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Título: Qualidade de mudas e estabelecimento em campo de espécies florestais de importância econômica em resposta ao sítio de plantio
Autor: Guimarães, Zilza Thayane Matos
Orientador: Ferreira, Marciel José
Palavras-chave: subsolagem
gradagem
física do solo
tamanho inicial da muda
biomassa
bifurcação
Data do documento: 26-Abr-2023
Programa: Ciências de Florestas Tropicais - CFT
Abstract: In the implantation of forest stands, the interaction quality of the seedling versus the planting site is decisive for the better establishment of the species in the field. However, for forest species native to the Amazon region, little is known about the direct effects of these factors on the survival and growth of plantations. In the present study, we intend to analyze whether the seedling quality standard influences the field performance of forest species of economic importance in response to the quality of the site. Seedlings of three native forest species of high economic value in the region were used: Bertholletia excelsa, Dipteryx odorata and Tachigali vulgaris. At the end of the nursery phase, the seedlings were grouped into four size classes according to the variation in the root collar diameter (rcd): B. excelsa and D. odorata (1: 3 ≤ rcd < 4 mm; 2: 4 ≤ rcd < 5 mm; 3: 5 ≤ rcd < 6 mm; 4: 6 ≤ rcd < 7 mm) and T. vulgaris (1: 2,5 ≤ rcd < 3,5 mm; 2: 3,5 ≤ rcd < 4,5 mm; 3: 4,5 ≤ rcd < 5,5 mm; 4: 5,5 ≤ rcd < 6,5 mm). Before planting in the field, morphological attributes of seedling quality were measured in 120 plants (10 per size class per species). The field experiment was arranged in a split-plot design inside three randomized blocks. Two main factors were tested for three forest species: site preparation methods (mechanical site preparation and manual holing preparation) and seedling size (according to four classes of root collar diameter). Each block of 30 x 42 m was divided into two plots of 15 x 42 m according to the site preparation methods (mechanical site preparation = subsoiling + harrowing and manual holing preparation). In each plot, each species was allocated separately (subplots), where the diameter classes were allocated in four planting rows (one per diameter class) in a 3 x 2 m spacing. This thesis is structured around three specific objectives: a) to evaluate the relationships between morphological attributes that evaluate seedling quality in the nursery and the short-term responses of the combined effect of seedling quality and planting site on field performance of three species native to the Amazon (manuscript 1); b) to evaluate the effect of time on the effects of silvicultural practices on soil quality and on the relationships between initial attributes and field performance of these three species in different site qualities (manuscript 2); and c) to evaluate the combined effect of initial seedling size and planting site on growth, biomass and stem quality for species of economic and ecological relevance in the Amazon region (manuscript 3). For all species, root collar diameter was a good predictor of destructive attributes that evaluated seedling quality, such as Dickson’s quality index. Site preparation methods resulted in different site qualities. Mechanical site preparation improved the total porosity (62.20%) and reduced the bulk density (0.92 g cm-3) and penetration resistance (0.91 MPa) compared to manual holing preparation (53.19% for total porosity, 1.12 g cm-3 for bulk density and 2.67MPa for penetration resistance). Survival after one year was not affected by initial attributes or site preparation methods. The initial attributes were poor predictors of field growth after one year for D. odorata and T. vulgaris. The field performance of B. excelsa seedlings was affected by initial attributes, site, and the combination of both. The initial size increases the final size in mechanical site preparation. The definition of a target plant concept cannot be generalized to all evaluated species and site conditions. For D. odorata and T. vulgaris, a size of 3 mm reached good performance, and for B. excelsa, the seedlings were larger (more than 5 mm root collar diameter and 40 