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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Manolo Trindade Quintilhan
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2019
Orientador
Banca examinadora
Tommasiello Filho, Mario (Presidente)
Ferraz, Alexandre de Vicente
González, Alejandro Danilo Venegas
Guillemot, Joannès
Título em português
Crescimento, anatomia, microdensidade e propriedades hidráulicas do lenho de árvores de Eucalyptus grandis ao longo de uma rotação de 8 anos: correlações com o clima e ciclos do carbono e da água
Palavras-chave em português
Anatomia quantitativa do lenho
Condutividade do xilema
Fluxos de carbono e água
Propriedades físicas do lenho
Resumo em português
O crescimento e o desenvolvimento de ecossistemas florestais são fortemente influenciados pelas flutuações do clima. Sendo assim, espera-se que florestas de eucalipto de rápido crescimento sejam amplamente afetadas pelas mudanças climáticas. A utilização de métodos que possibilitem a avaliação e comparação dos atributos funcionais do xilema das árvores sob a dinâmica dos ciclos biogeoquímicos são necessários, a fim de antecipar e mitigar as consequências das mudanças climáticas no funcionamento das plantações. A análise do crescimento, anatomia, microdensidade e propriedades hidráulicas do xilema podem trazer importantes conhecimentos sobre a fisiologia das árvores. A avaliação dessas propriedades, contudo, ocorre geralmente em algumas regiões do xilema do tronco, ou ramos, sendo sua avaliação ao longo de todo o histórico das árvores um desafio. Assim, a relação entre as propriedades e atributos funcionais das árvores com os ciclos da água e do carbono no nível do ecossistema ainda não está claro. Em março de 2008, instalou-se em área localizada próxima do município de Itatinga-SP, a torre de fluxo do Projeto EucFlux. O projeto tem como objetivo avaliar os fluxos de carbono e água (eddy covariance) ao longo do crescimento e desenvolvimento de árvores de eucalipto. Isso, permite avaliar as dinâmicas biogeoquímicas sobre o ecossistema florestal, buscando predizer sua produtividade sob diferentes condições climáticas. Em novembro de 2009, mudas de Eucalyptus grandis foram plantadas na área experimental de 90 ha, sendo avaliadas (diâmetro, altura, volume, etc.) até maio de 2018 (final da rotação). Com o corte das árvores, uma análise retrospectiva das propriedades e atributos funcionais do xilema do tronco de árvores de E. grandis foi realizada. Buscando compreender as relações dessas propriedades com as variações inter-intranuais das variáveis climáticas e ciclos do carbono e da água registrados pela torre de fluxo. Os métodos, resultados e avanços do presente estudo são descritos em dois capítulos. No Capítulo I, utilizou-se amostras do lenho de Eucalyptus grandis, Tectona grandis e Cedrela fissilis, para a descrição de um protocolo para obtenção de cortes histológicos longos e seus potenciais usos para avaliação de anéis de crescimento de árvores de eucalipto e espécies arbóreas tropicais, em uma abordagem conjunta de anatomia microscópica, perfis de microdensidade e anatomia quantitativa. Para o Capítulo II, avaliou-se árvores de E. grandis, seus anéis de crescimento (classes dominantes e codominantes), relacionando o crescimento radial e as propriedades do lenho do seu tronco (anatomia e microdensidade conforme capítulo I) com os ciclos biogeoquímicos (torre de fluxo, eddy covariance) em um período de 8 anos e em resolução inter-intranual. Como também a relação da formação do xilema com o crescimento em altura das árvores no mesmo período e resolução. Observou-se diferenças significativas entre o crescimento e as propriedades do lenho das três classes de dominância, onde as dominantes, seguidas pelas codominantes e dominadas, apresentaram maiores dimensões e densidade do lenho. As variáveis climáticas e fluxos de carbono e água apresentaram forte correlação com as propriedades e atributos funcionais do lenho, onde maior temperatura média e disponibilidade de água, resultaram em maior crescimento do tronco, menor densidade do lenho e vasos de maior diâmetro e, assim, maior condutividade potencial do xilema. A evapotranspiração do ecossistema apresentou correlação significativa com todas as variáveis estudadas, sendo forte indício das flutuações das variáveis climáticas e, assim, regulador da formação do xilema e funcionamento das árvores. Observou-se correlação entre os fluxos de carbono e crescimento, onde valores mais negativos de C (maior sequestro) resultaram em maior crescimento. O evento de estresse hídrico de 2014 teve forte efeito sobre os ciclos do carbono e da água, alterando assim, as propriedades do lenho das árvores. Ainda, o crescimento em altura teve forte correlação com as propriedades do lenho, onde maior altura resultou em vasos de maior dimensão e, assim, um sistema hidráulico com maior potencial de condução, contudo, com maior risco de cavitação e falha hidráulica. Os resultados integrados apontam o forte potencial da utilização de cortes histológicos longos para espécies tropicais, aprimorando a delimitação das camadas de crescimento anuais e permitindo a quantificação de variáveis anatômicas em conjunto com perfis de microdensidade, fundamentais para estudos fisiológicos das árvores. Assim, a relação das propriedades do lenho, com as flutuações das variáveis climáticas e ciclos do carbono e da água ao longo de todo o histórico de uma rotação de eucalipto em resolução inter-intranual tornou-se possível, indicando importantes novas possibilidades para os estudos de dendrocronologia e ciências florestais.
