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Este trabalho de pesquisa teve como objetivo testar 7 modelos matemáticos através do uso de regressão não linear para predição da sobrevivência, ou mortalidade, à nível de povoamento, para 2 níveis de densidade inicial de plantio (2500 e 2000 árvores por hectare) e 3 classes de qualidade de sítio em plantios de Pinus elliottii Engelm.. Para tanto foram utilizados dados de sobrevivência de 29 parcelas amostrais, coletados nas idades 0, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 17 e 19 anos de idade. Os 7 modelos testados foram os seguintes: (vide summarium). A análise das estatísticas R2 (coeficiente de determinação), teste F de significância da regressão, syx (erro padrão residual absoluto corrigido), syx % (erro padrão residual percentual), bem corno a avaliação gráfica do comportamento residual e o teste de probabilidade cumulativa foram utilizados para selecionar o melhor modelo dentre os sete testados. A avaliação conjunta das estatísticas citadas revelou que o modelo 6 (Silva) foi o mais eficiente entre todos os testados, visto que resultou bons valores para os indicadores estatísticos, comportamento uniforme e aleatório dos resíduos, também é simples de ser ajustado requerendo baixo número de iterações e ainda atende amplamente todos os requisitos de um satisfatório modelo de mortalidade. Esta avaliação ainda revelou que os demais modelos são também satisfatórios, com exceção do modelo 1 (Beverton).

Orientador: Prof. Dr. Alexandre Behling Coorientadores: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta, Prof. Dr. Henrique Soares Koehler Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 04/02/2022 Inclui referências Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: Conjuntos de dados de biomassa têm sido estabelecidos com a finalidade de ajustar equações. Esses dados foram obtidos em diversos povoamentos florestais e constituem uma importante fonte de informação dos locais. Na presente pesquisa, foi discutido como é possível utilizar a informação já existente para calibrar equações de biomassa em novos povoamentos florestais, a partir de um número reduzido de árvores amostradas. Assim, foram estabelecidas as seguintes questões: i) as estimativas das equações calibradas são comparáveis com às obtidas pelo método tradicional (conjunto de dados específico para um povoamento)? ii) quais são os níveis da estrutura hierárquica (povoamento ou povoamento e parcela) que devem ser estabelecidos na calibração de equações? iii) quantas e quais árvores são necessárias para calibrar as equações de biomassa em novos povoamentos? O objetivo geral da pesquisa foi calibrar a equação de Schumacher-Hall para a estimativa de biomassa, de árvores de acácia-negra, por meio da modelagem mista e comparar os resultados com a equação ajustada pelo método tradicional (conjunto de dados específico para um povoamento). A calibração das equações foi testada nos níveis: i) povoamento e ii) povoamento e parcela. Adicionalmente, foi avaliado o tamanho da amostra de árvores e a forma de seleção dessa para a calibração de equações mistas. Para o desenvolvimento da modelagem foram utilizados dados oriundos de plantios de acácianegra no estado do Rio Grande do Sul, obtidos em duas etapas de medições. A amostra da primeira etapa foi constituída de 670 árvores e 12 povoamentos de 1 a 10,75 anos e a segunda de 79 árvores e 6 povoamentos entre 2 a 7 anos. A calibração das equações mistas, considerando o nível povoamento (como efeito aleatório), possibilitou a obtenção de estimativas próximas às obtidas pelo método tradicional, entretanto, com uma redução considerável do número de árvores amostradas nos novos povoamentos. A calibração das equações para dois níveis (povoamento e parcela como efeitos aleatórios) não revelou ganhos consideráveis na acurácia, evidenciando a necessidade de calibrar equações somente em nível de povoamento. Nas duas abordagens de níveis testadas, o tamanho da amostra selecionada para a calibração foi de duas árvores, sendo as duas maiores em diâmetro à altura do peito, considerando as estatísticas de ajuste das equações e também o custo benefício da operação de mensuração. As estimativas das equações calibradas são comparáveis com às obtidas pelo método tradicional. Apenas o nível povoamento deve ser considerado na calibração das equações e são necessárias as duas maiores árvores em relação ao diâmetro à altura do peito. Com essa proposta, para um novo povoamento florestal, foi possível obter resultados de equações de biomassa semelhantes ao método tradicional (mensuração em média de 50 árvores), promovendo uma redução de amostragem 96%. Abstract: Biomass data sets have been established with the purpose of fitting equations. These data have been obtained from a variety of forest stands and are an important source of information. In the present study, it was discussed how it is possible to use the available data to calibrate biomass models in new forest stands, based on a reduced number of sampled trees. Thus, the following issues were established: i) the estimates of the calibrated equations are comparable with those obtained using the traditional method (stand-specific data set)? ii) which levels of the hierarchical structure (stand or stand and plot) should be established in the calibration equations? iii) how many and which trees are needed for calibrating biomass equations in new stands? The overall objective of the study was the calibrating of Schumacher-Hall's equation to estimate the biomass of black acacia trees using mixed modeling and comparing the results with the equation fitted by the traditional method (specific data set for one stand). The calibrated model was tested at the following levels: i) stand and ii) stand and plot. Additionally, the size of the sample of trees and the way to select them for the mixed model calibration was evaluated. For the modeling process, data from acacia stands in the state of Rio Grande do Sul, obtained in two sampling campaigns, were used. The sample of the first campaign consisted of 670 trees and 12 stands of 1 to 10.75 years and the second of 79 trees and 6 stands of 2 to 7 years. The mixed model calibrated considering the stand level (as a random effect) allowed us to obtain estimates close to those obtained by the traditional method, however, with a considerable decrease in the number of trees sampled in the new stands. The twolevel calibration of the model (population and plot as random effects) did not reveal considerable gains in accuracy, indicating the necessity to calibrate models only at the population level. In the two-level approaches tested, the sample size selected for calibrating was two trees, the two largest in relation to diameter at breast height, considering the fit statistics of the equations and also the cost benefit of the measuring operation. The estimates of the calibrated equations are comparable to those obtained by the traditional method. Only the stand level should be considered in the calibration of the equations and the two largest trees in reference to diameter at breast height are required. With this proposal, for a new forest stand, it was possible to obtain biomass estimation results similar to the traditional method (average measurement of 50 trees), promoting a 96% sampling decrease.

Orientadora: Profa. Dra. Ana Paula Dalla Corte Coorientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta e Dr. Alexis de Sousa Bastos Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 18/02/2022 Inclui referências Área de concentração: Manejo Florestal Resumo:Plantios de restauração são caracterizadas por áreas que foram anteriormente desmatadas e passaram por processos antrópicos de plantio visando sua restauração. Em geral essas florestas são caracterizadas principalmente por espécies de rápido crescimento e são uma alternativa para redução das emissões líquidas de carbono, e desta forma atenuar as mudanças climáticas. Entretanto, esses ambientes florestais ainda são pouco estudados, neste âmbito, este trabalho visou ajustar modelos preditivos de biomassa em relação à altura e diâmetro das árvores obtidos por meio do inventário florestal quantitativo e utilizando sensores orbitais Sentinel-2A e Landsat-8 analisando temporalmente e quantitativamente os estoques de biomassa em áreas de plantios de restauração, assim como avaliar a sua distribuição espacial e identificar espécies existentes nas parcelas inventariadas utilizando rede neural convolucional no período de 2016 a 2020. Este estudo foi realizado em uma região da Floresta Amazônica localizada no estado de Rondônia, Brasil, para o inventário florestal foi necessária a medição de todas as árvores com circunferência à altura do peito acima de 15 cm em parcelas com 200 m², após as medições foi selecionada uma árvore da parcela que representasse a árvore média em relação ao diâmetro à 1,30m de altura, sendo a mesma derrubada visando o cálculo de sua biomassa acima do solo (AGB). As equações ajustadas apresentaram R²aj. variando de 0,49 a 0,57, raiz quadrada do erro médio (RMSE) de 247 a 296 kg e Erro padrão da estimativa (Syx) de 49 a 53 kg. Em 2016 as parcelas continham em média 41,47 t.ha-1 de AGB e 2020 contabilizou-se 81,66 t.ha-1. Neste sentido, observamos um incremento total em AGB de 96,92% entre 2016 e 2020. O modelo ajustado que possuía a melhor performance estatística foi escolhido para especializar a AGB nos plantios de restauração utilizando a plataforma online Google Earth Engine (GEE). De forma geral, a AGB e os índices de vegetação apresentaram valores de correlação baixos, e os modelos ajustados apresentaram R²aj. variando de 0,489 a 0,772. A espacialização da AGB demonstrou que em 2016 a área de estudo possuía 237.483.130 t de AGB, enquanto em 2020 o estoque foi 375.761.230 t, ou seja, um acréscimo de 138.278.100 t (+63,2% em relação ao ano do início dos plantios). Com finalidade de identificação de seis espécies florestais as redes neurais convolucionais (CNNs) foram treinadas utilizando o pacote Keras-Tensorflow com o modelo faster_rcnn_inception_v2_pets. Os resultados demostraram que a redução do threshold diminui a exatidão na identificação, assim como a sobreposição dos polígonos de identificação das espécies, no entanto, em comparação com os dados coletados em campo, observa-se que há uma alta correlação entre as árvores identificadas pela CNN e às observadas nas parcelas. As métricas estatísticas utilizadas para validar as classificações evidenciaram que a CNN é capaz de identificar as espécies com acurácia acima de 90%. A partir dos resultados obtidos foi possível estimar e avaliar a dinâmica temporal da biomassa com utilização de sensores orbitais, a distribuição espacial em escala regional e utilização de imagens UAV como subsídio para aquisição de dados de árvores individuais em plantios de restauração Abstract: Restoration plantings are characterized by areas that were previously deforested and have undergone anthropic planting processes aimed at their restoration. In general, these forests are characterized mainly by fast-growing species and are an alternative for reducing net carbon emissions, and thus mitigate climate change. However, these forest environments are still poorly studied, in this context, this work aimed to adjust predictive models of biomass in relation to height and diameter of trees obtained through quantitative forest inventory and using Sentinel-2A and Landsat-8 orbital sensors analyzing temporally and quantitatively the biomass stocks in areas of restoration plantations, as well as to evaluate their spatial distribution and identify existing species in the inventoried plots using convolutional neural network in the period from 2016 to 2020. This study was conducted in a region of the Amazon rainforest located in the state of Rondônia, Brazil, for the forest inventory was necessary the measurement of all trees with circumference at breast height above 15 cm in plots with 200 m², after the measurements was selected a tree of the plot that represented the average tree in relation to the diameter at 1.30 m height, and it was cut down aiming to calculate its above ground biomass (AGB). The adjusted equations showed R²aj. ranging from 0.49 to 0.57, square root of the mean error (RMSE) from 247 to 296 kg and Standard Error of the estimate (Syx) from 49 to 53 kg. In 2016 the plots contained an average of 41.47 t.ha-1 of AGB and 2020 accounted for 81.66 t.ha- 1. In this sense, we observed a total increment in AGB of 96.92% between 2016 and 2020. The fitted model that had the best statistical performance was chosen to specialize AGB in restoration plantings using the Google Earth Engine (GEE) online platform. Overall, AGB and vegetation indices showed low correlation values, and the fitted models showed R²aj. ranging from 0.489 to 0.772. The spatialization of AGB showed that in 2016 the study area had 237.483.130 t of AGB, while in 2020 the stock was 375.761.230 t, that is, an increase of 138,278,100 t (+63.2% compared to the year of the beginning of plantations). In order to identify six forest species, convolutional neural networks (CNNs) were trained using the Keras-Tensorflow package with the faster_rcnn_inception_v2_pets model. The results showed that threshold reduction decreases identification accuracy, as does the overlapping of species identification polygons. However, in comparison with field data, there is a high correlation between trees identified by the CNN and those observed in the plots. The statistical metrics used to validate the classifications showed that the CNN is able to identify species with accuracy above 90%. From the results obtained it was possible to estimate and evaluate the temporal dynamics of biomass using orbital sensors, the spatial distribution on a regional scale and the use of UAV images as a subsidy for the acquisition of data from individual trees in restoration plantations.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores: Prof. Dr. Rafael Rubilar Pons, Prof(a). Dr(a). Ana Paula Dalla Corte Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 23/04/2021 Inclui referências: p. 89-100 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: Estudos sobre o comportamento ecofisiológico de plantações de Eucalyptus são importantes para prever as interações entre o crescimento e as variáveis climáticas. No entanto, aqueles que envolvem monitoramento fisiológico em plantações jovens e altamente adensadas, que são mais propensos a danos causados por água e estresse térmico, não são comuns. O primeiro capítulo desta tese, intitulado "Differences in early seasonal growth efficiency and productivity of Eucalyptus genotypes" apresenta um estudo explorando as mudanças na eficiência de crescimento de povoamento de genótipos de Eucalyptus mediterrâneos ao longo de diferentes estações (verão, outono, inverno e primavera) durante seu desenvolvimento inicial. Concluímos que as mudanças de classificação ocorrem no incremento de volume e o crescimento máximo foi observado no verão, independentemente do genótipo. Diferenças no volume final da madeira sugerem que o mesmo ambiente estimula diferentes respostas de alocação de carbono para o crescimento e consequentemente na eficiência de crescimento de cada local. O segundo capítulo intitulado "Physiological responses and growth of Eucalyptus genotypes under cumulative water stress" apresenta um estudo que investiga a resposta fisiológica de genótipos de Eucalyptus durante uma redução progressiva do teor de água no solo e sua relação com o crescimento e estresse hídrico acumulados no mesmo período. No entanto, independentemente das diferenças genotípicas, foi observada uma diminuição na taxa de fotossíntese e fechamento estomático, o que aumentou a eficiência intrínseca do uso da água ao longo do tempo. Esta redução nas variáveis de troca gasosa foliar com mudanças moderadas na água do solo foi mais pronunciada no híbrido Eucalyptus nitens x Eucalyptus globulus (E. gloni), sendo o táxon mais sensível a mudanças na disponibilidade reduzida de água no solo. O terceiro capítulo intitulado "Temperature effects on early growth of Eucalyptus genotypes of three taxa" apresenta um estudo sobre o efeito da temperatura na taxa de crescimento diária. Concluímos que genótipos de alta produtividade, têm sua temperatura ótima média (16 ° C) mais próxima da temperatura média do ar do local (14 ° C) do que genótipos de baixa produtividade (25 ° C) e maior amplitude de temperatura cardinal (

Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadora: Profa. Dra. Ana Paula Dalla Corte Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 23/02/2021 Inclui referências: p. 44-55 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: O manejo florestal evoluiu para a fronteira 4.0, a qual utiliza tecnologias a seu favor, destas, destacam-se os Lasers scanners, os quais podem mensurar a floresta. Contudo, essa ferramenta é onerosa, de modo que uma alternativa mais barata e de alta densidade de pontos é a união destes sensores com veículos aéreos não tripulados (UAV-Lidar). Logo, deve-se verificar a influência da densidade de pontos na acurácia das métricas da floresta. Neste sentido, objetivou-se avaliar o desempenho de diferentes densidades de nuvens de pontos UAV-Lidar na estimativa da altura individual de Eucalyptus benthamii em sistemas agrosilvipastoris, implantados em 2012. O estudo foi conduzido na fazenda Canguiri, Pinhais, Paraná, na qual foi realizado o censo das árvores, medindo-se o diâmetro e altura. Os dados UAV-Lidar foram coletados com o sistema GatorEye. A nuvem de pontos foi pré-processada no LASTOOLS, onde foi unida e recortada para a área de estudo. Posteriormente, em linguagem de programação R, esta foi homogeneizada em nove diferentes densidades: 2.000, 1.500, 1.000, 500, 250, 100, 50, 25 e 5 pts/m². Estas nove nuvens de pontos foram classificadas quanto ao solo e normalizadas, favorecendo a determinação dos modelos digitais de terreno, superfície e copas. Foi extraído a altura máxima das árvores, com base no pixel mais alto presente no modelo digital de copas e na nuvem de pontos normalizada. As alturas derivadas foram avaliadas em relação as alturas medidas em campo pelo coeficiente de correlação de Pearson, raiz quadrada do erro médio, viés, análise gráfica e teste t pareado. A densidade de 2.000 pts/m² melhor representou o perfil da árvore e o solo, obtendo maior correlação (0,79) e menor RMSE (14,55 %). Em todas as densidades, as alturas derivadas e mensuradas foram estatisticamente semelhantes. A redução da densidade de pontos ocasionou divergências no perfil da árvore e modelo de copas, não havendo grandes diferenças no modelo digital do terreno. O sistema GatorEye foi acurado para derivar a altura total do Eucalyptus benthamii. Até 100 pts/m² não há perda de acurácia na derivação da altura. Abstract: The 4.0 frontier has arrived in the forest management, employing technologies in its benefit, among them, Lasers scanners, which measure the forest. However, this tool is expensive, so a cheaper and high point density alternative is the union of these sensors with unmanned aerial vehicles (UAV-Lidar). Therefore, the point density influence on the forest metrics' accuracy should be verified. We evaluate the performance of UAV-Lidar's different point cloud densities in the individual height of the Eucalyptus benthamii estimates on different Crop-Livestock-Forest systems, implemented in 2012. It was conducted at Canguiri Farm, Pinhais, Paraná, where the census of the trees was performed, measuring the diameter and height. The UAV-Lidar data were collected with the GatorEye system. The Point Cloud was pre-processing in the LASTOOLS software, where it was merged and clipped into the study area. Then in R programming language, it was thinned in nine densities: 2,000, 1,500, 1,000, 500, 250, 100, 50, 25 and 5 pts/m². The point clouds were classified in ground and normalized, improving the digital models of terrain, surface, and crown. The highest tree height was extracted, based on the highest pixel on the digital crown model and the normalized point cloud. Heights were evaluated by Pearson's correlation, rootsquare- mean error, bias, graphic analysis, and paired t-test. The processing was performed in R language. The tree's profile and the soil were better represented by 2,000 returns.m-², obtaining higher correlation (0.79) and lower RMSE (14.55 %). At all densities, the derived and measured heights were statistically similar. The point cloud density's reduction produced variances in tree profile and CHM, with few differences in DTM. The GatorEye system was accurate to derive the Eucalyptus benthamii's total height. There is no accuracy decrease in the height's derivation until 100 returns.m-².

Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores: Profa. Dra. Ana Paula Dalla Corte e Prof. Dr. Jaime Wojciechowski Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 29/04/2021 Inclui referências: p. 156-169 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: A floresta amazônica brasileira concentra um dos maiores estoques de biomassa e carbono no planeta, com total estimado de 150-200 Gt de carbono. Uma vez que as florestas atuam como sumidouros de carbono, o qual é estocado na biomassa florestal, também possuem importância na regulação climática do planeta. Portanto, estudos de quantificação de biomassa nessa floresta tropical são imprescindíveis para se buscar um maior entendimento nas questões ligadas às mudanças climáticas. Nesse sentido, ressaltam-se dois problemas relativos às estimativas de biomassa para o bioma Amazônia: 1. O uso de limitadas bases de dados de inventário florestal, com poucos registros de parcelas e indivíduos; 2. A aplicação de equações de biomassa genéricas para florestas tropicais, ou seja, não específicas para tipologias florestais. Além disso, dados relativos a inventários florestais no bioma Amazônia, os quais permitem as quantificações de biomassa e carbono, são escassos ou se encontram de maneira dispersa em diversas bases de dados, muitas vezes com acesso restrito, limitando a realização de estudos interdisciplinares. O objetivo do presente trabalho foi consolidar uma plataforma digital de livre acesso, com informações acerca da quantificação dos estoques de carbono e biomassa no bioma Amazônia, a partir de duas amplas bases de dados de inventários florestais (Projeto Paisagens Sustentáveis - EMBRAPA - e Projeto RADAMBRASIL), utilizando uma abordagem inédita, com aplicação de equações de biomassa específicas para duas tipologias florestais de ampla extensão territorial no bioma Amazônia: floresta densa e floresta aberta. Além disso, compararam-se os efeitos das equações de biomassa propostas por diferentes autores para essas fitofisionomias com equações genéricas para florestas tropicais, a fim de propor uma nova abordagem de espacialização para gerar mapas de biomassa específicos para as tipologias floresta densa e floresta aberta. Informações acerca das estimativas de biomassa e coordenadas geográficas de cada parcela foram integradas ao software JCarbon©, uma plataforma open data. Por fim, também foram comparadas estimativas de biomassa obtidas por meios de técnicas de regressão linear, aprendizado de máquina e dados LiDAR. Os resultados indicaram que a biomassa aérea de árvores com diâmetro ? 30 cm, para as duas tipologias florestais, é de 46,5 Gt, o que corresponde a 53% da biomassa total estimada para o bioma Amazônia (valor total, considerando todos os indivíduos vivos e todas as tipologias florestais ocorrentes), em comparação com dados publicados no relatório FRA 2020 (Global Forest Resources Assessment), publicado pela FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations). Trinta e dois mapas de distribuição de biomassa aérea e carbono aéreo de árvores foram gerados para as áreas de floresta densa e floresta aberta, proporcionando uma análise de sensibilidade espacial dos valores de biomassa e carbono preditos. Estimativas obtidas por meio de equações genéricas superestimaram em 4,6% e 33,2% os valores de biomassa obtidos por meio de equações específicas de floresta densa e floresta aberta, respectivamente. Houve um ganho de 11% no valor médio obtido de biomassa estimada pelas equações específicas. Conclui-se que o uso de equações de biomassa genéricas é inadequado para estimar a biomassa em ecossistemas como bioma Amazônia, caracterizado pela heterogeneidade fitoecológica. Dessa forma, para extensas bases de dados de inventário florestal, como é o caso do Projeto Paisagens Sustentáveis e do Projeto RADAMBRASIL, recomenda-se o uso de equações de biomassa específicas para as diferentes tipologias florestais. A partir da análise comparativa de estoques de biomassa obtidos por meio de equações de biomassa, dados LiDAR e algoritmos de aprendizado de máquina, pode-se inferir que o uso de sistemas LiDAR tem elevado potencial não só para gerar mapas acurados da distribuição da biomassa, como também para a obtenção de valores confiáveis de biomassa acima do solo por unidade de área no bioma Amazônia. Ademais, equações de biomassa a partir de modelos tradicionais (regressão linear) e de modelos de aprendizado de máquina também se constituem em abordagens com bom desempenho preditivo da biomassa aérea de árvores no bioma Amazônia, recomendando-se, assim, a integração de dados de sistemas LiDAR com dados de inventários florestais. Por fim, a integração da base de dados do presente estudo com o software JCarbon© foi bem-sucedida, constituindo uma fonte de consulta espacial inédita (online-webgis e open data) de estoques de biomassa em grande número de parcelas no bioma Amazônia. Abstract: The Brazilian Amazon rainforest is one of the largest biomass and carbon sources on the planet, with a total estimated stock of around 150-200 Gt C. Given its importance as a carbon sink, biomass quantification studies in this area are essential to obtain a better understanding of climate change-related issues. Therefore, this study highlights two problems related to biomass estimates of the Amazon biome. First, the limited availability of forest inventory databases, with a limited sample size. Second, the application of generic allometric equations, i.e., non-forest type-specific equations, unsuitable to specific forest types. Furthermore, it is known that data on forest inventories in Brazil, mainly in the Brazilian Amazon, which allow the quantification of biomass and carbon, are scarce or are dispersed in several databases, often with restricted access, limiting the performance of interdisciplinary studies. This study aimed to estimate biomass and carbon storage from two larges datasets of forest survey (Paisagens Sustentáveis Project and RADAMBRASIL Project), utilizing forest type-specific allometric equations for two predominant forest types in the Amazon biome: dense forests and open forests. Additionally, the dense and open forest equation effects were compared to establish a new spatialization approach to generate specific tree biomass maps for these forest types. Information about the biomass estimates and geographical coordinates of each plot were integrated to the JCarbon© software, an open data platform. Also, biomass estimates obtained by traditional methods (classical linear regression) machine learning and LiDAR data were also compared. The results indicated that the combined aboveground tree biomass of dense and open forest types, for trees with diameter ? 30 cm, was 46.5 Gt, or 53% of the biome's biomass (total value considering all living trees and forest types), compared to data published in the FRA 2020 report (Global Forest Resources Assessment), published by FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations). Thirty-two refined biomass maps were generated for dense and open forest areas, providing a novel spatial sensitivity analysis of the predicted biomass and carbon values predicted. Biomass estimates obtained utilizing the generic equations were overestimated by 4.6% and 33.2% compared to those obtained utilizing the specific equations for dense and open forests, respectively. Moreover, there was a gain of approximately 11% in the average biomass value obtained by the forest typespecific equations. It was concluded that only large-scale forest inventories databases may provide reliable biomass and carbon estimation, and forest type-specific equations should be utilized to estimate the Amazon biome's biomass, which is an environment characterized by phytoecological heterogeneity. Thus, for extensive forest inventory databases, such as the Paisagens Sustentáveis Project and the RADAMBRASIL Project, the use of specific allometric equations for different forest types is recommended. From the comparative analysis of biomass stocks obtained using allometric equations, LiDAR data and machine learning algorithms, it can be inferred that the use of LiDAR systems has high potential not only to generate accurate maps of the distribution of biomass, but, also, to obtain reliable values of aboveground biomass per unit area in the Amazon biome. In addition, biomass equations from traditional models (linear regression) and machine learning models provides a good predictive performance of aerial biomass estimates in the Amazon biome, thus indicating the integration of forest inventory data with LiDAR systems data. Finally, the integration of the database of the present study with the JCarbon© software was successful, constituting an unprecedented source of spatial data (online-webgis and open data) of biomass stocks in a large number of inventory plots in the Amazon biome.

Orientadora: Profa. Dra. Ana Paula Dalla Corte Coorientadores: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta, Prof. Dr. Alexandre Behling Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 19/08/2021 Inclui referências Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: O volume total de uma população florestal é estimado por meio de técnicas de amostragem utilizadas nos inventários florestais, em que o volume estimado na área da unidade amostral é extrapolado para a área do talhão. Neste trabalho, o objetivo foi avaliar e comparar dois métodos para a estimativa do volume total em florestas plantadas: 1) método tradicional de inventários florestais (inferência por área); e 2) método de árvore individual, no qual a estimativa é realizada pelo produto do volume médio individual (vmi) pelo número de árvores detectadas remotamente nos talhões (inferência por indivíduo). A pesquisa foi conduzida em três talhões florestais: Pinus taeda (16 anos), Pinus taeda (7 anos) e Eucalyptus urograndis (5 anos). Em cada talhão, foi realizado o censo para as variáveis: diâmetro a 1,30 m e altura total. Os volumes das árvores foram estimados pelo modelo de Schumacher-Hall, ao passo que a soma dos seus volumes individuais foi considerada como o volume total paramétrico. Em seguida, foi executada a etapa da estimativa do volume total da população. No método 1 (por área), foram analisados dois procedimentos de amostragem (aleatória simples e sistemática). No método 2 (por número de árvores), o vmi utilizado foi obtido de duas maneiras: (a) média do volume individual de cem árvores selecionadas aleatoriamente, reamostradas pelo método Bootstrap e, (b) pela amostragem sistemática. O número de árvores (N) foi obtido por um algoritmo de contagem automática aplicado em imagens obtidas por -uma aeronave remotamente pilotada (ARP). Adicionalmente, no método 2, foram simuladas diferentes taxas de detecção de indivíduos (90% a 110%), enquanto para o método 1, foram simuladas diferenças (±10%) na área do talhão. Os resultados dos dois métodos de estimativa de volume total da população foram comparados ao volume total paramétrico pela diferença absoluta, diferença relativa e pela abrangência dos intervalos de confiança obtidos por cada método. O método 1, tradicional de inventário florestal (inferência por área), apresentou as menores diferenças em relação ao volume do censo. O processo de amostragem sistemático produziu os melhores resultados para os talhões 1 e 3, enquanto o processo aleatório foi o melhor para o talhão 1. O método 2 (abordagem por número de árvores) apresentou o volume total paramétrico dentro do intervalo de confiança (95% de probabilidade) ao se utilizar o vmi da amostragem aleatória de cem árvores e o número de árvores detectadas automaticamente, com diferença relativa de no máximo 4,7%. A variação em área e em número de árvores permitiu verificar que o acerto em 100% da área ou em 100% da do número de árvores não garante o menor erro de estimativa para o total, pois ela também depende da acurácia da estimativa do volume médio individual. O método 2 (abordagem por número de árvores) pode ser utilizado como uma alternativa ao inventário florestal tradicional. Abstract: The total volume of a forest population is estimated through sampling techniques used in forest inventories, in which the estimated volume in the sample unit area is extrapolated to the stand area. The aim of this work was to evaluate and compare two methods for estimating the total volume in planted forests: 1) traditional method of forest inventories (inference by area); and 2) individual tree method, in which the estimate is performed by the product of the mean individual volume by the number of trees remotely detected in the stands (inference by number of trees). The study was conducted in three forest stands: Pinus taeda (16 years of age), Pinus taeda (7 years of age) and Eucalyptus urograndis (5 years of age). A census was carried out in each stand for the variables: diameter at 1.30 m (d) and total height. Tree volumes were estimated by the Schumacher-Hall's model and the sum of their individual volumes was considered as the total parametric volume. Then, the step for estimating the total population volume was performed. Thus, two sampling procedures (simple random and systematic) were analyzed in method 1 (by area). Next, the mean individual volume used in method 2 (number of trees) was obtained in two ways: (a) mean individual volume of one hundred randomly selected trees, resampled by the Bootstrap method; and (b) by systematic sampling. The number of trees (N) was obtained by an automatic counting algorithm applied to images obtained by RPA. Additionally, different detection rates of individuals (90% to 110%) were simulated in method 2, while differences (±10%) in the stand area were simulated for method 1. The results of the two methods for estimating total population volume were compared to the total parametric volume by the absolute difference, relative difference and by the amplitude of the 95% confidence intervals obtained by each method. Method 1, traditional forest inventory (inference by area), showed the smallest differences in relation to the volume of the census. The systematic sampling process produced the best results for plots 1 and 3, and the random process for plot 1. Method 2 (number of trees) presented the total parametric volume included in the confidence interval when using the mean individual volume of random sampling of one hundred trees and the number of trees automatically detected, with a relative difference of at most 4.7%. The variation in area and number of trees enabled us to verify that the correctness in 100% of the area or in 100% of the number of trees does not guarantee the smallest estimate error for the total, as it depends on the accuracy of the estimate of the average volume individual. Method 2 (number of trees) can be used as an alternative to the traditional forest inventory.

