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.

Momentos-L: teoria e aplicação em hidrologia

Esta nota técnica foi redigida com o objetivo de apresentar o método momentos-L, que tem sido proposto para o cálculo dos parâmetros das principais distribuições de probabilidades utilizadas em estudos hidrológicos. Também foi seu objetivo inferir sobre o tipo de distribuição estatística mais empregada em aplicações específicas. Com base na revisão, pôde-se concluir que, ao analisar dados de eventos extremos, é recomendável testar a aderência, pelo menos, das seguintes distribuições de três parâmetros: Generalizada Logística, Generalizada de Eventos Extremos, Generalizada Normal, Pearson tipo III e Generalizada de Pareto. Concluiu-se também que os parâmetros dessas distribuições, e seus quantis, devem ser estimados utilizando os momentos-L derivados dos momentos ponderados por probabilidade.

Análise econômica do cultivo e extração do óleo essencial de Melaleuca alternifolia Cheel

Este trabalho estudou a viabilidade econômica do cultivo e extração do óleo essencial de um plantio de Melaleuca alternifolia Cheel. Foi realizado um levantamento dos rendimentos e custos da cultura das atividades de produção de mudas, implantação, manutenção, colheita, transporte e extração do óleo essencial, bem como as receitas. A análise econômica foi realizada utilizando-se os seguintes indicadores econômicos: Valor Presente Líquido, Razão Benefício/Custo, Taxa Interna de Retorno, Valor Anual Equivalente e Custo Médio de Produção. Posteriormente foi feita uma análise de sensibilidade, utilizando-se a técnica de simulação de Monte Carlo, por meio do software @Risk. Uma vez reunidos e analisados os dados, fixaram-se parâmetros mínimos, médios e máximos para as distribuições de probabilidade triangular dos custos de implantação, manutenção, colheita, destilação e da receita, oriundos do projeto de produção do óleo essencial, permitindo uma melhor avaliação dos indicadores econômicos perante a análise de riscos. Como resultado, obteve-se um rendimento de 81,82 L de óleo essencial por ha por ano, conseqüentemente um lucro anual de R$497,18 por hectare, enquanto a análise de sensibilidade apresentou uma baixa probabilidade de a atividade tornar-se inviável economicamente.

Análise econômica de sistemas agroflorestais na Amazônia ocidental, Machadinho d'Oeste- RO

O objetivo deste estudo foi realizar a análise financeira e a simulação de risco de investimento em sistemas agroflorestais (SAFs) implantados em 1987, no Campo Experimental da Embrapa Rondônia, localizado no município de Machadinho d'Oeste, RO. A análise financeira foi realizada mediante os métodos de avaliação de projetos florestais, e para a análise de risco utilizou-se a técnica de simulação de Monte Carlo, mediante o programa @RISK. Entre os arranjos testados, o SAF T1 Castanha-do-brasil-banana-pimenta-do-reino-cupuaçu apresentou o melhor desempenho financeiro em relação aos SAFs T2 Freijó-banana-pimenta-do-reino-cupuaçu e T3 Pupunha-banana-pimenta-do-reino-cupuaçu . Os custos com tratos culturais e colheita representaram mais de 70% da composição dos custos totais, e a participação da mão-de-obra foi superior a 50% nas fases de preparo da área e de manutenção (tratos culturais) dos SAFs. A simulação da análise de risco indicou que as variáveis que afetaram o Valor Presente Líquido no Horizonte Infinito (VPL*), de acordo com a ordem de importância (R), foram: taxa de desconto, preço do fruto de cupuaçu (Theobroma grandiflorum), custo de colheita, preço da madeira de castanha-do-brasil (Bertholletia excelsa) e o custo de tratos culturais. Apesar do alto custo de implantação e manutenção, o SAF T1 apresentou uma probabilidade de 15% de os valores do Valor Presente Líquido (VPL) se concentrarem em torno de R$35.000 ha-1.ano-1.

Estabilidade em análise de agrupamento: estudo de caso em ciência florestal

Objetivou-se, neste trabalho, propor uma sistemática para o estudo e interpretação da estabilidade dos métodos de análise de agrupamento, através de vários algoritmos de agrupamento em dados de vegetação. Utilizaram-se dados provenientes de levantamento na Mata da Silvicultura, da Universidade Federal de Viçosa ,em Viçosa, MG. Para a análise de agrupamento, foram estimadas as matrizes de distância de Mahalanobis com base nos dados originais e via reamostragem "bootstrap", bem como aplicados os métodos da ligação simples, ligação completa e médias das distâncias, do centróide, da mediana e do Ward. Para a detecção de associação entre os métodos, foi aplicado o teste Qui-Quadrado (chi2) a 1 e 5% de probabilidade. Para os diversos métodos de agrupamento foi obtida a correlação cofenética. Os resultados de associação dos métodos foram semelhantes, indicando, em princípio, que qualquer algoritmo de agrupamento estudado está estabilizado e existem, de fato, grupos entre os indivíduos observados. No entanto, verificou-se que os métodos são coincidentes, exceto os métodos do centróide e Ward e os métodos do centróide e mediana, em comparação com o de Ward, respectivamente, com base nas matrizes de Mahalanobis a partir dos dados originais e "bootstrap". A sistemática proposta é promissora para o estudo e interpretação da estabilidade dos métodos de análise de agrupamento em dados de vegetação.

