EVOLUÇÃO DO AFILAMENTO DO TRONCO E DO SORTIMENTO EM PLANTIOS DE Pinus taeda NOS ESTADOS DO PARANÁ E SANTA CATARINA - SINTIA VALERIO KOHLER

EVOLUÇÃO DO AFILAMENTO DO TRONCO E DO SORTIMENTO EM PLANTIOS DE Pinus taeda NOS...

(Parte 1 de 6)

EVOLUÇÃO DO AFILAMENTO DO TRONCO E DO SORTIMENTO EM PLANTIOS DE Pinus taeda NOS ESTADOS DO PARANÁ E SANTA CATARINA

EVOLUÇÃO DO AFILAMENTO DO TRONCO E DO SORTIMENTO EM PLANTIOS DE Pinus taeda NOS ESTADOS DO PARANÁ E SANTA CATARINA

Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Engenharia Florestal, Área de concentração em Manejo Florestal, Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Florestal.

Orientador: Prof. Dr. Henrique Soares Koehler

Prof. DrJulio Eduardo Arce
Prof. DrSebastião do Amaral

Co-orientadores: Prof. Dr. Afonso Figueiredo Filho Machado

Ficha catalográfica elaborada por Deize C. Kryczyk Gonçalves – CRB 1269/PR

Kohler, Sintia Valerio

Evolução do afilamento do tronco e do sortimento em plantios de Pinus taeda nos Estados do Paraná e Santa Catarina / Sintia Valerio Kohler - 2013.

84 f. : il. Orientador: Prof. Dr. Henrique Soares Koehler Co-orientadores: Prof. Dr. Afonso Figueiredo Filho

Prof. Dr. Julio Eduardo Arce 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, 28/02/2013

Inclui bibliografia Área de concentração: Manejo Florestal

1. Pinus taeda. 2. Árvores - Medição. 3. Troncos (Botânica) – Medição. 4.

Teses. I. Koehler, Henrique Soares. I. Figueiredo Filho, Afonso. II. Arce, Julio Eduardo. IV. Machado, Sebastião do Amaral. VI. Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. VII. Título.

Aos meus pais, Everli Valerio Kohler e Carlos Alberto Kohler

Dedico

À Deus, fonte de sabedoria e amor, por me iluminar neste caminho e por atender meus pedidos em todos os momentos da minha vida.

Aos meus pais e meu irmão por todo amor e carinho, por sempre me incentivarem e não medirem esforços para me ajudar nesta caminhada.

Ao meu orientador Professor Henrique Soares Koehler pela oportunidade e por toda ajuda e paciência nas horas mais complicadas deste trabalho.

Ao Professor Afonso Figueiredo Filho pela grande contribuição neste trabalho, pela amizade e incentivo dados durante todos esses anos.

Ao professor Julio Eduardo Arce, por compartilhar seus conhecimentos que foram de grande ajuda para o desenvolvimento deste trabalho.

Em especial aos meus amigos e colegas de profissão Fabiane Aparecida

Retslaff e Rômulo Môra por todas as vezes que me ajudaram quando as dúvidas e problemas surgiam.

Ao colega Neumar Wolff I pela grande ajuda com parte dos dados deste trabalho.

Aos meus amigos e colegas de laboratório pelos momentos de descontração e amizade, durante os dias de trabalho e fora deles também.

Aos meus amigos de muito tempo pelo apoio e compreensão pelo tempo de ausência.

A meus tios Maria Lucia e José Mario e aos meus primos, que tanto me ajudaram aqui em Curitiba, principalmente a minha prima Marina pelo imenso apoio, nossas conversas e jantas me ajudaram muito a seguir em frente nos dias mais difíceis.

Em especial ao meu namorado que muito tem me apoiado neste caminho. À Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

(CAPES) pela concessão da bolsa de estudos.