Orientador: Prof. Dr. Nelson Yoshihiro Nakajima Coorientadores: Prof.a Dr.a Ana Paula Dalla Corte e Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 20/02/2020 Inclui referências: p. 106-119 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: A Floresta Amazônica vem sendo acometida por desmatamento e fragmentação da sua floresta há muitos anos, tendo o estado de Rondônia um dos mais altos índices de desmatamento da região, sendo que parte da sua cobertura florestal se encontra em processo de regeneração. Neste âmbito, este trabalho teve como objetivo analisar o desempenho da plataforma Google Earth Engine para mapeamento de grandes extensões de área com o intuito de diferenciar os estágios sucessionais da floresta empregando técnicas de aprendizado de máquina, bem como analisar as áreas de regeneração florestal na contribuição para o padrão espacial morfológico e conectividade da paisagem no estado de Rondônia. Para isso utilizouse a plataforma do Google Earth Engine para a classificação das imagens derivadas da coleção Landsat 5 e Landsat 8, nível 1 - Topo da atmosfera (TOA) dos anos de 2008, 2010, 2013, 2015 e 2018 utilizando o classificador supervisionado de aprendizado de máquina Random Forest para diferenciar 3 estágios de sucessão da floresta. Posteriormente foi realizada a análise da paisagem do estado de Rondônia com o incremento das áreas de regeneração florestal e sem o incremento das áreas de regeneração florestal no programa GuidosToolbox, gerando a Análise morfológica de padrões espaciais (MSPA), o Índice de Área Conectada Equivalente (ECA) e Diferença de Probabilidade da Conectividade (dPC). Os resultados revelaram que o padrão do estado de Rondônia é de grandes manchas de habitat florestal em pequenos números, correspondendo a grande parte de habitat florestal do estado e pequenas manchas de habitat florestal em grande número. Nesse sentido, a paisagem com o incremento em regeneração florestal não apresentou diferença expressiva nas classes de padrão espacial morfológico e maior diferença nos índices de conectividade. Conclui-se, portanto, que a plataforma Google Earth Engine viabilizou a diferenciação dos estágios sucessionais da Floresta Amazônica do estado de Rondônia e assim inferir que as áreas de regeneração do habitat florestal contribuíram pouco para paisagem, no entanto, apresentaram melhorias, principalmente em sua conectividade. Palavras-chaves: Random Forest. Regeneração. Classificação. Habitat Florestal. Abstract: The Amazon Rainforest has been affected by deforestation and fragmentation of its forest for many years, the state of Rondônia having one of the highest rates of deforestation in the region, and part of its vegetation cover is in the process of regeneration. Within this scope, the research aimed to analyze the performance of the Google Earth Engine platform for mapping large areas in order to differentiate the successional groups of the forest using machine learning techniques and forest regeneration areas to evaluate their contribution in the spatial morphological pattern and connectivity of the landscape of the state of Rondônia. To achieving that goal, it was used the Google Earth Engine platform to classify images derived from the Landsat 5 and Landsat 8 level 1 - Top of the Atmosphere (TOA) collection from the years 2008, 2010, 2013, 2015 and 2018, using the classifier supervised by the learning of Random Forest machine to differentiate 3 stages of forest succession. Subsequently, an analysis of the landscape of the state of Rondônia with the increase of forest regeneration areas and without the increase of forest regeneration areas on the GuidosToolbox program that generated a Morphological Spatial Pattern Analysis (MSPA), the Equivalent Connected Area Index (ECA) and Probability of Connectivity (dPC). Revealing that the state pattern is large patches of forest habitat in few amounts, corresponding to a large part of state forest habitat and small patches of forest habitat on a lot. In this regard a landscape with increasing forest regeneration did not show any significant difference in the classes of spatial morphological pattern and greater difference in the connectivity indexes. In conclusion, Google Earth Engine platform made it possible to differentiate sucessional stages in the Amazon Rainforest of the state of Rondônia and infer that areas of forest habitat regeneration contributed a few to the landscape, however, it showed improvements mainly in its connectivity. Keyword: Random Forest. Forest Regeneration. Classification. Forest Habitat.

Orientadora: Profa. Dra. Ana Paula Dalla Corte Coorientadores: Prof. Dr. Daniel Rodrigues dos Santos e Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 30/07/2020 Inclui referências: p. 84-91 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: Atualmente demanda-se por metodologias que determinem com acurácia o número de árvores, em povoamentos de Pinus taeda L., com idades próximas a colheita, visando melhorar as estimativas florestais e reduzir custos relacionados à coleta de dados. Neste trabalho, investigou-se o potencial de três métodos de detecção automática de árvores, em povoamentos florestais de Pinus taeda L., com idades de 10 e 15 anos, por meio do uso de dados LiDAR (Light Detection and Ranging) aerotransportado de pulsos discretos e baixa densidade de pontos por m2 (densidade média, entre 3 e 5 pontos por m²). Para isso métodos automáticos de detecção podem ser aplicados para atender esta demanda. Os métodos de detecção automática estudados foram: filtro de máxima local; filtro de máximos globais; e segmentação por bacias hidrográficas. Os dados foram submetidos a algumas etapas de pré-processamento, como a remoção de outliers; a classificação da nuvem de pontos, empregando duas metodologias distintas, o filtro morfológico progressivo e o filtro simulador de tecidos; a normalização das nuvens de pontos e a modelagem digital, a combinação das etapas de pré-processamento resultaram em um conjunto de 15 tipos de dados, utilizados como entrada para os métodos de detecção. Para a verificação da qualidade da detecção de árvores obtida com os algoritmos, foi executado um censo florestal sendo contabilizados os fustes dos talhões em estudo. Os resultados são oriundos de 105 cenários, que consistem na combinação entre algoritmos, parâmetros de detecção e dados de entrada, sendo considerados aderentes aqueles que atingiram acurácia maior que 80%, quando comparados ao censo. Dentre os cenários analisados, nos talhões de 10 anos, apenas 2,9% se comportaram de modo aderente, atingindo uma acurácia média de 88,45%, por meio filtro de máxima local com janela de busca circular, com dimensões inversamente proporcionais à altura e com entrada de dados uma nuvem de pontos não normalizada. Já nos talhões de 15 anos de idade, 9,5% dos cenários foram considerados aderentes, com acurácia média de 93,63%, proporcionada pelo filtro de máxima local com janela de busca, fixa e circular, aplicada a uma nuvem de pontos normalizada e previamente classificada pelo filtro simulador de tecidos. Para a área de estudo e aplicação em ambas as idades, o filtro de máxima local, com janela fixa em formato circular apresentou maior acurácia nas identificações de árvores, 84,02% em média, quando aplicado a um modelo digital de elevação, construído pelo interpolador ponderado ao inverso da distância (idw). Visto todos os cenários empregados, conclui-se que atualmente não existe um algoritmo genérico para aplicações em povoamentos florestais de Pinus taeda L., com espaçamento regular de 2,5m e com idades de 10 a 15 anos, que apresente alto nível de acurácia. Palavras-chave: detecção automática de árvores, filtro de máxima local, filtro de máxima global, segmentação de bacias, censo florestal. Abstract: Currently, there is a demand for methodologies that accurately determine the number of trees in stands of Pinus taeda L., with ages close to harvest, in order to improve forestry estimates and reduce costs related to data collection. In this work, we investigated the potential of three methods of automatic detection of trees in forest stands of Pinus taeda L., aged 10 and 15 years, using LiDAR data (Light Detection and Ranging) airborne pulses discrete and low density of points per m2 (average density, between 3 and 5 points per m²). For this purpose, automatic detection methods can be applied to meet this demand. The automatic detection methods studied were: local maximum filter; global maximum filter; and segmentation by hydrographic basins. The data were submitted to some pre-processing steps, such as removing outliers; the classification of the point cloud, using two different methodologies, the progressive morphological filter and the tissue simulator filter; the normalization of point clouds and digital modeling, the combination of the pre-processing steps resulted in a set of 15 types of data, used as input for the detection methods. To verify the quality of the detection of trees obtained with the algorithms, a forest census was carried out, accounting for the shafts of the stands under study. The results come from 105 scenarios, which consist of the combination of algorithms, detection parameters and input data, being considered adherent those that reached accuracy greater than 80%, when compared to the census. Among the scenarios analyzed, in the 10-year plots, only 2.9% behaved in an adherent manner, reaching an average accuracy of 88.45%, using a maximum local filter with a circular search window, with dimensions inversely proportional to the height and with data entry a non-standardized point cloud. In the 15-year-old plots, 9.5% of the scenarios were considered adherent, with an average accuracy of 93.63%, provided by the local maximum filter with a fixed and circular search window, applied to a standardized point cloud. and previously classified by the tissue simulator filter. For the study and application area at both ages, the local maximum filter, with a fixed circular window showed greater accuracy in the identification of trees, 84.02% on average, when applied to a digital elevation model, built by weighted interpolator to the inverse of the distance (idw). Considering all the scenarios employed, it is concluded that currently there is no generic algorithm for applications in forest stands of Pinus taeda L., with regular spacing of 2.5m and aged 10 to 15 years, which presents a high level of accuracy. Keywords: automatic tree detection, local maximum filter, global maximum filter, basin segmentation, forest census

Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta e Prof. Dr. Fábio Venturoli Autor não autorizou a divulgação do arquivo digital Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 19/02/2020 Inclui referências: p. 58-61 Resumo: Os modelos matemáticos para estimar biomassa que não possuem como premissa a relação de dependência, existente entre os componentes da árvore e o total, ainda são poucos estudados em florestas nativas, sobretudo no bioma Cerrado. Nas estimativas de biomassa das árvores, o princípio da aditividade dos componentes da biomassa total acima do solo (AGB) e aditividade da AGB dos indivíduos em relação a AGB da parcela (unidade de área) deve ser respeitada. Aperfeiçoar as metodologias existentes e propor novas formas para estimar a AGB tem sido objeto de estudos de vários pesquisadores nos últimos anos. Sendo assim, a presente pesquisa teve como objetivo propor uma nova metodologia para estimar a biomassa arbórea, acima do solo, para fitofisionomia Parque Cerrado, por unidade de área e comparar essa metodologia com as estimativas realizadas por modelos que estimam a AGB por árvores individuais. Os dados de biomassa acima do solo para os componentes e total foram coletados, pelo método destrutivo, em dez parcelas de 10m x 10m com critério de inclusão de árvores de 5 cm de diâmetro à altura do peito (DAP). Modelos matemáticos para estimar a biomassa total e dos componentes, para árvores individuais foram ajustados independentemente pelo método dos mínimos quadrados ordinários e simultaneamente por NSUR (Regressão Não linear Aparentemente Relacionada). Foi avaliada a consistência biológica das equações nos dois métodos, além da presença de heteroscedasticidade, que, quando observada, foram reajustados após terem os pesos de seus coeficientes calculados pela estrutura de variância. Já para as estimativas de AGB por unidade de área e por espécie, os modelos propostos foram ajustados com o índice fitossociológico que resultou em maior correlação com a biomassa, que foi a Dominância Absoluta (DoA). Duas metodologias foram propostas para estimar a biomassa por unidade de área, com a DoA das espécies dentro da parcela e com a DoA de toda a amostragem, chamada de DoAe. O ajuste simultâneo com a condicionante de que a soma das biomassas das parcelas amostradas deve ser igual a soma das biomassas das espécies amostradas em todas as parcelas ,nova metodologia proposta, deve ser preferível a ser aplicada em inventários de biomassa em florestas nativas por obter alta precisão e acurácia. Os resultados demonstram que, enquanto a AGB observada em Mg.ha-1 é de 23,5, a metodologia que estima a biomassa por unidade de área, utilizando como variável de entrada a DoA da área total,estimou 23,6 Mg.ha-1, contra 24,3 Mg.ha-1 da metodologia que estima a biomassa por unidade de área e que se utiliza a DoA das espécies dentro da parcela e 30,4 Mg.ha-1 da metodologia que estima a biomassa para árvores individuais. A estimava gerada para AGB.ha-1 pela nova metodologia proposta difere do valor observado pela amostragem destrutiva em 0,48%, equanto a metodologia atualmente utilizada, que estima a AGB.ha-1 por árvores individuais, difeiriu em 32,56% do valor observado, demonstrando maior precisão do que a metodologia usualmente adotada para estimar a biomassa por unidade de área. Palavras-chave: Ajuste simultâneo. Dominância absoluta. Fitossociologia. Precisão. Abstract: The mathematical models for estimating biomass that do not have as a premise the dependency relationship, existing between the components of tree and the total are still few studied in native forests, especially in the Cerrado biome. In tree biomass estimates, the principle of additivity of the components of the total above-ground biomasss (AGB) and additivity of the individuals AGB in relation to the AGB of the plot (area unit) must be respected. Improving existing methodologies and proposing new ways to estimate AGB has been the subject of studies by several researchers in recent years. Therefore, this research aimed to propose a new methodology to estimate the above-ground tree biomass for the Parque Cerrado phytophysiognomy, per unit area and to compare this methodology with the estimates made by models that estimate the AGB of individual trees. The aboveground biomass data for the components and total were collected, by the destructive method, in ten plots of 10m x 10m with the inclusion criterion of trees of 5 cm of diameter at the breast height (DAP). Mathematical models to estimate the total biomass and components, for individual trees, were adjusted independently by the method of ordinary least squares and simultaneously by NSUR (Nonlinear Seemingly Unrelated Regression). The biological consistency of the equations in the both methods was evaluated, in addition to the presence of heteroscedasticity, which, when observed, had their readjustments performed after having the weights of their coefficients calculated by the variance structure. For the AGB estimates per unit area, the proposed models were adjusted with the phytosociological index that obtained the highest correlation with biomass, absolute dominance (DoA). Two methodologies have been proposed to estimate the biomass per unit area, using the DoA of the species within the plot and with the DoA of the entire sample, called DoAe. The simultaneous adjustment with the condition that the sum of the biomass of the sampled plots must be equal to the sum of the species sampled in all plots, a new proposed methodology, it should be preferable to being applied to biomass inventories in native forests as it obtains high precision and accuracy. The results demonstrate that, while the AGB observed in Mg.ha-1 is 23,5, the methodology that estimates the biomass per unit area, using the DoA of the total area as an input variable, the conditioner estimated 23,6 Mg.ha-1, against 24,3 Mg.ha-1 of the methodology that estimates the biomass per unit area in wich the DoA of the species is used within the plot and 30,4 Mg.ha-1 of the methodology that estimates the biomass for invididual trees. The estimate generated for AGB.ha-1 by the proposed new methodology differs form the value observed by destructive sampling by 0,48%, while the methodology currently used, wich estimates AGB.ha-1 by individual trees, differed by 32,56% of the observed value, showing greater accuracy than the methodology usualy adopted to estimate biomass per unit area. Keywords: Simultaneous adjustment. Absolute dominance. Phytosociology. Precision.

Orientador: Prof. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores: Prof. Júlio César Nievola, Profª Ana Paula Dalla Corte Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 24/01/2020 Inclui referências: p. 134-149 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: No campo da mensuração florestal, encontrar modelos acurados para predizer variáveis biométricas difíceis de determinar diretamente em campo e de alto custo operacional em inventários florestais, sempre constituiu um grande interesse das pesquisas. Em florestas naturais inequiâneas, em particular, a elevada heterogeneidade das variáveis biométricas é uma condição marcante e intrínseca, e que torna a modelagem preditiva um grande desafio. Devido a isso, por vezes, métodos tradicionais, como a regressão linear clássica, não são capazes de modelar adequadamente a natureza. Assim, o uso de métodos mais flexíveis e com boa capacidade de descrever a realidade, como as técnicas de aprendizado de máquina, ganham forte apelo quando o intuito é melhorar a acurácia dos modelos de biomassa e volume de árvores em florestas naturais inequiâneas. O principal objetivo desta pesquisa foi estudar e comparar o potencial de técnicas de aprendizado de máquina na melhoria das estimativas da biomassa aérea total (BAT) e volume comercial com casca de árvores individuais, frente à abordagem de modelagem por regressão tradicional, a partir de dados coletados em diversos sítios de florestas naturais inequiâneas. Para além disso, objetivou-se usar abordagens recentes para prover algum nível de interpretação para os modelos algorítmicos, desmistificando a metáfora da "caixa preta", e também desenvolver aplicações web para disponibilizar os modelos de aprendizado de máquina mais acurados. Dois estudos de casos foram conduzidos. No primeiro, foi usada uma base global compilada contendo dados de biomassa aérea total de 4004 árvores-amostras (diâmetro >= 5cm) colhidas e distribuídas em 58 sítios de diferentes países. No segundo, foi usado um conjunto de dados com volume comercial com casca de 13831 árvores (diâmetro >= 50cm) pertencentes à 38 espécies florestais manejadas na Amazônia brasileira. Para fins de modelagem preditiva, cada conjunto de dados original foi dividido em dados de treinamento (80%) e teste (20%). O método k-fold cross-validation foi usado para obter estimativas imparciais de desempenho para os modelos de aprendizado de máquina (MAM). O conjunto de teste foi reservado para uma comparação mais apropriada da precisão das abordagens de regressão tradicional e aprendizado de máquina. Em ambos os estudos de caso, foram consideradas nove técnicas de aprendizado de máquina. Para a modelagem tradicional da BAT, apenas a forma funcional do "Modelo Pantropical-MP" foi admitida e ajustada no conjunto de treinamento, e designada "Modelo Alternativo - MA". Para a modelagem volumétrica tradicional foram admitidas dez formas funcionais usuais na Mensuração Florestal. Na modelagem da biomassa aérea total, os melhores MAM construídos apresentaram rRMSE variando entre 7,30% e 7,98% na validação cruzada, sendo uma rede neural artificial do tipo MLP (size = 9; decay = 0,2) a mais acurada. No conjunto de teste, os MAM e MA apresentaram semelhança na distribuição residual e no desempenho médio para predizer a variável resposta em amostras independentes. Na modelagem do volume comercial com casca, os melhores MAM foram obtidos usando um espaço de recursos dependente do diâmetro e altura, com rRMSE variando entre 22,83% e 24,47%, sendo um modelo de regressão por vetores de suporte com função kernel radial (sigma = 0,003; C = 128) o mais acurado. Os modelos tradicionais genéricos de dupla entrada com resposta logarítmica (Spurr e Schumacher-Hall) apresentaram menor erro padrão residual, mas forte heterocedasticidade. A heterocedasticidade nos MAM aprendidos usando um espaço de recursos dependente de diâmetro e altura da árvore, parece ser menos severa do que aquela constatada nos modelos de dupla entrada com resposta logarítmica. A modelagem preditiva usando técnicas de aprendizado de máquina não proveu a melhoria esperada nas estimativas de volume comercial com casca e biomassa área total em florestas naturais inequiâneas. Apesar disso, o uso de técnicas de aprendizado de máquina parece ser bastante promissor para modelagem de variáveis biométricas, uma vez que conseguiu equiparar-se aos modelos tradicionais que a décadas são usados na Ciência Florestal. Abstract: In the scope of forest measurement, finding accurate models to predict biometric variables that are difficult to determine directly in the field and costly to operate in forest inventories has always been a major research concern. In natural uneven-aged forests the high heterogeneity of biometric variables is a striking and intrinsic condition that makes predictive modeling a major challenge. Because of this, sometimes the traditional methods such as classical linear regression, are not able to adequately model the nature. Thus, the use of more flexible methods with a good ability to describe reality, such as machine learning techniques, is strongly sought when the aim is to improve the accuracy of biomass and tree volume models in unequal natural forests. The main objective of this research was to study and compare the potential of machine learning techniques to improve estimates of above-ground biomass (AGB) and commercial volume of individual bark trees, compared to the traditional regression modeling approach, based on data collected from various sites of natural uneven-aged forests. In addition, it aimed to use recent approaches to provide some level of interpretation for algorithmic models, demystifying the "black box" metaphor, and also develop web applications to provide the most accurate machine learning models. Two case studies were conducted. In the first, a compiled global database containing total aerial biomass data from 4004 sample trees (diameter >= 5cm) collected and distributed in 58 sites from different countries was used. In the second, a data set with commercial volume of 13831 bark trees (diameter >= 50cm) belonging to 38 forest species managed in the Brazilian Amazon rainforest was used. For the purpose of predictive modeling, each original data set was divided into training (80%) and test (20%) data. The k-fold cross-validation method was used to obtain unbiased performance estimates for machine learning models (MLM). The test set has been reserved for a more appropriate comparison of the accuracy of traditional regression and machine learning approaches. In both case studies, nine machine learning algorithms were considered. For traditional AGB modeling, only the functional form of the "Pantropical Model - PM" was admitted and adjusted in the training set, and designated "Alternative Model - AM". Ten usual functional forms were allowed for traditional volumetric modeling in Forest Measurement. In the modeling of the above-ground biomass, the best MLM built presented rRMSE ranging from 7.30% to 7.98% in the cross validation, being an artificial neural network of the MLP type (size = 9; decay = 0.2) the most accurate. In the test set, MLM and AM showed similarity in residual distribution and mean performance to predict the response variable in independent samples. In the bark tree commercial volume modeling, the best MLM were obtained using a diameter and height dependent resource space, with rRMSE ranging from 22.83% to 24.47%, being a support vector regression model with radial kernel function (sigma = 0.003, C = 128) the most accurate. The traditional generic logarithmic double-input models (Spurr and Schumacher-Hall) showed lower residual standard error but strong heteroscedasticity. The heteroscedasticity in MLM learned using a tree diameter and height dependent resource space appears to be less severe than that found in logarithmic response double entry models. Predictive modeling using machine learning techniques did not provide the expected improvement in the accuracy of commercial volume estimates of bark trees and above-ground biomass in natural uneven-aged forests. Nevertheless, the use of machine learning techniques seems to be quite promising for modeling biometric variables, as it has managed to match the traditional models that have been used in forest science for decades.

Orientadora: Prof.a Dr.a Ana Paula Dalla Corte Coorientadores: Prof. Dr. Alexandr Behling, Prof. Dr. Carlos Alberto Silva e Prof.Dr. Carlos Roberto Sanquetta Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 24/04/2020 Inclui referências: p. 112-130 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: A tecnologia LiDAR (light detection and ranging) está sendo muito utilizada no setor florestal, porém, os estudos aplicados em florestas nativas do Brasil ainda são incipientes, principalmente em relação ao laser scanner terrestre (TLS). O objetivo principal deste estudo foi estimar variáveis dendrométricas: altura, diâmetro a 1,30 m do solo (dap), volume e biomassa acima do solo de Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze utilizando dados LiDAR e modelos de estrutura quantitativa. Além disso, estabeleceu-se um protocolo de coleta de dados LiDAR em florestas naturais do Brasil, testou-se a redução da densidade da nuvem de pontos e, ainda, realizou-se a integração de dados de laser scanner aéreo (ALS) e TLS no intuito de obter resultados mais acurados em relação aos obtidos com eles individualmente. O estudo foi desenvolvido em um fragmento de 15,24 ha de Floresta Ombrófila Mista urbana, localizado no Campus III da UFPR. Inicialmente, foram processados os dados ALS, gerou-se o modelo digital do terreno (MDT), modelo digital de superfície (MDS) e canopy height model (CHM) e, a partir disso, foram delimitadas as parcelas a serem inventariadas com o TLS e inventário florestal convencional (IFC). Realizou-se o levantamento TLS, registro da nuvem de pontos, filtragem, segmentação dos indivíduos de araucária e a aplicação do algoritmo TreeQSM para modelagem tridimensional das árvores. Foram estimados valores de diâmetro a 1,30 m do solo (dap) e altura total utilizando o TLS e mensurados em campo (IFC), ao aplicar análise estatística multivariada, por meio do Teste T² de Hotelling, constatou-se que não houve diferença estatística entre os métodos a nível 99% de significância. Obteve-se a raiz do erro quadrático médio (RMSE) de 5,31% entre os dados observados, um viés de 3,32% e uma precisão de 7,94%. Quanto à reamostragem da nuvem de pontos, foram testados os métodos octree, espacial e aleatório, sendo o método octree o único que apresentou perda estrutural das árvores, impossibilitando a modelagem tridimensional com o algoritmo TreeQSM. A integração entre os dados ALS e TLS possibilitou estimar a biomassa acima do solo em função da área de copa mais acurados em relação aos estimados com TLS e ALS individualmente. Os resultados evidenciaram que, tanto o TLS quanto o ALS são ferramentas excelentes para estimativas acuradas de variáveis dendrométricas, assim como a tecnologia LiDAR possibilita a geração de estimativas acuradas da floresta, tanto em micro quanto em macroescalas. Os modelos de estruturas quantitativas são capazes de gerar uma modelagem tridimensional da árvore com grande acurácia, possibilitando que se tenha informações a qualquer altura, bem como de volume e afilamento. Palavras-chave: Mata Atlântica, LiDAR, Sensoriamento Remoto, Floresta nativa, Biomassa acima do solo. Abstract: LiDAR (light detection and ranging) technology have been used a lot in the forestry sector, however, studies applied in native forests in Brazil are still incipient, especially about to the terrestrial laser scanner (TLS). The main objective of this study was to estimate dendrometric variables and above-ground biomass of Araucaria angustifolia using LiDAR data and quantitative structure models. In addition, a LiDAR data collection protocol was established in natural forests in Brazil, the reduction of the point cloud density was tested, and the integration of ALS and TLS data was carried out in order to obtain more accurate results in relation to those obtained with ALS and TLS individually. The study was conducted in a 15.24 ha fragment of mixed urban ombrophilous forest, deominated Capão do Tigre, located on Campus III of UFPR. Initially, ALS data were processed, DTM, DSM and CHM were generated, and from that, the parcels to be inventoried with TLS and IFC were delimited. The TLS survey, point cloud registration, filtering, Araucaria segmentation and application of the TreeQSM algorithm were performed. Dbh and height values were estimated using the TLS and measured in the field (IFC), so that, there was no statistical difference between the methods, an RMSE of 5.31% was obtained between the observed data, a bias of 3, 32% and an accuracy of 7.94%. As for resampling of the point cloud, the octree, spatial and random methods were tested, with the octree method being the only one that presented structural loss of the trees, making three-dimensional modeling with the TreeQSM algorithm impossible. The integration between ALS and TLS data enabled the generation of above-ground biomass estimates as a function of the more accurate canopy area in relation to those estimated with TLS and ALS individually. The results of all chapters showed that both TLS and ALS are excellent tools for estimating dendrometric variables accurately, so that it is concluded that LiDAR technology allows the generation of accurate forest estimates, both in a micro and macro-scale. The models of quantitative structures are capable of generating a three-dimensional modeling of the tree with great accuracy, making it possible to have information at any time, and information on volume and tapering. Keywords: Atlantic Forest, LiDAR, Remote Sensing, Natural forest, aboveground biomass.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores: Prof(a). Dr(a). Ana Paula Dalla Corte, Prof. Dr. Jaime Wojciechowski, Prof. Dr. Sebastião do Amaral Machado Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 18/02/2020 Inclui referências: p. 175-197 Área de concentração: Manejo florestal Resumo: A Mata Atlântica é reconhecida como uma das maiores e mais importantes florestas tropicais da América do Sul, a qual desempenha papel fundamental na biodiversidade e no ciclo global de carbono, porém, sua cobertura florestal encontra-se extremamente reduzida e fragmentada. Nesse sentido, o presente estudo testa as hipóteses de que a cobertura florestal da Bacia Hidrográfica do Rio Iguaçu tenha aumentado e que os fragmentos florestais tenham avançado de estágio sucessional no período de 2000 a 2015 devido aos esforços nacionais para a redução do desmatamento da Mata Atlântica. Ademais, acredita-se que a Bacia teve papel de sumidouro de carbono atmosférico. Também existe a hipótese acerca da diminuição da fragmentação da cobertura florestal da Bacia Hidrográfica do Rio Iguaçu no período analisado. O objetivo geral do trabalho foi analisar espacialmente a mudança e a fragmentação da cobertura florestal da área total e de áreas especiais da Bacia Hidrográfica do Rio Iguaçu e suas implicações nos estoques de volume, biomassa e carbono aéreos nos anos 2000 e 2015. O trabalho foi organizado em capítulos com os seguintes objetivos: realizar o levantamento bibliométrico sobre estimativa de biomassa e carbono nos domínios do Bioma Mata Atlântica no Brasil; avaliar a mudança da cobertura florestal da Bacia do Rio Iguaçu e de áreas especiais, como Matas Ciliares, Unidades de Conservação, Terras Indígenas e Assentamentos Rurais em um período de 15 anos; analisar e comparar a fragmentação florestal da Bacia Hidrográfica do Rio Iguaçu com a aplicação de métricas de ecologia de paisagem no ano de 2000 e 2015; avaliar a mudança dos estoques de volume, biomassa e carbono florestal da Bacia do Rio Iguaçu e em áreas especiais dessa bacia em 15 anos. Foi realizada a análise temporal da mudança da cobertura florestal na bacia com 10 imagens dos satélites Landsat 7 e Landsat 8 com resolução espacial de 30 m, as quais foram georreferenciadas, passaram pela classificação orientada a objetos (dois níveis de classificação) e reambulação gerando o mapeamento da cobertura vegetal em estágios sucessionais. A estimativa dos estoques de volume, biomassa e carbono foi realizada com o auxílio da ferramenta GEOBIOMASS. Foram contabilizadas 728 referências de dados sobre biomassa e/ou carbono nos domínios da Mata Atlântica publicados em 147 pesquisas. Houve acréscimo de áreas cobertas com floresta nativa e plantada na Bacia Hidrográfica do Rio Iguaçu no período analisado. Houve acréscimo de áreas cobertas com floresta nativa e plantada em Matas Ciliares, Unidades de Conservação e em Terras Indígenas na bacia. Houve decréscimo da cobertura florestal nativa e plantada em áreas de Assentamentos Rurais da área de estudo. Houve decréscimo dos estoques de volume de madeira, biomassa aérea acima do solo e carbono aéreo para Floresta Secundária em Estágio Inicial de sucessão, enquanto que, para Floresta Secundária em Estágio Médio-Avançado, houve acréscimo, sendo que, no montante a Bacia Hidrográfica do Rio Iguaçu foi sumidouro de carbono atmosférico no período. Matas Ciliares, Unidades de Conservação, Terras Indígenas e Assentamentos Rurais da Bacia do Rio Iguaçu foram sumidouros de carbono atmosférico no período. A fragmentação na Bacia Hidrográfica do Rio Iguaçu está em processo decrescente, segundo as métricas de análise da paisagem. Palavras-chave: Mata Atlântica. Mudanças Climáticas. Análise da Paisagem. Mata Ciliar. Unidades de Conservação. Terras Indígenas. Assentamentos Rurais. Abstract: The Atlantic Forest is recognized as one of the largest and most important tropical forests in South America, which plays a fundamental role in biodiversity and the global carbon cycle, but its forest cover is extremely reduced and fragmented. In this sense, the present study tests the hypotheses that the forest cover of the Iguaçu River Basin has increased and that the forest fragments have advanced from a successional stage from 2000 to 2015. In addition, it is believed that the Basin role of carbon sink atmospheric. It is also expected that the fragmentation of the forest cover of the Iguaçu River Basin will be decreasing. The general objective of this work was to analyze spatially and changes the fragmentation of the forest cover of the total area and special areas of the Iguaçu River Basin and its implications for the volume, biomass and aerial carbon stocks in the years 2000 and 2015. The work was organized in chapters with the objectives: To carry out the bibliometric survey on estimation of biomass and carbon in the domains of the Atlantic Forest Biome in Brazil; to evaluate the change of the forest cover of the Iguaçu River Basin and of special areas, such as Riparian forest, Conservation Units, Indigenous Lands and Rural Settlements in a period of 15 years; analyze and compare the forest fragmentation of the Iguaçu River Basin with the application of landscape ecology metrics in the year 2000 and 2015; to evaluate the changes of the volumes of the volume, biomass and forest carbon of the Iguaçu River Basin and in special areas of this basin in 15 years. A temporal analysis of the forest cover change was carried out in the basin with 10 images of the Landsat 7 and Landsat 8 satellites with resolution 30m, which were georeferenced, passed the object-oriented classification (two levels of classification) and reambulation generating the mapping of the vegetation cover in successional stages. The volume, biomass and carbon stocks were estimated using the GEOBIOMASS tool. A total of 728 data references on biomass and / or carbon were recorded in the Atlantic Forest domains published in 147 surveys. There was addition of areas covered with native forest and forest stand in the basin of the Iguaçu River in the analyzed period. There was addition of areas covered with native forest and reforestation areas in riparian forests, Conservation Units and in Indigenous Lands in the basin. There was a decrease in native and planted forest cover in areas of Rural Settlements of the study area. There was a decrease in stocks of wood volume, above-ground aerial biomass and aerial carbon for Secondary Forest in Initial Succession Stage, while for Secondary Forest in Medium- Advanced Stage there was increase, however, in the amount the Iguaçu River Basin was atmospheric carbon sink in the period. Riparian forest, Conservation Units, Indigenous Lands and Rural Settlements of the Iguaçu River Basin were atmospheric carbon sink during the period. The fragmentation in the Iguaçu River Basin is in a decreasing process according to the landscape analysis metrics. Keywords: Atlantic forest. Climate changes. Landscape Analysis. Riparian forest. Conservation Units. Indigenous Lands. Rural Settlements.

