Solução de problemas de planejamento florestal com restrições de inteireza utilizando busca tabu

Este trabalho teve como objetivos desenvolver e testar um algoritmo com base na metaheurística busca tabu (BT), para a solução de problemas de gerenciamento florestal com restrições de inteireza. Os problemas avaliados tinham entre 93 e 423 variáveis de decisão, sujeitos às restrições de singularidade, produção mínima e produção máxima periódicas. Todos os problemas tiveram como objetivo a maximização do valor presente líquido. O algoritmo para implementação da BT foi codificado em ambiente delphi 5.0 e os testes foram efetuados em um microcomputador AMD K6II 500 MHZ, com memória RAM de 64 MB e disco rígido de 15GB. O desempenho da BT foi avaliado de acordo com as medidas de eficácia e eficiência. Os diferentes valores ou categorias dos parâmetros da BT foram testados e comparados quanto aos seus efeitos na eficácia do algoritmo. A seleção da melhor configuração de parâmetros foi feita com o teste L&O, a 1% de probabilidade, e as análises através de estatísticas descritivas. A melhor configuração de parâmetros propiciou à BT eficácia média de 95,97%, valor mínimo igual a 90,39% e valor máximo igual a 98,84%, com um coeficiente de variação de 2,48% do ótimo matemático. Para o problema de maior porte, a eficiência da BT foi duas vezes superior à eficiência do algoritmo exato branch and bound, apresentando-se como uma abordagem muito atrativa para solução de importantes problemas de gerenciamento florestal.

Equações de volume e de taper para quantificar multiprodutos da madeira em Floresta Atlântica

Este estudo foi conduzido com o objetivo de ajustar uma equação de volume, a partir do modelo logaritmizado de Schumacher & Hall (1933), para estimar o volume comercial, e uma equação de afilamento (taper), a partir do modelo de Demaerschalk (1972), para estimar a quantidade de multiprodutos de madeira de espécies da Floresta Atlântica. Os dados foram coletados na Gleba C da Floresta Nacional do Rio Preto - IBAMA, no município de Conceição da Barra-ES. Foram mensuradas 165 árvores em pé, subdivididas em dez classes de diâmetro, com qualidade de fuste QF1 e pertencentes às espécies com maior VI e, ou, espécies de valor comercial. Essas árvores reuniram 62 espécies e 38 famílias. A equação de volume ajustou-se bem aos dados, com 2 igual a 0,9815 e resíduos normalmente distribuídos. A equação de taper também ajustou-se bem aos dados, com 2 igual a 0,9346 e distribuição gráfica dos resíduos normal. Pelo teste F (Graybill, 1976), constatou-se que houve igualdade entre os diâmetros observados e os diâmetros estimados pela equação de taper. A partir de transformações algébricas da equação de taper, foram estimados a altura para um determinado diâmetro superior d e o volume do tronco ou de parte dele. Em seguida, podem ser estimados o número de toras e o respectivo volume, em função do comprimento da tora, do diâmetro superior d mínimo e do uso desejado, o que permite avaliar a árvore em pé.

Absorção de nutrientes por mudas de ipê-roxo (Tabebuia impetiginosa (Mart.) Standl.) em solução nutritiva contaminada por cádmio

Mudas de ipê-roxo, conduzidas em solução nutritiva de Clark, foram submetidas a doses crescentes de Cd: 0, 22, 44, 88 e 132 µmol/l, em delineamento de blocos ao acaso, por um período de 60 dias. Foram avaliados os teores e os conteúdos de Cd, de macro e de micronutrientes, na raiz, no caule e nas folhas. Os resultados mostraram que na raiz ocorreu redução no teor dos macronutrientes, enquanto nas folhas não houve efeito significativo. O teor radicular de Cu, Fe e Mn aumentou e o de Zn diminuiu na presença de Cd. O conteúdo radicular de macronutrientes diminuiu com a aplicação de Cd, ao passo que os conteúdos caulinar e foliar não foram afetados. O teor e o conteúdo de Cd nas diferentes partes das mudas foram crescentes em função da dose do metal pesado.

