Age and tree spacing and their effects on energy properties of Ateleia glazioviana / A idade e o espaçamento de plantio e suas influências nas propriedades energéticas da Ateleia glazioviana

ABSTRACT: The use of wood for energy purposes is common in Brazil, motivated mainly by the diversity of species that present a potential for energy production. The objective of this study was to determine the effects of tree age and spacing on the energy properties of different components of the biomass: wood, bark, and branch of the species Ateleia glazioviana Baill, distributed at different spacings: 2.0 × 1.0m, 2.0 × 1.5m, 3.0 × 1.0m, and 3.0 × 1.5m in the 1st, 3rd, and 5th year after the planting. The experiment was carried out in a randomized complete block design with three replications. The following variables were determined: biomass (BIO), gross calorific power (GCV), basic density (BD), energy productivity (EP), energy density (ED), fixed carbon content (FCC), volatile material content (VMC), and ash content (AC). Different tree ages significantly affected all analyzed variables, increasing the distribution of BIO, EP, AC, BD, and ED with no tendency to stabilize over time. The four tree spacings induced different levels of BIO and EP, with a trend toward lower values with increasing tree spacing for all assessed periods. The four components of the trees had a significant effect on the variables BIO, EP, GCV, FCC, VMC, and AC.

RESUMO: A utilização da madeira para fins energéticos é elevada no país, motivada principalmente pela diversidade de espécies que apresentam potencialidade de geração de energia. Esse trabalho teve como objetivo determinar o efeito da idade e do espaçamento de plantio nas propriedades energéticas em diferentes compartimentos da biomassa: madeira, casca e galho da espécie Ateleia glazioviana Baill, distribuída em diferentes espaçamentos: 2,0x1,0m, 2,0x1,5m, 3,0x1,0m e 3,0x1,5m, no 1º, 3º e 5º ano após o plantio. O presente trabalho foi realizado em um experimento instalado em delineamento experimental de blocos completos casualizados em três repetições. Foram determinadas as variáveis biomassa (BIO), poder calorífico superior (PCS), massa específica básica (ME), produtividade energética (PE), densidade energética (DE), teor de carbono fixo (CF), teor de material volátil (MV) e teor de cinzas (CZ). Concluiu-se que as diferentes idades das árvores influenciam significativamente todas as variáveis analisadas, proporcionando uma distribuição crescente da BIO, PE, CF, ME e DE, sem tendência a estabilização ao longo do tempo. Os quatro espaçamentos de plantio induzem a diferentes produções de BIO e PE, com uma tendência de redução dos seus valores com o aumento do espaçamento, em todos os períodos avaliados. Os quatro compartimentos das árvores induzem a um efeito significativo das variáveis BIO, PE, PCS, CF, MV e CZ.

Produtividade energética de espécies florestais em plantios de curta rotação / Energy productivity of forest species in short rotation plantings

This study aimed to determine the energy productivity of the different compartments of above ground biomass of forest species: Acacia mearnsii De Wild, Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, Mimosa scabrella Benth and Ateleia glazioviana Baill distributed in different spacing in planting: 2.0x1.0m, 2.0x1.5m, 3.0x1.0m and 3.0x1.5m, at ages of 1 and 3 years. The study was conducted in an experiment in the city of Frederico Westphalen-RS, in experimental design of randomized complete block with three replications. The determination of the energy productivity was carried out through the measurement of values of above ground biomass and power calorific value of each compartment. The different planting spacings induced different yields of biomass energy, and it was found a systematic negative trend in relation to the living space provided by lower planting space. The energy productivity achieved in the third year for all species, were higher than those of the first year. The species Eucalyptus grandis presented the greatest potential for energy productivity of wood and for the other species, equivalent to twice the Acacia mearnsii, the denser spacing (2.0x1.0m).

Este trabalho teve como objetivo determinar a produtividade energética dos diferentes compartimentos da biomassa da parte aérea das espécies florestais Acacia mearnsii De Wild, Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, Mimosa scabrella Benth e Ateleia glazioviana Baill distribuídas em diferentes espaçamentos em plantio: 2,0x1,0m; 2,0x1,5m; 3,0x1,0m e 3,0x1,5m, nas idades de 1 e 3 anos. O estudo foi conduzido em um experimento localizado no município de Frederico Westphalen-RS, em delineamento experimental de blocos completos casualizados em três repetições. A determinação da produtividade energética foi realizada a partir da mensuração dos valores de biomassa da parte aérea e do poder calorífico superior de cada compartimento. Os diferentes espaçamentos de plantio induzem a diferentes produtividades energéticas, sendo verificada uma tendência sistemática negativa em relação ao espaço vital proporcionado pelos menores espaçamentos de plantio. As produtividades energéticas obtidas no terceiro ano, para todas as espécies, foram superiores às do primeiro ano. A espécie Eucalyptus grandis apresentou a maior potencialidade de produtividade energética de madeira em relação às outras espécies, equivalente a duas vezes a Acacia mearnsii, no espaçamento mais adensado (2,0x1,0m).