cm height). The difference between sites decreased by half 43 months after intervention (from 2.9 times for 7 months after intervention to 1.5 times at 31 and 43 months). Silvicultural practices influenced changes in growth with time after planting. For B. excelsa, the initial size classes had changes with time that were more similar, while for T. vulgaris, site qualities had changes with time that were more similar. For all species, the relationships between seedling size and growth were affected by the site (B. excelsa and T. vulgaris) or the year (D. odorata) but not by the combination of both. For B. excelsa and D. odorata, the relationships were stronger in the first year, independent of the site condition, while for T. vulgaris (in mechanical site preparation), the relationships became stronger in the second and third years. These results are important to define the benefits of applying mechanical site preparation to improve the soil physical properties or the performance of the species in the short and medium term. Three years after planting, T. vulgaris had 8- and 6-fold higher stem volume and total biomass, respectively, than B. excelsa and D. odorata. B. excelsa allocated a high quantity of biomass to roots (root mass fraction), and D. odorata had the highest and lowest biomass allocated to stems and branches, respectively. Overall, the productivity, accumulation and partitioning of biomass of species were poorly explained by the initial seedling size and site quality, especially for D. odorata and T. vulgaris. For B. excelsa, the largest seedlings reached high values of increment in biomass and stem volume when planted in mechanical site preparation. The initial seedling size was not a strong predictor of final plant size for all species under different site conditions, despite moderate correlation values for B. excelsa in mechanical site preparation. Only site quality affected the quality of trees (forked stems) and only for T. vulgaris. Mechanical site preparation had 61.6% forked trees versus 21.3% manual holing preparation. These findings suggest species-specific responses of native species to silvicultural practices, which are important to the establishment of productive plantations in Amazonia.
Resumo: Na implantação de povoamentos florestais, a interação qualidade da muda versus sítio de plantio é determinante para o melhor estabelecimento das espécies em campo. Para espécies florestais nativas da região amazônica, pouco se conhece em relação aos efeitos diretos desses fatores sobre a sobrevivência e crescimento dos plantios. Neste estudo, buscou-se analisar se o padrão de qualidade das mudas influencia o desempenho em campo de espécies florestais de importância econômica em resposta ao sítio de plantio. Foram utilizadas mudas de três espécies florestais nativas de alto valor econômico na região - Bertholletia excelsa, Dipteryx odorata e Tachigali vulgaris. Ao final da fase de viveiro, as mudas foram agrupadas em quatro classes de tamanho segundo a variação no diâmetro do coleto (dac): B. excelsa e D. odorata (1: 3 ≤ dac < 4 mm; 2: 4 ≤ dac < 5 mm; 3: 5 ≤ dac < 6 mm; 4: 6 ≤ dac < 7 mm) e T. vulgaris: (1: 2,5 ≤ dac < 3,5 mm; 2: 3,5 ≤ dac < 4,5 mm; 3: 4,5 ≤ dac < 5,5 mm; 4: 5,5 ≤ dac < 6,5 mm). Antes do plantio em campo, foram medidos atributos morfológicos de qualidade da muda em 120 plantas (10 por classe de tamanho por espécie). O experimento de campo foi instalado em esquema de parcelas subdivididas em três blocos casualizados. Dois fatores principais foram testados para as três espécies florestais: métodos de preparo do solo (preparo mecanizado e abertura manual de covas) e tamanho das mudas (de acordo com quatro classes de diâmetro do coleto). Cada bloco de 30 x 42 m foi dividido em duas parcelas de 15 x 42 m de acordo com os métodos de preparo do solo (preparo mecanizado = subsolagem + gradagem; e abertura manual da cova). Em cada parcela, cada espécie foi alocada separadamente (sub-parcelas) onde estão alocadas as classes de diâmetro em quatro linhas de plantio (uma por classe de diâmetro), no espaçamento de 3 x 2 m. Esta tese está estrutura em três objetivos específicos: a) avaliar as relações entre atributos