Orientador: Prof. Dr. Julio Eduardo Arce Coorientadores: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta e Dr. Evaldo Muñoz Braz Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 08/04/2020 Inclui referências Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: O enquadramento da araucária como uma espécie ameaçada de extinção e a retirada da sua função econômica não tem revertido no aumento de indivíduos in situ. A presente tese possui como temática norteadora avaliar quatro grandes tópicos que envolvem a araucária: pesquisa, legislação, plantio e manejo. Este estudo conceitual empregou um método de pesquisa de análise diagnóstica concentrados nas atividades de manejo e plantio florestal no Estado do Paraná. Em relação à pesquisa, houve expressivo número de publicações referentes à araucária, tendo sido identificada como a segunda espécie nativa mais estudada do país. Os resultados obtidos mostraram que, embora haja uma produção científica de mais de 100 trabalhos anuais, em sua maioria estão concentrados nas áreas de conservação, manejo e silvicultura; há carência de estudos relativos à política florestal, normativas legais, viabilidade econômica e inserção mercadológica. Quanto à análise das normativas legais apresentadas, destacase a colisão entre a Portaria 443 com a Lei Florestal Brasileira ao retirar direitos, neste caso o manejo florestal, não estabelecidos na Lei nº12.651 de 2012. Também o descumprimento da Lei Complementar 140 que estabelece laudos e estudos técnico-científicos para enquadramento das espécies da lista. Em relação às justificativas do seu enquadramento na lista de espécies ameaçadas, salienta-se a não divulgação de dados oficiais de área remanescente e número de indivíduos, temas de obrigação do Estado. Mediante a análise das normativas, referentes à espécie araucária, quanto sua utilização comercial: não existe lei que proíba o uso, via manejo e plantio; o que existe são portarias e resoluções. Em relação aos plantios de araucária, esses vem perdendo gradativamente sua área e interesse, em relação às empresas, em estabelecer novas implantações. As principais razões remetem à viabilidade econômica, burocracia e baixa produtividade. O manejo dentro das reservas legais, por meio de um processo de aprovação simplificado para pequenos produtores, os quais representam 90% das propriedades rurais no Estado do Paraná, pode ser uma alternativa de estabelecimento de novos plantios. Por fim, o capítulo de manejo e a comparação com países de vocação florestal, situa o Brasil no contexto florestal mundial e mostra que o país tem uma posição de destaque, pela área florestada que possui, por deter uma das maiores diversidades biológica do planeta e sobretudo, por possuir um extraordinário potencial para abrigar plantações florestais e de se transformar no mais importante produtor florestal do planeta. Entretanto, dados básicos em relação à inventário, mapeamento, diversidade, genética, no que tange às florestas naturais, são insuficientes e sem metas claras para subsidiar um monitoramento mais adequado. O que se pretende, como profissionais florestais, é a araucária viva, seja em plantios ou nas florestas nativas e presente na sociedade. O que distancia os atores inerentes a essa temática é a forma de se obter tal objetivo. Defende-se uma corrente de conservação mediante o uso, na qual a floresta pode ser valorizada e manejada como um ativo florestal, como uma forma de complementação de renda e inserção social. Abstract: Classifying araucaria trees as an endangered species and discontinuing its economic function are not increasing the number of trees in situ. The present thesis' governing theme is to evaluate four important subjects related to araucaria: research, legislation, plantation and management. This conceptual study employed a research method of diagnosis analysis that focus on the forest management and plantation activities in the Paraná State. As for the research, a significant number of publications was found regarding araucaria, which was identified as the second most studied native species of the country. The final results showed that, although there is a scientific production of more than 100 annual papers, most of them focus on conservation, management and silviculture; studies related to forest policy, legal regulation, economic viability, and market insertion are needed. As for the analysis of the legal regulations presented, one can highlight is the coalition between Ordinance 443 with the Brazilian Forest Law at right removal, in this case, the forest management, not established in Law no 12651 of 2012, in addition to the non-observance of the Complementary Law 140, which establishes appraisal reports and technicalscientific studies to classify the list's species. As for the justifications of its registration in the endangered species list, one can highlight the non-disclosure of official data related to the remaining area and the number of trees, mandatory subjects of the State. Through the analysis of the regulations related to the araucaria, as for its commercial use: there is not a law that forbids its use through management and plantation; what exist are ordinances and resolutions. As for the araucaria plantations, these are gradually losing their area of interest, regarding forest companies, to establish new implantations. The main reasons are related to economic viability, bureaucracy and low productivity. The management in legal reserves, through a simplified approval process for small producers, which represent 90% of the rural properties in Paraná State, can be an alternative to establish new plantations. Ultimately, the management chapter and the comparison with countries of forest vocation place Brazil in the world forest context and shows that the country has a prominent position due to its forest area, which has one of the most biological diversity levels of the planet and, foremost, due to its extraordinary potential to have forest plantations and to become the greatest forest producer of the planet. Nonetheless, basic data regarding inventory, mapping, diversity and genetics, related to natural forests, are insufficient and do not present clear goals to subsidize improved monitoring. The goal, as forest professionals, are live araucaria trees, either in plantation or in native forests and present in our society. The inherent actors of the subject disagree on how said purpose will be attained. A conservation chain through use is advocated, through which the forest can be valued and managed as a forest asset, as a method of income complementation and social insertion.

Orientadora: Profa. Dra. Ana Paula Dalla Corte Coorientadores: Prof. Dr. Alexandre Behling e Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 18/02/2020 Inclui referências: p. 85-88 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: Estudos têm demonstrado que a uniformidade dos plantios florestais está diretamente correlacionada com a produtividade e que medidas de uniformidade podem servir de indicadores da qualidade silvicultural dos plantios. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo determinar a uniformidade e a sobrevivência em plantios jovens de Eucalyptus sp. por meio do uso de atributos obtidos de sensores passivos embarcados em Veículos Aéreos Não Tripulado (VANTs). Foram estudados dois plantios clonais de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla e um plantio de Eucalyptus saligna, todos com um ano de idade. No inventário florestal de qualidade (IFQ), foram medidas as alturas das árvores, além de serem quantificadas as falhas de plantio. Das imagens oriundas dos voos VANT foram obtidos Modelos Digitais do Terreno (MDT), Modelos Digitais de Superfície (MDS) e ortofotos. Sobre as ortofotos foram identificadas as falhas de plantios em todas as áreas produtivas (censo) e em parcelas de 1ha. O censo de falhas foi utilizado para gerar a superfície de falhas por meio do método Kernel (SFk) e as falhas das parcelas VANT e IFQ foram utilizadas para a estimativa da sobrevivência por meio do modelo de razão. Também sobre as ortofotos foram delimitadas as copas das árvores por fotointerpretação. O Modelo de altura de copas (CHM) foi obtido da subtração MDS-MDT, do qual foram extraídas as alturas das árvores para duas intensidades amostrais. A uniformidade dos plantios foi obtida por meio dos índices de uniformidade (IU): PV50 (percentual acumulado variável dendrométrica de interesse em 50% das menores árvores); CV% (coeficiente de variação em percentagem); e G (coeficiente de Gini). As estimativas de sobrevivência VANT não mostraram diferenças significativas das estimativas do IFQ ao nível de 1% de significância. As alturas extraídas do CHM se mostraram subestimadas em comparação com as alturas do IFQ. Desse modo, foi proposta a utilização de um fator de correção por classe de tamanho para estimar essas alturas. As alturas corrigidas VANT e as alturas do IFQ foram utilizadas para o cálculo dos IU, avaliados pelo teste X2, em que os IU obtidos por VANT não mostraram diferenças significativas dos obtidos do IFQ ao nível de 5% de significância. Desse modo, as alturas das demais parcelas VANT foram corrigidas e serviram de base para o cálculo dos IU para uma intensidade amostral maior. Os IU dos plantios foram espacializados e integrados, resultando em duas superfícies de uniformidade, SU e SUf, a primeira sendo resultado da média dos IU e a segunda da média dos IU e a SFk. Com a classificação das superfícies de uniformidade observou-se que o plantio de E. saligna foi o menos uniforme em comparação com os plantios de E. grandis x E. urophylla e que a adição da SFk permitiu a avaliação da uniformidade de modo mais condizente com a realidade dos plantios. Esses resultados sugerem que medidas de sobrevivência e uniformidade obtidas por VANT podem ser utilizadas em conjunto para a geração das superfícies de uniformidade e para a determinação das áreas que precisam de maior atenção do manejo silvicultural. Abstract: Several studies have shown that forest stand uniformity is directly correlated to productivity, and that uniformity measures may act as indicators of the silvicultural quality of forest plantations. Thus, this work aimed to assess the uniformity and survival of young Eucalyptus sp. plantations using attributes obtained from passive sensors embedded in unmanned aerial vehicles (UAVs). To do that, two clonal stands of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla and one stand of Eucalyptus saligna were studied. In the forest quality inventory (FQI), tree height was measured, and dead trees were quantified. From the images from the UAV flights resulted the Digital Terrain Models (DTMs), Digital Surface Models (DSMs) and orthomosaic photos. Over the orthomosaics the points of planting failure in all productive areas (census) were identified, as well as for 1ha plots. The mortality census was used to generate the failure surface using a Kernel strategy (KFS), and the UAV and (FQI) failures were used to estimate survival through a ratio estimate. The orthomosaic photos were also used to identify the crowns of the trees. The Canopy Height Model (CHM) was obtained subtracting DSM-DTM, from which tree heights were extracted at two sample intensities. The stand uniformity was calculated through uniformity indices (UI): PV50 (accumulated percentage dendrometric variable of interest in 50% of the smallest planted trees); CV% (coefficient of variation in percentage); and G (Gini coefficient). UAV survival estimates showed no significant differences with FQI estimates at 1% significance level. The tree heights extracted from the CHM were underestimated when compared to the heights obtained in the field. Thus, it was proposed to use a correction factor per size class to estimate those heights. UAV corrected heights and FQI heights were used to calculate the UIs, and were compared by means of a chi-square test, where the UIs obtained by the UAV did not show significant differences from the field UIs at the 5% significance level. Thus, the heights of the other UAV plots were corrected and served as the basis for the calculation of UIs for a higher sample intensity. The IUs were spatialized and integrated, resulting in two uniformity surfaces for the stands, US and USf, the first resulting from the average of the UIs and the second from the average of the UIs and KFS. The classification of uniformity surfaces showed that the E. saligna stand was the least uniform compared to E. grandis x E. urophylla stands, and the addition of KFS allowed a more reasonable assessment of the uniformity regarding the reality of the stands. These results suggest that survival and uniformity measures obtained via UAV can be combined to generate stand uniformity surfaces, as well as to determine priority areas in silvicultural management.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadoras: Prof (a). Dr (a). Ana Paula Dalla Corte, Dra. Naiara Pinto Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 03/04/2020 Inclui referências: p.114-125 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: Para o adequado manejo das florestas, faz-se necessária a quantificação de métricas que a descrevam, tais como a área basal, volume e biomassa. Tendo essa necessidade, o objetivo do presente estudo é analisar o potencial em estimar de forma indireta variáveis dendrométricas a partir de dados obtidos por sensoriamento remoto (Radar Polarimétrico de Abertura Sintética (PolSar) e multiespectral), bem como, o potencial de cada variável e sua integração. Este trabalho foi constituído de dois estudos de caso. No primeiro estudo de caso, tendo os dados de 192 parcelas ajustou-se modelos de regressão linear e aprendizado de máquina para estimar a área basal, volume e biomassa aérea de plantações de eucalipto com diferentes idades. Como variáveis independentes utilizou-se da idade do povoamento, dados PolSar em banda C (satélite SENTINEL-1) e L (ALOS/PALSAR-2), assim como as derivações que originaram a textura e índices polarimétricos, imagens multiespectrais (SENTINEL-2) e índices de vegetação. O segundo estudo de caso consistiu em estimar a biomassa florestal de parte da floresta amazônica. Como variável dependente da modelagem utilizou-se do valor de biomassa aérea de 286 parcelas, cuja biomassa foi calculada a partir de métricas obtidas por LiDAR. Como variáveis de entrada utilizou-se da integração de dados de livre acesso, sendo eles PolSar de banda C oriundo do satélite SENTINEL-1, banda L oriunda do mosaico global do satélite ALOS/PALSAR-2, textura e índices polarimétricos obtidos das bandas C e L, imagens multiespectrais (SENTINEL-2) e índices de vegetação derivados. A modelagem com aprendizado de máquina para as duas áreas de estudo foi realizada com cinco modelos, sendo: Model Tree, Random Forest, Weighted K-Nearest Neighbor, Artificial Neural Network e Support Vector Regression. Em ambos os estudos de caso, buscou-se avaliar a influência da composição de diferentes conjuntos de dados de entrada (tratamentos) para a modelagem. Para os povoamentos de eucalipto verificou-se que a integração das bandas C e L constituíram modelos mais precisos do que a sua utilização separadamente e essa combinação PolSar foi superior ao modelar a área basal. Os erros foram maiores ao estimar o volume e biomassa aérea, mesmo assim foi necessário o uso de todas as informações PolSar e imagens multiespectrais para a sua modelagem. Utilizou-se de todo o conjunto de dados para estimar as variáveis dendrométricas por aprendizado de máquina e verificou-se que o modelo de melhor desempenho foi o Random Forest (R² > 0,79 e SYX < 25%), com desempenho superior ao da regressão linear em aproximadamente 8% de erro padrão para a estimativa da área basal, 13% para o volume total e 15% para a biomassa aérea. O erro padrão das estimativas pelo Random Forest foi menor e aproximadamente 10% para a estimativa das variáveis dendrométricas. Na estimativa da biomassa da floresta amazônica, a utilização de dados PolSar resultou em RMSE de 20%, com a integração da textura proporcionando leve melhoria no desempenho. A integração dos dados multiespectrais e índices de vegetação aos dados PolSar proporcionou perceptível melhora aos modelos de aprendizado de máquina (RMSE de 16%). O algoritmo Model Tree foi o mais adequado para as estimativas pois foi capaz de se aproximar dos valores extremos da base de dados. As estimativas das variáveis dendrométricas para as florestas em estudo com a utilização de PolSar foram satisfatórias e precisas, e a integração de dados de diferentes fontes proporcionou melhora no desempenho dos modelos. Palavras-chave: Sensoriamento remoto. Aprendizado de máquina. Eucalipto. Amazônia. Variáveis dendrométricas. Abstract: For the proper management of forests, it is necessary to quantify metrics that describe it, such as the basal area, volume and biomass. With this need, the aim of the present study is to analyze the potential to indirectly estimate dendrometric variables from data obtained by remote sensing (Polarimetric Synthetic Aperture Radar (PolSar) and multispectral), as well as the potential of each variable and their integration. This work consisted of two case studies. In the first case study, using data from 192 plots, linear regression models and machine learning were adjusted to estimate the basal area, volume and aboveground biomass of eucalyptus plantations with different ages. As independent variables, population age was used, PolSar data in band C (satellite SENTINEL-1) and L (ALOS/PALSAR-2), as well as the derivations that originated the texture and polarimetric indices, multispectral images (SENTINEL-2) and derived vegetation indices. The second case study consisted of estimating the forest biomass of part of the Amazon rainforest. As a model-dependent variable, the aerial biomass value of 286 plots was used, whose biomass was calculated from metrics obtained with LiDAR. As input variables we used the integration of free access data, being PolSar of band C from the satellite SENTINEL-1, band L from the global mosaic of the satellite ALOS/PALSAR-2, texture and polarimetric indices obtained from bands C and L, multispectral images (SENTINEL-2) and derived vegetation indices. Modeling with machine learning for the two study areas was carried out using five models: Model Tree, Random Forest, Weighted K-Nearest Neighbor, Artificial Neural Network and Support Vector Regression. In both case studies, we sought to evaluate the influence of the composition of different sets of input data (treatments) for modeling. For the eucalyptus stands, it was found that the integration of the C and L bands constituted more accurate models than their use separately, and this PolSar combination was superior when modeling the basal area. The errors were greater when estimating the volume and aerial biomass, even so it was necessary to use all PolSar information and multispectral images for its modeling. The entire data set was used to estimate the dendrometric variables by machine learning and it was found that the best performing model was the Random Forest (R²> 0.79 and SYX

Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores: Prof. Dr. Sylvio Péllico Netto, Profa. Dra. Ana Paula Dalla Corte Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 29/10/2019 Inclui referências. Resumo: Em florestas naturais tropicais, estudos de dinâmica e modelagem de crescimento das espécies são importantes para conhecer a estrutura e comportamento e suas mudanças no futuro para contribuir nas tomadas de decisões. O presente trabalho teve como objetivo geral, analisar a dinâmica do crescimento das espécies, aplicar e propor modelo (s) de crescimento em nível de árvores individuais dependentes e independentes da distância para sucessão florestal de um fragmento natural na Estação Experimental de São José do Triunfo, Paraná. Os dados são provenientes de três parcelas permanentes denominadas de Araucária (parcela 1), Fogo (parcela 2) e Imbuia (parcela 3), as quais possuem uma área de 1 ha cada. Todas as parcelas foram medidas anualmente durante 20 anos, sempre no mês de julho, época de lenho primaveril. Todas as árvores existentes na área amostral, com diâmetro à altura do peito (DAP ?10 cm) foram medidos, identificados, numerados e alocados em croqui (coordenadas x, y). A composição florística e a diversidade (Shannon-Weaver - H') foi avaliada nos 20 anos, em intervalos de 5 anos por parcela. Os dados fitossociológicos foram avaliados no primeiro ano (1995) e no último ano (2015) e por parcela. As taxas de mortalidade e recrutamento foram analisadas por ano, para a floresta e por parcela. O crescimento em área basal total e em grupos (pioneiras, subdossel, estrato inferior, heliófilas, umbrófilas e emergentes) foi analisado em intervalos de 5 anos no período de 20 anos de estudo. O comportamento dos grupos ecológicos foi avaliado Coeficiente de Correlação de Pearson para os submodelos de incremento diamétrico e recrutamento, e para o submodelo de sobrevivência pelo teste do X2. Submodelos de incremento diamétrico, sobrevivência e recrutamento (independente e dependente da distância) foram ajustados para seis grupos ecológicos e processados no simulador SIMILE para projeções da dinâmica florestal. O modelo de crescimento (independente e dependente da distância) construído foi validado com dados oriundos da mesma área de estudo de anos sequentes aos das medições em estudo. As projeções dos submodelos de crescimento (independente e dependente da distância) em área basal foram efetuadas para a área basal total (G) e para a área basal por grupo (Gi) para as três parcelas da área de estudo (Araucária, Imbuia e Fogo), observadas no último levantamento de dados. O índice de diversidade de Shannon-Weaver para a floresta apresentou no ano de 1995 o menor valor (2,87), e no ano de 2000 o maior valor (3,14). A espécie Araucaria angustifolia apresentou o maior Valor de Importância (VI), para todas as parcelas e todos os anos de estudo. No geral, para a floresta, a taxa de recrutamento foi superior à taxa de mortalidade, revelando que o fragmento se encontra em processo de recomposição e desenvolvimento. No geral, a área basal total por parcelas houve aumento de crescimento; e quando analisado por grupos, as espécies obtiveram maior ganho de área basal durante os 20 anos de estudo. Para o modelo de crescimento independente da distância os resultados das projeções indicaram, em geral, que houve aumento no crescimento em área basal total por parcela. Os resultados das projeções indicaram, em geral, maior tendência de crescimento em área basal total para a parcela Imbuia. O grupo de espécies heliófilas demonstra que não haverá mudanças de área basal nas parcelas em estudo para os próximos 30 anos de projeção. Para o modelo dependente da distância as projeções indicaram tendência crescente em área basal até o fim do período simulado para a parcela Araucária. Palavras-chave: dinâmica florestal; modelos de crescimento; grupos de espécies. Abstract: In tropical natural forests, studies regarding the dynamics of species, their growth, and their changes in the future are keys for understanding the structure and behavior of species, contributing to the strategic decision-making process. This study aimed to analyze the dynamics of species growth and to develop distance-dependent and distance-independent growth models at individual tree level of a natural forest's fragment in São José do Triunfo, Experimental Station, Paraná, Brazil. Data have been collected from three permanent monitoring plots of 1ha each named Araucaria (plot 1), Fogo (plot 2), and Imbuia (plot 3). The plots have been evaluated for over 20 years every month of July. All trees inside the sampling area were numbered, measured (diameter at breast height - 1.30 m above ground ? 10 cm), and assigned to a sketch (x, y coordinates). Floristic composition and diversity (Shannon-Weaver - H ') were evaluated for over 20 years at time intervals of 5 years per plot. Phytosociological data were evaluated for the first (1995) and last (2015) years, and by plot. Mortality and recruitment rates were analyzed by year, by forest, and by plot. Growth in total basal area and in groups (pionners, understory, subcanopy, light demanding, shade tolerant and emergent) was analyzed at 5-year intervals over the 20-year study period. The behavior of the ecological groups was analyzed using the Pearson's Correlation Coefficient for the diametric growth and recruitment sub-models, and the Chi-square test (X² for the survival sub-model. Diametric growth, survival, and recruitment (distance dependent and independent) sub-models have been adjusted for six ecological groups and processed by the SIMILE simulator to simulate the forest dynamics. Both the distance-dependent and distance-independent growth models have been validated with dependent data from the same study area of the following years of the measurements under study. The constructed growth models were validated with dependent data from the same study area in the following years of the measurements under study. Basal area projections of the three plots of the studied area (Araucaria, Imbuia, and Fogo) have been made for the total basal area (G) and the basal area by group (Gi) observed in the last data collection. Moreover, the forest's Shannon-Weaver diversity index presented the lowest value in 1995 (2.87) and the highest value (3.14) in 2000. Among the species, the Araucaria angustifolia presented the highest value of importance (VI) in all the plots and studied years. Overall, the forest's recruitment rate was higher than the mortality rate, which shows that the fragment is in the process of rearrangement and development. When analyzed by groups, the species obtained a greater gain in basal area during the 20 years of study. The results obtained from the projections made with the distance-independent model indicate that there was a growth increase in the total basal area by plot. Moreover, the projections also indicated that the Imbuia plot has a greater tendency to grow in total basal area. The Light Demanding species group shows that there will not be changes in basal area for the next 30 years in all the studied plots. The projections made with the distance-dependent model indicate an increasing tendency in basal area until the end of the simulated period in the Araucaria plot. Keywords: Forest dynamics; Grow models; Species groups.