Por fim, a todos, que de alguma forma, colaboraram para a realização deste trabalho

Muito obrigada

OBTIDO POR ANÁLISE DE TRONCO19
FIGURA 2 - FORMA DO TRONCO DE UMA ÁRVORE2
FIGURA 3 - CARTA DE LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO36
FIGURA 4 - FATIAS COLETADAS DA ÁRVORE38
FIGURA 5 - ANÉIS DE CRESCIMENTO E MARCAÇÃO DOS RAIOS38
FIGURA 6 - EQUIPAMENTO LINTAB 6.039
E ÁRVORES48
FIGURA 8 - ENTRADA DE DADOSNO FLOREXEL: COEFICIENTES E
POTÊNCIAS DO MODELO DE AFILAMENTO49
FIGURA 9 - ENTRADADE DADOS NO FLOREXEL: DIMENSÕES DOS
SORTIMENTOS49
FIGURA 10 - PERFIL DA ÁRVORE GERADO PELA ANÁLISE DE TRONCO51
FIGURA 1 - DISTRIBUIÇÃODOS RESÍDUOS PARA AS EQUAÇÕES
AJUSTADAS52
CATARINA54
PARA OS ESTADOS DO PARANÁ E SANTA CATARINA5
POR CLASSES DE IDADE PARA O ESTADO DO PARANÁ O58
CLASSES DE IDADE PARA O ESTADO DE SANTA CATARINA59
CATARINA62
CATARINA6

FIGURA 1 - REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DO PERFIL LONGITUDINAL FIGURA 7 - ENTRADA DE DADOS NO FLOREXEL: TALHOES, PARCELAS FIGURA 12 - DISPERSÃO DOS DADOS EM RELAÇÃO ÀS LINHAS ESTIMADAS PELAS EQUAÇÕES DE POTÊNCIAS INTEIRAS E FRACIONÁRIAS AJUSTADAS, PARA OS ESTADOS DO PARANÁ E SANTA FIGURA 13 - RESÍDUOS DAS EQUAÇÕES DE AFILAMENTO AJUSTADAS FIGURA 14 - RESÍDUOS DAS EQUAÇÕES DE AFILAMENTO AJUSTADAS FIGURA 15 - RESÍDUOS DAS EQUAÇÕES DE AFILAMENTO AJUSTADAS POR FIGURA 16 - EVOLUÇÃO DO AFILAMENTO DOS POVOAMENTOS PARA DADOS ORIUNDOS DOS ESTADOS DO PARANÁ E SANTA FIGURA 17 - EVOLUÇÃO DOS FATORES DE FORMA NATURAL E ARTIFICIAL NOS POVOAMENTOS DOS ESTADOS DO PARANÁ E SANTA FIGURA 18 - VOLUME MÉDIO POR ÁRVORE PARA AS DUAS ÁREAS EM ESTUDO ................................ ................................ ................................ ....... 67

USO E CLASSES DE IDADE69
FIGURA 21 - COMPARAÇÃODOS SORTIMENTOS PARA AS ÁREAS

FIGURA 19 - EVOLUÇÃO DOS VOLUMES (m³) POR SORTIMENTO ............................... 68 FIGURA 20 - PERCENTUAL DOS VOLUMES CLASSIFICADOS POR TIPO DE LOCALIZADAS NO ESTADODO PARANÁ (LINHAS CONTÍNUAS) E NO ESTADO DE SANTA CATARINA (LINHAS PONTILHADAS) .............. 72

TABELA 1 - CLASSES DE IDADE (ANOS) UTILIZADAS NOS AJUSTES42
TABELA 2 - ANÁLISE DE VARIÂNCIA PARA O TESTE PROPOSTO45
TABELA 3 - CLASSES DE SORTIMENTO47
TABELA 4 - CARACTERÍSTICAS DAS ÁRVORES AMOSTRADAS50
PARA ESTIMATIVADOS DIÂMETROS COM CASCA NAS
DIFERENTES ALTURAS E POR IDADE52
TABELA 6 - COEFICIENTES EESTATÍSTICAS PARA AS EQUAÇÕES DE
AFILAMENTO AJUSTADAS PARA OS DADOS DO ESTADO DO
PARANÁ E SANTA CATARINA54
TABELA 7 - COEFICIENTES E ESTATÍSTICAS DOPOLINÔMIO AJUSTADO
PARA AS CLASSES DE IDADE PARA OS ESTADOS DO PARANÁ
E DE SANTA CATARINA57
TABELA 8 - RESULTADOSOBTIDOS PARA O ERRO MÉDIO PARA AS
EQUAÇÕES AJUSTADAS60
TABELA 9 - ERROMÉDIO ABSOLUTO E RELATIVO NA VALIDAÇÃO DAS
EQUAÇOES AJUSTADAS61
CURVASDE AFILAMENTO PARA DADOS DO ESTADO DO
PARANÁ63
CURVASDE AFILAMENTO PARA DADOS DO ESTADO DE
SANTA CATARINA63