Metaheurística algoritmo genético para solução de problemas de planejamento florestal com restrições de integridade

Os objetivos deste trabalho foram desenvolver e testar um algoritmo genético (AG) para a solução de problemas de gerenciamento florestal com restrições de integridade. O AG foi testado em quatro problemas, contendo entre 93 e 423 variáveis de decisão, sujeitos às restrições de singularidade, produção mínima e produção máxima, periodicamente. Todos os problemas tiveram como objetivo a maximização do valor presente líquido. O AG foi codificado em ambiente delphi 5.0 e os testes foram realizados em um microcomputador AMD K6II 500 MHZ, com memória RAM de 64 MB e disco rígido de 15GB. O desempenho do AG foi avaliado de acordo com as medidas de eficácia e eficiência. Os valores ou categorias dos parâmetros do AG foram testados e comparados quanto aos seus efeitos na eficácia do algoritmo. A seleção da melhor configuração de parâmetros foi feita com o teste L&O, a 1% de probabilidade, e as análises foram realizadas através de estatísticas descritivas. A melhor configuração de parâmetros propiciou ao AG eficácia média de 94,28%, valor mínimo de 90,01%, valor máximo de 98,48%, com coeficiente de variação de 2,08% do ótimo matemático, obtido pelo algoritmo exato branch and bound. Para o problema de maior porte, a eficiência do AG foi cinco vezes superior à eficiência do algoritmo exato branch and bound. O AG apresentou-se como uma abordagem bastante atrativa para solução de importantes problemas de gerenciamento florestal.

Metaheurística Simulated Annealing para solução de problemas de planejamento florestal com restrições de integridade

Os objetivos deste trabalho foram desenvolver e testar a metaheurística SA para solução de problemas de gerenciamento florestal com restrições de integridade. O algoritmo SA desenvolvido foi testado em quatro problemas, contendo entre 93 e 423 variáveis de decisão, sujeitos às restrições de singularidade, produção mínima e produção máxima, periodicamente. Todos os problemas tiveram como objetivo a maximização do valor presente líquido. O algoritmo SA foi codificado em liguagem delphi 5.0 e os testes foram efetuados em um microcomputador AMD K6II 500 MHZ, com memória RAM de 64 MB e disco rígido de 15GB. O desempenho da SA foi avaliado de acordo com as medidas de eficácia e eficiência. Os diferentes valores ou categorias dos parâmetros da SA foram testados e comparados quanto aos seus efeitos na eficácia do algoritmo. A seleção da melhor configuração de parâmetros foi feita com o teste L&O, a 1% de probabilidade, e as análises foram realizadas através de estatísticas descritivas. A melhor configuração de parâmetros propiciou à SA eficácia média de 95,36%, valor mínimo de 83,66%, valor máximo de 100% e coeficiente de variação igual a 3,18% do ótimo matemático obtido pelo algoritmo exato branch and bound. Para o problema de maior porte, a eficiência da SA foi dez vezes superior à eficiência do algoritmo exato branch and bound. O bom desempenho desta heurística reforçou as conclusões, tiradas em outros trabalhos, do seu enorme potencial para resolver importantes problemas de gerenciamento florestal de difícil solução pelos instrumentos computacionais da atualidade.

Painéis de partículas aglomeradas de madeira de Pinus elliottii Engelm., poliestireno (PS) e polietileno tereftalato (PET)

O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades de painéis fabricados com partículas de madeira, poliestireno (PS) e polietileno tereftalato (PET). Foram utilizadas três proporções, em relação à massa seca de madeira, de poliestireno (0, 25 e 50%) e duas proporções de PET/PS (5/20 e 10/40%), combinadas com 50, 75 ou 100% de partículas de madeira de Pinus elliottii. Os painéis foram produzidos com adesivos à base de uréia-formaldeído ou de fenol-formaldeído, em três teores (0, 4 ou 6%) e três níveis de solução de poliestireno em tolueno (0 , 4 e 6%), todos calculados em relação à massa seca total dos painéis. Foram produzidos painéis de aproximadamente 400 x 400 x 10 mm, em camada única, com densidade aproximada de 0,6 g/cm³. Determinou-se a resistência dos painéis à tração perpendicular à superfície, à flexão estática (módulos de ruptura (MOR) e elasticidade (MOE)), ao arrancamento de parafusos, bem como a absorção de água e o inchamento em espessura, após 24 horas de imersão. Todas as propriedades mecânicas dos painéis foram superiores às exigidas pela norma ANSI/A 208.1-1993. Contudo, todos os painéis absorveram água em valores superiores àqueles normalmente observados em painéis comerciais. Apesar disto, o inchamento em espessura foi compatível com o dos painéis de partículas de madeira existentes no mercado. Os painéis nos quais se aplicou a solução de poliestireno foram, de modo geral, os que apresentaram os melhores valores para todas as propriedades.