Orientadora: Prof.ª Drª Ana Paula Dalla Corte Coorientadores: Dr. Carlos Alberto Silva, Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta; Prof. Dr. Sebastião do Amaral Machado Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 25/02/2019 Inclui referências Área de Concentração: Manejo Florestal Resumo As florestas tropicais são consideradas como os ecossistemas vegetais que mais estocam carbono, devido ao acúmulo de biomassa em seus tecidos durante seu desenvolvimento. A floresta Amazônica se destaca pela sua extensão, sendo considerada a maior floresta tropical do mundo. Assim, frente às principais discussões de mudanças climáticas globais, a floresta Amazônica tem sido apontada como umas das alternativas para redução de gases do efeito estufa, principais responsáveis pelas mudanças climáticas globais. Nesse sentido, esta pesquisa foi dividida em duas etapas: A primeira etapa objetivou realizar uma análise da dinâmica da biomassa acima do solo (AGB) em floresta tropical através de dados de LiDAR aerotransportado, relacionando com mudanças estruturais identificadas automaticamente. A segunda etapa teve como objetivo comparar diferentes abordagens para a estimativa de AGB em floresta tropical, bem como analisar a dinâmica da AGB em uma floresta tropical que foi seletivamente explorada. O primeiro estudo foi conduzido na Floresta Nacional (FLONA) do Jamari, em Rondônia - Brasil. Neste estudo, foram utilizados dados de LiDAR e de inventário florestal. A metodologia foi constituída de processamento dos dados LiDAR para obtenção do modelo de altura de copa (CHM) e das métricas para estimativa de AGB. Dois modelos disponíveis na literatura foram utilizados para as estimativas de AGB de campo e via métricas LiDAR. Após este procedimento, uma análise das mudanças dos estoques de AGB em nível de paisagem e também das mudanças estruturais identificadas foi realizada. O segundo estudo foi conduzido em uma floresta tropical seletivamente explorada no leste da Amazônia. Os dados de campo foram constituídos de 85 parcelas, enquanto que os dados LiDAR foram obtidos em 2012, 2014 e 2017. Modelos no nível da parcela foram primeiramente desenvolvidos usando 6 métricas baseadas na análise de PCA e quatro abordagens de aprendizado de máquina foram implementados e comparados com o modelo de regressão linear (OLS). Os resultados de ambos os capítulos mostraram que o LiDAR é uma ferramenta de grande potencial para a estimativa do estoque e da dinâmica de AGB em florestas tropicais, permitindo desta forma que diferentes análises sejam desenvolvidas. Foram mensuradas de forma automática 40 copas para cada ano no estrato superior da floresta, e com estas, observou-se que houve acréscimos estruturais positivos que não influenciaram nas estimativas dos estoques de AGB. Os resultados do segundo capítulo mostraram que entre as abordagens utilizadas, o método de regressão linear foi superior às demais abordagem, entretanto, abordagens não paramétricas como Random Forest e Support Vector Machine também mostraram potencial para estimativas de AGB e podem ser utilizadas quando necessário. Os resultados do segundo capítulo também revelaram que era possível mapear os estoques de AGB com uma precisão aceitável (RMSE

Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores: Profa Dr Ana Paula Dalla Corte e Dr. Lucas José Mazzei de Freitas Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 19/12/2019 Inclui referências Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: Este trabalho teve como objetivo avaliar o crescimento em volume e biomassa e suas relações com algumas variáveis da estrutura florestal, bem como avaliar a dinâmica da distribuição diamétrica com uso da função de Weibull e da Matriz de Transição. Para tal, foram utilizados dados de 40 parcelas permanentes de um hectare de área provenientes e floresta nativa manejada no município de Vitória do Jari, Estado do Amapá. Os tratamentos silviculturais foram estabelecidos combinando os níveis de exploração e desbastes com 0%, 15%, 25%, 30% e 0%, 30%, 50%, 70% respectivamente. Deste modo, foi avaliado o efeito destes tratamentos silviculturais nos incrementos periódicos anuais de volume e de biomassa. Analisaram-se as tendências dos incrementos em volume e biomassa em função da G (área basal), N.ha-1 (número de árvores por hectare), índice PV50 (indica a porcentagem do volume acumulado por 50% das árvores de menor diâmetro) e o índice de Shannon. Ajustaram-se as distribuições diamétricas observadas dos anos 1984, 1990 e 2011 usando a função de Weibull e comparadas com distribuições estimadas entre 1984 e 1990 assim como entre 1984 e 2011, pelo método de Qui-quadrado. Foi projetada a distribuição diamétrica para o ano de 2012, a partir de dados de 1994 e 2004 em cada tratamento analisado, usando a Matriz de Transição. Os resultados mostraram que os tratamentos silviculturais tiveram influência no incremento periódico anual em volume, biomassa, G e N.ha-1, tendo se destacado o tratamento T11 como o mais produtivo. O incremento em volume e em biomassa apresentaram tendência diretamente proporcional com a G, N.ha-1 e ao índice de Shannon bem como inversamente proporcional ao índice PV50. A função Weibull foi aderente pelo teste de Kolmogorov-Smirnov (p?0,05). A comparação das distribuições diamétricas entre os anos 1984 e 2011 mostrou que existem diferenças significantes dependendo dos níveis de intervenções e do tempo de recuperação da floresta. Com o uso da matriz de transição A distribuição diamétrica observada em 2011 e projetada para 2012 no tratamento T0 apresentou diferenças não significativas e nos tratamentos T7 e T11 a comparação foi significante estatisticamente. De forma geral, as diferentes intensidades de intervenções de manejo na Floresta Amazônica influenciaram no crescimento em volume e biomassa, assim como na distribuição diamétrica. Palavras-chave: Tratamentos silviculturais. incremento periódico anual. Fitossociologia. Matriz de transição. Abstract: The objective of this work was to evaluate the growth in volume and biomass and their relationships with some forest structure variables, as well as to evaluate the dynamics of the diameter distribution using the Weibull function and the transition matrix. For this, data from 40 permanent plots of one hectare of area from Vitória do Jari were used. Silvicultural treatments were established by combining logging and thinning levels of 0%, 15%, 25%, 30% and 0%, 30%, 50%, 70% respectively. Thus, the effect of these silvicultural treatments on annual periodic volume and biomass increments was evaluated. The trends of volume and biomass increments as a function of G, N.ha-1, PV50 index (indicates the percentage of volume accumulated by 50% of the smallest diameter trees) and Shannon index were analyzed. The diameter distributions of the years 1984, 1990 and 2011 were adjusted using the Weibull function and the estimated distributions between 1984 and 1990 were compared, as well as between 1984 and 2011, using the Chi-square method. The diameter distribution was projected to the year. 2012 from 1994 and 2004 data on each treatment analyzed using the Transition Matrix. The results showed that the silvicultural treatments had an influence on the annual periodic increment of volume, biomass, G and N.ha-1, being T11 the best treatment. Increments in volume and biomass tend to be directly proportional to G, N.ha-1 and Shannon index and inversely proportional to PV50 index. Weibull function was adherent by the Kolmogorov-Smirnov test (p?0.05). Comparison of diameter distributions between 1984 and 2011 showed that there are significant differences depending on intervention levels and forest recovery time. Using the Transition Matrix, the diameter distribution observed in 2011 and projected to 2012 in treatment T0 were nonsignificant different and in treatments T7 and T11 the comparison was statistically significant. In general, the different intensities of management interventions in the Amazon Rainforest of Vitória do Jari Municipality in Amapá State influenced the growth in volume and biomass as well as in the diameter distribution. Keyword: Silvicultural treatments. annual periodic increment. phytosociology, transition matrix.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadora: Profa. Dra. Ana Paula Dalla Corte Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 25/03/2019 Inclui referências: p. 61-70 Resumo: Espécies exóticas tendem a se propagar facilmente em ambientes diferentes ao seu habitat natural devido à falta de inimigos naturais, alterando processos ecológicos essenciais e descaracterizando o ambiente. Desta maneira, esta pesquisa teve como objetivo testar intervenções para controle da gramínea exótica invasora Phyllostachys aurea Carr. ex A.& C. Rivi're em processo de invasão no Parque Estadual de Vila Velha, em Ponta Grossa - PR, unidade de conservação que tem por finalidade a manutenção dos recursos naturais. O experimento foi dividido em duas etapas, sendo a primeira destinada a avaliar diferentes técnicas de controle mecânico e a segunda a avaliar a eficiência da técnica de inversão do solo por meio de gradagem em diferentes intensidades. O delineamento utilizado foi de blocos casualizados com cinco tratamentos e quatro repetições cada. Os tratamentos aplicados na primeira etapa do experimento foram: o corte dos colmos e abandono da área, corte dos colmos e uso de enxadão, corte dos colmos e sobreposição de lona plástica e passagem de grade niveladora sobre os indivíduos. A segunda parte do experimento foi composta por tratamentos com diferentes intensidades de gradagem, sendo eles: gradagem simples em um sentido com intensidade quatro, gradagem simples em um sentido com intensidade oito, gradagem cruzada em dois sentidos com intensidade quatro e gradagem cruzada em dois sentidos com intensidade oito, o grau de intensidade foi definido de acordo com o número de passadas do trator na área, por exemplo, intensidade quatro, significa quatro passadas do trator e intensidade oito, representa oito passadas do trator na área. Após 120 dias foi realizada a avaliação dos tratamentos baseada na área basal, volume e biomassa, diâmetro médio e altura média dos colmos do bambu. Para tanto, foram coletados dados de dap (diâmetro à altura do peito) e altura dos indivíduos com altura acima de 1,30 m. As análises estatísticas foram realizadas pelo pacote estatístico SAS. Ao final do experimento foram avaliados os custos e rendimentos referentes à instalação do experimento para cada tratamento aplicado. A análise de variância mostrou pela comparação do valor de F e nível de significância efeito significativo para todos os tratamentos e não existência de diferenças significativas entre os tratamentos ao nível de 95% de probabilidade, em ambas as fases do experimento. As variáveis utilizadas como base comparativa para avaliação dos tratamentos apresentaram redução média de 84% para o número de colmos, 92% em área basal, 91% em volume, 90% em biomassa, 34% em diâmetro médio após os tratamentos aplicados na primeira fase e 68%, 93%, 96%, 83% e 58% respectivamente na segunda fase. O experimento permitiu concluir que as técnicas de controle mecânico reduziram a incidência de Phyllostachys aurea Carr. ex A.& C. Rivi're. É recomendada a utilização da grade niveladora para controle de bambu dourado, pois apesar dos tratamentos nas parcelas onde foi utilizado a grade niveladoras apresentarem um custo mais elevado quando comparado aos demais tratamentos, foi também o que apresentou maior rendimento, seguido da roçagem semi-mecanizada. Palavras-chave: Plantas exóticas invasoras. Unidades de conservação. Bambu dourado. Abstract: Exotic species tend to propagate easily in different environments than their natural habitat due to the lack of natural enemies, altering essential ecological processes and de-characterizing the environment. This study aimed to test interventions to control invasive exotic grass Phyllostachys aurea Carr. ex A.& C. Rivi're in invasion process on Vila Velha State Park in Ponta Grossa - PR, a conservation unit whose purpose is the maintenance of natural resources. The experiment was divided into two stages, being the first aimed at evaluating different mechanical control techniques and the second to evaluate the efficiency of the soil inversion technique by tilling operation at different intensities. It was using was completely randomized blocks, with five treatments and four replications. The first stage was composed by treatments as felling of plants culms and abandonment of the area, felling of plants culms and mattock, felling of plants culms and plastic mulch and post of tilling. The second experiment stage was composed by different intensities of tilling as simple tilling in one direction, intensity four, simple tilling in one direction, intensity eight, two way cross tilling, intensity four and two way cross tilling intensity eight, the intensity degree was set according to the number of tractor passes in the area, for example, intensity four, means four tractor passes and intensity eight, represents eight tractor passes in the area. The evaluation was taken after 120 days, based on culms basal area, volume, biomass, average diameter and height, through the measurement of diameter at breast height (DBH) and culms height, all of the analyzed by the SAS statistical package. At the end of the experiment the costs and returns for the installation of the experiment was evaluated for each treatment. The variance analysis showed that significant difference for all treatments and no significant difference between the treatments at the level of 95% of probability. The parameters used as a comparative showed an average reduction of 84% culms number, 92% basal area, 91% volume, 90% biomass, 34% average diameter in the first stage and 68%, 93%, 96%, 83% and 58% respectively in the second stage. It was concluded that mechanical control techniques was effective to reduce the incidence of Phyllostachys aurea Carr. ex A.& C. Rivi're in Vila Velha State Park. Other techniques could be simultaneously evaluated. It is recommended the use of tilling for the control Phyllostachys aurea Carr. ex A. & C. Rivi're. because although the high cost, it was the treatment with the highest yield, followed by semi-mechanized weeding. Keywords: Invasive alien plants. Conservation unit. Golden bamboo.

Orientadora: Profa. Dra. Ana Paula Dalla Corte Coorientadores: Prof. Dr. Alessandro Camargo Ângelo; Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta; Prof. Dr. Vagner Alex Pesck Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 27/02/2019 Inclui referências Área de concentração: Manejo florestal Resumo: Os sistemas integrados de produção agropecuária estão se expandindo no Brasil, incentivados por políticas públicas, portanto é necessário o desenvolvimento de técnicas de mensuração que permitam gerar estimativas com acurácia para essas áreas. O objetivo do estudo foi avaliar a influência do sistema de implantação, convencional e iLF (integração lavoura-floresta), na extração das métricas de Eucalyptus benthamii obtidas com laser scanner terrestre (TLS) e inventário tradicional, testando a hipótese de que os métodos de extração não apresentam diferenças significativas. A área de estudo é composta por um sistema convencional de plantio sob espaçamento de 3 x 2 m, em que 61 árvores foram avaliadas, e por um sistema iLF, sob espaçamento de 14 x 2 m, em que 69 árvores foram mensuradas. Foi realizado um inventário tradicional, para obtenção das variáveis dap (diâmetro à 1,3 m de altura) e altura total (h), juntamente com a coleta de dados com o TLS, posicionado em 5 locais na área de estudo. Ademais, foi realizada a cubagem parcial de 34 árvores do sistema convencional e 16 árvores do sistema iLF com o equipamento Criterion. No processamento da nuvem de pontos obtida pelo TLS foi realizada a extração manual das métricas dap, h e diâmetros a diferentes alturas por varredura simples. Em que, primeiramente foi individualizado o objeto de interesse, com posterior elevação do plano de corte à altura de 1,30, 2, 4 e 6 m para extração das métricas de diâmetros, finalizando com a obtenção da h por meio da medição da distância entre o ponto mais alto e mais baixo de cada árvore. O volume total (v) foi estimado por uma equação ajustada que condiz com as características da área de estudo. Para a estimativa da variável biomassa seca acima do solo (BS) foram ajustados modelos com base em dados de BS de 22 árvores disponibilizados pelo projeto NITA e de dados de BS de 24 árvores fornecidos pelo BIOFIX. As métricas dap, h, v e BS não apresentaram diferenças estatísticas entre os métodos de obtenção (inventário tradicional e TLS) para os dois sistemas de implantação. No sistema iLF a melhor visualização das árvores, proporcionada pelo maior espaçamento, facilitou a extração das métricas obtendo menor variação entre os dados. Os diâmetros à diferentes alturas obtidos na cubagem parcial dos indivíduos apresentaram diferença estatística entre os métodos de obtenção, que podem ser justificadas pela dificuldade na medição com o Criterion, devido à complexidade de visualização da base da árvore, pois o componente lavoura do sistema iLF já estava em fase de crescimento, ou também pelo fato de que essas medidas foram obtidas um tempo depois dos dados obtidos com o TLS. As métricas individuais de dap, v e BS no sistema iLF foram maiores quando comparados ao sistema convencional, porém ao incluir o número de árvores por hectare o sistema convencional se mantém mais produtivo. A hipótese levantada inicialmente no trabalho foi confirmada. Portanto, os métodos de extração de métricas florestais do inventário tradicional e do TLS não apresentam diferenças significativas. Abstract: Integrated Crop-Livestock System are expanding in Brazil, stimulated by public policies. Thereby, it has been necessary to develop measurements techniques that allow accurate estimates for these areas. The aim of this study was to evaluate the influence of two different integration systems, conventional and iLF (crop-forest integration), in the metrics extraction of Eucalyptus benthamii obtained with terrestrial laser scanning (TLS) and traditional forest inventory, testing the hypothesis that significant difference. The study area consists of a conventional system under 3 x 2 m plant spacing, where 61 trees were evaluated, and a crop-forest system under 14 x 2 m plant spacing, where 69 trees were measured. From a traditional forest inventory, the variables diameter at breast-height (dap) and total height (h) were obtained, along with the collection data with TLS, positioned in five locations in the study area. In addition, the diameters at different heights of 34 trees under conventional system and 16 trees under crop-forest system were estimated with Criterion equipment. In the point cloud processing obtained with TLS, the manual extraction of the metrics dap, h and diameters at different heights were performed by simple sweep, in which the target of interest was first individualized, with subsequent elevation of the cut plane to the height of 1.3, 2, 4 and 6 meters, for the metric diameters extractions, finishing with the obtaining of h by measuring the distance between the highest and lowest point of each tree. The total volume (v) was estimated by an equation that fits to the characteristics of the study area. To estimate the above-ground dry biomass (BS) variable, models were adjusted based on BS data for 22 trees, provided by NITA project, and BS data for 24 trees, provided by BIOFIX laboratory. There were no statistical differences for the metrics dap, h, v and BS obtained by the traditional inventory and the TLS, for the two implantation systems evaluated. In the iLF system the better visualization of the trees, provided by the greater spacing, facilitated the extraction of the metrics obtaining smaller variation between the data. The diameters at different heights obtained with Criterion equipment presented statistical differences, which can be explained by the difficulty in measuring with Criterion due to the complexity of visualization of the tree base, once the iLF system was in the crop-growth phase, or also because the Criterion measurements were obtained a few days later the data obtained with TLS. The individual metrics of dap, h, v and BS in the iLF system were higher when compared to the conventional system, but by including the number of trees per hectare the conventional system remains more productive. The research hypothesis raised initially in this study was confirmed. Therefore, the extraction methods of forest metrics from the traditional forest inventory and the TLS would not present significant differences.

Orientador: Prof. Ph.D. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores: Prof. Dra. Ana Paula Dalla Corte, Prof. Dr. Alexandre Behling Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 02/03/2018 Inclui referências: p.127-140 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial produtivo e definir Unidades de Manejo em plantios comerciais de acacia-negra, por meio da estruturacao de banco de dados do meio fisico, capaz de integrar as informacoes numericas e espaciais, mediante o uso de tecnicas estatisticas multivariadas e geoestatisticas, fornecendo subsidios para um melhor conhecimento potencial da especie e para o uso sustentado das terras. Para isso, o presente estudo foi conduzido em plantio comercial de acacia-negra situado no municipio de Cristal, localizado na regiao da Encosta do Sudeste, no estado do Rio Grande do Sul, e constituido por tres povoamentos seminais implantados nos anos de 2003, 2004 e 2005, perfazendo o total de 939,1 hectares de efetivo plantio. Os dados dendrometricos foram coletados em 91 unidades amostrais, nas quais foram tambem coletadas as variaveis do meio fisico. As espacializacoes do Indice de Sitio (IS_7) e das medidas de variabilidade foram utilizadas como diferentes estrategias para definicao das Unidades de Manejo. As medidas de variabilidade utilizadas foram os desvios padroes das variaveis dap (desvDAP), ht (desvHT), g (desvg), V (desvVOL) e o indice de uniformidade (PV50) do plantio. A dependencia espacial para a variavel Indice de Sitio, aos sete anos de idade, foi considerada fraca (8,6 %), portanto, nao justificando a modelagem geoestatistica para essa variavel. Entre as medidas de variabilidade, o melhor resultado foi encontrado utilizando o PV50, cuja dependencia espacial foi considerada forte (78,72 %). Os resultados revelam que o modelo geoestatistico exponencial permitiu visualizar o comportamento do PV50, possibilitando definir tres classes de uniformidade: I) 14,119 "¥ 23,119; II) 10,113 "¥ 14,119 e III) 1,112 "¥ 10,113. O estudo tambem mostrou que ha uma tendencia em locais onde a altitude e o teor de materia organica (MO) sao maiores apresentarem maiores valores para o PV50. Sendo assim, conclui-se que as Unidades de Manejo para acacia-negra podem ser aplicadas no estudo da relacao entre o indice de uniformidade (baseado no PV50) e atributos do meio fisico (altitude e materia organica do solo), possibilitando definir a espacializacao de tres Unidades de Manejo diferenciadas para acacia-negra, de acordo com as classes de PV50. Palavras-chave: Indice de Sitio, medidas de variabilidade, classes de uniformidade Abstract: Therefore, the objective of this work was to study the productive potential and to define management units in Black Wattle commercial plantations, by means of the database structure of the physical environment, capable of integrating the numerical and spatial information, through the use of multivariate and geostatistical techniques, providing subsidies for a better potential knowledge of this species and for sustained land use. For this, the present study was carried out in a commercial plantation of Black Wattle located in the region of Encosta do Sudeste, state of Rio Grande do Sul, and consisting of three seminal stands implanted in 2003, 2004 and 2005, making a total of 939,1 hectares of effective planting. The dendrometric data were collected in 91 sample units, in which the variables of the physical environment were also collected. Spatialisations of the Site Index (IS_7) and variability measures used as different strategies for the definition of Management Units. The variability measures used were the standard desviations of the variables dap (desvDAP), ht (desvHT), g (desvg), V (desvVOL) and the uniformity index (PV50) of the stand. The spatial dependence for the Site Index, at seven years, was considered weak (8,6 %), therefore, not justifying the geostatistical modeling for this variable. Among the measures pf variability, the best search result was found using the PV50, whose spatial dependence was considered strong (78,72 %). The results show that the exponential geostatistical model allowed to visualize the behavior of the PV50, allowing to define three classes of uniformity: I) 14,119 "¥ 23,119; II) 10,113 "¥ 14,119 e III) 1,112 "¥ 10,113. The study also showed that there is a tendency in places where altitude and organic matter content (MO) are higher present higher values for the PV50. Thus, it can be concluded that the management units for Black Wattle can be applied in the study of the relationship between the uniformity index (based on the PV50) and attributes of the physical environment (altitude and soil organic matter), making it possible to define spatialization o three different Management Units for Black Wattle, according to the classes of PV50. Keywords: Site Index, measures of variability, uniformity classes

Orientador: Prof. Dr. Dimas Agostinho da Silva Coorientadores: Prof. Ph.D. Carlos Roberto Sanquetta, Dr. Fernando Augusto Ferraz Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 28/02/2018 Inclui referências: p.94-104 Área de concentração: Tecnologia e Utilização de Produtos Florestais Resumo: A geração de energia a partir da biomassa florestal é cada vez mais comum, entretanto, para as florestas de acácia-negra algumas questões merecem destaque, tal como: os estoques de biomassa florestal e sua qualidade para fins energéticos são afetados pelo local de cultivo e pela idade da floresta? Essa pergunta delineou a presente pesquisa a qual teve como objetivo avaliar o efeito do local de cultivo e da idade sobre os estoques de biomassa e de energia e as propriedades energéticas da biomassa da copa, fuste e total, de árvores de Acacia mearnsii De Wild. (acácia-negra). Para esse fim, povoamentos comerciais da espécie foram amostrados em três regiões de cultivo (Cristal, Encruzilhada do Sul e Piratini) no Rio Grande do Sul, com 1 a 10 anos classificados em idade jovem, média inicial, média avançada e madura. Nesses povoamentos foram mensuradas 3.462 árvores em relação as variáveis circunferência à altura do peito e altura total, e dessas, 699 árvores foram selecionadas para a avaliação da biomassa de copa, fuste e total (copa + fuste) e suas propriedades energéticas: densidade básica, teores de carbono orgânico, materiais voláteis, carbono fixo, cinzas e poder calorífico superior. Por meio desse conjunto de dados foram obtidos os estoques de biomassa e de energia. Os efeitos do local de cultivo e da idade dos povoamentos sobre as variáveis foram testados por meio de análise de variância e teste de médias. Para os estoques de biomassa e os estoques energéticos, os resultados indicaram que os fatores local e idade são dependentes, tendo sido constatadas diferenças significantes em todos os povoamentos, exceto para aqueles em idade madura. Em relação a densidade básica da copa e o poder calorífico superior do fuste, os fatores local e idade influenciaram de maneira independente. Para densidade básica (do fuste e total) e os teores de carbono orgânico, materiais voláteis, carbono fixo, cinzas e poder calorífico superior (da copa e total) os fatores local e idade foram dependentes. Os maiores valores para a densidade básica e para o teor de materiais voláteis foram obtidos nos povoamentos mais velhos e nas regiões de Cristal e Piratini. Além disso, foi observada uma tendência crescente desses valores com o aumento da idade. As maiores médias para os teores de carbono orgânico, carbono fixo, cinzas e poder calorífico superior (da copa e total) foram constatadas nos povoamentos mais jovens para as mesmas regiões. Ainda, foi observada uma tendência decrescente dessas médias com o aumento da idade. Para o poder calorífico superior do fuste não foi observada uma tendência definida. Os estoques de biomassa e suas propriedades energética são dependentes do local e da idade. Entretanto, o fator determinante de decisão será a quantidade de biomassa, pois apesar da dependência das propriedades energéticas em relação a idade e o local, todos os povoamentos possuem biomassa com boas propriedades para a produção de energia. Nesse sentido os melhores povoamentos são aqueles em idade madura, pois apresentam os maiores estoques de biomassa e de energia. Palavras-chave: acácia-negra, energia de biomassa, local de cultivo, idade, variáveis energéticas. Abstract: Energy generation from forest biomass has become increasingly common. However, in what concerns to black wattle forests some questions must be asked, such as: are forest biomass stocks and their quality for energy purposes affected by the site of cultivation and forest age? This question outlined the present research, which aimed to assess the effect of the cultivation site and forest age on the biomass and energy stocks as well as the energy properties of the crown, stem and total biomass of Acacia mearnsii De Wild trees (commonly known as black wattle). In that sense, commercial stands of the species were sampled in three growing regions (Cristal, Encruzilhada do Sul and Piratini) in Rio Grande Sul, from 1 to 10 years old classified in young, early mature, semi mature and mature. In these stands, 3,462 trees were measured for chest height and total height. Six hundred and ninety-nine of those trees were selected for the evaluation of crown, stem and total (crown + stem) biomass, and energy properties (basic density, total organic carbon, volatile materials, fixed carbon, ash and gross calorific value). This data set allowed the assessment of the biomass and energy stocks. The effects of the cultivation site and forest age on the variables were tested through analysis of variance and test of means. By taking into account the biomass and energy stocks, the results indicated that site and age are dependent factors, which showed significant differences in all stands, except for those of mature age. These factors independently influenced the basic density of the tree crown and the gross calorific value of the stem. Site and age were dependent factors for basic density (stem and total) and the levels of total organic carbon, volatile materials, fixed carbon, ashes and gross calorific value (crown and total). The highest values for basic density and volatile material were obtained in older stands located in the regions of Cristal and Piratini. In addition, it was observed that these values tend to grow as age increases. The highest averages for total organic carbon, fixed carbon, ash and gross calorific value (crown and total) were found in the younger stands located in the same regions. Moreover, these averages tend to decrease as age increases. No definite trend was observed for the gross calorific value of the stem. The biomass stocks and it's energy properties depends on the site and forest age. However, the decision factor should be the amount of biomass, because despite the dependence of energy properties in relation to age and location, every stands have biomass with good properties to energy production. In that sense, the best stands are those of mature age, which present the largest stocks of biomass and energy. Keywords: black wattle, biomass energy, cultivation site, age, energy variables.