Efeito do manejo de plantas daninhas no desenvolvimento inicial de Pinus taeda em várzeas na Argentina

Realizou-se um estudo sobre o efeito de cobertura e períodos de manejo de plantas daninhas em plantios no ano de 1999 de Pinus taeda, localizados na Província de Corrientes, Argentina. Em razão das características da área, várzeas, foram construídos camalhões de 1,80 m de largura por 0,60 m de altura para o plantio das mudas e, a seguir, instaladas parcelas com três fileiras de 12 plantas em cada uma no espaçamento de 1,75 m entre as mudas e 4,0 m entre o centro dos camalhões. Foram medidas somente as 10 plantas do camalhão central, com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes modalidades e intensidades de manejo de plantas daninhas na sobrevivência (%), no desenvolvimento inicial em altura (cm), no diâmetro do colo (cm) e no fator de produtividade (cm³) das mudas de Pinus taeda. Avaliaram-se as modalidades de controle: controle químico na linha do plantio (camalhão) e controle químico em área total sendo avaliados por dois períodos: um ano e dois anos de controle, tendo ainda uma testemunha, sem nenhum controle. O delineamento estatístico do experimento foi em blocos ao acaso, com três repetições. Diferenças significativas foram obtidas entre os tratamentos de controle químico em relação ao sem controle. Os resultados levaram à conclusão de que é benéfico o controle por dois períodos e que não houve diferença quanto às modalidades de controle (camalhão e área total). As mudas de Pinus taeda foram submetidas ao teste de Tukey para analise da sobrevivência e não apresentaram diferença significativa a 5% de probabilidade de erro nas médias.

Dinâmica da distribuição diamétrica de bracatingais na região metropolitana de Curitiba

O objetivo desta pesquisa foi estudar a dinâmica da distribuição diamétrica com relação à idade, em povoamentos nativos de bracatinga (Mimosa scabrella Benth.) localizados nos municípios da região metropolitana de Curitiba. Os dados utilizados provieram de um experimento de densidades iniciais, delineado em blocos ao acaso, constituído de cinco blocos e quatro tratamentos, perfazendo um total de 20 parcelas de 325 m², as quais foram remedidas às idades aproximadas de 4, 5, 6 e 7,5 anos. A densidade inicial sofreu redução para 2.000, 4.000 e 8.000 árvores por hectare quando o povoamento tinha 1 ano de idade. Deixou-se também uma parcela-testemunha em cada bloco, as quais não sofreram nenhum raleamento e tinham em média 25.000 árvores por hectare. Desses cinco blocos, um estava localizado na classe de sítio I, 2 na classe de sítio II e 2 blocos na classe de sítio III. Paralelamente, foram medidos os diâmetros e as alturas de todas as árvores em 124 parcelas temporárias distribuídas nos vários municípios da região metropolitana de Curitiba, representativos de povoamentos de bracatinga sob regime tradicional de cultivo e manejo, cobrindo idades de 3 a 18 anos, e as três classes de sítio. Dentre as funções de densidade de probabilidade testadas por Bartoszeck (2000), a S B de Johnson foi a de melhor desempenho, sendo, portanto, utilizada para a estimativa do número de árvores por classe diamétrica e por hectare e conseqüente construção das curvas de distribuição diamétrica para as inúmeras combinações de idade, sítio e densidades disponíveis. Através da observação visual das curvas sobrepostas, evidenciou-se que essas apresentaram assimetria para a direita e achatamento (curtose), com o aumento da idade. As curvas foram, então, comparadas analiticamente entre si, pelo teste qui-quadrado, o qual revelou a existência de diferenças significativas entre as curvas de distribuição diamétrica em diferentes idades.