Uso do método da altura relativa em inventário florestal de um povoamento de pinus

Neste trabalho é apresentado um teste do método Altura Relativa em povoamentos de pinus. No primeiro estudo de caso foram utilizados dados de 1.200 árvores cubadas do híbrido entre Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden e Eucalyptus urophylla S.T. Blake, para inferir sobre a acurácia proporcionada pelo método e desenvolver uma fórmula que permitisse eliminar ou reduzir o número de árvores-amostra em um inventário florestal. A fórmula desenvolvida foi hr= (Ht - 2)/ 2. Informações geradas por essa fórmula, juntamente com informações de dap e altura total, foram utilizadas para gerar equações de taper empregando-se procedimentos de geometria analítica. Em um segundo caso, testou-se o método Altura Relativa na condução de um inventário florestal de um povoamento de pinus. Esse mesmo povoamento foi inventariado, também, por um processo usual. Por meio das avaliações efetuadas, foi possível concluiu que o método altura relativa resulta em estimativas precisas e não tendenciosas do taper e do volume sólido, podendo ser utilizado em substituição ao usual.

Fitotoxidez de cádmio para Eucalyptus maculata e E. urophylla em solução nutritiva

Estudaram-se os efeitos de doses crescentes de Cd em solução nutritiva no crescimento e absorção mineral de mudas de Eucalyptus maculata e E. urophylla e respectivos sintomas de fitotoxidez em casa de vegetação. Mudas foram mantidas por cinco semanas em vasos contendo 2 L de solução nutritiva de Clark, adicionando-se 0, 45, 90, 135 e 180 miM de Cd fornecido como CdSO4. Após uma semana de exposição aos tratamentos, E. maculata exibiu pontuações avermelhadas nas nervuras, clorose internerval, necrose, murchamento das folhas e escurecimento das raízes. Além desses sintomas, E. urophylla apresentou morte das gemas apicais e acentuada queda de folhas. A dose crítica de Cd para reduzir em 10% a matéria seca da parte aérea foi baixa; 2,4 miM e 1,5 miM de Cd para E. maculata e E. urophylla, respectivamente. Os níveis críticos de toxidez na parte aérea foram de 14,5 mg kg-1 em E. maculata e 10,8 mg kg-1 de Cd em E. urophylla. Esses resultados indicaram que E. maculata é provavelmente menos sensível ao Cd do que E. urophylla. Foi também observado que o Cd reduziu a translocação de Cu em até 24 e 43% em E. maculata e E. urophylla, respectivamente. A translocação de Fe caiu de 36% em média, nas duas espécies no controle para apenas 12% com 180 miM Cd. A elevação nas doses de Cd reduziu os teores de Ca e Mg na parte aérea das espécies, atingindo-se teores de Mg abaixo da faixa considerada adequada em E. urophylla. Ficaram evidenciadas a fitotoxidez de Cd no Eucalyptus e a relação desta com a diminuição da translocação de Cu e Fe e com a diminuição dos teores foliares de Mg.