LISTA DE TABELAS TABELA 5 - COEFICIENTES E ESTATÍSTICAS DAS EQUAÇOES AJUSTADAS TABELA 10 - ANÁLISE DE VARIÂCIA E TESTE F NA COMPARAÇÃO DAS TABELA 1 - ANÁLISE DE VARIÂCIA E TESTE F NA COMPARAÇÃO DA

OSDADOS ORIUNDOS DOS ESTADOS DO PARANÁ E
SANTA CATARINA63

TABELA 12 - TESTE t PARA AS CURVAS DE AFILAMENTO OBTIDAS PARA

POR IDADE64
TABELA 14 - SORTIMENTOSEM PORCENTAGEM PARA POVOAMENTO
LOCALIZADO NO ESTADO DO PARANÁ70
TABELA 15 - SORTIMENTOSEM PORCENTAGEM PARA POVOAMENTO

TABELA 13 - FATORES DE FORMA ARTIFICIAL (f 1,3) E NATURAL ( f 0,1) LOCALIZADO NO ESTADO DE SANTA CATARINA .............................. 70

A dinâmica da forma do tronco em povoamentos de Pinus taeda foi estudada com fatores de forma e funções de afilamento, avaliando-se também a evolução do sortimento produzido. Os dados utilizados foram obtidos pela técnica de análise de tronco completa aplicada em povoamentos estabelecidos nos estados do Paraná e de Santa Catarina, amostrando-se 126 e 120 árvores respectivamente em cada estado. Foram ajustados como modelos de afilamento o polinômio de quinto grau e o polinômio de potências inteiras e fracionárias, para o conjunto total de dados e para os dados estratificados em classes de idade. Uma vez selecionado o modelo de afilamento, foram construídas curvas de afilamento para as classes de idades. Os fatores de forma verdadeiros e artificiais foram calculados para todas as árvores do estudo, sendo determinada sua evolução com a idade. O sortimento florestal foi calculado utilizando o programa FlorExel®, para os povoamentos a partir dos sete anos de idade. O modelo selecionado para a estimativa dos diâmetros ao longo do tronco foi o polinômio de potências inteiras e fracionárias. Na comparação do ajuste do modelo geral com os ajustes dos modelos em classes de idade não foram observadas grandes melhorias nas estimativas. As análises das curvas de afilamento e dos fatores de forma revelaram, como esperado, uma melhoria da forma das árvores com o aumento da idade. Os fatores de forma comum e natural foram determinados e curvas foram construídas para análise da evolução da forma. Os volumes totais médios por árvore obtidos aos 18 anos foram de 1,157 m³ para o estado do Paraná e 0,959 m³ para o estado de Santa Catarina. Volumes para celulose foram obtidos desde a classe de 7 a 9 anos, onde foi maior sua representatividade. Volumes para serraria tipo 1 (d >16 cm) foram produzidos nos plantios a partir da idade de 7 anos, e para serraria tipo 2 (d >23cm) a partir da idade de 8 e 9 anos, respectivamente, representando 70% do volume total (serraria tipo 1 + serraria tipo 2) na classe de idade 10 a 12 anos. Volumes para laminação foram obtidos a partir da idade 14 anos em ambos os estados, representando 15,51% do volume total na classe de 16 a 18 anos no estado do Paraná e 30,87% do volume total na classe 19 a 2 anos para estado de Santa Catarina.

Palavras-chave: análise de tronco; forma do tronco; sortimento florestal.