Quantificação do carbono estocado na parte aérea e raízes de Hevea sp., aos 12 anos de idade, na Zona da Mata Mineira

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de quantificar o carbono estocado nos diferentes componentes das árvores de Hevea sp., na fazenda experimental da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais (EPAMIG), no Município de Oratórios, Minas Gerais, servindo como base para verificar a importância da cultura no seqüestro de carbono e, conseqüentemente, na mitigação do efeito-estufa. Após as análises, verificou-se que: a) os galhos contribuíram com a maior quantidade de carbono armazenado, seguido por troncos, raízes e folhas; b) existe relação exponencial positiva entre a quantidade de carbono na árvore e nos seus componentes e o seu diâmetro medido a 1,30 m do solo (dap); c) a variável dap foi significativa, a 95% de probabilidade em todas as equações ajustadas. No entanto, a variável altura total foi significativa apenas nas equações de tronco e galhos. Complementarmente com base nos dados das parcelas, verificou-se que ao final de 12 anos o plantio de Hevea sp. consegue seqüestrar, em média, 62,10 toneladas de carbono por hectare em sua biomassa viva, considerando um espaçamento de 7 x 3 m, ou seja, uma densidade média de 476 árvores por hectare.

Equações para estimar a biomassa da parte aérea e do sistema radicular em povoamentos de Eucalyptus grandis em sítios com produtividades distintas

O objetivo principal deste trabalho foi ajustar equações para a estimativa da biomassa da parte aérea e sistema radicular de povoamentos de Eucalyptus grandis aos 11 anos de idade, crescendo em dois sítios com produtividades distintas. O solo argiloso (sítio mais produtivo) foi classificado como Latossolo Vermelho Distrófico (LVd) e o solo arenoso (sítio menos produtivo), como Neossolo Quartzarênico (RQ). Foi realizado um inventário de biomassa de 10 árvores-amostra em cada sítio, incluindo os componentes da parte aérea (fuste, casca, folhas e galhos) e do sistema radicular (raízes finas e grossas). Ajustaram-se dois modelos logarítmicos para estimar a biomassa das árvores, nos quais se utilizaram como variáveis independentes o diâmetro à altura do peito (DAP), a altura total das árvores (H) ou a variável combinada DAP²H. Os modelos testados foram significativos no nível de 95% de probabilidade, pelo teste t, de Student. O melhor ajuste das equações foi obtido com a variável DAP²H. A validação de equações comuns aos dois sítios foi baseada na análise conjunta do coeficiente de determinação (R²;), erro-padrão da estimativa (Sy.x) e análise gráfica dos resíduos porcentuais. As equações ajustadas tiveram maior precisão na estimativa da biomassa do fuste (R² = 0,99; Sy.x = 0,12) e da casca (R² = 0,97; Sy.x = 0,24). Apesar dos R² > 0,70, as equações para a estimativa da biomassa de folhas e galhos apresentaram baixa capacidade preditiva, caso em que se recomenda a adição de outras variáveis associadas ao tamanho da copa das árvores. Equações específicas para cada local, visando estimar a biomassa de raízes finas [LVd (R² = 0,97; Sy.x = 0,30); RQ (R² = 0,96; Sy.x = 0,15)] e grossas [LVd (R² = 0,98; Sy.x = 0,19); RQ (R² = 0,99; Sy.x = 0,15)], mostraram uma precisão melhor que as equações comuns, uma vez que houve maior alocação relativa de biomassa radicular no solo mais arenoso (RQ).

Superação da dormência em sementes de faveira (Parkia platycephala Benth)

A faveira é planta semidecídua, heliófita, que ocorre em formações secundárias e áreas abertas de terreno elevado do agreste nordestino e campinas amazônicas. A madeira dessa espécie é empregada para caixotaria, compensados, brinquedos, lenha e carvão, as vagens maduras constituem-se em excelente forragem para todos os ruminantes e a árvore é recomendada para arborização paisagística. O primeiro problema encontrado foi a baixa germinação das sementes devido à impermeabilidade do tegumento à água. Dessa forma, este trabalho teve o objetivo de determinar a metodologia mais eficiente para superação da dormência de sementes de Parkia platycephala, as quais foram submetidas a 12 tratamentos: testemunha - sementes intactas (T1), escarificação mecânica com lixa d'água n. 80 (T2), imersão em ácido muriático concentrado (98%) por 30 min e 1 h (T3 e T4, respectivamente), escarificação mecânica com brita por 5, 10 e 15 min (T5, T6 e T7, respectivamente) e imersão em ácido sulfúrico concentrado (98%) por 5, 15, 30, 45 e 60 min (T8, T9, T10, T11 e T12, respectivamente). Os efeitos dos tratamentos foram avaliados através da porcentagem, primeira contagem e índice de velocidade de emergência de plântulas, além de comprimento e massa seca da raiz e parte aérea. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições, e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Houve diferença significativa entre os tratamentos em todas as variáveis. A causa mais evidente da dormência foi a impermeabilidade do tegumento, cujos tratamentos mais eficientes para superar a dormência das sementes foram a escarificação mecânica do tegumento com lixa e a imersão em ácido sulfúrico (15 a 45 min).

