Mixed forest plantations of N₂ -fixing trees (NFT) and non- N₂ -fixing trees (non-NFT) have been proposed to increase productivity and ecosystem services in regions with N- deficient soils. These intercropped systems can increase availability, use, and efficiency of natural resources (light, water, nutrients) when compared to monocultures. However, mixed- species plantations in Brazil cover a very small area in comparison to monocultures. To overcome this situation, studies must be carried out on the relationships between species, soil, and climate conditions, and management techniques by characterizing ecosystem functions and interactions to increase productivity of mixed-species plantations compared to monocultures, in an ecologically friendly and efficient way. Our study aimed to gain insights into facilitation and competition processes in pure and mixed-species plantations of Eucalyptus and Acacia mangium. The thesis is structured in three main parts where we aimed to better understand the ecological processes of pure and mixed-species plantations under contrasting silvicultural and edaphoclimatic conditions. We used ¹⁵N isotopic tracer, MAESTRA model, and inventory and biomass data to assess the effects of competition and facilitation process in pure and mixed-species plantations of Eucalyptus and Acacia mangium under contrasting nutrient supply, different planting densities, and spatial arrangements, as well as different climatic and soil conditions. In the first part, our results showed that the N released from forest floor decomposition was 31% higher in fertilized than in unfertilized plots, and that short-term belowground N transfer from Acacia to Eucalyptus was found close to harvest age and higher with lower nutrient supply. In the second part, we showed that the differences between treatments in the stem biomass growth (SBG) of Eucalyptus was mainly explained by differences in light absorption, while the differences in SBG of Acacia was explained by light absorption and light use efficiencies. The highest stand productivity was observed in 100E with 1666 trees ha-1. However, Eucalyptus in the arrangement 33A:67E with 1111 trees ha-1 had a greater SBG than in 50A:50E and a similar production than in 100E. Moreover SBG, light absorption and light use efficiency of Acacia resulted from the combined effects of stand density and presence of Eucalyptus, while for Eucalyptus these variables were strongly dependent on Eucalyptus stand with low or no impact of Acacia. In the third part, our results showed that stressful conditions, such as hotter droughts, led to higher Eucalyptus mortality in Sinop-MT and higher Acacia mortality rates in Colinas-TO. The greatest growth and highest biomass production of Eucalyptus trees was found in Itatinga-SP, while the highest tree growth and stand production for Acacia occurred in Sinop- MT. Our results provided insights into how silvicultural practices may impact the behavior of pure and mixed-species plantations of Eucalyptus and Acacia mangium and how changes in climate and soil properties may affect the survival and development of each species. In this project, we stressed the interest to associate Acacia to Eucalyptus in forest plantations to limit N eucalypt deficiencies when stands are established in low-fertility soils and/or fertilizers are not applied. We highlighted the importance to define optimal planting design and planting density to improve forest production, as well as account for climatic, and soil characteristics under stressful conditions to avoid large mortality rate and promote sustainable forest plantation management.

Plantações mistas de árvores fixadoras de N₂ (NFT) e árvores não fixadoras de N₂ (não- NFT) tem sido propostas para aumentar a produtividade e os serviços ecossistêmicos em regiões com solos deficientes em N. Essas plantações podem aumentar a disponibilidade, e a eficiência do uso dos recursos naturais (luz, água, nutrientes) quando comparados às monoculturas. No entanto, plantações de espécies mistas no Brasil ainda cobrem uma área muito pequena em comparação às monoculturas. Para mudar esta realidade, estudos sobre as relações entre espécies, condições do solo, do clima e das técnicas de gestão caracterizando as funções e interações com os ecossistemas devem ser realizados a fim de aumentar a produtividade dessas plantações, de uma forma ecológica e eficiente. Nosso estudo teve como objetivo obter informações sobre os processos de facilitação e competição em plantações puras e mistas de Eucalyptus e Acacia mangium. A tese está estruturada em três partes principais nas quais procuramos compreender melhor os processos ecológicos de plantação puras e mistas sob diferentes condições silviculturais e edafoclimáticas. Utilizamos o traçador isotópico ¹⁵N, o modelo MAESTRA, e dados de inventário e biomassa para avaliar os efeitos de competição e de facilitação em plantações puras e mistas de Eucalyptus e i>Acacia mangium. Condições contrastantes de fertilização, diferentes densidades de plantio,arranjos espaciais, e condições edafoclimáticas foram consideradas. Na primeira parte, nossos resultados mostraram que o N liberado da decomposição do solo florestal foi 31% maior em parcelas fertilizadas do que em parcelas não fertilizadas, e que houve uma transferência a curto prazo de N abaixo do solo da acacia para os eucaliptos perto da idade da colheita, sendo maior nos tratamentos não fertilizados. Na segunda parte, mostramos que as diferenças entre os tratamentos no crescimento da biomassa do lenho (CBL) do eucalipto foram principalmente explicadas pelas diferenças na absorção de luz, enquanto que as diferenças no CBL de acácia foram explicadas pela absorção de luz e eficiência na utilização de luz. A maior produtividade do povoamento foi observada em 100E com 1666 árvores ha-1. Contudo, o eucalipto no arranjo 33A:67E com 1111 árvores ha-1 teve um CBL maior do que em 50A:50E e uma produção semelhante ao 100E. Além disso, o CBL, a absorção de luz e a eficiência do uso da luz de Acacia resultaram dos efeitos combinados da densidade do povoamento e da presença de Eucalyptus, enquanto que para os Eucalyptus estas variáveis foram fortemente dependentes dele mesmo, com baixo ou nenhum impacto daAcacia. Na terceira parte, os nossos resultados mostraram que condições estressantes, como secas mais quentes, levaram à uma maior mortalidade dos eucaliptos em Sinop-MT e das acácias em Colinas-TO. O maior crescimento e maior produção de biomassa dos eucaliptos foi encontrado em Itatinga-SP, enquanto que o maior crescimento e produção da Acacia ocorreu em Sinop-MT. Nós mostramos como o manejo florestal pode impactar o comportamento das plantações de espécies puras e mistas de Eucalyptus e A. mangium e como as mudanças no clima e nas propriedades do solo podem afetar a sobrevivência e desenvolvimento de cada espécie. Neste projeto, evidenciamos o interesse de associar a acácia aos eucaliptos em plantações florestais para limitar as deficiências de N do eucalipto quando os povoamentos são estabelecidos em solos de baixa fertilidade e/ou quando não são aplicados fertilizantes. Destacamos a importância de definir o arranjo e densidade de plantio ótima para melhorar a produção florestal, bem como a importância das características edafoclimáticas em condições de stress para evitar uma grande taxa de mortalidade e promover a gestão sustentável das plantações florestais.