Water balance and ecophysiology of Eucalyptus saligna, Eucalyptus dunnii, and Eucalyptus benthamii in the Pampa biome
Ano de defesa: | 2022 |
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Autor(a) principal: | |
Orientador(a): | |
Banca de defesa: | |
Tipo de documento: | Tese |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | eng |
Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Brasil Recursos Florestais e Engenharia Florestal UFSM Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal Centro de Ciências Rurais |
Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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Departamento: |
Não Informado pela instituição
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País: |
Não Informado pela instituição
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Palavras-chave em Português: | |
Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/26123 |
Resumo: | Áreas cultivadas com monoculturas de eucalipto têm crescido no sul do Brasil, principalmente em regiões de campo no bioma Pampa. Os efeitos dessa alteração nos processos hidrológicos são pouco conhecidos, especialmente aqueles relacionados com o consumo de água pelas plantas, transpiração e evapotranspiração na escala de planta e na propagação desses impactos na escala de bacia hidrográfica. A estimativa do uso da água pelo sistema de fluxo de seiva é uma alternativa para quantificar a transpiração e aumentar a acurácia da estimativa da evapotranspiração baseada em variáveis climáticas. O presente estudo tem como objetivo descrever como florestas plantadas de eucalipto influenciam os processos hidrológicos no bioma Pampa, que é de grande importância para a conservação ambiental e economia do estado do Rio Grande do Sul. Dá-se ênfase à dinâmica fisiológica associada ao movimento da água no sistema solo-planta-atmosfera, e à transferência dessa informação para diferentes escalas de análise. O estudo foi conduzido em uma bacia hidrográfica cultivada com Eucalyptus benthamii no bioma Pampa (0.80 km2 ), onde três parcelas foram alocadas contendo Eucalyptus saligna, Eucalyptus dunnii, e Eucalyptus benthamii. A precipitação foi monitorada usando pluviômetros distribuídos na área da bacia, e a vazão foi medida usando linígrafos na sessão de monitoramento instalada no exutório da bacia. O monitoramento do fluxo de seiva foi realizado em oito árvores de eucalipto distribuídas em cada parcela, utilizando um sistema de fluxo xilemático de dissipação térmica em intervalos de 30 minutos. A interceptação e o escoamento superficial foram monitorados em 34 eventos de chuva nas parcelas distribuídas no povoamento. A umidade do solo foi monitorada usando sensores de reflectometria no domínio da frequência instalados em uma profundidade de até 2 metros. As variáveis climáticas foram obtidas do Instituto Nacional de Meteorologia. Os dados obtidos foram utilizados para quantificar o balanço hídrico utilizando o fluxo de seiva medido para cada espécie e o comparando com o método de conservação de massa. A transpiração foi variável entre espécies (Eucalyptus saligna > Eucalyptus benthamii > Eucalyptus dunnii). Eucalyptus saligna resultou na maior produtividade de biomassa e madeira, entretanto, a maior transpiração resultou na menor eficiência do uso da água em comparação com as demais espécies. A dinâmica ecofisiológica para as espécies estudadas foi fortemente relacionada com as variáveis climáticas, como a radiação e o déficit de pressão de vapor. Além disso, a variação da transpiração entre espécies resultou em diferentes coeficientes de cultura, 0.52, 0.79, e 1.14, anualmente para os povoamentos de 7 anos de idade de Eucalyptus dunnii, Eucalyptus benthamii, e Eucalyptus saligna, respectivamente. Essas espécies influenciaram os processos hidrológicos avaliados com intensidades variáveis. A partir da avaliação do balanço hídrico, o maior déficit hídrico ocorreu para a estimativa do balanço hídrico com Eucalyptus saligna, espécie que resultou na maior transpiração e coeficiente de cultura. Compreender a variação da eficiência do uso da água entre espécies é um fator crucial para reduzir a demanda hídrica em monoculturas florestais na escala de bacia hidrográfica, onde a inserção de espécies com maior produtividade deve ser evitada em áreas de crítica disponibilidade hídrica. |
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Water balance and ecophysiology of Eucalyptus saligna, Eucalyptus dunnii, and Eucalyptus benthamii in the Pampa biomeBalanço hídrico e ecofisiologia de Eucalyptus saligna, Eucalyptus dunnii, e Eucalyptus benthamii no bioma PampaForest hydrologyCrop coefficientSoil-plant-atmosphere systemHidrologia florestalCoeficiente de culturaSistema solo-planta-atmosferaCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::RECURSOS FLORESTAIS E ENGENHARIA FLORESTALÁreas cultivadas com monoculturas de eucalipto têm crescido no sul do Brasil, principalmente em regiões de campo no bioma Pampa. Os efeitos dessa alteração nos processos hidrológicos são pouco conhecidos, especialmente aqueles relacionados com o consumo de água pelas plantas, transpiração e evapotranspiração na escala de planta e na propagação desses impactos na escala de bacia hidrográfica. A