Orientador: Professor Dr. Sylvio Péllico Netto Coorientadores: Professor(a) Drª. Ana Paula Dalla Corte, Dr. Carlos Roberto Sanquetta Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 23/02/2018 Inclui referências: p.99-108 Área de concentração: Manejo florestal Resumo: Introdução: Brasil deu início recentemente ao seu Inventário Florestal Nacional (IFN) seguindo uma amostragem em larga escala de 1:100.000. Com isso, há uma crescente demanda em desagregar variáveis florestais a uma escala mais precisa, refinada. Objetivo: Com auxílio de dados de sensoriamento remoto, o objetivo deste trabalho foi testar dois métodos para estimar e mapear, a uma escala fina, componentes florestais como volume de madeira, biomassa e carbono. Métodos: O procedimento analítico é dividido em sete passos. Primeiro: coletar variáveis dendrométricas; dados de parcelas do IFN de três mesorregiões do estado do Paraná foram usados. Segundo: modelagem florestal; necessária para estimar variáveis ao nível da árvore, como volume de fuste, biomassa e carbono de árvores. Terceiro: cálculo do erro de amostragem e intervalo de confiança (IC) do IFN. Quarto: pré-processamento de imagens de satélite; foram usadas sete bandas do Landsat-8 OLI, portanto Número Digital (DN) foi transformado em reflectância da superfície (variável física). Quinto: classificação de imagens: classificações orientadas ao objeto foram efetuadas para delimitar classes de (i) florestas em estágio sucessional inicial e (ii) médioavançado. Sexto: modelagem a nível de pixel; dois métodos em escala fina foram testados para estimar variáveis florestais ao nível de pixel. O primeiro deles usa um Modelo de Reflectância da Superfície (MRS), que é um modelo linear que ajusta volume de madeira em função da reflectância de superfície de dados do Landsat-8 OLI, incluindo bandas do Vermelho, IFP, IFM1, IFM2, Brilho, e NDVI. O método de stepwise foi usado para selecionar as variáveis de reflectância. Componentes principais das variáveis selecionadas corresponderam às variáveis independentes. O segundo método é baseado na técnica geoestatística krigagem com regressão (KR), em que latitude e longitude foram as únicas variáveis independentes. O primeiro método (com MRS) foi aplicado ao volume florestal, biomassa e carbono. O segundo (com KR) foi aplicado ao volume florestal apenas. Sétimo: Volume florestal foi extrapolado a escalas ampla (sem técnicas de sensoriamento remoto) e fina (com tais técnicas), e então comparadas entre si. Resultados: O método com MRS teve um desempenho melhor que o método com KR, embora ambos forneceram, no geral, resultados próximos. O MRS estimou um volume médio de 123,8 m³ ha-1 e um total para a área de estudo de 210.961.589 m³. A KR estimou média de 115,7 m³ ha-1 e total de 203.326.674 m³, ou seja, 3,7% a menos que as estimativas do MRS. Em relação à biomassa florestal, o MRS estimou média e total de 120,1 Mg ha-1 e 217.736.862 Mg, respectivamente. Para o carbono, a média foi de 49,2 MgC ha-1 e total de 89.272.113 MgC, correspondendo a 327.331.082 Mg de CO2 equivalente estocado na área de estudo. O volume total estimado por ambos métodos de escala fina enquadramse no IC obtido a uma escala ampla. Conclusão: Apesar do MRS e KR terem sido capazes de produzir, no geral, estimativas precisas do volume de madeira, o MRS representou melhor espacialmente o volume de madeira. O MRS também estimou acuradamente biomassa e carbono florestal. Palavras-chave: Volume de madeira. Biomassa e carbono. Sensoriamento remoto. Modelos derivados de dados de satélite. Abstract: Introduction: Brazil recently started its National Forest Inventory (NFI) following a broad-scale sampling of 1:100,000. Therewith, there is an increasing need for disaggregating forest variables at a more precise, finer scale. Objective: With assistance of remotely sensed data, the aim of this study was to test two methods for estimating and mapping, at a fine scale, forest components as wood volume, biomass and carbon. Methods: The analytical procedure has seven steps. First: collecting tree variables; NFI plot data from three meso-regions of the State of Parana were used. Second: forest modelling; necessary for estimating tree-level variables, as stem volume, tree biomass and carbon. Third: calculation of NFI's sampling error and confidence interval (CI). Fourth: satellite imagery pre-processing; seven Landsat-8 OLI bands were used, therefore Digital Number (DN) was transformed into surface reflectance (physical variable). Fifth: imagery classification; object-oriented classifications were performed for delimiting classes of (i) early successional, and (ii) mid- to-late successional forest. Sixth: pixel-level modeling; two fine-scale methods for estimating forest variables at pixel-level were tested. The first of them uses a Surface Reflectance Model (SRM), which is a linear model that fits wood volume as function of surface reflectance from Landsat-8 OLI data, including Red, NIR, SWIR1, SWIR2, Brightness, and NDVI. The stepwise method was used to select the reflectance variables. Principal components of the selected variables were used as input variables. The second method is based on the regressionkriging (RK) geostatistical technique, in which latitude and longitude were the only two input variables. The first method (with SRM) was applied to wood volume, biomass and carbon. The second one (with RK) was applied to wood volume only. Seventh: Wood volume was extrapolated at coarse (without remote sensing techniques) and fine (with such techniques) scales, and then compared with each other. Results: The SRM method had a performance better than the RK method, though both of them provided, in general, similar results. The SRM estimated a mean of 123.8 m³ ha-1 and a total volume for the study area of 210,961,589 m³. The RK estimated a mean of 115.7 m³ ha-1 and total of 203,326,674 m³, i.e., value 3.7 % lesser than the SRM estimates. In relation to forest biomass, the SRM estimated a mean and total of, respectively, 120.1 Mg ha-1 and 217,736,862 Mg. For carbon, the mean was of 49.2 MgC ha-1 and total of 89,272,113 MgC, corresponding to 327,331,082 Mg of CO2-equivalent stocked in the study area. The total wood volumes estimated by both fine-scale methods fit into the CI obtained at a coarse scale. Conclusion: Despite SRM and RK were capable of producing overall accurate estimates of wood volume, SRM better represented spatially the wood volume. SRM also estimated accurately forest biomass and carbon. Keywords: Wood volume. Biomass and carbon. Remote sensing. Satellite data-derived models.

Orientador: Prof. Dr. Sebastião do Amaral Machado Coorientadores: Prof. Dr. Afonso Figueiredo Filho, Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 19/03/2018 Inclui referências Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: O objetivo do trabalho foi quantificar a biomassa vegetal aérea e o carbono orgânico em árvores nativas de Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze. e avaliar aspectos relacionados à modelagem da biomassa, além de comparar as estimativas de biomassa aérea total obtidas por diferentes metodologias. O trabalho foi realizado em um fragmento de Floresta Ombrófila Mista Montana localizado no município de Fernandes Pinheiro, Paraná. A biomassa aérea foi quantificada pelo método direto, pela amostragem de 29 árvores com DAP ? 40 cm. Foram ajustados modelos tradicionais da literatura que apresentam como variáveis independentes o diâmetro e a altura e/ou uma variação destes. Para avaliar os efeitos das variáveis morfométricas, qualitativas e a idade das árvores na modelagem foram desenvolvidas equações pelo procedimento stepwise. A modelagem da biomassa foi realizada por duas diferentes técnicas, (i) ajuste independente, que desconsidera o princípio da aditividade; (ii) ajuste simultâneo, o qual considera o princípio da aditividade. Avaliaram-se as estimativas de biomassa aérea obtidas por três diferentes abordagens: (i) sistemas de equações alométricas tradicionais e obtidas pelo procedimento stepwise; (ii) fatores de expansão de biomassa, considerando diferentes abordagens para a obtenção da variável biomassa do fuste e (iii) fatores de expansão e conversão de biomassa, considerando diferentes abordagens para a obtenção da variável volume do fuste. A média da produção individual de biomassa aérea e carbono orgânico foi de 2126,5 kg.ind-1 e 935,8 kg.ind-1, respectivamente. Os modelos tradicionais e stepwise apresentaram estatísticas de ajustes satisfatórias aos dados do estudo. A abordagem simultânea não resultou em expressivas mudanças nas estatísticas de ajuste das equações quando comparada à abordagem independente, todavia tem como vantagem a garantia da aditividade, menores intervalos de confiança dos coeficientes e, consequentemente, estimadores mais eficientes, sendo esta a abordagem mais adequada para a estimativa da biomassa total e dos respectivos componentes. Em relação às diferentes metodologias avaliadas para estimar a biomassa aérea total, as abordagens que consideram os sistemas de equações alométricas apresentaram resultados interessantes, tanto do ponto de vista da precisão das estimativas quanto da sua aplicabilidade. A abordagem considerando a variável volume cubado apresentou bons resultados, todavia, a mesma deve ser aplicada associando-a ao fator de expansão e conversão específico, sendo que o produto entre o volume do fuste e a densidade média da espécie não pode ser considerada como variável correspondente à biomassa do fuste. A abordagem correspondente à estimativa do volume do fuste não se configurou em um bom estimador da biomassa aérea total, apresentando o pior desempenho entre as abordagens avaliadas. Palavras-chave: aditividade; fatores de biomassa; modelagem independente; modelagem simultânea. Abstract: The aims of this work were to quantify total aboveground biomass and organic carbon in native trees of Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze. and to evaluate aspects related to biomass modeling, in addition to comparing the estimates of total aboveground biomass obtained by different methodologies. The work was carried out in a fragment of Mixed Ombrophilous Forest located in Fernandes Pinheiro, Paraná. The aboveground biomass was quantified by the direct method, by sampling 29 trees with DBH ? 40 cm. Traditional models of the literature that have as independent variables the diameter and height or a variation of these were adjusted. To evaluate the effects of the morphometric and qualitative variables and the age of the trees in the modeling, equations were developed by the stepwise procedure. The biomass modeling was performed by two different techniques, (i) independent adjustment, which does not consider the additivity principle; (ii) simultaneous adjustment, which considers the additivity principle. The aboveground biomass estimates obtained by three different approaches were evaluated: (i) systems of traditional equations obtained by the stepwise procedure; (ii) biomass expansion factors, considering different approaches to obtain the variable biomass of the stem and (iii) biomass expansion and conversion factors, considering different approaches to obtain the variable stem volume. The average individual production of aboveground biomass and organic carbon was 2126.5 kg.ind-1 and 935.8 kg.ind-1, respectively. The traditional and stepwise models presented satisfactory adjustment statistics to the study data. The simultaneous approach did not result in significant changes in the equation adjustment statistics when compared to the independent approach, but has the advantage of additivity, lower confidence intervals of the coefficients and, consequently, more efficient estimators, being this the most appropriate approach for estimating of the total biomass and its components. In relation to the different methodologies evaluated to estimate aboveground biomass, the approaches that consider the allometric equation systems presented interesting results, both from the point of view of the accuracy of the estimates and their applicability. The approach considering the variable cubed volume presented good results, however, it should be applied by associating it with the specific BCEF, and the product between the stem volume and the average density of the species should not be considered as a variable corresponding to the stem biomass. The approach corresponding to the estimate of the stem volume did not constitute a good estimator of the aboveground biomass, presenting the worst performance among the evaluated approaches. Keywords: additivity; biomass factors; independent modeling; simultaneous modeling.

Orientador : Prof. Dr. Sebastião do Amaral Machado Co-orientadores: Prof. Dr. Afonso Figueiredo Filho, Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 16/02/2018 Inclui referências Resumo: As formações florestais, conhecidas como bracatingais, em seu início de desenvolvimento são quase totalmente compostas por Mimosa scabrella (bracatinga), a qual, ao longo dos anos é substituída por diversas espécies secundárias. São formações comuns da região metropolitana de Curitiba - RMC, sendo importante fonte de renda para os pequenos proprietários. As madeiras produzidas nesses bracatingais são comercializadas principalmente para lenha e carvão. Visando aprimorar o processo de quantificação de produção, este trabalho teve por objetivo modelar o volume por unidade de área presente nos bracatingais e avaliar a dinâmica do estoque volumétrico ao longo dos anos. A base de dados provém de 320 parcelas temporárias medidas em bracatingais nativos com idades variando de 3 a 20 anos, distribuídas em diversos municípios. A modelagem foi efetuada separadamente para a bracatinga, para as espécies secundárias e para o conjunto total das espécies, ajustando-se 31 equações do povoamento e 13 de crescimento e produção. Para avaliação da evolução do estoque, comparou-se o volume da bracatinga com o das secundárias e identificou-se a idade na qual o volume das bracatingas é suplantado pelo volume das secundárias; depois, com base nos volumes estimados pela equação de crescimento e produção, para cada uma das três abordagens de ajuste, foram identificadas as idades de ocorrência dos máximos incrementos (IMA e ICA) e máxima produção estimados. As equações de volume do povoamento ajustadas por meio do processo forward stepwise apresentaram melhor desempenho, sendo que a equação logarítmica foi melhor para a bracatinga (R²aj. = 0,993 e Syx% = 3,46) e para as espécies secundárias (R²aj. = 0,990 e Syx% = 10,17); já para o conjunto de todas as espécies, a melhor foi a aritmética com R²aj. = 0,950 e Syx% = 8,87. Para estimar o crescimento e a produção, o modelo de Clutter apresentou melhor resultado para a bracatinga (R²aj. = 0,954 e Syx% = 8,54) e para o conjunto total das espécies (R²aj. = 0,917 e Syx% = 11,56). O modelo de Clutter modificado foi melhor para as secundárias, com R²aj. = 0,952 e Syx% = 25,08. Estas equações foram validadas usando o teste do qui-quadrado e consideradas aptas para utilização. Comparando as metodologias de quantificação do volume, para as três abordagens realizadas, foi observado na ANOVA não existir diferença significativa entre as metodologias, com 95% de probabilidade. De forma geral, a bracatinga é suplantada pelas secundárias, em volume e área basal por hectare, entre as idades de 13 e 14 anos. Para a bracatinga o ICA atinge seu valor máximo aos 2 anos, o IMA atinge o valor máximo aos 3 anos e a produção máxima é atingida aos 8 anos de idade, decrescendo continuamente após os 8 anos. Para as secundárias o ICA atinge seu valor máximo aos 15 anos e até os 20 anos não ocorre o valor máximo da curva do IMA. Para o conjunto de todas as espécies, o ICA atinge seu valor máximo aos 3 anos, o IMA atinge o valor máximo aos 5 anos e até os 20 anos não ocorre a máxima produção do povoamento. Palavras-chave: Bracatinga. Espécies secundárias. Evolução do estoque. Modelos matemáticos. Mimosa scabrella Benth Abstract: The forest formations known as "bracatingais" (bracatinga forest) are composed initially only by the Mimosa scabrella (bracatinga) which over the years, is replaced by several secondary species. They are common forest formations in the small properties of the metropolitan region of Curitiba, being an important source of income for the small owners of this region. The wood produced in these bracatingais is sold mainly for firewood and charcoal. Aiming to improve the production quantification process, this work had as objective to model the volume per unit area present in the bracatingais and to evaluate the dynamic of the volumetric stock over the years. The data base come from 320 plots measured in stands with ages varying from 3 to 20 years, distributed in several municipalities. The modeling was done for bracatinga, for the secondary species and for the total set of species, fitting 31 stand equations and 13 growth and yield equations. To evaluate the evolution of the stock, the volume of the bracatinga was compared with that of the secondary species, it was identified the age where the volume of the bracatingas is supplanted by the volume of the secondary; then based on the volumes estimated by the growth and yield equation, for each of the three adjustment approaches, the age of occurrence of estimated maximum increments (IMA and ICA) and maximum yield were identified. The stand volume equations fitted by the forward stepwise process presented better performance, and the logarithmic equation was better for bracatinga (R²aj = 0.993 and Syx% = 3.46) and for the secondary species (R²aj. = 0.990 and Syx% = 10.17); for the set of all species, the best one was the arithmetic with R²aj. = 0.950 and Syx% = 8.87. In order to estimate growth and yield, the Clutter model presented the best results for bracatinga (R²aj. = 0.954 and Syx% = 8.54) and for the set of all species (R²aj. = 0.917 and Syx% = 11.56). The modified Clutter model was better for the secondary, with R²aj. = 0.952 and Syx% = 25.08. These equations were validated using the chi-square test and considered suitable for use. Comparing the volume quantification methodologies, for the three approaches to the data, it was observed in the ANOVA that there was no significant difference between the methodologies, with 95% probability. In general the bracatinga is supplanted by the secondary, in volume and basal area per hectare, between the ages of 13 and 14 years. For bracatinga the ICA reaches its maximum value at 2 years, the IMA reaches the maximum value at 3 years and the maximum yield is reached at 8 years of age, decreasing continuously after 8 years. For the secondary the ICA reaches its maximum value at 15 years and until 20 years does not occur the maximum value of the IMA curve. For the set of all species the ICA reaches its maximum value at 3 years, the IMA reaches the maximum value at 5 years and until 20 years does not happen the maximum yield of the stand. Keywords: Bracatinga. Evolution of the stock. Mathematical models. Mimosa scabrella Benth. Secondary species.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Orientador : Prof. Dr. Martha Andrea Brand Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Bioenergia. Defesa: Palotina, 25/01/2017 Inclui referências: f. 69-73 Área de concentração Resumo: Predomina no atual cenário brasileiro a utilização de carvão vegetal em alternativa ao mineral, devido a grande abundância de terras para plantações de florestas e a baixa qualidade do carvão mineral de origem nacional. Toda a produção de carvão vegetal é utilizada para consumo interno, tanto industrial como residencial. A parcela correspondente ao setor residencial, por sua vez é baixa, o que faz com que haja poucas normativas que assegurem uma cadeia produtiva sustentável e de qualidade ao consumidor. A qualidade é uma característica influenciada por diversos fatores, como a origem florestal da madeira, o tipo de forno de carbonização, o modo de transformação, transporte e armazenamento do carvão vegetal. Visto isso, são necessários estudos que avaliem a qualidade desse biocombustível para uso doméstico, desconhecida pelo consumidor e muitas vezes pelo próprio fabricante. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade do carvão vegetal para uso doméstico na região de Curitiba, Paraná. Para isso, foram coletadas 15 marcas comercializadas na cidade e analisadas suas propriedades físicas e energéticas, sendo elas: teor de umidade, poder calorífico superior, análise química imediata, índice de quebra e abrasão, densidade relativa aparente, densidade relativa verdadeira e porosidade. As análises foram realizadas no Laboratório de Energia da Biomassa (LEB) e no Centro de Excelência sobre fixação de Carbono na Biomassa (BIOFIX), ambos pertencentes à Universidade Federal do Paraná (UFPR). Os valores foram submetidos a análise de variância e quando verificadas diferenças estatisticamente significativas aplicou-se o teste de Scott-Knott, a 5% de significância. O carvão analisado apresentou teor de umidade médio (5,79%) com baixa variação entre as amostras, médio teor de voláteis e de carbono fixo (22,93% e 74,95% respectivamente) e alto teor de cinzas (2,12%) com altas variabilidades entre as amostras. O poder calorífico foi considerado médio (7.321,03 kcal.kg-1) com grande variação entre amostras. Do mesmo modo, a densidade relativa aparente (0,329 g.cm-3) e a densidade relativa verdadeira (1,394 g.cm-3) tiveram grande variabilidade entre amostras, sendo considerados como valores médios. O teor de finos, resultado da análise do índice de quebra e abrasão, foi considerado baixo (8,27%). Foi verificado que a produção e o consumo do carvão vegetal são predominantemente regionalizados, com a distância média entre a produção e o consumo de 17,7 km. A Bracatinga e o Eucalipto são as espécies mais utilizadas para a produção do carvão vegetal, e apesar da falta de informações e padronização em algumas embalagens, todas possuíam registros em órgãos ambientais federais e/ou estaduais. Foi observada forte correlação linear positiva entre o teor de carbono fixo e o poder calorífico superior e entre a densidade relativa aparente e a densidade relativa verdadeira, além disso, observou-se forte correlação linear negativa entre o teor de matérias voláteis e o teor de carbono fixo e entre o teor de materiais voláteis e o poder calorífico superior. Conclui-se que a qualidade do carvão vegetal utilizado em Curitiba é intermediária, no entanto, quase que a totalidade das amostras não atenderia as exigências do Selo Premium de São Paulo. Palavras-chave: Testes de Qualidade; Consumo Residencial de Carvão Vegetal; Propriedades do Carvão Vegetal. Abstract: The current Brazilian scenario is predominated by the use of charcoal as an alternative to mineral, due to the great abundance of land to forest plantations and the low quality of mineral coal of national origin. All charcoal production is used for domestic consumption, both industrial and residential. The share corresponding to the residential sector, in turn is low, which means that there are few regulations that ensure a sustainable productive chain and quality to the consumer. The quality is influenced by several factors such as the origin of the wood, the type of carbonization furnace, the mode of transformation, transport and storage of charcoal. Given this, studies are needed to assess the quality of this biofuel for domestic use, unknown by the consumer and often by the manufacturer. Thus, the objective of this study was to investigate the quality of charcoal for domestic use in the region of Curitiba, Paraná. For this, 15 brands marketed in the city and analyzed their physical and energetic proprieties. They were: moisture content, calorific value, immediate chemical analysis, breaking and abrasion index, apparent and true specific gravity and porosity. The analyzes were carried out at the Biomass Energy Laboratory (LEB) and at the Center of Excellence on Carbon Fixation in Biomass (BIOFIX), both belonging to the Federal University of Paraná (UFPR). The values were submitted to an analysis of variance and when the differences were statistically significant the Scott-Knott test was applied, with 5% of significance. The charcoal analyzed presented medium moisture content (5.79%) with low variation between samples, medium volatile and fixed carbon content (22.93% and 74.95%, respectively) and, with low variation between samples, high ash content (2.12%) with high variability between samples. The calorific value was considered medium (7,321.03 kcal.kg-1) with great variation among the samples. Similarly, the apparent relative density (0.329 g.cm-3) and the true relative density (1.394 g.cm-3), have great variability among samples, considered as medium values. The fine content resulting from the analysis of the breaking and abrasion index was considered low, with 8.27% of fines generated after the tests. It was found that the production and consumption of charcoal is predominantly regionalized, with the average distance between production and consumption of charcoal of 17.7 km. The most used species for the production of charcoal are Bracatinga and Eucalyptus, and despite the lack of information in some packages and lack of standardization of these, all had records in federal and/or state environmental agencies. A strong positive linear correlation was observed between the fixed carbon content and the gross calorific value and between the apparent relative density and the true relative density, in addition, a strong negative linear correlation was observed between the volatile matter content and the carbon content between volatile matter content and gross calorific value. It is concluded that the quality of charcoal used in Curitiba is intermediate, however, almost all the samples would not meet the requirements of the Premium Seal of São Paulo. Keywords: Quality Testing; Residential Charcoal Consumption; Properties of Charcoal.

Orientador : Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores : Dr. Setsuo Iwakiri e Drª. Marienne do Rocio de Mello Maron da Costa Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 20/06/2017 Inclui referências: f. 159-178 Resumo: A evolução dos acordos internacionais para combater o aquecimento global direcionam as nações para que estas produzam relatórios de emissões de gases do efeito estufa (GEE) com a finalidade de estabelecer controles e metas. Para os setores da indústria florestal e da construção civil do Brasil, país que é grande produtor de madeira, torna-se relevante considerar o carbono armazenado nos materiais de construção de madeira duráveis de origem manejada e que são utilizados nos edifícios residenciais. Esta Tese mostra à viabilidade do uso desses materiais com o objetivo de se mitigar emissões de GEE possibilitando nos aproximarmos da meta de se construir obras neutras em emissões de carbono. Este documento contém as principais regulamentações do IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) e Normas técnicas internacionais que regem o assunto e permitem a contabilização desse carbono armazenado. Dentro desta pesquisa estudaramse os materiais de madeira usuais no Brasil (portas, pisos, forros e complementos), mostrando que o carbono armazenado nestes materiais é da ordem de 17,4 kg de carbono por m2 da área de apartamentos ou cerca de 9% das suas emissões de construção. Além dos materiais usuais são apresentadas algumas soluções "não usuais" de aplicações de madeira que representam, em média, mais 49 kg de carbono por m2 ou 24% das suas emissões de construção. Este conjunto de materiais de madeira pode mitigar até cerca de 30% das emissões de construção. Além dos materiais de madeira, o trabalho também desenvolve uma análise das "coberturas verdes" como forma de armazenar carbono, mostrando que essas podem conter carbono suficiente para mitigar mais de 10% das emissões de construção de um edifício de 12 pavimentos. Outra informação apresentada é a representatividade do carbono absorvido pelas argamassas de cal e cimento, utilizadas como revestimento, mostrando que a não consideração desse carbono pode ocasionar erros da ordem de 2% na contabilidade das emissões de construção de edifícios. Palavras chave: Materiais de construção de madeira, efeito estufa, emissões de CO2. Abstract: The evolution of international agreements to combat global warming, drives the nations to produce greenhouse gas (GHG) emissions reports for the purpose of establishing controls and targets. For the forest and construction industry sectors in Brazil, a country that is a major producer of wood, it is relevant to consider the carbon stored in durable wood construction materials of managed forests and used in residential buildings. This thesis shows the feasibility of using these materials with the aim of mitigating GHG emissions, allowing us to approach the goal of building works that are neutral in carbon emissions. This document contains the main IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) regulations and international technical standards that govern the subject and allow for the accounting of this stored carbon. In this study, the wood materials common used in Brazil (doors, floors, linings and complements) were studied, showing that the carbon stored in these materials is of the order of 17,4 kg of carbon per m2 of the apartment area or about 9% of the their construction emissions. In addition to the usual materials are presented some "unusual" solutions of wood applications, which represents on average more 49 kg of carbon per m2 or 24% of their construction emissions. This set of wood materials can mitigate up to about 30% of construction emissions. In addition to the wood materials, this document also develops an analysis of "green roofing" as a way to store carbon, showing may contain enough carbon to mitigate more than 10% of building emissions from a 12-story building. Another information presented is the representativeness of the carbon absorbed by lime and cement mortars, showing that the non-consideration of this carbon can cause errors of the order of 2% in the accounting of building construction emissions. Key words: Wood building materials, greenhouse effect, CO2 emissions.

Orientador : Prof. Ph.D. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadora : Profª. Drª. Ana Paula Dalla Corte Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 10/04/2017 Inclui referências : f. 58-64 Resumo: Uma estratégia fundamental na mitigação das mudanças climáticas é considerar o potencial das florestas na fixação do carbono em sua biomassa. Um componente essencial na composição da biomassa florestal total é a necromassa que, embora desempenhe um importante papel nos ecossistemas florestais, muitas vezes não é mensurada em inventários florestais. A necromassa pode ser dividida em árvores mortas em pé e material vegetal morto caído sobre o solo. Isto posto, este trabalho objetivou quantificar o volume (Vn), massa (W) e estoque de carbono (C) na necromassa caída sobre o solo, bem como gerar informações relativas à dependência espacial desta variável e correlacioná-la com outras variáveis biométricas da floresta por meio do Índice de Correlação de Spearman. Utilizou-se para tal, os dados coletados no Inventário Florestal Nacional do Paraná (IFN), no ano de 2013, nas regiões Centro-Sul, Sudeste e Centro-Ocidental paranaense. Na coleta dos dados foi utilizado o método de amostragem por linhas transectais mensurando-se todos os diâmetros acima de 2,5 cm das peças de necromassa que as interceptassem. Aproximadamente 88% das peças encontravam-se na classe de diâmetro entre 2,5 e 10 cm, produzindo uma curva de distribuição diamétrica do tipo "J invertido", tendência esta, semelhante às curvas de distribuição do Vn, W e C. O Vn variou de 0 a 303,06 m³.ha-1, sendo a média entre todas as unidades amostrais, 20,04 m³.ha-1; os W variaram de 0 a 103,12 Mg.ha-1; sendo que a média encontrada foi de 6,72 Mg.ha-1; o C variou de 0 a 43,79 Mg.ha-1, cuja média foi de 2,87 Mg.ha-1. A interpretação visual da distribuição do Vn, W e C indicou falta de dependência espacial para as variáveis analisadas. O Índice de Correlação de Spearman resultou no valor de 0,28 ao correlacionar necromassa e biomassa e 0,20 ao correlacionar necromassa e profundidade de serapilheira, indicando fraca correlação entre ambos conjuntos de dados. Os resultados obtidos reforçam a necessidade de maiores estudos referentes à variável necromassa, a fim de serem geradas informações mais seguras e precisas. Palavras-chave: Mudanças climáticas. Necromassa. Linhas transectais. Dependência espacial. Correlação. Abstract: A key strategy in climate change mitigation is to consider the importance of forests in carbon sequestration in their biomass. An essential component in the composition of total forest biomass is dead wood which, although it plays an important role in forest ecosystems, is often overlooked in inventories. The dead wood can be divided into standing dead trees and dead plant material lying on the ground. This work aimed at quantifying the volume (Vn), mass (W) and carbon stock (C) in dead wood on the ground, as well as to generate information related to the spatial dependence of this variable and to correlate it with other biometric variables of the forest by means of the Spearman Correlation Index. The data collected in the National Forest Inventory of Paraná (NFI) in the central-south, southeastern and central-western regions of the state of Paraná in 2013, were used for this purpose. In the data collection, the method of sampling by transected lines was used, measuring all diameters above 2.5 cm of the pieces intercepting the lines. Approximately 88% of the pieces were in the diameter class between 2.5 and 10 cm, producing a diametric distribution curve of type "inverted J" similar to the distribution curve of Vn, W and C, which showed the same tendency. Vn varied from 0 to 303.06 m³.ha-1, with the mean of all sample units being 20.04 m³.ha-1; W ranged from 0 to 103.12 Mg.ha-1, the average found was 6.72 Mg.ha-1, and C ranged from 0 to 43.79 Mg.ha-1, whose mean was 2.87 Mg.ha-1 The visual interpretation of the Vn, W and C distribution indicated a lack of spatial dependence for the analyzed variable The Spearman Correlation Index resulted in a value of 0.28 when correlating dead wood and biomass and 0.20 when correlating dead wood and litter, indicating a weak correlation between both data sets. The results obtained reinforce the need for further studies on the variable dead wood, in order to generate safer and more accurate information. Keywords: Climate change. Dead wood. Transected lines. Spatial dependence. Correlation.