Equações de volume de povoamento para fragmentos florestais naturais do município de Viçosa, Minas Gerais

Este trabalho teve por objetivos desenvolver equações de volume de povoamento em fragmentos florestais naturais no município de Viçosa, Minas Geras, utilizando-se a amostragem por pontos (Método de Bitterlich); caracterizar as famílias e as espécies arbóreas que ocorrem na região, fundamentadas em trabalhos científicos; e caracterizar os fragmentos florestais do município, quanto a tamanho, forma e parâmetros quantitativos. Para isso, foram amostrados 55 pontos, através da amostragem por pontos (Bitterlich), com um fator de área basal K=1. Após as análises, verificou-se que o município de Viçosa possui 480 espécies arbóreas, pertencentes a 189 gêneros e 62 famílias; e 289 fragmentos florestais recobrindo 22,77% de área, equivalentes a 6.832,58 ha. O modelo, cujos volumes por hectare e as variáveis independentes área basal por hectare e altura do povoamento (altura total média e altura média dos fustes) estavam linearizados, foi selecionado como o melhor para estimar o volume total com casca por hectare e o volume de fuste com casca por hectare.

Estimativa do crescimento de povoamentos de Eucalyptus baseada em modelos lineares em multiníveis de efeito misto

A proposta do presente estudo foi a modelagem do crescimento de povoamentos clonais de Eucalyptus, com base em modelos lineares mistos em multiníveis. A base de dados utilizada foi proveniente de povoamentos homogêneos, localizados na região costal brasileira, nos Estados do Espírito Santo e da Bahia. Foram utilizados dois níveis aleatórios de modelagem: unidades amostrais e árvores individuais dentro das unidades amostrais. Como exemplo de aplicação do método foi utilizado o logaritmo da área basal, como resposta, em função do inverso da idade, da altura total e da interação entre elas. Com a utilização de técnicas de modelagem baseada nos efeitos fixos e mistos, as estimativas dos parâmetros foram melhoradas significativamente. Também, com a modelagem da autocorrelação e da heterogeneidade da variância, partindo-se de um modelo homoscedástico para um modelo heteroscedástico auto-regressivo, com estrutura de variância positiva definida no nível 1 e com estrutura de correlação auto-regressiva de primeira ordem (AR1), os valores do logaritmo da máxima verossimilhança foram significativamente elevados.

Modelo de distribuição diamétrica para povoamentos de Eucalyptus sp. submetidos a desbaste

Os dados utilizados neste estudo foram obtidos de um experimento sobre desbaste, instalado em povoamentos de eucalipto da Copener Florestal Ltda., na região nordeste do Estado da Bahia. Os dados foram coletados em 48 parcelas permanentes retangulares, com área útil de 2.600 m². O primeiro desbaste foi aplicado aos 58 meses, sendo consideradas diferentes porcentagens de redução da área basal. O objetivo do estudo foi construir um modelo de crescimento e produção por classe de diâmetro para povoamentos de eucalipto submetidos a desbaste. A redistribuição teórica dos diâmetros foi feita a partir de equações lineares e não-lineares entre os parâmetros da função Weibull em uma idade futura (beta2 e gama2) e os parâmetros em uma idade atual (beta1 e gama1), associados a algumas características do povoamento em idades atual e futura. Foram avaliados três sistemas de equações, utilizando-se o coeficiente de determinação ajustado, o coeficiente de correlação e a análise gráfica dos resíduos. Foram realizados testes para verificar a compatibilidade dos sistemas e a identidade entre eles. O sistema selecionado é compatível e garante a propriedade de que, quando a idade futura (I2) for igual à idade atual (I1), a distribuição diamétrica na idade futura é igual à distribuição diamétrica na idade atual. Ao aplicar o modelo, foram geradas estimativas precisas e consistentes de crescimento e produção por classe de diâmetro.

Equações para estimar o estoque de carbono no fuste de árvores individuais e em plantios comerciais de eucalipto

O objetivo deste trabalho foi ajustar equações para estimar o carbono presente no fuste de árvores individuais de eucalipto e o estoque de carbono, por unidade de área, em diferentes condições de plantio. Para isso, foram utilizadas 532 árvores para ajustar a equação referente ao modelo alométrico de Schumacher e Hall (1933) e 95 parcelas permanentes para ajustar as equações referentes aos modelos de crescimento e produção, incluindo as seguintes variáveis independentes: idade (I), área basal (B) e índice de local (S). Após as análises, verificou-se que as equações se ajustaram bem aos dados observados, fornecendo estimativas precisas.