Predição de ganhos genéticos em progênies de polinização aberta de Eucalyptus urograndis cultivadas em diferentes ambientes e submetidas a diferentes procedimentos de seleção

O objetivo deste estudo foi comparar as estimativas de ganhos genéticos obtidas por diferentes métodos de seleção de genótipos em híbridos de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla (E. urograndis). Estimativas de progresso genético foram obtidas considerando-se a prática da seleção massal, seleção massal estratificada, seleção entre e dentro de progênies e seleção combinada, com avaliações em três locais distintos, visando ao desenvolvimento de genótipos com adaptação específica a cada um desses três ambientes. A análise de variância propiciou a constatação da existência de diferenças significativas, a 1% de probabilidade, pelo teste F, entre os diversos genótipos avaliados nas diferentes localidades. Essa diferença foi verificada nas três variáveis analisadas (diâmetro à altura do peito, altura média das plantas e volume total de madeira), o que permitiu inferir sobre a existência de variabilidade genética entre progênies. A população híbrida estudada possuía bom potencial produtivo e suficiente variabilidade genética a ser explorada por seleção. Os métodos de seleção apresentaram estimativas semelhantes de ganhos genéticos.

Teste de condutividade elétrica em sementes de Albizia hassleri (Chodat) burkart. fabaceae-mimosoideae

Este trabalho teve por objetivo verificar o uso do teste de condutividade elétrica para avaliar a qualidade fisiológica de sementes de Albizia hassleri (Chod) Burkart. provenientes de diferentes matrizes. O teste de condutividade elétrica foi realizado a 25 ºC, com cinco repetições de 20 sementes embebidas em 75 mL de água destilada por 2, 4, 6, 12, 24, 48, 72, 96 e 120 h. O teste de germinação foi conduzido a 25 ºC com cinco repetições de 20 sementes por 19 dias. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias de matrizes, comparadas pelo teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade. Adicionalmente, procedeuse ao estudo de correlações entre os resultados de condutividade elétrica com os do teste de germinação e ao ajuste de regressões entre os valores de sementes com protrusão de radícula e de plântulas normais em função dos valores de condutividade elétrica, em cada período de embebição das sementes. Verificou-se grande variabilidade entre as matrizes, tanto no teste de germinação quanto no de condutividade elétrica. Os resultados de condutividade elétrica apontaram baixas estimativas de correlações com os obtidos no teste de germinação. As equações de regressão apresentaram baixos valores de coeficiente de determinação, denotando-se a grande variabilidade dos resultados. Pode-se concluir que o teste de condutividade elétrica não foi adequado para discriminação da qualidade fisiológica de sementes de A. hasslerii provenientes de diferentes árvores-matriz.

Prognose da produção de Eucalyptus camaldulensis Dehnh. pela aplicação da função de distribuição S B de Johnson

O objetivo deste estudo foi realizar a prognose da produção de um povoamento de Eucalyptus camaldulensis Delnh, localizado em Cuiabá, MT. Na distribuição diamétrica, utilizou-se a Função S B de Johnson ajustada pelo método dos momentos. O modelo testado para expressar os atributos da floresta foi avaliado por meio de análise de regressão. De maneira geral, com os testes realizados foi possível verificar que o modelo apresentou ajuste satisfatório e sem tendência nos resíduos. A eficiência de prognose foi avaliada pelo teste "t", desvio de prognose e correlação entre o volume prognosticado e o volume observado na idade de prognose. O processo de modelagem utilizado permitiu obter, com detalhes, as análises das tendências do crescimento, a partir das quais se pode concluir que a metodologia adotada permitiu a obtenção de estimativas da produção atual e futura, utilizando-se de um conjunto de modelos biomatemáticos discriminados em cada fase deste estudo.

Aplicação da Distribuição de Weber ao peso de pinhas verdes

O objetivo deste trabalho foi verificar a eficiência da Distribuição de Weber quando aplicada aos dados de frequências de pesos de pinhas. Foram coletadas e pesadas 40 pinhas verdes, na Região Metropolitana de Curitiba. Os pesos foram distribuídos em seis classes com intervalo de 90 g. A Distribuição de Weber ajustou-se aos dados dos pesos das pinhas, de acordo com o teste de Kolmogorov-Smirnov. Os valores esperados pela distribuição, a média e a moda calculadas resultaram em valores próximos aos observados, mostrando que as expressões desenvolvidas foram eficientes. A facilidade para ajustar o modelo ora apresentado, o cálculo da média, a variância, o desvio-padrão e os pontos de inflexão, por meio das expressões desenvolvidas, são vantagens dessa distribuição. Devido à sua flexibilidade, pode-se afirmar que essa técnica pode ser aplicada a diversas distribuições de dados do setor florestal, bem como a outras séries de dados biológicos.