Orientador : Prof. Dr. Eduardo Todt Coorientador : Prof. Dr. Carlos Sanquetta Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 25/11/2016 Inclui referências : f. 76-84 Área de concentração : Ciência da computação Resumo: Vive-se em um mundo onde a escassez de recursos naturais leva a um uso cada vez mais racional destes, seja água, recursos minerais, biológicos, hídricos e energéticos. Especificamente quando se trata de madeira, o homem evoluiu muito no manejo de florestas plantadas, aplicando técnicas de cultivo e planejamento de corte para a exploração. Estas técnicas fazem uso da mensuração florestal para medição e estimação de valores dendrométricos importantes, como altura, volume e biomassa. A estimativa de valores dendrométricos é de extrema importância, pois não é viável o abate de toda uma população para que sejam observados os exatos valores. Assim, pesquisadores fazem uso de ferramentas estatísticas em mensuração florestal há anos, com bastante sucesso em suas estimações. Recentemente, com o avanço da área da inteligência artificial, técnicas de aprendizado de máquina têm se mostrado também capazes de competir com os métodos estatísticos de regressão, abrindo assim um leque de opções aos pesquisadores. Inserido neste contexto, o objetivo deste trabalho é aplicar técnicas de aprendizado de máquina para resolução de problemas de mensuração florestal, mostrando também que este se encaixa como um processo de descoberta de conhecimento, inserido na área da Ciência da Computação. Foram realizados experimentos com dados de árvores de Acácia-negra para avaliação de biomassa e relação hipsométrica, Pinus para estimativa de volumes e relação hipsométrica, e com uma amostra de árvores de florestas tropicais de várias regiões do mundo, para estimativa de biomassa. Compararam-se modelos alométricos clássicos com Redes Neurais Artificiais (RNA), Máquinas de Vetores de Suporte (SVM) e Random Forest (RF), e em todos os testes realizados o modelo que obteve melhor correlação é uma técnica de aprendizado de máquina. Para a predição de volumes de Pinus, o melhor modelo foi SVM com correlação de 99,19%. Para estimativa de biomassa da Acácia-negra, SVM obteve a melhor correlação com 98,6%. Para estimativa de biomassa de florestas tropicais, o melhor modelo foi RNA com correlação de 98,06%. Para relação hipsométrica da Acácia-negra, o modelo de SVM obteve a melhor correlação, de 97,73%. Já para relação hipsométrica de Pinus, o modelo de melhor predição foi RNA com correlação de 98,02%. O teste de Friedman mostrou a presença de diferença estatística entre os métodos e, embora o pós-teste de Nemenyi não tenha conseguido evidenciá-la, foi detectada uma tendência a uma separação entre os métodos. Os resultados obtidos mostram fortemente que os modelos de aprendizado de máquina são uma alternativa competitiva frente aos métodos clássicos, superando-os nos experimentos aqui realizados. Palavras chave: Inventário Florestal, Mensuração Florestal, Descoberta de Conhecimento em Bases de Dados, Aprendizado de Máquina, Redes Neurais, Máquinas de Vetores de Suporte, Árvores de Modelos, Florestas Aleatórias. Abstract: We live in a world where scarcity of natural resources leads to an increasing rational use of these resources, like water, minerals, biological or energetical. Specifically wood, man evolved much in the management of planted forests by applying cultivation techniques and cutting planning for exploration. These techniques make use of forest measurement to estimation of important dendrometric values such as height, volume and biomass. The estimation of dendrometric values is extremely important because is not feasible to cut down the whole population to note the exact values. Thus, researchers make use of statistical tools for measuring forest for years with success in their estimates. Recently, with the advancement of artificial intelligence, machine learning techniques have been able to compete with the statistical regression methods, thereby opening a range of options to researchers. Within this context, the objective of this work is to use machine learning techniques to resolution of forest measurement problems, showing that this is a process of knowledge discovery, from the area of Computer Science. Experiments were performed with data of Acacia-negra trees for evaluation of biomass and hypsometric relation, Pinus to estimate volumes and hypsometric relation, and with a sample of tropical forest trees of various regions to estimate biomass. Classical allometric models were compared with Artificial Neural Networks (ANN), Support Vector Machines (SVM) and Random Forest (RF), and in all tests the model that obtained the best correlation was a machine learning technique. For the prediction of Pinus volumes, the best model was SVM with correlation of 99.19 %. To estimate Acacia-negra biomass, SVM showed the best correlation with 98.6 %. To estimate biomass of tropical forest trees, the best model was RNA with a correlation of 98.06 %. For hypsometric relation of Acacia-negra, the SVM model obtained the best correlation, of 97.73 %. As for the hypsometric relation of Pinus, the best prediction model was RNA with a correlation of 98.02The Friedman test showed the presence of statistical difference between the methods and, although the Nemenyi post-hoc test was not able to show it, it was detectecd a tendency towards a separation of methods. The results obtained strongly show that machine learning models are a competitive alternative in comparison to the classical methods, surpassing them in the experiments carried out here. Keywords: Forest Inventory, Forest Measuring, Knowledge Discovery in Databases Machine Learning, Neural Networks, Support Vector Machines, Model Trees, Random Forest.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores : Prof. Dr. Renato Vinicius Oliveira Castro, Prof. Dr. Julio Eduardo Arce Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 19/12/2016 Inclui referências: f. 142-153 Resumo: Estudos com Redes Neurais Artificiais (RNA) para o gênero Pinus são incipientes no Brasil. O objetivo deste trabalho foi testar as RNA para estimação da altura, volume e afilamento para povoamentos de Pinus taeda L., bem como avaliar sua aplicabilidade e compará-la com os métodos tradicionais de regressão. Para a estimação de altura por regressão e RNA foram utilizados dados de 304 parcelas permanentes, totalizando 2.454 remedições de parcela em plantios de Pinus taeda L. entre 3 e 21 anos, pertencentes à empresa Klabin S.A. No ajuste dos modelos hipsométricos os dados foram estratificados em ano de plantio, totalizando 11 estratos. Para cada estrato foram ajustados 4 modelos hipsométricos, e esses avaliados de acordo com o coeficiente de correlação ajustado (R² ajust), erro padrão da estimativa (Syx%), gráficos de dispersão de resíduos, além de estatísticas complementares como viés (V), média das diferenças absolutas (MD) e desvio padrão das diferenças (DPD). Os melhores modelos aplicados nos dados de validação foram comparados às RNA, que por sua vez foram treinadas no software Statistica 7.0, em que as 20 melhores redes foram aplicadas aos dados sem estratificação. A RNA com melhor desempenho para estimar a altura total foi comparada com o modelo de regressão por estrato. Para avaliar a precisão dos modelos hipsométricos e RNA para a redução da medição das alturas, os dados de ajuste foram reduzidos em 30% e 60%, e ajustados e treinados respectivamente. Para a estimação de volume total com casca e diâmetros e volumes ao longo do fuste e ainda volume total com casca por meio de funções de afilamento, foram utilizadas 212 cubagens de árvores com diâmetro a 1,30 (dap) entre 5 e 45 cm e aplicados o método da RNA e regressão. Na metodologia de ajuste por regressão os dados foram divididos em 4 estratos e para cada estrato ajustado 4 modelos de volume e 4 modelos de afilamento. O treinamento das RNA e seleção dos modelos de regressão foram realizados com a mesma metodologia da relação hipsométrica. As melhores RNA e modelos de regressão aplicados aos dados de validação foram comparados para verificar as melhores estimativas. Na estimativa de altura, modelos de regressão apresentaram melhor desempenho que as RNA para a base de dados total e na redução de até 60%. Na estimativa de volume total com casca os modelos estratificados por regressão apresentaram resultados mais satisfatórios, enquanto na estimativa do diâmetro e volume ao longo do fuste as RNA foram mais precisas. Conclui-se que, para as estimativas de altura e volume total de Pinus taeda, o uso de modelos de regressão é mais adequado especialmente em função da maior facilidade de aplicação. Já para as estimativas de diâmetros e volumes ao longo do fuste, o uso das RNA é mais adequado em razão de sua maior precisão e maior complexidade de ajuste dos modelos de afilamento. Palavras-chave: desempenho, interações não lineares, modelos de regressão. Abstract: Studies with Artificial Neural Networks (ANN) for the genus Pinus are incipient in Brazil. The main purpose of this work was to test ANN for height, volume and taper estimation for stands of Pinus taeda L., as well as to evaluate its applicability and to compare it with traditional regression methods. For the height estimation by regression and ANN, data from 304 permanent plots were used, totaling 2,454 remeasurements in Pinus taeda L plantations between 3 and 21 years, belonging to the company Klabin S.A. For the hypsometric models the data were stratified in year of planting, totaling 11 strata. For each stratum, 4 hypsometric models were fitted, and these were evaluated according to the adjusted correlation coefficient (R² adjust), standard error of estimative (Syx%), residual scatter plots, as well as complementary statistics, such as bias (V), absolute differences (MD) and standard deviation of differences (DPD). The best models applied in the validation data were compared to ANN trained in the Statistica 7.0 software, in which the 20 best networks were applied to the data without stratification. The best ANN performing to estimate total height was compared with the stratum regression model. To evaluate the accuracy of the hypsometric and ANN models for the height measurements reduction, the data were reduced by 30% and 60%, and adjusted and trained, respectively. For the estimation of the total volume with bark and diameters and volumes along the stem and also total volume with bark by means of tapering functions, 212 trees were scaled with diameter at 1.30 (dbh) between 5 and 45 cm and ANN and regression method was applied. In the regression adjustment method the data were divided into 4 strata and for each stratum adjusted 4 volume models and 4 taper models. The ANN training and regression models selection were performed using the same methodology as the hypsometric relation. The best ANN and regression models applied to the validation data were compared to verify the best estimates. In height estimation, regression models presented better performance than ANN for the total database and data reduction of up to 60%. For the estimation of total volume with bark, the models stratified by regression presented more satisfactory results, whereas for the estimation of diameter and volume along the stem the ANN was more accurate. It was concluded that, for the estimates of height and total volume of Pinus taeda, the use of regression models is more appropriate especially due to the greater ease of application. For the estimation of diameters and volumes along the stem, the use of ANN is more adequate because of the better precision and greater complexity of adjustment of the models of tapering. Keywords: Performance, nonlinear interactions, regression models.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientador : Drª. Patrícia Póvoa de Mattos e Dr. Evaldo Muñoz Braz Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 2//03/2016 Inclui referências ao final de cada capítulo: f: 20-22;53-59;86-89;110-113;138-143 Área de concentração: Manejo Florestal Resumo: A situação de fragilidade a que está sujeita a Floresta Ombrófila Mista (FOM) e a araucária demandam o aprofundamento do conhecimento sobre seus aspectos demográficos e de crescimento para subsidiar estratégias de manejo sustentável de tais recursos, que pode consistir em ferramenta imprescindível à conservação. Esta tese teve como objetivo geral determinar os padrões de recrutamento, mortalidade e crescimento em remanescentes de FOM no extremo sul paranaense, com destaque para as populações de araucária, e apresentar estratégia para o manejo sustentável e otimizado da espécie. O alvo deste estudo consiste em remanescentes de FOM localizados no município de General Carneiro, extremo sul do estado do Paraná. No local, foram instaladas oito unidades permanentes de 1 ha cada em 1999, em que todos os indivíduos arbóreos com diâmetro à altura do peito (dap) ? 10 cm são mensurados anualmente, contabilizando-se também mortalidade e recrutamento. O trabalho está dividido em quatro capítulos, que tratam respectivamente dos seguintes temas: dinâmica demográfica, com enfoque sobre a mortalidade e recrutamento da comunidade arbórea e araucária; dinâmica do crescimento e projeções da estrutura diamétrica da floresta por meio de modelos otimizados; análise de padrões de crescimento em araucárias centenárias, com base na dendrocronologia; e simulações de manejo da araucária, visando à obtenção de estrutura diamétrica otimizada que maximize a produção ao fim de um ciclo de corte por meio de desbastes iniciais. De modo geral, as taxas de recrutamento, seja da comunidade arbórea ou da araucária, foram superiores às de mortalidade. Observou-se tendência de efeito direto da densidade da floresta sobre as taxas de mortalidade e efeito inverso sobre o recrutamento. A precipitação apresentou relação inversa ao recrutamento, indicando maior ocorrência desse processo em períodos de menor umidade. A mortalidade foi inversamente relacionada à Razão de Umidade, indicando maior sensibilidade dos indivíduos a períodos secos. Não foi observada relação entre variáveis meteorológicas e os processos dinâmicos da araucária. Em relação ao incremento diamétrico da comunidade e da araucária observou-se que esse tende a ser maior em locais menos estocados, com padrão assimétrico, em que árvores de maior porte crescem a uma taxa maior. Os modelos gerados foram capazes de representar apropriadamente os processos dinâmicos de incremento e sobrevivência da comunidade e da araucária, podendo ser utilizados satisfatoriamente para a projeção da estrutura da floresta. A análise dos padrões de crescimento em araucárias, com base em 16 discos da base de indivíduos da espécie, revelou que o incremento apresenta relação inversa com o tamanho dos indivíduos até as classes intermediárias, estabilizando-se nas maiores classes e aumentando na última classe, possivelmente em razão dos indivíduos avaliados não terem atingido ainda o valor assintótico. A araucária apresenta autocorrelação temporal no crescimento, ou seja, indivíduos superiores tendem a apresentar maior crescimento desde as classes iniciais e esse padrão de crescimento tende a ser mantido ao longo do tempo. Em relação à otimização das estruturas diamétricas de araucária, as simulações indicaram que a aplicação de desbastes iniciais otimizados foi o método que proporcionou o maior incremento volumétrico ao longo dos dois ciclos de corte, maximizando o Valor Presente Líquido (VPL) da produção volumétrica. Estratégias de manejo florestal sustentável são necessárias para favorecer a conservação dos remanescentes florestais e da araucária. Palavras-chave: araucária, dinâmica florestal, incremento, modelagem, otimização. Abstract: The situation of fragility which Araucaria Forest (FOM) and araucaria populations have been subject requires a deeper understanding of their demographics and growth patterns to support sustainable management strategies of these resources, which may consist of an essential conservation tool. This thesis aimed to determine the patterns of recruitment, mortality and growth in FOM remnants, especially in populations of araucaria, in the Southern Paraná, and present a strategy for sustainable and optimized management of the species. The study was performed in FOM remnants in the municipality of General Carneiro, Paraná state, where eight permanent sample plots of 1 ha each were installed in 1999, where all trees with diameter at breast height (dbh) ? 10 cm are measured annually, also counting mortality and recruitment. This work is divided into four chapters, dealing respectively with the following topics: demographic dynamics, focusing on mortality and recruitment of tree community and araucaria; growth dynamics and projections of diameter distribution of forest through optimized individual models; growth patterns analysis of centenary araucarias, based on dendrochronology; and management simulations for araucaria in order to obtain an optimal diameter structure that maximizes the production at the end of a cutting cycle through initial thinning. Overall, recruitment rates, whether of the tree community or araucaria, were higher than mortality. There was direct effect trend of forest density on mortality rates and reverse effect on recruitment. Precipitation showed an inverse relation to recruitment, indicating higher rates of this process in lower humidity periods. Mortality was inversely related to humidity ratio, indicating higher sensitivity of individuals to dry periods. No relationship was found between meteorological variables and the dynamic processes of araucaria. Regarding the diametric increment of the community and the araucaria, was noted that this tends to be higher in less stocked places, with asymmetric pattern, in which larger trees grow at a higher rate. Individual models generated were able to represent properly the dynamic processes of increment and survival of the community and the araucaria, which can be used satisfactorily for the projection of the forest structure. Analysis of growth patterns in centenary araucarias revealed that the increment has an inverse relation to the size of individuals up to the intermediate classes, stabilizing in larger classes and increasing in the last class, possibly because the individuals have not reached yet their asymptotic value. Araucaria presents temporal autocorrelation in growth, i.e., superior individuals tend to have higher growth from the initial classes and this growth pattern tends to be maintained over time. Regarding the optimization of the diameter structure of araucaria, simulations showed that the application of optimized initial thinning was the method that provided the greatest volume increase over the two cutting cycles, maximizing net present value (NPV) of the volumetric production. Sustainable forest management strategies are required for the conservancy of forest remnants and araucaria populations. Keywords: araucaria, forest dynamics, increment, modeling, optimization.

Orientadora : Profª. Drª. Ana Paula Dalla Corte Coorientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 19/02/2016 Inclui referências : f. 102-122 Área de concentração : Manejo florestal Resumo: O Índice de Área Foliar (IAF) é considerado como parte da estrutura mais sensível da floresta, pois as folhas do dossel regulam alguns processos fundamentais da produtividade florestal. A modelagem do IAF é considerada crítica e pouco acurada, principalmente no que se refere a florestas nativas. Diante disso, o presente estudo teve como objetivo testar diferentes métodos para estimativa do IAF por meio de detecção remota, em um fragmento de Floresta Ombrófila Mista, em São João do Triunfo, no Estado do Paraná. A área de estudo possui 4 parcelas permanentes, de modo que, foram distribuídas 81 unidades amostrais por parcela e 33 abrangendo a área total. A estimativa do IAF pelo método terrestre foi gerada automaticamente pelo sensor óptico CI-110, considerada como verdade de campo. O IAF estimado pelo método orbital foi gerado a partir de imagens do sensor Pléiades, baseado na relação empírica entre os índices de vegetação. Para o IAF obtido pelo método orbital foram testados os modelos propostos por SEBAL (2002) e Duchemin et al. (2006), e foram analisados os índices de vegetação NDVI, SR, SAVI e EVI. O IAF obtido a campo apresentou uma grande variabilidade, com valores entre 6,01 e 8,01, fator que está relacionado ao grande número de espécies existentes no local. Os índices de vegetação NDVI e SR não foram capazes de apresentar a variabilidade das espécies florestais para a estimativa do IAF, e os índices SAVI e EVI foram os que geraram melhores resultados, possibilitando a estimativa do IAF. O EVI apresentou correlação linear com o IAF obtido a campo variando de 0,54 a 0,77, e o SAVI entre 0,55 e 0,78. O valor médio do IAF gerado pelo modelo de Duchemin et al. (2006) foi bastante homogêneo, onde as parcelas variaram de 4,11 a 4,34, porém, não obteve correlação linear com os dados obtidos a campo. O modelo proposto por SEBAL (2002) apresenta uma maior variação entre as parcelas, exibindo valores entre 2,65 a 3,14, com r variando de 0,60 a 0,72, tendo forte correlação com os dados de IAF obtidos a campo. Logo, foram gerados modelos de regressão para estimativa do IAF baseados nos índices de vegetação SAVI e EVI, de modo que, todas as equações ajustadas foram consideradas satisfatórias, com R² maior do que 0,6 e Syx(%) de 4%. Os modelos gerados apresentaram resultados satisfatórios, o que demonstra a aplicabilidade desta metodologia. Palavras-chave: Floresta com Araucária; Fotografias Hemisféricas; Sensoriamento Remoto. Abstract: The Leaf Area Index (LAI) is considered as part of the most sensitive structure of the forest, because the leaves of the canopy regulate some fundamental processes of the forest productivity. The modeling of LAI is considered critical and little accurate, mainly with regard to native forests. Therefore, the present study aimed to test different methods for estimate of LAI by means of remote sending, in a Subtropical Ombrophilous Forest fragment, in São João do Triunfo, in Paraná state. The area of study has 4 permanent plots, so, 81 sampling units were distributed by plots and 33 covering the total area. The estimate of LAI by terrestrial method was generated automatically by the optical sensor CI-110, considered as truth field. The LAI estimated by orbital method was generated from images of Pléiades sensor, based on the empirical relation among the vegetation indexes. For the LAI obtained by orbital method it was tested the models proposed by SEBAL (2002) and Duchemin et al. (2006), and it was analyzed the indexes of vegetation NDVI, SR, SAVI and EVI. The LAI obtained by field presented a great variability, with values between 6.01 and 8.01, factor that is towed to the great number of existing species in the local. The indexes of vegetation NDVI and SR were not capable of presenting the variability of the forest species for estimate of LAI, and the indexes SAVI and EVI were the ones that generated better results, allowing the estimate of LAI. The EVI presented linear correlation with the LAI obtained by field varying from 0.54 to 0.77, and the SAVI between 0.55 and 0.78. The average value of LAI generated by the model of Duchemin et al. (2006) was fairly homogeneous, where the plots vary from 4.11 to 4.34; however, it was not obtained linear correlation with the data obtained by field. The model proposed by SEBAL (2002) presents a greater variation between the plots, displaying values between 2.65 and 3.14, with r varying from 0.60 to 0.72, and it has strong correlation with the LAI data obtained by field. Thus, it was generated models of regression for estimate of LAI based on the indexes of vegetation SAVI and EVI, in such a way that all the adjusted equations were considered satisfying, with R² greater than 0.6 and Syx of 4%. The generated models presented satisfying results, which demonstrates the applicability of this methodology. Keywords: Araucaria forest; Hemispherical Photographs; Remote Sensing.

Orientadora : Profª. Drª. Ana Paula Dalla Corte Coorientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 11/03/2016 Inclui referências : f. 59-71 Área de concentração : Tecnologia e utilização de produtos florestais Resumo: A acurácia e precisão na avaliação quantitativa de povoamentos para fins comerciais são fundamentais, especialmente a estimativa do volume individual. Nesse contexto, as equações de volume e funções de afilamento são importantes ferramentas para a estimativa do volume individual, ambos com métodos tradicionalmente aplicados e sólida teoria. Por outro lado, a inovação matemática é muito dinâmica, com diversos outros recursos disponíveis para o estudo de aproximação de função (regressão), métodos esses que ainda carecem de estudos de base, podendo potencialmente melhorar as estimativas no campo de modelagem florestal. Assim, o trabalho tem como objetivo principal analisar a acurácia de técnicas de aprendizado de máquina em relação a um modelo volumétrico e a uma função de afilamento, para a espécie Acacia mearnsii De Wild. Foram utilizados dados de cubagem Acacia mearnsii, variando de 1 a 10 anos. A base de dados foi dividida em 60% para ajuste e o restante para validação. Foram ajustadas equações com o modelo volumétrico de Schumacher e Hall e com a função de afilamento de Hradetzky, comparados com três algoritmos de aprendizado de máquina: k-vizinho mais próximo (k-NN), Random Forest (RF) e Redes Neurais Artificiais (RNA) para a estimativa do volume total e diâmetro referente à altura relativa. Os modelos foram ranqueados conforme estatísticas de erros, bem como observadas as distribuições destes. Para a estimativa do volume em função do dap e altura, a RNA e o modelo de Schumacher e Hall apresentaram melhores resultados no ranqueamento do que o k-NN e RF. Os métodos de aprendizado de máquina aplicados se mostraram mais acurados que o polinômio de Hradetzky para estimativas da forma da árvore, tais como o diâmetro ao longo do fuste e volume total. Os modelos de AM se mostraram adequados como alternativa na modelagem tradicionalmente aplicada na mensuração florestal, contudo a sua utilização deve ser cuidadosa devida a maior possibilidade de supertreinamento a base de ajuste. Palavras-chave: Modelagem. Inteligência Artificial. Mineração de dados. Abstract: Accuracy and precision are essential topics when it comes to the quantitative evaluation of a forest stand with commercial purposes, especially in regards to the estimation of individual volume. In one hand, due to its solid theory, volume equations and taper functions are important tools for estimating individual volume. On the other hand, the mathematical breakthrough is dynamic, having several resources for the study of approximation functions (regression). However, these new methods still lack baseline studies and may potentially improve estimates in the forest modeling field. Under this circumstances, this study aims to analyze the accuracy of machine learning techniques in regards to a volumetric model and a taper function for the species Acacia mearnsii De Wild. Acacia mearnsii scaling data, from 1 to10 years, were used in order to achieve the objective of this work. The database was divided into 60% for adjustment and the remainder for validation. Equations were adjusted with the volume model of Schumacher and Hall and the taper function Hradetzky and were compared to three machine learning algorithms: nearest neighbor models (k-NN), Random Forest (RF) and Artificial Neural Networks (ANN) to estimate of the total volume and diameter concerning relative height. The models were ranked according to its statistics errors and distributions. ANN and Schumacher and Hall model showed better results in regards to the estimation of volume as a function of dbh and height. The applied machine learning methods were more accurate than Hradetzky polynomial to estimates of tree shape, such as the diameter along the stem and total volume. The machine learning models were satisfactory as an alternative to the traditional methods in forest measurement. However, due to its higher possibility of overtraining the adjustment basis, it should be carefully used. Keywords: Modelling. Artificial Intelligence. Data mining.t

Orientador : Carlos Roberto Sanquetta Coorientador : Dra. Graciela Ines Bolzon de Muniz e Prof. Dr. Eduardo Bittencourt Sydney Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Bioenergia. Defesa: Curitiba, 08/04/2016 Inclui referências : f. 80-86 Resumo: Na cadeia produtiva do alimento pode ocorrer a geração de resíduos e perdas pós-colheita, que se destinados de forma indevida podem impactar significativamente os recursos utilizados em sua produção e o meio ambienteem geral. O emprego de novas tecnologias para o aproveitamento destes alimentos proporcionam diferentes ganhos, do ponto de vista econômico, social e ambiental. Uma das maneiras de se aproveitar estes resíduos é pela sua utilização para geração de biogás e energia. O presente trabalho objetivou analisar o potencial de aproveitamento dos resíduos de hortifruticultura nomunicípio de Colombo, e prospectar sua utilização para geração de biogás .Para tanto, foram realizadas entrevistas com 51 agricultores do município de Colombo, divididos em minifúndio, pequenos e médios agricultores. Com os resultados da amostra, identificaram-se os possíveis cenários do uso destes resíduos para a produção de biogás e energia. No total, foi estimado que o município gera cerca de 43 Mg.dia-1 de resíduos de processamento e produção de novos produtos e perda pós-colheita, com um potencial de gerar 3.200 m3de biogás por dia. Para o aproveitamento deste biogás, dois cenários foram identificados: 1) implantação de biodigestores nas propriedades, com a utilização do gás para cocção ou como combustível veicular; 2) condomínio de agroenergia, com a implantação de biodigestores nas propriedades, incluindo captação e transporte do gás por gasodutos rurais, podendo ser utilizado como energia térmica ou elétrica. Em termos energéticos, o biogás gerado poderia representar um potencial instalado de até 271 kW.dia-1. Concluiu-se que apesardo Cenário 2 possuir um investimento inicial mais elevado, comparado ao Cenário 1, este tem o potencial de trazer inúmeros benefícios ao município e agricultores envolvidos, como: a economia com substituição de fertilizantes químicos por biofertilizantes, redução no consumo de energia elétrica da rede, possibilidade de venda de crédito de carbono, geração de créditos com o excedente de energia, além de outros benefícios qualitativos, relacionados aos aspectos sociais e ambientais. Palavras-chave: Resíduos de frutas e vegetais. Agricultura sustentável. Resíduos alimentícios. Abstract: The food supply chain may involve the generation of waste and postharvest loss, which if not properly destined and treated, can significantly impact theresources used in its production as well as the environment in general. The use of new technologies for the exploitation of this type of food waste provides different gains, in terms of economic, social and environmental perspectives.One of the most effective ways to manage this waste is by its use for generationof biogas and energy. This study aims at analyzing the exploitation potential of the vegetable and fruit waste in the municipality of Colombo, exploring its potential to generate biogas. For this purpose, interviews were conducted with 51 farmers in the city of Colombo, divided into smallholdings, small and medium farmers. With the sample results, were identified possible scenarios for the use of this waste to produce biogas and energy. In total, it was estimated that the city generates about 43 Mg.dia-1 of vegetable and fruits waste from the processing of new products and postharvest loss, with a potential to generate 3,200 m3 of biogas per day. For the use of the biogas, two scenarios were identified: 1) deployment of digesters with the use of gas for cooking or as afuel; 2) agro-energy complex with the deployment of small biogas plants,including capture and transport of the gas by rural pipelines, where it can beused as heat or electricity. In terms of, this biogas could represent an installed capacity of up to 271 kW.dia-1. Despite the Scenario 2 has a higher initialinvestment, compared to Scenario 1, this has the potential to bring numerous benefits to the municipality and farmers involved, as the economy with replacement of chemical fertilizers by biofertilizers, reduction in electricity consumption, possibility of sale of carbon credit, generating credits with surplusenergy, and other qualitative benefits, related to social and environmentalaspects.Key words: Vegetable and fruit waste. Sustainable agriculture. Food waste.