morfológicos de qualidade da muda na fase de viveiro e as respostas de curto prazo do efeito combinado da qualidade da muda e do sítio de plantio no desempenho em campo de três espécies nativas da Amazônia (artigo 1); b) avaliar a influência do tempo nos efeitos das práticas silviculturais sobre a qualidade do solo e nas relações entre os atributos iniciais e o desempenho em campo dessas três espécies nas diferentes condições de sítio (artigo 2) e; c) avaliar o efeito combinado do tamanho inicial da muda e do sítio de plantio no crescimento, biomassa e qualidade do fuste de espécies arbóreas da região amazônica (artigo 3). Para todas as espécies, o diâmetro do coleto foi um bom preditor de atributos destrutivos que avaliaram a qualidade das mudas, como o índice de qualidade de Dickson. Os métodos de preparo do solo resultaram em diferentes qualidades do sítio. O preparo mecanizado aumentou a porosidade total (62,20%) e reduziu a densidade aparente (0,92 g cm-3) e a resistência à penetração (0,91 MPa) em comparação com a abertura manual de covas (53,19% para porosidade total, 1,12 g cm-3 para densidade aparente e 2,67 MPa para resistência à penetração). Após um ano, a sobrevivência não foi afetada pelos atributos iniciais ou métodos de preparo do sítio, e os atributos iniciais foram fracos preditores do crescimento em campo para D. odorata e T. vulgaris. O desempenho de campo de mudas de B. excelsa foi afetado pelos atributos iniciais, local e pela combinação de ambos. O tamanho inicial aumenta o tamanho final no sítio com preparo mecanizado. A definição de um conceito de planta-alvo não pode ser generalizada para todas as espécies avaliadas e condições do sítio. Para D. odorata e T. vulgaris um tamanho de 3 mm de diâmetro tem bom desempenho e para B. excelsa as mudas maiores (mais de 5 mm de diâmetro do coleto e 40 cm de altura). A diferença entre os sítios diminuiu pela metade 43 meses após a intervenção (de 2,9 vezes 7 meses após a intervenção para 1,5 vezes aos 31 e 43 meses). As práticas silviculturais tiveram efeito sobre as mudanças no crescimento com o tempo após o plantio. Para B. excelsa, as classes de tamanho iniciais tiveram mudanças com o tempo mais semelhantes entre si enquanto para T. vulgaris as qualidades de sítio tiveram mudanças com o tempo mais semelhantes. Para todas as espécies, as relações entre o tamanho da muda e o crescimento foram afetadas pelo sítio (B. excelsa e T. vulgaris) ou pelo ano (D. odorata), mas não pela combinação de ambos. Para B. excelsa e D. odorata, as relações foram mais fortes no primeiro ano, independente do sítio, enquanto para T. vulgaris (no preparo mecanizado), as relações se tornaram mais fortes no segundo e terceiro anos. Esses resultados são importantes para definir os benefícios da aplicação do preparo mecanizado para melhorar as propriedades físicas do solo ou o desempenho das espécies a curto e médio prazo. Três anos após o plantio, T. vulgaris apresentou volume de fuste e biomassa total 8 e 6 vezes maiores, respectivamente, que B. excelsa e D. odorata. B. excelsa alocou uma grande quantidade de biomassa para raízes (fração de massa de raiz), e D. odorata teve a maior e menor biomassa alocada para fuste e galhos, respectivamente. No geral, a produtividade, acúmulo e partição da biomassa das espécies foram pouco explicadas pelo tamanho inicial das mudas e qualidade do sítio, especialmente para D. odorata e T. vulgaris. Para B. excelsa, as mudas maiores alcançaram altos valores de incremento em biomassa e volume do fuste quando plantadas em preparo mecanizado. O tamanho inicial da muda não foi um forte preditor do tamanho final para todas as espécies em diferentes condições de sítio, apesar dos valores de correlação moderada para B. excelsa no preparo mecanizado. Apenas a qualidade do sítio afetou a qualidade das árvores (bifurcação) e apenas para T. vulgaris. O sítio com preparo mecanizado teve 61,6% de árvores bifurcadas contra 21,3% no sítio com abertura manual de covas. Esses resultados sugerem respostas espécie-específicas a práticas silviculturais importantes para o estabelecimento de plantios com finalidade de produção na Amazônia.
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