estimativa do uso da água pelo sistema de fluxo de seiva é uma alternativa para quantificar a transpiração e aumentar a acurácia da estimativa da evapotranspiração baseada em variáveis climáticas. O presente estudo tem como objetivo descrever como florestas plantadas de eucalipto influenciam os processos hidrológicos no bioma Pampa, que é de grande importância para a conservação ambiental e economia do estado do Rio Grande do Sul. Dá-se ênfase à dinâmica fisiológica associada ao movimento da água no sistema solo-planta-atmosfera, e à transferência dessa informação para diferentes escalas de análise. O estudo foi conduzido em uma bacia hidrográfica cultivada com Eucalyptus benthamii no bioma Pampa (0.80 km2 ), onde três parcelas foram alocadas contendo Eucalyptus saligna, Eucalyptus dunnii, e Eucalyptus benthamii. A precipitação foi monitorada usando pluviômetros distribuídos na área da bacia, e a vazão foi medida usando linígrafos na sessão de monitoramento instalada no exutório da bacia. O monitoramento do fluxo de seiva foi realizado em oito árvores de eucalipto distribuídas em cada parcela, utilizando um sistema de fluxo xilemático de dissipação térmica em intervalos de 30 minutos. A interceptação e o escoamento superficial foram monitorados em 34 eventos de chuva nas parcelas distribuídas no povoamento. A umidade do solo foi monitorada usando sensores de reflectometria no domínio da frequência instalados em uma profundidade de até 2 metros. As variáveis climáticas foram obtidas do Instituto Nacional de Meteorologia. Os dados obtidos foram utilizados para quantificar o balanço hídrico utilizando o fluxo de seiva medido para cada espécie e o comparando com o método de conservação de massa. A transpiração foi variável entre espécies (Eucalyptus saligna > Eucalyptus benthamii > Eucalyptus dunnii). Eucalyptus saligna resultou na maior produtividade de biomassa e madeira, entretanto, a maior transpiração resultou na menor eficiência do uso da água em comparação com as demais espécies. A dinâmica ecofisiológica para as espécies estudadas foi fortemente relacionada com as variáveis climáticas, como a radiação e o déficit de pressão de vapor. Além disso, a variação da transpiração entre espécies resultou em diferentes coeficientes de cultura, 0.52, 0.79, e 1.14, anualmente para os povoamentos de 7 anos de idade de Eucalyptus dunnii, Eucalyptus benthamii, e Eucalyptus saligna, respectivamente. Essas espécies influenciaram os processos hidrológicos avaliados com intensidades variáveis. A partir da avaliação do balanço hídrico, o maior déficit hídrico ocorreu para a estimativa do balanço hídrico com Eucalyptus saligna, espécie que resultou na maior transpiração e coeficiente de cultura. Compreender a variação da eficiência do uso da água entre espécies é um fator crucial para reduzir a demanda hídrica em monoculturas florestais na escala de bacia hidrográfica, onde a inserção de espécies com maior produtividade deve ser evitada em áreas de crítica disponibilidade hídrica.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqFundação de Apoio à Tecnologia e Ciência - FATECFundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGSCultivated areas with eucalyptus crops have increased in Southern Brazil, mainly in regions of native grasslands in the Pampa biome. The effects of this alteration on hydrological processes are little known, especially those related to water consumption by plants, transpiration and evapotranspiration at the plant scale, and the propagation of their impacts to the watershed scale. Monitoring sap flow is an alternative for quantifying transpiration and increasing the accuracy of evapotranspiration estimates based on climatic variables. This study aims to describe how eucalyptus stands influence hydrological processes in the Pampa biome, which is of great interest for environmental conservation and the economy of the state of Rio Grande do Sul. Emphasis is put on the physiological dynamics associated with the movement of water in the soil-plant-atmosphere system, and the transfer of this information to different scales of analysis. The study was conducted in a forest watershed cultivated with Eucalyptus benthamii in the Pampa Biome (0.80 km2 ), where three plots were allocated containing Eucalyptus saligna, Eucalyptus dunnii, and Eucalyptus benthamii. Rainfall was monitored using pluviographs distributed in the watershed area, and streamflow was measured using linigraphs in a monitoring section installed at the watershed outlet. Sap flow monitoring was performed on eight eucalyptus plants distributed in each plot, using a thermal dissipation xylem flow measurement system at 30-minute intervals. Interception and runoff were monitored for each rainfall event in plots distributed in the stand. Soil water moisture was monitored using frequency domain reflectometry sensors installed in a depth of 2.0 m. Climatic variables were obtained from the Brazilian National Institute of Meteorology. The data obtained were used to quantify water balance in different scenarios, using the transpiration measured for each species. The transpiration rates were variable among species (Eucalyptus saligna > Eucalyptus benthamii > Eucalyptus dunnii). Eucalyptus saligna accounted for the