Orientador : Prof. Dr. Sylvio Péllico Netto Coorientador : Prof. Ph.D. Carlos Roberto Sanquetta Coorientador : Profª. Dª. Ana Paula Dalla Corte Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 12/09/2016 Inclui referências : f. 92-114 Área de concentração : Manejo florestal Resumo: Neste trabalho é discutido o tema aditividade dos componentes da biomassa de árvores. Foram apresentados procedimentos para estabelecer sistemas de equações de biomassa aditivos, propriedade indispensável e que determina ser as estimativas de biomassa dos componentes equivalente à biomassa total. Para avaliar e discutir tal contexto várias indagações foram feitas, que estão apresentadas no texto, e que foram devidamente respondidas por meio de informações da literatura e pelas avaliações experimentais discutidas e avaliadas no conteúdo deste trabalho. Um experimento em florestas de Acacia mearnsii De Wild. (acácia negra) foi conduzido nos locais que concentram os plantios da espécie no estado do Rio Grande do Sul. Para tais condições foram ajustadas equações de biomassa total e para os componentes copa e fuste por meio de weighted-nonlinear seemingly unrelated regressions (WNSUR, estimador de sistemas de equações) e por meio de generalized nonlinear least squares (GNLS, estimador independente). Na análise do desempenho dos estimadores, especialmente no que se refere às estimativas de biomassa e das estatísticas de ajuste das equações, pode-se concluir a respeito da indiferença do emprego de equações ajustadas por meio dos estimadores independentes e de sistemas de equações. Por outro lado, essa conclusão diverge quando avaliada a consistência biológica e a eficiência dos estimadores. Estimar as equações de biomassa para os componentes e para a biomassa total independentemente não é realista, pois do ponto de vista biológico as estimativas de biomassa são inconsistentes, ou seja, não são aditivas. As estimativas de biomassa dos componentes e da biomassa total resultantes de equações ajustadas por meio de sistemas de equações viabilizaram intervalos de confiança menores em relação às equações ajustadas independentemente, sendo mais eficientes. O estimador WNSUR apresenta melhores propriedades biológicas e estatísticas para estimar equações alométricas de biomassa dos componentes e biomassa total quando comparado com a estimação independente, sendo o método que deve ser utilizado. Por fim, os exemplos apresentados na revisão da literatura são úteis para a compreensão dos princípios envolvidos e também para propósitos de difusão das técnicas. Palavras-chave: Consistência biológica. Estimador eficiente. Derivação de pesos. Intervalo de confiança. Abstract:This study discusses the additivity of the components of tree biomass. Procedures have been presented to establish additive biomass equation systems, essential property to determine the estimated biomass of components equivalent to total biomass. To evaluate and discuss this context, several inquiries were made, which are presented in the text, which were duly answered by the literature information and by the experimental evaluations discussed in the content of this work. An experiment in forests of Acacia mearnsii De Wild. (black wattle) was conducted on sites that concentrate the plantations of the species in the state of Rio Grande do Sul. For such conditions, equations for total biomass, canopy and stem components were fitted by weighted-nonlinear seemingly unrelated regressions (WNSUR, estimator of equation systems) and by generalized nonlinear least squares (GNLS, independent estimator). In the performance of the estimators' analysis, especially with regard to biomass estimates and fitted statistics of the equations, it can be concluded about the equivalence of using equations adjusted by means of independent estimators or by system of equations. Moreover, this conclusion diverges when evaluating the biological consistency and efficiency of estimators. Estimating the biomass equations of the components and the total biomass independently is not realistic, because biologically these biomass estimates are inconsistent, i.e. they are not additive. The biomass estimates resultant from components and from total biomass, when adjusting system of equations, turns possible getting smaller confidence intervals than using equations adjusted independently, what make them more efficient. The estimator WNSUR provides better biological properties and statistics to estimate biomass allometric equation of components and total biomass when compared to independent estimators, thus this should be the method to be used. Finally, the examples presented in the literature review are useful for understanding the principals involved and dissemination purposes of these techniques. Keywords: Biological consistency. Efficient estimator. Derivation of weights. Confidence interval.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores : Prof. Dr. Sebastião do Amaral Machado e Prof. Dr. Renato Marques Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 20/03/2015 Inclui referências : f. 144-170 Resumo: As florestas desempenham um papel importante no ciclo global de carbono, com efeitos sobre as mudanças climáticas. O conhecimento sobre a compartimentação do estoque de carbono em Mata Atlântica, e mais especificamente em Florestas Montanas é incipiente no Brasil. Este estudo objetiva avaliar o estoque de carbono em fragmento de Floresta Ombrófila Mista Montana, contemplando os compartimentos: biomassa arbórea acima do solo, biomassa de raízes, necromassa (lenhosa e não lenhosa) e solo. Também foi objetivo deste estudo avaliar o retorno de carbono ao piso florestal via serapilheira produzida e estimar sua taxa de decomposição. O trabalho foi realizado em três parcelas permanentes localizadas na Estação Experimental pertencente à Universidade Federal do Paraná no município de São João do Triunfo/PR. A estimativa da biomassa arbórea acima do solo e biomassa de raízes foi realizada por meio de equações alométricas, com base nos dados do inventário florestal de 2013 (diâmetro à altura do peito e altura total). Para a determinação do estoque de carbono no solo foram coletadas amostras deformadas e indeformadas até 0,40 m de profundidade. Para a coleta da serapilheira acumulada e da necromassa lenhosa fina (2 a 10 cm de diâmetro) utilizaram-se moldes de 0,50 x 0,50 m e 1,00 x 1,00 m, respectivamente, e realizouse a separação da serapilheira acumulada em frações. Para a estimativa da produção de serapilheira foram utilizados 27 coletores, distribuídos nas três parcelas de estudo. Em 2012 as coletas foram realizadas ao final de cada estação do ano, e em 2013 foram realizadas mensalmente. As amostras de serapilheira foram separadas em frações, e a fração folhas foi separada por espécie, sempre que possível. De posse dos dados de produção e acúmulo de serapilheira do ano de 2013 estimou-se a taxa de decomposição. Para a estimativa do estoque de carbono na necromassa lenhosa grossa (acima de 10 cm de diâmetro), foi utilizado o método da linha interceptadora. Amostras das peças foram retiradas para análise do teor de carbono e da densidade básica da madeira. O fragmento de Floresta Ombrófila Mista estoca 256 Mg.C.ha-1, com o maior estoque no solo (50%), seguido da biomassa (46%) e da necromassa (4%). A média da produção de serapilheira foi de 6,21 Mg.ha-1.ano-1, com retorno de carbono ao piso florestal de 3,26 Mg.C.ha-1.ano-1. A serapilheira apresentou baixa taxa de decomposição (k = 0,89) em comparação às florestas com predomínio de folhosas. A espécie araucária representou a maior fração do estoque de carbono na biomassa, e também foi a fração mais expressiva no retorno de carbono ao piso florestal via serapilheira. A estacionalidade na deposição da serapilheira em 2013 foi definida primordialmente pela deposição dos ramos aciculados dessa espécie. Esses resultados denotam a relevância da araucária no estoque e dinâmica de carbono no fragmento estudado. Os resultados deste estudo poderão auxiliar na melhoria das estimativas regionais do estoque de carbono e minimizar a incerteza nos inventários de emissões de gases de efeito estufa relacionadas ao uso da terra e suas mudanças antrópicas. Palavras-chave: Floresta com Araucária. Biomassa. Necromassa. Serapilheira. Carbono no solo. Abstract: Forests play an important role in the global carbon cycle, with consequences for climate change. The knowledge on the partitioning of the carbon stock in the Atlantic Forest, and more specifically in Montane Forests is still scarce. This study aims to evaluate the carbon stock in a Montane Araucaria Forest fragment, comprising the components: tree above and below ground biomass, necromass (woody necromass and litter) and soil. It was also aim of this study to evaluate the litterfall carbon return to the forest floor and estimate its decomposition rate. The study was conducted in three permanent plots located in an experimental station belonging to the Paraná Federal University in São João de Triunfo/PR, Brazil. The above and below ground biomass estimation was performed using individual allometric equations based on the 2013 forest inventory data (diameter at breast height and total height). For the determination of the soil carbon stock, deformed and undeformed samples were collected up to 0.40 m depth. For the collection of accumulated litter and fine woody necromass (2-10 cm diameter) we used square frames of 0.50 x 0.50 m and 1.00 x 1.00 m, respectively, and separated material in fractions. The litterfall was estimated using 27 litter traps, distributed on the three study plots. Samples were collected at the end of seasons in 2012, and monthly in 2013. The litterfall samples were separated into fractions and leaves were separated by species, whenever possible. The litter decomposition rate was estimated through litterfall and litter stock data. To estimate the carbon stock of woody necromass (over 10 cm diameter), we used the line intercept method. Pieces samples were taken for carbon content and wood specific gravity analysis. The Araucaria Forest fragment stocks 256 Mg.C.ha-1, with the largest stock concentrated in soil (50%), followed by biomass (46%) and necromass (4%). The mean litterfall production was 6.21 Mg.ha-1.year-1, corresponding to 3.26 Mg.C.ha-1.year-1 of carbon stock. The litter decomposition rate was low when compared to forests with a predominance of broadleaved species. Araucaria shares the largest part of the biomass carbon stock in the forest, and is the most representative species in litterfall carbon return to the forest floor as well. The litter deposition seasonality in 2013 was defined primarily by deposition of needleshaped branches of Araucaria. These figures show the importance of this specie in carbon stock and dynamics in the studied site. The results of this study aim to improve regional stock estimates of carbon and minimize uncertainty of the greenhouse gas inventories related to land use and their anthropogenic changes. Keywords: Araucaria Forest. Biomass. Necromass. Litter. Soil carbon.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Co-orientadores : Profa. Dra. Ana Paula Dalla Corte, Prof. Dr. Rafael Romualdo Wandresen Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 29/06/2015 Inclui referências : f. 160-166 Área de concentração : Manejo florestal Resumo: Devido à crescente preocupação com as emissões de gases do efeito estufa e a necessidade de se mitigar estes efeitos por meio do cultivo florestal, é de grande importância aumentar o controle e a quantificação dos plantios florestais. As atividades de mensuração e inventário florestal desempenham um importante papel nesse contexto. O objetivo deste trabalho é trazer para a área florestal uma ferramenta de software que auxilie nas estimativas de volume, biomassa e, principalmente, do carbono, que centralize os dados de diversos locais, ofereça ao especialista um conjunto de opções para fazer estimativas e realize estes cálculos de forma sistematizada, rápida e que os resultados sejam armazenados e disponibilizados instantaneamente para toda a comunidade florestal. Neste trabalho foi desenvolvido o software JCarbon, que estará disponível na web para consultas às estimativas realizadas por outros pesquisadores, inclusão de novos locais estudados, realização de inventário florestal, aplicação de equações padrões por características de local, seleção ou inclusão de equações, ajuste de modelos padrões, selecionados ou incluídos no software. Também traz para a área florestal uma técnica da ciência da computação conhecida como Data Mining, que faz cálculo de volume, biomassa e carbono sem a necessidade de uma equação ou modelo, contribuindo assim, para que um novo paradigma seja usado e sirva de parâmetro de comparação com as técnicas tradicionais da área florestal. O software trouxe um ganho na realização das estimativas em relação às técnicas tradicionais permitindo que sejam feitas de forma mais rápida e precisa e os dados produzidos disponíveis para a consulta de toda a comunidade florestal. Palavras-chave: Carbono. Mensuração Florestal. Inventário Florestal. Software. Data Mining. Abstract: Due to the growing concern with greenhouse gases emission and the need to mitigate these effects through forest cultivation, a point of great importance is to increase control and quantification of forest planting. Measuring activities and forestry inventory play an important role in this context. The goal of this work is to bring to the forestry sector a software tool that helps with volume, biomass and, mainly, carbon estimates, centralizes data from several places, offers specialists a set of options to make these estimates and to perform calculations in a systematic and quick way, and that the results would be stored and made available instantly for all the forestry community. In this work, the software JCarbon was developed and it will be available online for consulting the estimates performed by other researchers, inclusion of new studied sites, creation of forestry inventory, application of standard equations by local characteristics, selection or inclusion of equations and adjustment of standard models, selected or included in the software. Also, it brings to the forestry sector a technique from Computer Science known as Data Mining, that calculates volume, biomass and carbon without the need for an equation or model, therefore, contributing to make a new paradigm be used and serve as a parameter of comparison with forestry sectors' traditional techniques. Key-words: Carbon. Forest Measurement. Forest Inventory. Software. Data Mining.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Co-orientadora : Profª. Drª. Ana Paula Dalla Corte Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 19/02/2015 Inclui referências (fls. 160-188) Área de concentração : Manejo florestal Resumo: Explorando a relação direta entre o clima e a floresta observa-se que a existência de diferentes condições climáticas em associação com outros fatores define a forma como a vegetação se distribui no planeta. Com o objetivo de conhecer o componente climático do Paraná e seus impactos na distribuição da Floresta Ombrófila Mista, esse trabalho buscou simular a distribuição espacial e temporal de espécies florestais como indicativo para medidas de manejo e conservação. A modelagem utilizada relacionou o clima do Estado com dados de ocorrência original de 10 espécies ocorrente nesta floresta, usando como ferramentas o software PGECLIMA_R e a geoestatística. Dividiu-se esse trabalho em dois eixos principais e dependentes: o primeiro visou mapear as variáveis temperatura máxima, média e mínima no Paraná no período de 1970 a 2010, e a partir desses dados simulou-se cenários futuros de aumento de temperatura (0,3°C; 2,4°C; 4,8°C; 6,0°C) para 2100, tendo como base as projeções propostas pelo IPCC. O segundo eixo enfocou a resposta das espécies estudadas caso os cenários preditos venham a ocorrer; dessa forma, quantificou-se e delimitou-se as áreas de potencial retração dessas espécies florestais. Os resultados demonstraram um aquecimento no Paraná desde 1970 a 2010, representado por uma elevação sucessiva nas temperaturas. As projeções dos 4 cenários climáticos para 2100 mostrou-se coerente com a literatura e permitiu a indicação dos métodos utilizados para a projeção do fenômeno em estudo. Quanto ao impacto desses cenários nas espécies avaliadas, todas entrariam em processo de retração geográfica em função de aumentos nas temperaturas do Paraná. A Ocotea porosa, Sebastiania commersoniana e Piptocarpha angustifolia podem ser extintos caso não haja uma reversibilidade da condição de elevação das temperaturas no Estado. As demais estariam criticamente em perigo de extinção, ou em perigo de extinção, a exceção do Handroanthus albus, que estaria vulnerável, demonstrando relativa resiliência aos aumentos de temperatura avaliados. Recomenda-se a formulação de políticas públicas de mitigação e adaptação dos ecossistemas florestais às mudanças climáticas previstas, bem como a ampliação de estudos que abranjam todas as tipologias florestais, subsidiando potenciais ações. Palavras-Chave: Aquecimento global. Retração geográfica. Mitigação. Manejo florestal. Abstract: Exploring the direct relation between the climate and the forest, it is observed that the existence of different climatic conditions, in association with other factors, defines how the vegetation is distributed on the planet. With the objective to understand the climate component of Parana and their impacts on the distribution of Mixed Ombrophilous Forest, this work aimed to simulate the spatial and temporal distribution of forest species as indicative for management and conservation. The modeling used related the climate at the State with data of the original occurrence of 10 species representative of that forest, using as tools the software PGECLIMA_R and geostatistics. The work it was divides on two main and dependent axs: the first, aimed to map the variables temperature maximum, average and minimum in Parana from 1970 to 2010, and from these data simulate future scenarios of temperature rise (0.3°C; 2.4°C; 4.8°C; 6.0°C) for 2100, have base in projections proposed by IPCC. The second axs focused on the response of the species studied in case of the scenarios predicted occur; thus, it was quantified and delineated the areas of potential retraction of these forest species. The results demonstrated a warming in Parana from 1970 to 2010, represented by a gradual increase in temperatures of the State. The projections of the 4 climate scenarios for 2100 proved to be consistent with the literature and allowed the indication of the methods used for the projection of the phenomenon studied. In relation of the impact of these scenarios on the species evaluated, all of them would be in process of geographical retract in function of the rises in temperatures of Parana. The Ocotea porosa, Sebastiania commersoniana and Piptocarpha angustifolia may be extinct if there is no reversibility of condition of raising temperatures. The others species would be critically endangered or in danger of extinction, as exception of Handroanthus albus, which would be vulnerable, showing on resiliency to temperature increases assessed. It is recommended the formulation of public policies of mitigation and adaptation of forest ecosystems to climate change, as well as the extension of studies covering all forest typologies, subsidizing potential actions. Key-words: Global Warming. Geographical Retraction. Mitigation. Forest Management.

Orientadora : Profª. Drª. Ana Paula Dalla Corte Coorientadores : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta e Prof. Dr. Christopher Thomas Blum Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 20/02/2015 Inclui referências Área de concentração : Manejo florestal Resumo: Este trabalho teve como foco avaliar a estrutura da fragmentação e os efeitos desta sobre aspectos relacionados a conservação da diversidade da Floresta Ombrófila Mista, na sub-bacia hidrográfica Alto Iguaçu, Paraná. Utilizando cenas do satélite Landsat 8 e a classificação orientada ao objeto, foram mapeadas três categorias de áreas florestais, e então foram aplicadas métricas de ecologia da paisagem. Complementarmente, analisou-se um dos aspectos da fragmentação florestal, o efeito de borda, em uma fazenda experimental de São João do Triunfo, pertencente ao projeto PELD Sítio 9. Nessa área foi avaliado o efeito de borda sobre a riqueza e abundância de indivíduos, além de outros parâmetros, utilizando para isso dados de inventários anuais (desde 1995) realizados em duas parcelas permanentes (Fogo e Imbuia) de 1 ha cada. Os indivíduos inventariados foram plotados sobre uma grade de sub parcelas correspondentes a distâncias de borda com amplitude de múltiplos de 10 metros. Em 2013 cerca de 47% da sub-bacia correspondia a áreas florestais, dos quais cerca de 12% florestas secundárias em estágio inicial, 29% florestas secundárias em estágio médio/avançado, e 6% de plantios homogêneos. Apesar da alta proporção de florestas nativas, a conservação destas pode estar seriamente comprometida, visto que mais de 90% dos fragmentos encontrados são enquadrados em uma classe de tamanho de 0-50 hectares, os quais apresentam alta densidade de bordas e baixa proporção de área central. Por outro lado, foram encontrados fragmentos grandes, principalmente onde há concentração de Unidades de Conservação. Devido à alta densidade de fragmentos pequenos, e sua distribuição pela sub-bacia, os fragmentos não apresentam um isolamento muito grande. Quanto aos efeitos de borda, de maneira geral, há influência na riqueza de espécies e na abundância de indivíduos até cerca de 30 metros a partir da borda. As duas parcelas porém apresentaram diferentes repostas ao efeito de borda, as quais parecem ser minimizados na parcela Fogo, e mais extremas nos primeiros 10 metros da parcela Imbuia. A distribuição de grupos ecológicos também mostrou tendência, com maior abundância de indivíduos de espécies pioneiras e secundárias iniciais próximos às bordas. A mortalidade foi o único parâmetro que não mostrou tendência clara em relação às distâncias de borda. Já a distribuição diamétrica, dada pela função Weibull 3P, ajustou-se em todos os casos, porém de forma diferente em relação às distâncias de borda. Em ambas parcelas, quanto maior a distância de borda, melhor o ajuste da função, além de os gráficos de frequência mostrarem declínio mais suave da frequência entre as classes de DAP. Assim, conclui-se que apesar de ainda restarem consideráveis áreas florestais na sub-bacia, de maneira geral encontram-se em fragmentos pequenos, com alta relação borda/área, porém pouco isolados. Da mesma forma, concluiu-se que há influência do efeito de borda na riqueza e abundância de espécies. Palavras-chave: Floresta com Araucária. Ecologia da Paisagem. Composição Florística. Conservação. Efeito de borda. Abstract: The focus of this work was to evaluate the fragmentation structure and its effects on to the diversity conservation of the Mixed Rainforest, in the hydrographic sub-basin of Alto Iguaçu, Paraná. Using scenes from Landsat 8 and the Object-based classification, was mapped the forest areas in three different classes, and then landscape ecology metrics were applied. In addition, one feature of the forest fragmentation was analyzed, the edge effect, in the Experimental Station of São João do Triunfo, that belong to the project PELD site 9. In this site, the influence of edge effect in the richness and abundance of species was evaluated, and also another parameters, using annually inventory data (since 1995) of two permanent sample plots (Fogo and Imbuia) with the size of 1 hectare each. The inventoried individuals were plotted in a grid representing the edge distance, in fixed intervals of 10 meters. In 2013, approximately 47% of the sub-basin was covered by forest areas, and 12% of which were classified as secondary forest in early stage, 29% were classified as secondary forest in intermediate/advanced stage, and 6% as forest plantations. Although exists a high density of native forest, its conservation can be compromised, because more than 90% of the fragments are classified in size classes lower than 50 ha, which present a high edge density and low proportion of core area. However, large fragments were found, mainly where there is concentration of Conservation Units. Due to the high density of small fragments and their scattering through the sub-basin, they do not present a high isolation. Regarding the edge effects, in general, the richness and abundance of species suffer influence up to 30 meters from the edge. The edge effect in both plots were different, presenting mild effects in the Fogo plot and more extreme in the first 10 meters of the Imbuia plot. The distribution of the ecological groups also showed tendencies, with higher abundance of pioneer and early secondary tree species near the edge. The mortality was the only parameter that did not present any clear tendencies related to the edge effect. The diametric distribution, represented by Weibull 3P function, was adjusted in every case, although in different forms in relation with the edge distances. In the both plots, as higher were the distances from the edge better were the function adjustment, and the frequency graphics presented softer decline along the DBH classes. In conclusion, despite the considerable forest areas remaining in the sub-basin, most of them are small fragments with high edge/area relation, though, little isolated. In addition, there is influence of edge effect over the richness and abundance of tree species. Key-words: Araucaria Forest. Landscape Ecology. Floristic composition. Conservation. Edge effect.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadores : Profª Drª Ana Paula Dalla Corte, Prof. Dr. Christopher Thomas Blum Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 23/02/2015 Inclui referências : f. 70-77 Área de concentração : Manejo florestal Resumo: Ações antrópicas vêm provocando atualmente a redução da cobertura florestal em muitas partes do Globo. Como resultado há uma perda de potenciais fontes de matéria prima para a indústria de base florestal e problemas ambientais decorrentes, como o aumento das áreas degradadas e a emissão de CO2 para a atmosfera. Os bambus representam uma importante fonte de matéria prima e possuem um potencial de mitigar problemas ambientais. Contudo, no Brasil estudos experimentais sobre o cultivo de bambus são praticamente inexistentes. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar e comparar o desempenho do crescimento de espécies de bambu, sua produção de biomassa e capacidade de fixar carbono. Para tal, foi avaliado durante um período de cinco anos, por meio de experimento com delineamento em blocos ao acaso, seis espécies de bambu sendo: Guadua chacoensis, Guadua angustifolia, Merostachys skvortzovii, Dendrocalamus asper; Bambusa vulgaris e Bambusa oldhamii, em quatro blocos. O experimento foi implantado em dezembro de 2008 na Fazenda Canguiri pertencente à Universidade Federal do Paraná, localizado no município de Pinhais, região metropolitana de Curitiba/PR. Avaliaram-se anualmente no mês de abril, a sobrevivência e as variáveis de crescimento da touceira de bambu: área da base, área de cobertura, altura, densidade de colmos, biomassa aérea e estoque de carbono, além das variáveis biométricas do colmo: dcolo (diâmetro do colo), dap (diâmetro à altura do peito) e h (altura do mesmo). Os resultados revelaram que a sobrevivência inicial das espécies estudadas foi satisfatória e similar entre elas. Contudo, no decorrer do experimento, houve aumento de mortalidade para todas as espécies de bambu, exceto para Bambusa vulgaris, sendo Guadua chacoencis a espécie com maior mortalidade, embora seu crescimento mostrou-se promissor no decorrer do experimento. Observou-se que existem diferenças significativas no desenvolvimento das espécies estudas nas condições encontradas neste estudo. A espécie Guadua angustifolia não se adaptou as condições edafoclimáticas da região, sendo a espécie com menor crescimento. Para Dendrocalamus asper e Bambusa vulgaris seu crescimento, provavelmente, foi afetado pelas baixas temperaturas ocorridas no período do inverno, contudo ambas apresentaram potencial de recuperação. Na avaliação da produção de matéria prima, observou-se por meio da variável biomassa aérea, que a espécie Bambusa oldhamii foi a que obteve maior destaque entre as demais, atingindo estimativas de 76 t.ha-1 após cinco anos de plantio. Desta forma, com base nos resultados deste experimento, a espécie Bambusa oldhamii foi a que apresentou maior potencial em termos de crescimento entre as espécies de bambu estudadas, com potencial para produção de matéria prima e em projetos que visam à fixação do carbono. Por fim, as espécies Bambusa oldhamii e Guadua chacoensis são indicadas para plantios experimentais críticos, que deverão confirmar as tendências desta pesquisa. Palavras chave: experimento; sustentabilidade; mitigação; compensação ambiental. Abstract: Nowadays, human actions have been responsible for the reduction of the forest cover around the world. As result of such process, there has been loss of potential sources of raw material for the forest based industry and environmental problems; such as increasing of degraded lands and CO2 emission to the atmosphere. Bamboos represent an important source of raw material and have potential for the mitigation of environmental problems. However, in Brazil, experimental studies on bamboo cultivation are rare. Thus, the purpose of this study was to evaluate and compare the growth performance of bamboo species, their biomass production and ability to fix carbon. An experimental essay was conducted in a randomized block design, evaluated for five years, considering the following species: Guadua chacoensis, Guadua angustifolia, Merostachys skvortzovii, Dendrocalamus asper; Bambusa vulgaris and Bambusa oldhamii, in a four-blocks replication. The experiment was established in December 2008 at the Canguiri Farm, belonging to the Federal University of Paraná, placed at the Pinhais county, metropolitan region of Curitiba, PR. Annual evaluations were performed, always in April, to assess the survival, growth variables of the bamboo clump, aboveground biomass and carbon stocks, and the biometric variables of the culm as well: dcolo (diameter at the base), dap (diameter at breast height) and h (height). Results have shown that the initial survival of the assessed species was satisfactory and similar among them. However, during the experiment, there was an increase of mortality in all the species, except for Bambusa vulgaris, and Guadua chacoencis was the species that presented higher mortality, although its growth was promising during the study. Significant differences was observed regarding the development of the studied species.The species Guadua angustifolia has not adapted to the regional edaphoclimatic condictions and was the species with lower growth. Dendrocalamus asper and Bambusa vulgaris growth rates were probably affected by the low temperatures experienced in the winter time, but both showed potential for recovery. Regarding the production of raw material, represented by the aboveground biomass, it was observed that Bambusa oldhamii was the species with the best performance, reaching estimates of 76 t.ha-1 after five years of cultivation. Therefore, based on the results of this experiment, Bambusa oldhamii was the one which presented the highest growth potential among the studied bamboo species, with potential possible uses in the production of raw material and in projects which aim the carbon storage. Finally, Bambusa oldhamii and Guadua chacoensis are indicated for critical experimental studies, which should confirm the trends of this research. Keywords: experiment, mitigation, sustainability, environmental compensation.