The dynamic of stem form in stands of Pinus taeda was studied using form factors and taper functions, and also the evolution of the assortment produced was evaluated. The data used were obtained by the stem analysis applied in stands of Pinus taeda established in Paraná and Santa Catarina states, with a sample of 126 and 120 trees respectively for each state. A fifth degree polynomial equation and an integer and fractional power equation were fitted as taper functions, using the whole data set and the data separated by age classes. Once selected the taper model, curves were fitted by age classes. Artificial and true form factors were calculated for the entire data set and their evolution were determined by age. The tree assortment was calculated by the FlorExel® software, for stands older than seven years of age. The equation selected for estimating diameters at different stem heights was the integer and fractional power polynomial. Fitting equation by age classes as compared to the whole data set did not show major improvements in the estimates. The taper function and form factor analysis confirmed, as expected, a better stem shape as the age increases. Artificial and true form factors were determined and curves were built to analyze the evolution of form. The average tree volume was 1,157 m³, at age of 18 years in Paraná state and 0,959 m³ at Santa Catarina state. Wood for cellulose was best produced at class age of 7 to 9 years, for sawn wood (DBH > 16cm) from 7 years of age on and for sawn wood (DBH > 23 cm) from 8 and 9 years of age, for stands in Paraná and Santa Catarina, respectively. Volumes for sawmill type 1 (d > 16 cm) were produced in plantations from the age of 7 years, and for sawmill type 2 (d > 23cm) from the age of 8 and 9 years, respectively, representing 70% of the total volume (sawmill type 1 + sawmill type 2) at 10 to 12 years of age. Tree volumes for veneer were produced from 14 years of age on, in both stands, and accounts for 15,1% of the total volume in Paraná state at age of 16 to 18 years of age and 30,8% at age of 19 to 2 years for Santa Catarina state.

Key words: stem analysis, taper function, forest assortment.

1INTRODUÇÃO ............................................................................................. 1
1.1 OBJETIVO GERAL13
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS13
2 REVISÃO DE LITERATURA14
2.1 PLANTIOS FLORESTAIS NO BRASIL14
2.2 Pinus taeda15
2.2.1 Usos16
2.3 ANÁLISE DE TRONCO16
2.4 FORMA DO TRONCO20
2.4.1 Fatores que afetam a forma do tronco2
2.5 MÉTODOS PARA EXPRESSAR A FORMA DAS ÁRVORES26
2.5.1 Fator de forma26
2.5.2 Quociente de forma28
2.5.3 Funções de afilamento28
2.6 SORTIMENTO FLORESTAL32
3 MATERIAL E MÉTODOS35
3.1 DESCRIÇÃO DOS DADOS35
3.1.1 Dados do estado do Paraná35
3.1.2 Dados do estado de Santa Catarina36
3.2 ANÁLISE DE TRONCO COMPLETA37
3.2.1 Corte e tratamentos das fatias37
3.2.2 Marcação e medição dos anéis38
3.2.3 Exportação e processamento dos dados39
3.3 VALIDAÇÃO40
3.4 ESTIMATIVA DOS DIÂMETROS COM CASCA41
3.5 AJUSTE DAS FUNÇÕES DE AFILAMENTO41
3.6 SELEÇÃO DA MELHOR EQUAÇÃO DE AFILAMENTO43
3.7 EVOLUÇÃO DO AFILAMENTO43
3.8 EVOLUÇÃO DO FATOR DE FORMA45
3.9 EVOLUÇÃO DO SORTIMENTO47
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO50

SUMÁRIO 4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS DADOS AMOSTRADOS .................................... 50

4.3 FUNÇÕES DE AFILAMENTO53
4.3.1 Ajuste e seleção das equações de afilamento para todos os dados53
4.3.2 Equações de afilamento ajustadas em classes de idade56
4.3.3 Comparação entre os ajustes geral e em classes de idade59
4.4 CURVAS DE EVOLUÇÃO DO AFILAMENTO61
4.5 FATOR DE FORMA64
4.6 EVOLUÇÃO DO SORTIMENTO6
5 CONCLUSÕES73
REFERÊNCIAS75
APÊNDICE 183

4.2 ESTIMATIVA DOS DIÂMETROS COM CASCA ........................................... 51 APÊNDICE 2 ........................................................................................................... 84

1 1 INTRODUÇÃO

Plantios com os gêneros Pinus e Eucalyptus constituem a principal fonte de produtos advindos de florestas no Brasil, contribuindo para diminuir a exploração de florestas naturais. A madeira de Pinus spp. possui diversos usos, sendo de grande importância para indústrias de celulose, serraria e laminação.

De acordo com Ferreira (2005), o plantio de pinus pode ser visto como uma atividade que minimiza a exploração extrativista de florestas nativas no Brasil e que o aumento da sua produtividade é relevante para a contínua redução das áreas destinada à atividade florestal.

O aumento da produtividade dos povoamentos está altamente relacionado com as práticas de manejo aplicadas e com o planejamento do uso das florestas. As práticas de manejo adotadas têm como objetivo agregar valor à madeira, melhorando suas características, podendo ser empregadas visando a obtenção de multiprodutos das florestas, que possibilitam a maximização dos lucros.