Ponto de amostragem ao longo do fuste para estimativa do poder calorífico da madeira / Point of sampling along the shaft for estimate of the calorific power of the wood

Este trabalho teve como objetivo verificar a variação do poder calorífico superior (PCS) ao longo do fuste das espécies florestais Acacia mearnsii De Wild, Eucalyptus grandis W. Hill, Mimosa scabrella Benth. e Ateleia glazioveana Baill e também avaliar o número e as posições das amostras ao longo do fuste para a estimativa do PCS dessas espécies. Para tanto, foram retirados discos de aproximadamente dois centímetros de espessura, ao longo de 0 %, 25 %, 50 % e 75 % da altura total de árvores com um ano de idade para determinação do PCS em bomba calorimétrica (C5000, IKA WORKS). Para Eucalyptus grandis e Ateleia glazioveana, é possível estimar o PCS a partir de um disco, respectivamente, nas posições 50% e 0% da altura total, para Mimosa scabrella em dois discos, nas posições 0+75% e para Acacia mearnsii em três discos, nas posições 0+25+75% da altura total.

This research had the objective of studing the variation of the calorific power along the shaft of the species forest Acacia mearnsii de Wild, Eucalyptus grandis W. Hill, Mimosa scabrella Benth. and Ateleia glazioveana Baill and also to evaluate the number and the positions of the samples along the shaft for the estimate of calorific power of these species. For so much, they were solitary disks of approximately two centimeters of thickness, along 0%, 25%, 50% and 75% of the total height of trees, with a year of age, for determination of the power calorific superior in calorimeter (C5000, IKA WORKS). For the Eucalyptus grandis and the Ateleia glazioveana it is possible to esteem the power calorific superior starting from a disk, respectively in the positions 50% and 0%, and for the Mimosa scabrella with two disks, in the positions 0+75% and for the Acacia mearnsii, three disks, in the positions 0+25+75%.

Variação axial e efeito do desbaste na massa específica das árvores centrais de Eucalyptus grandis / Axial variation and effect of thinning on basic density of central trees of Eucalyptus grandis

Este estudo teve como objetivo avaliar a variação axial e o efeito do desbaste na massa específica das árvores centrais de Eucalyptus grandis aos 18 anos de idade. Para tanto, foi analisado um experimento situado próximo ao litoral do Rio Grande do Sul, instalado em delineamento blocos ao acaso com quatro repetições. Os tratamentos foram definidos devido ao número de desbastes aplicados e variaram de zero até seis intervenções. As árvores foram selecionadas, em cada tratamento, com base no diâmetro central e, após o abate, foram medidas e cubadas pelo método de Smalian. Em seguida, foram retirados discos nas posições 0, 25, 50, 75 e 100 por cento da altura comercial e na altura do peito (DAP), destinados à determinação da massa específica. Os resultados indicaram que a massa específica básica apresentou um decréscimo até a região do DAP, seguido de acréscimo, sem tendência de estabilização com a altura em todos os tratamentos analisados. O desbaste induziu a variação da massa específica básica em árvores centrais, porém não foi verificada uma tendência sistemática positiva ou negativa em relação ao espaço vital proporcionado pelo desbaste.

This study was undertaken to evaluate the axial variation and the effect of thinning on the basic density of Eucalyptus grandis central diameter trees with 18 years of age. A thinning experiment, located in the northern coast of Rio Grande do Sul, installed in random blocks with four repetitions was evaluated. The treatments were defined according to the number of interventions applied that ranged from zero to six. The trees were selected, in each treatment, on the basis of the central diameter. After cutting down, the trees were measured and the volume determined by Smalian method. Afterwards, disks were taken at the base, 25, 50, 75 and 100 percent of the commercial height, and at the breast height (DBH), for basic density determination. The results indicated that basic density showed a decrease up to DBH, followed by an increase, without a clear tendency to stabilize with the height in all treatments analyzed. The thinning caused variation in basic density of the central trees; however, there was no positive or negative precise trend related to the beneficial space provided by thinning.