highest productivity rates, but accounting the highest transpiration resulted into the smallest water use efficiency compared with the other species. The ecophysiological dynamics of the studied species were strongly related to climatic variables such as radiation and vapor pressure deficit. Moreover, the variation in transpiration rates resulted in different crop coefficients, being 0.52, 0.79, and 1.14 annually, for the 7-year-old plantation of Eucalyptus dunnii, Eucalyptus benthamii, and Eucalyptus saligna, respectively. These species influenced the evaluated hydrological processes with variable intensities. Through water balance evaluation, the highest water deficit occurred for the simulation with Eucalyptus saligna, which presented the highest transpiration rate and Kc. Understanding of water use efficiency variation between species is a crucial factor in reducing water demand by commercial forests at the watershed scale, where species with higher productivity should be avoided for areas with critical water availability.Universidade Federal de Santa MariaBrasilRecursos Florestais e Engenharia FlorestalUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia FlorestalCentro de Ciências RuraisReichert, José Miguelhttp://lattes.cnpq.br/0910765178697312Tabaldi, Luciane AlmeriBaumhardt, EdnerGarcia, Lara GabrielleDeus Junior, José Carlos deHakamada, Rodrigo EijiBastos, Franciele de2022-09-12T11:32:37Z2022-09-12T11:32:37Z2022-06-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/26123engAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-09-12T11:32:37Zoai:repositorio.ufsm.br:1/26123Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2024-07-29T10:21:00.195922Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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Áreas cultivadas com monoculturas de eucalipto têm crescido no sul do Brasil, principalmente em regiões de campo no bioma Pampa. Os efeitos dessa alteração nos processos hidrológicos são pouco conhecidos, especialmente aqueles relacionados com o consumo de água pelas plantas, transpiração e evapotranspiração na escala de planta e na propagação desses impactos na escala de bacia hidrográfica. A estimativa do uso da água pelo sistema de fluxo de seiva é uma alternativa para quantificar a transpiração e aumentar a acurácia da estimativa da evapotranspiração baseada em variáveis climáticas. O presente estudo tem como objetivo descrever como florestas plantadas de eucalipto influenciam os processos hidrológicos no bioma Pampa, que é de grande importância para a conservação ambiental e economia do estado do Rio Grande do Sul. Dá-se ênfase à dinâmica fisiológica associada ao movimento da água no sistema solo-planta-atmosfera, e à transferência dessa informação para diferentes escalas de análise. O estudo foi conduzido em uma bacia hidrográfica cultivada com Eucalyptus benthamii no bioma Pampa (0.80 km2 ), onde três parcelas foram alocadas contendo Eucalyptus saligna, Eucalyptus dunnii, e Eucalyptus benthamii. A precipitação foi monitorada usando pluviômetros distribuídos na área da bacia, e a vazão foi medida usando linígrafos na sessão de monitoramento instalada no exutório da bacia. O monitoramento do fluxo de seiva foi realizado em oito árvores de eucalipto distribuídas em cada parcela, utilizando um sistema de fluxo xilemático de dissipação térmica em intervalos de 30 minutos. A interceptação e o escoamento superficial foram monitorados em 34 eventos de chuva nas parcelas distribuídas no povoamento. A umidade do solo foi monitorada usando sensores de reflectometria no domínio da frequência instalados em uma profundidade de até 2 metros. As variáveis climáticas foram obtidas do Instituto Nacional de Meteorologia. Os dados obtidos foram utilizados para quantificar o balanço hídrico utilizando o fluxo de seiva medido para cada espécie e o comparando com o método de conservação de massa. A transpiração foi variável entre espécies (Eucalyptus saligna > Eucalyptus benthamii > Eucalyptus dunnii). Eucalyptus saligna resultou na maior produtividade de biomassa e madeira, entretanto, a maior transpiração resultou na menor eficiência do uso da água em comparação com as demais espécies. A dinâmica ecofisiológica para as espécies estudadas foi fortemente relacionada com as variáveis climáticas, como a radiação e o déficit de pressão de vapor. Além disso, a variação da transpiração entre espécies resultou em diferentes coeficientes de cultura, 0.52, 0.79, e 1.14, anualmente para os povoamentos de 7 anos de idade de Eucalyptus dunnii, Eucalyptus benthamii, e Eucalyptus saligna, respectivamente. Essas espécies influenciaram os processos hidrológicos avaliados com intensidades variáveis. A partir da avaliação do balanço hídrico, o maior déficit hídrico ocorreu para a estimativa do balanço hídrico com Eucalyptus saligna, espécie que resultou na maior transpiração e coeficiente de cultura. Compreender a variação da eficiência do uso da água entre espécies é um fator crucial para reduzir a demanda hídrica em monoculturas florestais na escala de bacia hidrográfica, onde a inserção de espécies com maior produtividade deve ser evitada em áreas de crítica disponibilidade hídrica. |
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