A maximização da renda obtida com povoamentos florestais tem sido a preocupação de muitas empresas, de modo que a diversificação de produtos é essencial para o desenvolvimento florestal. O mercado exige cada vez mais diversidade e qualidade dos produtos florestais, demandando formas para quantificar e qualificar esses produtos. Assim, os modelos de afilamento passam a representar uma importante ferramenta para atender a estas novas necessidades, uma vez que permitem a determinação de volumes das diferentes partes da árvore e conseguem representar a forma do tronco das árvores, sendo que esta tem influência direta na qualidade e quantidade dos multiprodutos.

A busca por um modelo que descreva com exatidão a forma do tronco das árvores tem sido o objetivo de muitas pesquisas recentes. Procura-se estimar os diâmetros a qualquer altura ao longo do fuste e a altura até qualquer diâmetro especificado, uma vez que esses dados permitem quantificar o número de toras com bitolas e comprimentos pré-definidos ou os múltiplos produtos da madeira.

Os modelos de afilamento permitem, além da estimativa dos volumes, descrever a forma do tronco das árvores, característica importante na determinação das dimensões dos multiprodutos. Dessa forma, a determinação e interpretação das relações entre a forma dos troncos e as condições ambientais, a possibilidade de exercer influência sobre ela e de prognosticar a forma e os produtos que serão obtidos de uma árvore ou povoamento, constituem uma preocupação cotidiana dos manejadores de florestas.

A descrição e classificação dos fustes de forma otimizada segundo sua qualidade, suas dimensões e suas possibilidades de utilização, garante, além da classificação física, melhor remuneração da madeira, com a destinação de toras de diversas bitolas ao mercado específico (SOUZA, 2008).

Os desperdícios causados pelos atuais processos de transformação têm induzido a pesquisa e desenvolvimento de modelos estatísticos, aplicados ao manejo de florestas, que auxiliem na definição de uso dessas madeiras e de transformação em produto final, com o intuito de torná-las mais rentáveis (CHICHORRO et al., 2003).

O estudo do sortimento florestal quantifica os multiprodutos que podem ser obtidos de um povoamento e representa uma atividade de grande importância para o planejamento do manejo florestal.

Conhecer como se desenvolve o sortimento de um povoamento florestal ao longo dos anos é uma importante ferramenta para o planejamento da produção florestal, pois permite um melhor aproveitamento da madeira, reduzindo o volume de resíduos gerados e aumentando os lucros. Planos de manejo mais adequados podem ser elaborados com bases nesses estudos, auxiliando o manejador florestal a tomar decisões mais seguras acerca de quando e como devem ser realizadas as intervenções na floresta, atendendo as exigências do mercado. Segundo Schneider et al. (1996), uma das grandes dificuldades do manejo florestal e, em especial, da avaliação econômica de povoamentos florestais, reside na inexistência de tabelas de sortimento apropriadas que possibilitem determinações rápidas do estoque de madeira para diferentes tipos de aproveitamento.

Levando em consideração que são poucos os estudos sobre o sortimento florestal e sua evolução nas diferentes fases de crescimento do povoamento e devido a importância deste estudo para o planejamento das florestas, fica evidente a importância de estudos sobre a forma do tronco das árvores, usados na determinação de multiprodutos de acordo com as dimensões do tronco, ou seja, na determinação do sortimento do povoamento

13 1.1 OBJETIVO GERAL

Estudar a forma do tronco e avaliar a evolução do sortimento em várias fases do crescimento de árvores oriundas de plantios de Pinus taeda localizados nos estados do Paraná e Santa Catarina, usando a técnica de análise de tronco completa para obtenção dos dados.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Recuperar o crescimento passado em diâmetro, altura, volume e afilamento das árvores estudadas, com o uso de dados provenientes de análise de tronco completa;

Ajustar modelos de afilamentos para o conjunto total de dados e para classes de idades;

Avaliar a necessidade de utilizar dados estratificados em classes de idade ou não, para as estimativas dos diâmetros ao longo do tronco;

Avaliar a evolução do afilamento do tronco das árvores ao longo do desenvolvimento dos povoamentos com o uso de fatores de forma e de funções de afilamento;

Avaliar o comportamento do sortimento da espécie estudada em diferentes classes de idade dos povoamentos.

(Parte 1 de 6)

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