Este é um projeto de pesquisa cooperativa de 2 universidades (Universidade de São Paulo ESALQ e Colorado State University), 7 empresas florestais (Aracruz, Bahia Sul Celulose, Cenibra, Copener Florestal, International Paper, VCP e Veracel), e a Rocky Mountain Research Station do USDA Forest Service.

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Plantações de Eucalyptus no Brasil estão entre os ecossistemas mais produtivos no mundo, cobrindo milhões de hectares e produzindo usualmente mais de 40 m³/ha/ano de madeira. Estas taxas recorde de produtividade são possíveis devido a silvicultura intensiva, incluindo seleção genética de árvores superiores, propagação clonal, preparo intensivo do solo, e fertilização. O grupo de BEPP desenvolveu vários projetos para descrever e testar os fatores que determinam o crescimento das plantações de Eucalyptus.

BEPP Projeto 1. Produtividade do Eucalyptus através de Gradiente Geográfico:

Como parte da tese de PhD na Colorado State University, Jose Luiz Stape da ESALQ/USP trabalhou com a Copener Florestal para examinar padrões em ecologia de produção ao longo de um gradiente geográfico de locais de alta-pluviosidade perto da costa, para locais de baixa-pluviosidade no interior. Eles examinaram o papel das taxas variáveis de provisão de recurso por este gradiente, como também a taxa de uso dos recursos e eficiência de uso deste recurso. A eficiência de uso do recurso aumentou substancialmente para todos os recursos (luz, água, nitrogênio) em resposta a aumentos na disponibilidade de água. A influência da "água" foi evidente tanto na disponibilidade de água no solo (da chuva), quanto na umidade da atmosfera. Está disponível o manuscrito: Eucalyptus production and the supply, use and efficiency of use of water, light and nitrogen across a geographic gradient in Brazil. Um manuscrito sobre eficiência de uso de recursos também está disponível: Thinking about efficiency of resource use in forests.

BEPP Projeto2. Resposta de Plantações de Eucalyptus a Irrigação e Fertilização Intensiva:

Jose Stape e Copener também usaram manipulações experimentais de provisão de recurso para examinar o papel de suprimento de recurso na produtividade potencial de talhões de Eucalyptus. Parcelas duplicadas de clones de Eucalyptus foram irrigadas e intensivamente fertilizadas, e o balanço completo de C foi calculado durante 2 anos (um ano anormal chuvoso e sem seca, e o outro um ano normal com uma estação sazonal de seca). O talhão estava com 3 anos de idade quando o experimento foi instalado, e os tratamentos de irrigação e fertilização continuarão até a idade de 6 anos. Os resultados do BEPP Projeto1 e Projeto2 estão sendo usados para parametrizar um modelo empírico de crescimento da floresta, e o modelo ecofisiológico de crescimento florestal 3-PG. Na idade de 5 anos (depois de 2 anos de tratamento):

Um manuscrito da modelagem feita pelo 3-PG: Testing the 3-PG process-based model to simulate Eucalyptus growth with an objective approach to the soil fertility rating parameter.

BEPP Projeto 3. A Hipótese da Estrutura Individual Árvore/Talhão

Estes resultados conduziram a uma hipótese nova. Se o uso de recursos (luz, água, nutrientes) permanece alto em florestas mais velhas, mas a produção declina, então a produção por unidade de recurso usada tem que declinar. Nós hipotetizamos que este declínio em eficiência poderia resultar da variação crescente dos tamanhos das árvores dentro dos talhões. Árvores dominantes continuariam aumentando suas taxas de uso de recurso -- e sustentariam uma alta taxa de produção por unidade de recurso utilizada. Árvores suprimidas adquiririam gradualmente menos luz, água, e nutrientes conforme vão perdendo para as árvores dominantes, mas a condição suprimida delas diminuiria ainda mais rapidamente sua eficiência no uso dos recursos.

Nosso primeiro teste desta hipótese envolveu a comparação da eficiência das árvores dominantes (25% maiores) e das árvores suprimidas (os 75% restantes) em uma plantação no Havaí. Como predito, as árvores dominantes usaram 40-50% dos recursos do talhão inteiro, mas contribuiu com 60% do crescimento do talhão; as árvores dominantes eram duas vezes mais eficientes em produção de madeira por unidade de recurso usada: (para o artigo completo: http://www.cnr.colostate.edu/~dan/papers/Ecosystems_5_2002.pdf)

Plantações clonais são muito mais uniformes em estrutura (lado de esquerdo da foto) do que talhões propagados por semente (lado direito da foto), e nós estamos usando esta uniformidade para examinar a hipótese árvore-sozinha/estrutura-talhão para declínios no crescimento do talhão relacionados com a idade.

Cada companhia instalou uma réplica do experimento onde o mesmo material clonal é plantado no Dia 0 (talhão uniforme) ou durante um período de 80 dias (talhão heterogêneo), como também um tratamento adicional que usa árvores propagadas por sementes. Os experimentos também incluem tratamentos de irrigação e fertilização para impedir qualquer mudança no suprimento de água ou nutrientes com o passar do tempo confundindo os padrões relacionados a idade. A hipótese da Estrutura Árvore Individual/Talhão prediz que pequeno (se ocorrer) declínio no crescimento será visto nas parcelas clonais uniformes, considerando que as parcelas clonais heterogêneas e as parcelas de mudas mostrarão o declínio clássico em crescimento do tronco.

Estrutura do talhão com 24 meses no teste da International Paper (uniforme na esquerda; desuniforme na direita)

Entre 18 e 24 meses de idade, o tratamento de clone uniforme e tratamento de clone de plantio-heterogênio-tempo da VCP eram igualmente produtivos, acumulando biomassa abaixo do solo em taxas de 33 Mg/ha anualmente. O esquema para desenvolver uniformidade e heterogeneidade na estrutura dos talhões pela variação do período de plantio funcionou bem (gráfico da figura acima). Estas tendências são consistentes com as expectativas para o período de máximo crescimento – a hipótese da estrutura árvore individual/talhão prediz que o crescimento do talhão heterogêneo começará a declinar no próximo ano ou dois, enquanto o talhão uniforme sustentará a taxa alta de produção.