Um modelo de distribuição diamétrica para povoamentos de Tectona grandis submetidos a desbaste

Os objetivos deste estudo foram desenvolver e avaliar quantitativamente um modelo de distribuição diamétrica para manejo de povoamentos desbastados de teca (Tectona grandis L. f.). A construção do modelo envolveu dados provenientes de uma rede de parcelas permanentes instaladas em povoamentos de teca, no Estado do Mato Grosso, de propriedade da empresa Floresteca Agroflorestal Ltda. Foram empregadas 239 parcelas permanentes, com área útil de 490,8 m². O primeiro desbaste foi realizado aos 58 meses (idade média) e consistiu na redução sistemática de 36% do número de árvores, em média. A recuperação da distribuição diamétrica foi feita a partir de equações que compreendem relações lineares e não-lineares entre os parâmetros da função Weibull em uma idade futura (beta2 e gama2) e os parâmetros em uma idade atual (beta1 e gama1) e com características do povoamento em uma idade atual e futura. Foram avaliados três sistemas de equações. Para verificar a consistência dos sistemas, foram realizadas análises de compatibilidade de cada sistema e de identidade entre eles. O sistema selecionado garantiu a propriedade de que, quando a idade futura (I2) é igual à idade atual (I1), a distribuição diamétrica na idade futura é igual à distribuição diamétrica na idade atual. Pôde-se concluir que o modelo é compatível e indicado para manejo de povoamentos de Tectona grandis submetidos a desbaste. Concluiu-se também que a predição dos parâmetros da função Weibull, em uma idade futura, em função dos parâmetros observados em uma idade atual, é lógica e gera estimativas consistentes e precisas.

Um modelo de regulação florestal e suas implicações na formulação e solução de problemas com restrições de recobrimento

Este trabalho teve como objetivo avaliar uma estratégia utilizada para geração de alternativas de manejo na formulação e solução de problemas de planejamento florestal com restrições de recobrimento. O problema de planejamento florestal foi formulado via modelo I e modelo II, assim denominados por Johnson E Scheurman (1977), resultando em problemas de programação linear inteira com 63 e 42 alternativas de manejo, respectivamente. Conforme esperado, no problema formulado via modelo I não houve violação das restrições de recobrimento, enquanto no problema formulado via modelo II algumas unidades de manejo foram fracionadas, fato já esperado, uma vez que essa formulação não assegura a integridade das unidades de manejo. Na formulação via modelo II, para assegurar a integridade das unidades de manejo foi necessário reformular o problema como um problema de programação não-linear inteira, problema esse de solução ainda mais complexa do que os de programação linear inteira. As soluções eficientes dos problemas de programação não-linear inteira esbarram nas limitações de eficiências dos principais algoritmos de solução exata e na carência de aplicações dos algoritmos aproximativos na solução desse tipo de problema, a exemplo das metaeurísticas simulated annealing, busca tabu e algoritmos genéticos, tornando-se, portanto, um atrativo para pesquisas nessa área.

Ajuste de modelos estocásticos lineares e não-lineares para a descrição do perfil longitudinal de árvores

Os modelos polinomiais são mais difundidos no meio florestal brasileiro na descrição do perfil de árvores devido à sua facilidade de ajuste e precisão. O mesmo não ocorre com os modelos não-lineares, os quais possuem maior dificuldade de ajuste. Dentre os modelos não-lineares clássicos, na descrição do perfil, podem-se citar o de Gompertz, o Logístico e o de Weibull. Portanto, este estudo visou comparar os modelos lineares e não lineares para a descrição do perfil de árvores. As medidas de comparação foram o coeficiente de determinação (R²), o erro-padrão residual (s yx), o coeficiente de determinação corrigido (R²ajustado), o gráfico dos resíduos e a facilidade de ajuste. Os resultados ressaltaram que, dentre os modelos não-lineares, o que obteve melhor desempenho, de forma geral, foi o modelo Logístico, apesar de o modelo de Gompertz ser melhor em termos de erro-padrão residual. Nos modelos lineares, o polinômio proposto por Pires & Calegario foi superior aos demais. Ao comparar os modelos não-lineares com os lineares, o modelo Logístico foi melhor em razão, principalmente, do fato de o comportamento dos dados ser não-linear, à baixa correlação entre os parâmetros e à fácil interpretação deles, facilitando a convergência e o ajuste.