Orientador : Dr. Carlos Roberto Sanquetta Co-orientadores : Dra. Graciela Ines Bolzon de Muñiz, Dr. José Roberto Canziani Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Curso de Pós-Graduação Interinstitucional em Bioenergia. Defesa: Curitiba, 2015 Inclui referências : f. 77-83 Resumo: O objetivo deste estudo é determinar a viabilidade econômica de uma unidade de produção de biodiesel que utiliza a soja como matéria prima. O setor do biodiesel é relativamente novo na economia brasileira. Iniciou-se com o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB), lançado em dezembro de 2004 pelo governo federal com base nos estudos do Grupo de Trabalho Interministerial (GTI). Estabeleceram-se os parâmetros da unidade produtora de biodiesel para o levantamento dos custos e necessidades de investimento. Analisou-se a série histórica dos preços da soja em grãos, do farelo de soja e do biodiesel. Identificaram-se os fluxos do processo agrícola de produção da soja, e os processos industriais da extração do óleo da soja e da produção final do biodiesel. Elaborou-se o projeto financeiro para a unidade de produção de biodiesel. Os resultados mostraram-se favoráveis em relação à TIR, VPL e Payback. A rentabilidade da unidade industrial de produção de biodiesel analisada é de 22,71% ao ano, valor este somente é possível se os valores recebidos forem aplicados à mesma taxa. O VPL foi calculado utilizando-se a taxa de referência da economia brasileira correspondente a 6,17% a.a. e obteve-se o resultado aproximado de R$ 55 milhões positivos, ou seja, é um investimento rentável. No Payback chegou a 3 anos e 1 mês, o que significa que o investidor terá o retorno esperado do investimento, mesmo que haja alta da commodity soja e mantendo-se as atuais políticas brasileiras para o biodiesel. O Ebitda resultou em 15,30% e este ganha importância apenas no resultado final da empresa. Quanto maior é o indicador do Ebitda melhor será o resultado financeiro da empresa. Estes valores são obtidos presumindo-se que a unidade de produção de biodiesel trabalhe em plena capacidade e toda a sua produção seja comercializada. O principal fator de restrição do setor de biodiesel no mercado brasileiro atualmente são os leilões da ANP que controlam a demanda. Palavras chave: Biodiesel. Viabilidade Econômica. Soja. Abstract: The objective of this study is to determine the economic feasibility of a biodiesel plant that uses soybean as raw material. The biodiesel sector is relatively new in the Brazilian economy. It began with The National Program of Production and Use of Biodiesel launched in December 2004 by the Federal Government based on studies of the Inter-Ministerial Work Group. Parameters for the biodiesel production plant were pre-established to calculate the costs and investment necessary. The historical prices for soybeans, soybean meal and biodiesel was analyzed. The flows of the agriculture process of soybean production and the industrial processes of soybean oil extraction and the final biodiesel production were identified. The financial project for the biodiesel production plant was prepared. The results obtained are favorable regarding IRR, NPV and Payback. The profitability of the industrial biodiesel production plant analyzed is 22.71% per year, value that is only possible if values received have the same rate applied. The NPV calculated was using the reference rate of the Brazilian economy, which is 6.17% per year, and the result obtained is approximately a positive R$ 55 million, so it is a profitable investment. The payback is in 3 years and 1 month, meaning that the investors will have the expected returns, even if there is an increase in the soybean commodity, and maintaining the current Brazilian policies for biodiesel. The resulting Ebitda is 15.30%, this gains importance only on the company's outcomes. The higher the Ebitda index, the better are the final results of the companies. These are values obtained assuming that the biodiesel production plant works at full capacity and that all of the production is sold. The main factor that currently restricts the biodiesel sector in the Brazilian market is the biodiesel auction of the National Petroleum Agency, which controls demand. Keywords: Biodiesel, economic feasibility, soybeans.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadora : Profª. Dra. Graciela Inés Bolzon de Muniz Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Bioenergia. Defesa: Curitiba, 14/03/2014 Inclui referências : f. 65-74 Resumo: Projetos voltados para o meio sustentável podem assumir grande destaque no cenário científico e tecnológico em virtude das reduções desejadas de gases poluentes ao efeito estufa e, também, em substituição de produtos de origem fóssil, por produtos renováveis. Desta forma, o presente estudo quantificou as emissões no transporte coletivo ônibus urbano da cidade de Curitiba no período de um ano, comparando as emissões em três diferentes combustíveis: combustível convencional (Diesel), combustível renovável (Biodiesel), motor elétrico diesel e biodiesel (motor híbrido). Como principais resultados deste estudo, identificou-se uma matriz energética de consumo de 92,11%, de combustível fóssil (diesel puro) e, 7,89% de combustível renovável (biodiesel). As emissões deste consumo resultaram em um total de 199.554,10 toneladas métricas de CO2 eq, sendo que deste total 14.749,18 toneladas métricas de CO2 advêm da queima biomassa. Quando comparada as emissões per capitas do mesmo setor a nível nacional, o transporte coletivo de Curitiba, ônibus urbano, emite aproximadamente 82% menos GEEs. O uso de biodiesel no transporte público de Curitiba no mesmo o período evitou a emissão de aproximadamente 10.000 toneladas métricas de CO2. Os resultados dos testes de opacidade indicaram que o modelo híbrido operando a B100 emite cerca de 93% menos fumaça preta. Pela análise econômica, se toda a frota da cidade de Curitiba fosse híbrida, com o total do volume de combustível utilizado, obteria-se uma economia de R$ 62.558.868,08, valor este que cobriria duas vezes os gastos com saúde pública advindos das emissões do transporte coletivo na capital mais populosa da América do Sul, São Paulo. Palavras Chave: Ônibus Híbrido, Emissões GEEs, Transporte Coletivo. Abstract: Projects for sustainable environment can take great emphasis on scientific and technological scenario because the desired reductions of greenhouse gases to the effect, and also to replace fossil products for renewable products. Thus the present study quantified emissions in urban transportation buses in Curitiba in one year, comparing emissions in three different fuels: conventional fuel ( diesel ), renewable fuel ( biodiesel ), biodiesel and diesel electric motor (motor hybrid). The main results of this study identified an array of energy consumption of 92.11%, fossil fuel ( pure diesel ) and 7.89% of renewable fuel ( biodiesel ). Emissions from this consumption resulted in a total of 199,554.10 metric tons of CO2 eq, of this total 14749.18 metric tons of CO2 come from burning biomass. Compared emissions per capitas the same industry nationally, public transport in Curitiba, urban bus emits about 82 % less GHGs. The use of biodiesel in public transport in Curitiba in the same period avoided the emission of 10,000 metric tons of CO2. The results of the opacity tests showed that the hybrid operating B100 emits around 93% less black smoke. For the economic analysis, a savings of R $ 62,558,868.08, value if the entire fleet of Curitiba was hybrid, with the total volume of fuel used, would get up this would cover twice the public health expenditures arising emissions of public transport in the most populous capital of South America, Sao Paulo. Keywords: Hybrid Bus, GHG Emissions, Public Transport.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Coorientadora : Profª. Drª. Ana Paula Dalla Corte Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 13/01/2014 Inclui referências Área de concentração : Manejo florestal Resumo: A pesquisa foi conduzida com a espécie acácia negra (Acacia mearnsii De Wild.), uma das essências florestais de maior importância no Brasil. O estudo a que se propôs teve objetivo de avaliar o efeito de variáveis bioclimáticas na produção de biomassa e no acúmulo de carbono da referida espécie. Foi conduzido em povoamentos comerciais situados nas regiões agroecológicas que concentram os seus plantios no Rio Grande do Sul: Encosta do Sudeste e Serra do Sudeste. A produção de biomassa total e o acúmulo de carbono são correlacionados com as variáveis bioclimáticas: radiação fotossinteticamente ativa interceptada, soma térmica, precipitação acumulada, temperatura média mínima do ar, temperatura média do ar e umidade relativa do ar. A variável com maior correlação, a radiação fotossinteticamente ativa interceptada, foi selecionada via o método stepwise para compor um modelo de predição. Essa variável dependente de vários fatores, que podem ser descritos por meio de variáveis biofísicas, tais como o coeficiente de extinção de luz e o índice de área foliar, que, por sua vez, interage com o ambiente. Dessa maneira, a radiação fotossinteticamente ativa interceptada, sendo uma variável associada à área de folhas (representada pelo índice de área foliar), bem como a dinâmica da interceptação da luz pelas folhas (denotada pelo coeficiente de extinção de luz), é influenciada pelas condições do ambiente em que as plantas são cultivadas e também pela própria estrutura da planta (caracterizada pelas mudanças morfométricas e morfológicas das folhas). Assim, ela é uma variável que tem grande chance de trazer boas respostas quanto à predição da biomassa e do acúmulo de carbono em diversas situações em que as plantas são cultivadas. Nesse sentido, a produção de biomassa ou o acúmulo de carbono (Y) de uma planta depende da quantidade de radiação solar fotossinteticamente ativa interceptada acumulada pelas folhas (RFAiac) e da eficiência com que a ela converta essa energia radiante em fotoassimilados (_b), por meio do processo fotossintético. O modelo resultante, Y = _b RFAiac + _i, demonstrou-se apropriado para a predição da biomassa e do acúmulo de carbono em povoamentos de acácia negra, revelando-se estável quanto às estatísticas de ajuste e resultados dos coeficientes quando testados em diferentes conjuntos de dados. Abstract: This research was conducted with black wattle (Acacia mearnsii De Wild.), one of the most important forest species in Brazil. This paper had the objective of assessing the effects of bioclimatic variables on biomass production and carbon accumulation of the aforementioned species. An experiment was conducted on commercial stands located on agroecological regions in which plantations of black wattle are concentrated, in the state of Rio Grande do Sul: Southeastern Slope and Southeastern Mountain Range. Biomass total production and carbon accumulation were correlated with the following bioclimatic variables: intercepted photosynthetically active radiation, thermic sum, accumulated precipitation, mean air minimum temperature, air mean temperature and air relative humidity. The variable which showed higher correlation the intercepted photosynthetically active radiation, was selected by the stepwise method to compose a prediction model. This variable depends on several factors, which can be described by biophysical variables, such as light extinction coefficient and leaf area index, which, in turn, interact with the environment. Thus, intercepted photosynthetically active radiation, being a variable associated with leaf area (represented by leaf area index), as well as leaf light interception dynamics (denoted by light extinction coefficient), is influenced by environmental conditions in which plants are grown as well as plants structure (characterized by leaves morphometric and morphological changes). Therefore, this variable has a great chance to come up with good answers for biomass production and carbon accumulation in different environmental conditions in which plants are cultivated. In accordance to this, biomass production and carbon accumulation (Y) of a plant depends on the amount of photosynthetically active radiation intercepted by its leaves (intPARac) and its conversion efficiency (_b) of radiant energy into photoassimilates, by its photosynthetic process. The resulting model, Y = _b intPARac + _i, demonstrated itself to be appropriate for biomass production and carbon accumulation prediction for black wattle stands, revealing to be stable by its fitting statistics and results obtained when used with another database.

Orientador : Prof. Dr. Sebastião Amaral Machado Co-orientadores : Prof. Dr. Afonso Figueiredo Filho e Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 06/03/2014 Inclui referências Área de concentração : Manejo florestal Resumo: A prognose da producao e um grande desafio para o administrador florestal. A obtencao de dados de distribuicao diametrica utilizando ferramentas matematicas e uma das metodologias mais utilizadas no auxilio do planejamento do manejo florestal. Neste contexto, este estudo teve como objetivo avaliar a projecao em classes diametricas de um fragmento de Floresta Ombrofila Mista utilizando matriz de transicao (Cadeia de Markov) e estudar o efeito de borda sobre as projecoes geradas por este metodo. A area de estudo e um fragmento de Floresta Ombrofila Mista com area de 12,96 ha, localizado no Campus Jardim Botanico da UFPR, Curitiba . PR. A base de dados utilizada foi proveniente de tres inventarios 100% (censo) realizados nos anos de 2007, 2010 e 2013 onde foram medidas, marcadas, identificadas e georreferenciadas todas as arvores com DAP acima de 10 cm. Na segunda medicao (2010), alem da remedicao dos individuos anteriores, tambem foram observadas a mortalidade e o recrutamento de novas arvores. Para a construcao da matriz de transicao os diametros de cada ocasiao foram agrupados em classes diametricas com intervalos de 10 cm, sendo a primeira classe considerada de 10 a 20 cm e a ultima representada por arvores com DAP . 80 cm; alem disso, foram inseridas classes referentes as recrutas (R) e mortas (M). Os resultados demonstraram que o numero total de individuos prognosticados para o ano de 2013 para todos os cenarios estudados foi menor quando comparado aos dados reais. A diminuicao do numero de arvores recrutas e mortas foi quase constante a partir da utilizacao da area com a retirada da borda de cinco metros. O erro relativo da estimativa demonstrou um comportamento que nao era esperado. A retirada de fracoes da area delimitada como bordas afetou de forma direta o numero de arvores recrutas e mortas. A matriz de transicao quando empregada para especies nao se mostrou uma ferramenta eficaz para mortalidade e recrutamento. Palavras-chave: Dinamica Florestal, Cadeia de Markov, Efeito de borda Abstract: The yield prognosis is a big challenge for the forest administrator. The data obtainment of diameter distribution using mathematical tools is one of the most widely used methodologies for planning forest management. In this context, this study aimed to evaluate the projection in diameter classes of a fragment of Mixed Ombrophylous Forest using transition matrix (Markov Chain) and to study the edge effect on the projections generated by this method. The study area is a fragment of Mixed Ombrophylous Forest with an area of 12,96 ha, located in the Campus Botanical Garden UFPR , Curitiba - PR. The database used came from three inventories 100 % (census) carried out in 2007, 2010 and 2013 in which were measured, marked, identified and georeferenced all trees with DBH above 10 cm. At the second measurement (2010), besides the remeasurement of the individuals, also were observed the mortality and recruitment of new trees. To construct the transition matrix diameters measured at each occasion were grouped into diameter classes with intervals of 10 cm , being considered first class 10-20 cm and the last represented by trees with DBH . 80 cm; also were included classes concerning recruits (R) and dead (M). The results showed that the total number of individuals predicted for the year 2013 for all studied scenarios was lower when compared to the actual data. The decrease in the number of recruits and dead trees was almost constant from the use of the area by removing the edge of five meters. The relative error of the estimate showed a behavior that was not expected. The withdrawal of fractions defined as the area borders directly affect the number of recruits and dead trees. The transition matrix when applied to species is not an effective tool for mortality and recruitment. Keywords: Forest dynamic, Markov Chain, Edge effect.

Orientador : Prof. Dr. Henrique Soares Koehler Co-orientadores : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta e Prof. Dr. Sylvio Péllico Netto Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 21/11/2014 Inclui referências Área de concentração : Manejo florestal Resumo: Os processos de amostragem são um importante conteúdo na disciplina de Inventário Florestal dos cursos de Engenharia Florestal. O principal objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar um software educacional para a disciplina de Inventário Florestal, como um recurso didático no qual os alunos de graduação e pós-graduação possam exercitar 16 processos de amostragem. A aplicação desenvolvida não precisa ser instalada e é acessada pela internet. Os dados utilizados são gerados individualmente para cada aluno por meio de geração pseudoaleatória de dados, valendo-se do método "núcleo estimador variável" e a correção dos exercícios é realizada de forma automática. Uma biblioteca de programação para os processos de inventário florestal foi modelada e desenvolvida considerando-se os conceitos de orientação a objetos. O modelo APDIA (Análise, Projeto, Desenvolvimento, Implementação e Avaliação) e a técnica de prototipagem da Engenharia de Software foram utilizados na construção dessa aplicação. Utilizou-se a pesquisa avaliativa, por meio de um instrumento de avaliação que foi aplicado aos alunos da disciplina de Inventário Florestal, do curso de graduação em Engenharia Florestal da Universidade Federal do Paraná. Essa avaliação revelou que a percepção dos alunos foi positiva em relação ao software nos seguintes critérios: benefício educacional, facilidade de uso e interesse futuro. O sistema de pontuação do software teve a concordância parcial entre os alunos. Palavras-chave: Inventário Florestal. Software Educacional. Objeto de Aprendizagem. Processos de Amostragem Abstract: Sampling procedures are important in the scope of the Forest Inventory course in forestry. The main goal of this work was to develop and to evaluate a leaning software for a Forest Inventory course, as a teaching resource in which the undergraduate and graduate students could work with 16 sampling procedures. This study reports the implementation and the use of a learning software, which offers to the student 16 exercises about the sampling techniques. The developed application does not need to be installed and it is accessed through the internet. The used data are individually generated for each student through pseudorandom generation data using the method "variable kernel density estimation". The correction of the exercises is performed automatically. A programming library for the forest inventory procedures was modeled and developed considering the concepts of object orientation. The ADDIE (Analysis, Design, Development, Implementation and Evaluation) model and the prototyping technique of software engineering were used in the construction of this software. An evaluative research was used during the test application, effectuated with students of the Forest Inventory course at the School of Forestry of the Federal University of Paraná. This survey confirmed that the software provoked a positive perception by the students regarding educational benefits, ease of use and appropriate for learning. According to the students' opinion, the scoring system was only partially accepted as a good tool for evaluation. Kew-words: Forest inventory. Educational Software. Learning object. Sampling Procedures.

Descreve-se um estudo desenvolvido com o propósito de ajustar modelos matemáticos que possibilitem estimar a produção de peso comercial (comestível) para creme palmito de Euterpe edulis Mart.. Os dados utilizados para a pesquisa, são provenientes de 142 palmeiras (isoladas ou em pequenos povoamentos) que foram plantadas a céu aberto entre os anos de 1976 a 1995, situadas em propriedades rurais e urbanas localizadas nos municípios de Antonina, Guaraqueçaba e Morretes, no Estado do Paraná. Os dados foram coletados em duas ocasiões: na primeira ocasião (Agosto de 1996) todas as árvores foram selecionadas e identificadas. As seguintes variáveis foram mensuradas: diâmetros (DAP e D60), alturas (total e da estipe) e o comprimento do colmo (porção da estipe que contém o creme de palmito) Adicionalmente, registrou-se informações sobre floração e frutificação, método e época de plantio e o estado fitossanitário de cada árvore. Na segunda etapa (Julho de 1997), todas as variáveis foram remensuradas, e as seguintes observações foram coletadas após a realização do corte da árvore: biomassa total e parcial (folhas, estipe e colmo), peso da cabeça de palmito, peso bruto e comercial (comestível) de creme de palmito e, seus respectivos comprimentos e diâmetros. O procedimento inicial de análise quantitativa dos dados incluiu o desenvolvimento de matrizes de correlação para estudar o relacionamento entre as variáveis (aquelas facilmente mensuráveis e as de diferentes expressões de biomassa) coletadas em campo. Após conhecer o coeficiente de correlação linear para cada par de variáveis, 7 modelos matemáticos para avaliação de biomassa, selecionados na literatura, foram testados. Diferentes expressões de biomassa foram usadas como variáveis dependentes para os ajustes. Como material de aplicação prática, as seguintes características facilmente obtidas foram usadas como variáveis independentes: DAP, D60, Altura Total, Altura da Estipe e Comprimento do Colmo, além da Idade. Dentre as variáveis independentes, selecionou-se aquelas com maior valor para o Coeficiente de Correlação Linear com a variável dependente: o DAP, e a Altura da Estipe. Para todas as variáveis dependentes, os coeficientes de correlação com a Altura da Estipe foram inferiores em relação aos valores verificados para a Altura Total. Por outro lado a Altura de Estipe, pode ser mensurada mais facilmente e com menor possibilidade de erro. O Incremento Corrente Anual, em DAP, D60, Altura Total e Altura da Estipe e Comprimento Colmo para o período 1996-1997, para cada palmeira, foi determinado como a diferença entre os valores observados na primeira e na segunda ocasião, respectivamente. As árvores que por ocasião da segunda mensuração estavam mortas ou cortadas, e aquelas cujos proprietários não permitiram a remensuração, foram desconsideradas. Para a estimativa da produção do Peso de Creme Comestível de palmito, foi desenvolvida em duas etapas de análise quantitativa. Primeiro, obteve-se as estimativas para as variáveis de fácil mensuração (DAP, Altura Total e Altura da Estipe), como função da Idade, mediante o ajuste do modelo de crescimento aos dados mensurados em 1997. Nesta fase foram testados os seguintes modelos: Chapman- Richards, Prodan e Gompertz. Na segunda etapa, obteve-se as estimativas para o Peso de Creme Comestível de palmito a partir das variáveis de fácil mensuração (DAP e Altura da Estipe em função da idade), ajustando-se a equação de biomassa aos dados observados para o peso comestível. Em conformidade com os resultados obtidos, e para o conjunto considerado conclui-se que: O estudo sobre a correlação entre as variáveis dimensionais de uma árvore, é fundamental para predição de variáveis dependentes (de difícil obtenção), através da análise de regressão; A correlação entre as variáveis que exprimem biomassa, em especial as localizadas na parte aérea das árvores apresentaram as correlações mais elevadas entre si; O DAP e a Altura da Estipe, são as variáveis recomendadas para a predição das variáveis de difícil obtenção, em especial o Peso de Creme Comestível de palmito e; O modelo indicado como o mais apropriado para a avaliação de biomassa, em palmeiras da espécie E edulis Mart., foi a equação Y = b . DAP + c . (DAP2. Hestipe). Concluiu-se também, que é possível representar o crescimento e a produção através de modelo matemático como função da idade, sendo os mais apropriados os modelo de Gompertz e de Chapman-Richards; o incremento máximo em DAP, Altura Total e em Altura da estipe, ocorre entre 4 a 7 anos de idade. Recomenda-se, entretanto, o desenvolvimento de pesquisas, com o objetivo de aprimorar o conhecimento das relações biológicas entre as variáveis dimensionais, bem como no sentido de desenvolver modelos matemáticos específicos para árvores individuais e que descrevam o crescimento e a produção de palmeiras.

RESUMO O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo principal avaliar as características da estrutura e da dinâmica de uma Floresta Ombrófila Mista. A área de estudos localiza-se em São João do Triunfo, Região Centro-Sul do Paraná, compreendendo aproximadamente 32 ha de área total. Estudou-se as mudanças na composição florística, estrutura horizontal (abundância, dominância e freqüência), vertical (Diagrama h-M e posição sociológica), diamétrica e hipsométrica, taxas de incremento (em diâmetro e área basal), mortalidade e ingresso, durante o período de 1995 a 1998. Em julho de 1995, foram locadas e instaladas três parcelas permanentes de 1 ha e uma parcela com 0,5 ha. Foram identificadas, numeradas, medidas e pintadas todas as árvores com DAP >= 10 cm. Desde a implantação do experimento as árvores têm sido remedidas anualmente. Apesar do pouco tempo de observação, houve uma pequena variação, no período estudado, na composição florística e estrutura da floresta. Dos 2018 indivíduos/3,5 ha (577 ind./ha) amostrados em 1995, foram encontradas 65 espécies. Em 1998, dos 2140 indivíduos/3,5 ha (611 ind./ha) amostrados, 66 espécies foram identificadas. Estas espécies encontraram-se distribuídas em 46 gêneros e 30 famílias botânicas. Araucaria angustifolia foi a espécie mais abundante (24,63%), dominante (49,36%) e freqüente (81,71%) em 1998, com pouca variação em relação a 1995, sendo considerada a espécie mais importante dentro da estrutura horizontal da floresta como um todo (3,5 halo O Diagrama h-M indicou a existência de três estratos verticais na floresta e constatou-se a presença de estratos bem definidos para algumas populações e para outras não. Araucaria angustifolia destacou-se dentro da estrutura vertical (maior posição sociológica da floresta). Tanto em 1995 como em 1998, a floresta como um todo apresentou a curva característica de florestas naturais- "J invertido", com diâmetro médio de 21,82 cm, mediana de 16,04 cm, desvio padrão de 14,59 cm e assimetria positiva, com grande concentração de indivíduos nas classes inferiores. Araucaria angustifolia apresentou diferentes tipos de distribuições diamétricas quando analisada em cada parcela. Com relação à distribuição de freqüências das alturas totais, concluiu-se também, que a floresta e as folhosas apresentaram a curva característica de florestas naturais, com maior número de árvores nas classes inferiores. Araucaria angustifolia apresentou maior concentração de indivíduos nas classes de 21 a 25 m de altura e diferentes tipos de distribuições hipsométricas quando analisada em cada parcela. O incremento periódico anual em diâmetro da floresta foi 0,18 cm/ano, mediana 0,15 cm/ano, desvio padrão 0,24 cm e assimetria positiva. O incremento periódico anual em área basal foi de 0,3458 m 2/ha/ano. A floresta como um todo e as principais populações apresentaram alta variabilidade em incremento em diâmetro. Solanum sp. foi a espécie que apresentou maior incremento periódico anual em diâmetro (0,66 cm/ano) e Araucaria angustifolia em área basal (0,1496 m2/ha/ano). A maioria das espécies (41%) apresentou incremento periódico anual em diâmetro entre 0,10 e 0,20 cm/ano. A floresta apresentou um acréscimo de 2,02 %/ano em número de indivíduos e de 1,28 %/ano em área basal, em relação a 1995. O número de árvores ingressas foi de 20 ind./ha/ano, superior ao número de árvores mortas que foi de 9 ind./ha/ano.

Foram simulados regimes de manejo sem desbaste e regimes com um desbaste, com o principal objetivo de produzir madeira para a indústria de papel e celulose. Duas situações foram avaliadas com relação ao aproveitamento da madeira: (a) produção exclusiva de madeira para celulose; e, (b) produção de madeira para celulose e laminação. Para tanto, foi utilizado um simulador de crescimento e produção denominado PISAPRO, implementado a partir de dados de parcelas permanentes de toda a área da Empresa PISA Florestal S.A.. Os cenários de produção simulados em regimes sem desbaste foram: (a) densidades de plantio: 3333, 2500, 2000, 1667, 1333 e 1111 plantas por hectare; e, (b) idades de rotação: 9 a 20 anos. Em regimes com um desbaste, foram simulados os seguintes cenários: (a) densidades de plantio: 3333, 2500, 2000, 1667, 1333 e 1111 plantas por hectare; (b) idades do desbaste: 6, 9 e 12 anos; (c) densidades após o desbaste: 400, 700 e 1000 árvores por hectare; e, (d) idades de rotação: 15, 18 e 21 anos. Cada regime foi simulado em cinco classes de sítio. Os cenários de análise econômica, simulados com o uso do Software INVEST, foram: (a) custo da terra: incluído e excluído; (b) taxas de desconto: 6%, 8% e 10%; (c) custos de colheita: em terreno normal e em terreno acidentado; (d) distâncias de transporte da madeira para celulose: 15 km, 50 km e 85 km; (e) distâncias de transporte da madeira para laminação: 15 km, 50 1cm e 85 km; e, (f) preços da madeira para laminação: decréscimo de 20%, preços sem alteração e acréscimo de 20%. O melhor regime de manejo foi selecionado por classe de sítio e para cada cenário de análise econômica. Em regimes sem desbaste, na produção exclusiva de madeira para celulose, a densidade de plantio que maximizou o Valor Esperado da Terra foi de 1111 plantas por hectare (maior espaçamento) nos sítios menos produtivos. Na produção de madeira para celulose e laminação, também foi selecionada a menor densidade. A idade de rotação aumentou em relação à verificada na produção exclusiva de madeira para celulose. Em regimes com desbaste, na produção exclusiva de madeira para celulose, foi selecionada a densidade de plantio de 3333 plantas por hectare (menor espaçamento). Na produção de madeira para celulose e laminação, a densidade inicial diminuiu, o desbaste foi antecipado, a densidade após o desbaste foi reduzida e a rotação foi prolongada. A classe de produtividade e os parâmetros de custos e preços adotados provocaram influência significativa sobre o regime de manejo que produz o máximo Valor Esperado da Terra (VET). O uso do critério Valor Presente Geral (VPG), pela inclusão do custo da terra na análise econômica, não alterou o melhor regime. O aumento da taxa de desconto gerou maior VET quando provocou maior redução no Valor Presente dos Custos do que no Valor Presente das Receitas. Nos cenários com rentabilidade relativamente baixa, os efeitos de alterações em outros parâmetros de custos e preços foram mais significativos sobre o VET em relação ao efeito da mudança na taxa de desconto. A distância de transporte da madeira para celulose exerceu efeito maior sobre a rentabilidade, em relação à distância de transporte da madeira para laminação. A utilização de um custo da terra diferenciado em função do sítio permitiu identificar que é preferível a aquisição de terras mais produtivas a um preço maior, do que a aquisição de terras com qualidade de sítio inferior a um preço reduzido. Em várias situações, a compra de terras mais produtivas localizadas a uma maior distância da fábrica mostrou-se preferível em relação à aquisição de terras com qualidade de sítio inferior localizadas nas proximidades. Em regimes sem desbaste, na produção exclusiva de madeira para celulose, alterações no espaçamento geraram efeito pouco acentuado sobre a rentabilidade. Este efeito se acentuou na produção de madeira para celulose e laminação, O aumento da densidade de plantio, em regimes sem desbaste, provocou a antecipação da rotação de máximo Incremento Médio Anual (IMA) em volume total e, por outro lado, o prolongamento da rotação econômica.

O objetivo deste estudo foi customizar a ferramenta TARAM, por meio da aplicação da metodologia aprovada do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) AR-AM0005, para projetos florestais de MDL com Pinus taeda L. na região extremo sul do Paraná. Para tanto, foi simulada a produção volumétrica (m³.ha-1) de diversos regimes de manejo com idades de corte raso de 20 e 30 anos. O valor presente líquido (VPL) por hectare de cada regime de manejo foi calculado, para seleção de dois regimes de manejo: um com idade de corte raso de 20 anos e outro com idade de corte raso de 30 anos. Os regimes de manejo foram utilizados para compor os dois projetos florestais de MDL do presente estudo: o projeto de MDL (1) com período de obtenção de créditos do MDL de 20 anos; e o projeto de MDL (2) com período de obtenção de créditos do MDL de 30 anos. Posteriormente, a ferramenta TARAM foi customizada para cada projeto de MDL, gerando estimativas ex ante da remoção antrópica líquida de Gases de Efeito Estufa (GEE), bem como de Reduções Certificadas de Emissões (RCEs). O valor das RCEs.ha-1 foi calculado utilizando o preço de US$ 4,76 a RCE, bem como foram calculados os custos de transação (US$.ha-1) dos dois projetos de MDL. Com base nas receitas e nos custos, o VPL (US$.ha-1) foi calculado para os dois projetos de MDL. Por fim, o VPL foi convertido para a moeda brasileira (R$) utilizando a cotação do dólar a R$ 1,786. Analisando os resultados, observou-se que dentre os regimes de manejo simulados com a idade de corte raso de 20 e 30 anos, os que apresentaram maior VPL.ha-1 (R$ 1.343,77 e R$ 948,47, spectivamente) possuem densidade inicial de 2.500 indivíduos/ha, com desbastes aos 8, 11 e 15 anos para o regime com rotação de 20 anos, e com desbastes aos 8, 11, 15 e 20 anos para o regime com rotação de 30 anos. Com relação à customização da ferramenta TARAM, o projeto de MDL (1) obteve estimativa de remoção antrópica líquida de GEE (736.717 tCO2e) superior a do projeto de MDL (2) (591.475 tCO2e). O VPL.ha-1 no projeto de MDL (1), considerando 20 anos de projeto, foi de R$ 949,63 para RCE temporária (RCEt), R$ 415,05 para RCE de longo prazo (RCEl) com reversão e R$ 342,62 para RCEl sem reversão. No projeto de MDL (2), o VPL.ha-1 foi de R$ 1.165,57 para RCEt, R$ 441,85 para RCEl com reversão e R$ 276,71 para RCEl sem reversão, em 30 anos de projeto. Concluiu-se com o presente estudo que a ferramenta TARAM pode auxiliar de forma importante na elaboração de projetos florestais de MDL, sendo recomendado seu uso para esse fim. Além disso, concluiu-se que reflorestamentos com Pinus taeda, eventualmente implantados em resposta ao incentivo do MDL, podem gerar créditos de carbono e então contribuir com uma renda adicional aos produtores.