Título em inglês
Growth, anatomy, microdensity and hydraulic properties of the Eucalyptus grandis tree wood over an 8-year rotation: correlations with climate and carbon and water cycles
Palavras-chave em inglês
Carbon and water fluxes
Conductivity of xylem
Physical properties of the wood
Quantitative wood anatomy
Resumo em inglês
Growth and development of forest ecosystems are strongly influenced by climate fluctuations. Thus, fast-growing eucalyptus forests are expected to be largely affected by climate change. The use of methods that allow the evaluation and comparison of the functional traits of the tree xylem under the dynamics of the biogeochemical cycles are necessary in order to anticipate and mitigate the consequences of climate change on the functioning of plantations. The analysis of the growth, anatomy, microdensity and hydraulic properties of the xylem can bring important knowledge about the physiology of the trees. The evaluation of these properties, however, usually occurs in some regions of the trunk xylem, or branches, and their evaluation throughout the entire tree history is a challenge. Thus, the relationship between the properties and functional traits of trees with water and carbon cycles at the ecosystem level is still unclear. In March 2008, the flux tower of the EucFlux Project was installed in an area located near of Itatinga-SP. The project aims to evaluate the flux of carbon and water (eddy covariance) along the growth and development of eucalyptus trees. This allows to evaluate the biogeochemical dynamics on the forest ecosystem, seeking to predict its productivity under different climate conditions. In November 2009, seedlings of Eucalyptus grandis were planted in the experimental area of 90 ha, being evaluated (diameter, height, volume, etc.) until May 2018 (end of rotation). With the cut of the trees, a retrospective analysis of the properties and functional traits of the trunk xylem of E. grandis trees was performed. Seeking to understand the relationships of these properties with inter and intra annual variations of the climate variables and cycles of carbon and water, recorded by flux tower. The methods, results and advances of the present study are described in two chapters. In Chapter I, samples of Eucalyptus grandis, Tectona grandis and Cedrela fissilis wood, were used to describe a protocol for obtaining long histological sections and their potential uses for evaluation of growth rings of eucalyptus trees and tropical tree species, in a joint approach of microscopic anatomy, microdensity profiles and quantitative wood anatomy. For Chapter II, it was evaluated E. grandis trees, their growth rings (dominant and codominant classes), relating the radial growth and the wood properties of their trunk (anatomy and microdensity according to chapter I) to the biogeochemical cycles (flux tower, eddy covariance) over a period of 8 years in inter and intra annual resolution. As also, the relation of the xylem formation with the growth in height of the trees in the same period and resolution. Significant differences were observed between growth and wood properties of the three dominance classes, where dominant, followed by codominant and dominated, had larger wood dimensions and density. The climate variables and carbon and water fluxes showed a strong correlation with the properties and functional attributes of the wood, where higher mean temperature and water availability resulted in higher trunk growth, lower wood density and larger diameter vessels, greater potential conductivity of the xylem. The evapotranspiration of the ecosystem showed a significant correlation with all the studied variables, being a strong indication of the climate variables fluctuations and, therefore, regulator of xylem formation and tree functioning. There was a correlation between carbon fluxes and growth, where more negative values of C (higher sequestration) resulted in higher growth. The water stress event of 2014 had a strong effect on the carbon and water cycles, thus altering the wood properties of the trees. Also, the growth in height had a strong correlation with the properties of the wood, where higher height resulted in larger vessels and, thus, a hydraulic system with greater potential of conduction, however, with greater risk of cavitation and hydraulic failure. The integrated results point to the strong potential of using long histological sections for tropical species, improving the delimitation of the annual growth layers and allowing the quantification of anatomical variables together with microdensity profiles, fundamental for physiological studies of the trees. Thus, the relationship of wood properties with fluctuations in climate variables and cycles of carbon and water throughout the history of an inter-intranasal eucalyptus rotation became possible, indicating important new possibilities for the studies dendrochronology and forest sciences.
 
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Data de Publicação
2019-09-12
 
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