Interceptação da radiação luminosa pelo dossel de espécies florestais e sua relação com o manejo das plantas daninhas / Interception of radiation by the canopy of forest species and its relationship with the weed control requirement

A energia da radiação solar absorvida pelas plantas é fator determinante da taxa fotossintética e pode limitar a produção, o acúmulo de biomassa e o desenvolvimento das plantas. O objetivo do trabalho foi avaliar a interceptação da radiação luminosa e sua relação com a necessidade de manejo de plantas daninhas através de coroamento e roçada, nas espécies florestais: Acacia mearnsii De Wild, Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, Mimosa scabrella Benth e Ateleia glazioviana Baill, nos espaçamentos: 2,0x1,0m; 2,0x1,5m; 3,0x1,0m e 3,0x1,5m. A medição da radiação luminosa foi realizada mensalmente durante o período de 0 a 360 dias após o plantio. Os pontos de amostragens foram entre as plantas na linha e na entre-linha de plantio. O coroamento e a roçada não foram necessários quando os níveis de interceptação de radiação fotossinteticamente ativa foram maiores que 60 por cento. Porém, tornaram-se necessários a partir do segundo mês após o plantio e com frequência de 60 dias para todas as espécies até os primeiros 180 dias. O coroamento foi dispensado para a espécie E. grandis a partir dos 210 dias e para A. mearnsii e M. scabrella após os 240 dias após o transplante. A roçada foi dispensada somente para a espécie E. grandis nos espaçamentos 2,0x1,0m e 2,0x1,5m a partir dos 210 e 240 dias após o plantio, respectivamente.

The energy of solar radiation absorbed by the plants is a decisive factor of the photosynthesis tax and it can limit the production, the biomass accumulation and the development of the plants. The objective of the research was to evaluate the interception of the luminous radiation and her relationship with the need of handling undesirable plants through crowning and mowing, in the forest species: Acacia mearnsii De Wild, Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, Mimosa scabrella Benth e Ateleia glazioviana Baill, submitted at levels spacing: 2,0x1,0m; 2,0x1,5m; 3,0x1,0m and 3,0x1,5m. The measurement of the luminous radiation was accomplished monthly during the period from 0 to 360 days after the planting. The points of samplings were among the plants in the line and in the planting among-line. The crowning and mowing were not necessary when the levels of interception of radiation photosynthesis activate were larger than 60 percent. However, they became necessary starting from the second month after the planting and with a frequency of 60 days for all the species until the first 180 days. The crowning was spared for the species E. grandis starting from the 210 days and for A. mearnsii and M. scabrella after the 240 days after the transplant. Cleared was given only for the species E. grandis in the spacings 2,0x1,0m and 2,0x1,5m starting from the 210 and 240 days after the planting, respectively.

Resistência inicial de quatro espécies arbóreas em diferentes espaçamentos após ocorrência de geada / Initial resistance of four arboreal species in different spacing after frost occurrence

A ocorrência de geada, dependendo do grau de dano, pode se tornar um fator limitante para a condução de florestas de curta rotação. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento após ocorrências de geadas das espécies florestais Acacia mearnsii De Wild, Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, Mimosa scabrella Benth e Ateleia glazioveana Baill submetidas a níveis de espaçamento de 2,0x1,0m; 2,0x1,5m; 3,0x1,0 e 3,0x1,5m um ano após o plantio, na região Norte do Rio Grande do Sul. Os danos (resistência a geada) foram avaliados segundo o sistema de notas de 0 a 10, conforme a intensidade do dano na planta. Os graus de resistência à geada foram determinados em função da intensidade do dano na planta. Os níveis de espaçamento estudados não afetaram respostas das espécies em relação ao dano ocasionado por geada. A espécie Mimosa scabrella apresentou ser resistente, enquanto que Eucalyptus grandis e Ateleia glazioveana, tolerantes. Já a Acacia mearnsii apresentou ser moderadamente tolerante a tolerante.

The frost occurrence depending on the damage degree, can become a limit factor for the transport of forests of short rotation. The present research has as objective evaluate the behavior after occurrences of frosts of the species forest Acacia mearnsii De Wild, Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, Mimosa scabrella Benth and Ateleia glazioveana Baill were submitted to levels of spacing of 2.0 x 1.0m; 2.0x1.5m; 3.0x1.0m and 3.0x1.5m one year after the planting, in the North of Rio Grande do Sul. The damages (resistance to frost) were appraised according to scale 0 to 10 according to the intensity of the damage in the plant. The frost resistance degrees were certain in function of the intensity of the damage in the plant. The spacing levels studied didn't affect the species answers in relation to the damage caused by frost. The species Mimosa scabrella presented to be resistant, while Eucalyptus grandis and Ateleia glazioveana tolerant. Already the Acacia mearnsii was moderately tolerant to tolerant.