cut at the base, 1.30 m (DBH), 25, 50, 75 and 100% (6 cm, commercial trunk height). The annual tree-rings of the wood discs were delimitated and radial-longitudinally synchronized, and the tree stems reconstructed. Twin radial thin wood slices were cut transversely (DBH, trunk position), conditioned and analyzed by non-destructive techniques of X-ray densitometry and X-ray fluorescence (μ-XRF), to obtain the microdensity and wood nutrients profile. Width, density, biomass and nutrient concentration chronologies were analyzed by dendrochronological methods and correlated to seasonal variations of rainfall and temperature. Principal Component Analysis (PCA) was applied to explore the interaction of tree-ring variables, as well as analysis of variance (ANOVA) to verify the difference between treatments. The results analysis are presented in three chapters aiming to reach the main objective of this study. In Chapter I, the radial variation of the tree-ring microdensity and the integration of tree-ring density and width data in allometric equations were analyzed in order to improve the estimation of wood biomass production. Also, the response of the Pinus taeda trees to the CPMS treatments was dated. In Chapter II the response of the stem P. taeda trees development to the CPMS doses was analyzed. Increments of up to 24, 37 and 127% in the stem diameter, height and volume, respectively were observed. It is also proposed a management guide based on the simulation of P. taeda wood production under 84 t ha-1 CPMS for 21-year rotation and thinning at 7 and 13 years resulted in a wood productivity of 11.9 m3 ha-1 or 5.04 Mg ha-1 per year. In Chapter III the tree-ring nutrients concentration (phosphorus, sulfur, potassium, calcium, manganese and iron; P, S, K, Ca, Mn and Fe) were quantified. Ca and Mn decrease in the pith-bark direction; K and S decrease from the pith up to 8-9th annual tree-ring and, then, increase to the bark and Fe e P presented no distinguished radial trends. The results integration showed mainly correlations of P. taeda trees growth, wood density and nutrient concentration with local precipitation and significantly effects of CPMS soil fertilizer up to the 5th year after their application. This study provided an historical evaluation of growth, wood density and nutrient concentration of P. taeda trees. Evidencing the application of annual tree- rings in the monitoring of forest plantations under silvicultural treatments.
Título em português
Propiedades do lenho do tronco das árvores de Pinus taeda L. submetidas a aplicação de resíduo celulósico através da análise de anéis de crescimento
Palavras-chave em português
Dendrocronologia
Fertilizante orgânico
Métodos não destrutivos
Produção florestal
Resumo em português
Na aplicação de fertilizantes em plantações é fundamental o entendimento e a avaliação do efeito na produtividade e qualidade da madeira das árvores das espécies florestais. Os processos de monitoramento destas práticas são, geralmente, definidos pela mensuração contínua das dimensões das árvores em parcelas permanentes em inventários florestais periódicos. No geral, esta metodologia de monitoramento implica na disponibilidade de informações restritas a poucos anos. Por outro lado, a análise dos anéis de crescimento anuais constitui-se em eficiente metodologia alternativa ao uso de parcelas permanentes. Neste contexto, o presente estudo visa analisar o crescimento, densidade e concentração de nutrientes dos anéis de crescimento anuais do lenho de 60 árvores de Pinus taeda de 17 anos de plantação experimental submetida a 6 tratamentos com resíduo celulósico compostado (CPMS), sendo: 0, 20, 40, 80 e 100 t ha-1. Foram selecionadas 10 árvores correspondentes a cada tratamento, cortados discos do lenho a 0, DAP, 25, 50, 75 e 100% da altura comercial do tronco (6 cm de diâmetro mínimo), delimitados e mensurados os anéis de crescimento na sua seção transversal e construído o crescimento radial-longitudinal do tronco das árvores. Amostras radiais gêmeas foram cortadas transversalmente do lenho dos disco do DAP do tronco, acondicionadas e analisadas por técnicas não destrutivas de densitometria de raios X e por fluorescência de raios X (μ-XRF), determinando-se a variação radial da microdensidade e dos nutrientes do lenho. As análises dendrocronológicas dos anéis de crescimento anuais propiciaram a construção das cronologias da largura, densidade, biomassa e concentração dos nutrientes, comparando-as com as variações sazonais de precipitação pluviométrica e de temperatura. Aplicou-se se a análise de componentes principais (PCA) para explorar a interação das variáveis dos anéis de crescimento, bem como a análise de variância (ANOVA) para verificar a diferença entre tratamentos. Os resultados das análises são apresentados em três capítulos atendendo ao objetivo do presente estudo. NoCapítulo I, analisou-se a variação radial da microdensidade dos anéis de crescimento, e a integração dos dados de densidade e largura dos anéis de crescimento em equacões alométricas para melhorar a estimativa da produção de biomassa de madeira. Ainda foi datada a resposta das árvores de Pinus taeda aos tratamentos com CPMS. No Capítulo II analisou-se o histórico da resposta do desenvolvimento do tronco das árvores de Pinus taeda às doses de CPMS, com incrementos de até 24, 37 e 127% no diâmetro, altura e volume do tronco, respectivamente. Propõe-se, ainda, a confecção de guia de manejo baseado na simulação da produção de madeira de P. taeda submetido a 84 t ha-1 CPMS para rotação de 21 anos e desbastes ao 7º e 13º ano resultando em produtividade de 11,9 m3 ha-1 ou 5,04 Mg ha-1 por ano. No capítulo III quantificou-se a concentração de nutrientes (fósforo, enxofre, potássio, cálcio, manganês e ferro; P, S, K, Ca, Mn e Fe) nos anéis de crescimento anuais das árvores. Observou-se que Ca e Mn diminuem na direção medula-casca; K e S diminuem da medula até o 8-9º anel, em seguida, aumentam na direção da casca, enquanto Fe e P não apresentaram tendências radiais. Os resultados integrados do histórico do crescimento, densidade da madeira e concentração de nutrientes no lenho das árvores de P. taeda mostraram que a variabilidade anual esta correlacionada, principalmente, com a precipitação local e com o efeito da aplicação de CPMS até cerca do 5º ano. O presente estudo propiciou a avaliação histórica do crescimento, densidade e concentração de nutrientes do lenho das árvores de Pinus taeda. Evidenciando a aplicação dos anéis de crescimento anuais no monitoramento de plantações florestais submetidas a tratamentos silviculturais.
 
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Data de Publicação
2018-09-13
 
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