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.

Taxa de emissão de CO2 de um latossolo fertirrigado com ácido fosfórico por gotejamento

A aplicação de fertilizantes fosfatados por meio de fertirrigação com sistemas de irrigação localizada pode causar obstrução de emissores. Para evitar esse problema, pode ser utilizado o ácido fosfórico como fonte de fósforo às plantas. Porém, têm sido pouco investigados os efeitos da irrigação relacionados às perdas de CO2 do solo para a atmosfera, em conseqüência da decomposição do carbono orgânico e da infiltração de água no solo. Neste trabalho, investigou-se, no período de um mês, o efeito da fertirrigação com ácido fosfórico nas taxas de emissão de CO2 de um latossolo desprovido de vegetação, na Área Experimental de Irrigação da UNESP, Câmpus de Jaboticabal - SP. Utilizou-se de um sistema de irrigação por gotejamento, com delineamento experimental em blocos casualizados, constando de cinco repetições e cinco tratamentos (0; 30; 60; 90 e 120 kg ha-1de P2O5), aplicados via fertirrigação com ácido fosfórico. Verificou-se que as taxas de emissão de CO2 aumentaram significativamente após as fertirrigações, porém não houve efeito da dose do ácido fosfórico sobre as taxas. A umidade do solo mostrou-se um fator importante na relação entre as variações das taxas de emissão e a temperatura do solo ao longo do período estudado.

Avaliação do espectro de gotas de pontas de pulverização hidráulicas utilizando a técnica da difração do raio laser

As pontas de pulverização são os componentes mais importantes dos pulverizadores na aplicação de agrotóxicos. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo avaliar o espectro de gotas de pontas de pulverização hidráulicas de jato plano (standard e antideriva) e de jato cônico vazio, disponíveis no mercado, submetidas a diferentes pressões da calda. Em ambiente controlado, avaliou-se o espectro de gotas, por meio de um analisador a laser de gotas em tempo real, nas pressões de 200; 300 e 400 kPa para as pontas de jato plano, e de 400; 500 e 600 kPa para as pontas de jato cônico. Os resultados permitiram concluir que: o espectro de gotas foi influenciado pela vazão nominal das pontas e pela pressão da calda; o potencial de deriva das pontas de jato plano standard e de jato cônico vazio foi alto; o uso de pontas de pulverização antideriva dotadas de pré-orifício aumentou o diâmetro das gotas, constituindo-se, portanto, em fator auxiliar para a redução da deriva nas pulverizações, e a avaliação do espectro de gotas empregando-se a técnica da difração do raio laser mostrou-se rápida e precisa.

Variabilidade espacial da emissão de CO2 em Latossolos sob cultivo de cana-de-açúcar em diferentes sistemas de manejo

Neste trabalho, foi determinada a estrutura da variabilidade espacial da emissão de CO2, temperatura e umidade de solos desprovidos de vegetação em duas localidades sob cultivo da cana-de-açúcar, em sistemas de manejos de cana crua e de cana queimada, no nordeste do Estado de São Paulo. A emissão de CO2 e a temperatura do solo foram registradas utilizando-se de câmara de fluxo portátil e sensor de temperatura do sistema LI-6400. A umidade foi avaliada utilizando sistema portátil TDR. A maior emissão foi observada no local sob manejo de cana queimada, com valor médio de 2,05 μmol m-2 s-1, porém a dependência espacial na emissão de CO2 foi encontrada somente na área sob manejo de cana crua. Os mapas de krigagem da emissão de CO2, temperatura e umidade do solo sob manejo de cana queimada mostraram correspondência à declividade do terreno, com as maiores emissões e temperaturas localizadas na parte mais alta, sendo as maiores umidades do solo encontradas na parte mais baixa do local estudado. Os resultados indicam correlação linear positiva da emissão de CO2 com a temperatura, e negativa com a umidade do solo somente no local com manejo de cana queimada, e não no sistema de cana crua, onde a presença de palhada certamente impede a ação direta da radiação solar e o escoamento de chuvas.

Temporal variability of soil CO2 emission after conventional and reduced tillage described by an exponential decay in time model

To study Assessing the impact of tillage practices on soil carbon losses dependents it is necessary to describe the temporal variability of soil CO2 emission after tillage. It has been argued that large amounts of CO2 emitted after tillage may serve as an indicator for longer-term changes in soil carbon stocks. Here we present a two-step function model based on soil temperature and soil moisture including an exponential decay in time component that is efficient in fitting intermediate-term emission after disk plow followed by a leveling harrow (conventional), and chisel plow coupled with a roller for clod breaking (reduced) tillage. Emission after reduced tillage was described using a non-linear estimator with determination coefficient (R²) as high as 0.98. Results indicate that when emission after tillage is addressed it is important to consider an exponential decay in time in order to predict the impact of tillage in short-term emissions.

Application of simulated annealing in simulation and optimization of drying process of Zea mays malt

Kinetic simulation and drying process optimization of corn malt by Simulated Annealing (SA) for estimation of temperature and time parameters in order to preserve maximum amylase activity in the obtained product are presented here. Germinated corn seeds were dried at 54-76 °C in a convective dryer, with occasional measurement of moisture content and enzymatic activity. The experimental data obtained were submitted to modeling. Simulation and optimization of the drying process were made by using the SA method, a randomized improvement algorithm, analogous to the simulated annealing process. Results showed that seeds were best dried between 3h and 5h. Among the models used in this work, the kinetic model of water diffusion into corn seeds showed the best fitting. Drying temperature and time showed a square influence on the enzymatic activity. Optimization through SA showed the best condition at 54 ºC and between 5.6h and 6.4h of drying. Values of specific activity in the corn malt were found between 5.26±0.06 SKB/mg and 15.69±0,10% of remaining moisture.

Soil CO2 emission as related to incorporation of sugarcane crop residues and aggregate breaking after rotary tiller

Soil tillage is a process that accelerates soil organic matter decomposition transferring carbon to atmosphere, mainly in the CO2 form. In this study, the effect of rotary tillage on soil CO2 emission was investigated, including the presence of crop residues on the surface.Emissions were evaluated during 15 days after tillage in 3 plots: 1) non-tilled and without crop residues on soil surface (NTwo), 2) rotary tiller without the presence of crop residues on soil surface (RTwo), and 3) rotary tiller with the presence of crop residues in soil surface (RTw). Emissions from the RTw plot were higher than the other plots, (0.777 g CO2 m-2 h-1), with the lowest emissions recorded in the NTwo plot (0.414 g CO2 m-2 h-1). Total emission indicates that the difference of C-CO2 emitted to atmosphere corresponds to 3% of the total additional carbon in the crop residues in the RTw plot compared to RTwo. The increase in the RTwo emission in comparison to NTwo was followed by changes in the aggregate size distribution, especially those with average diameter lower than 2 mm. The increase in emission from the RTw plot in relation to RTwo was related to a decrease in crop residue mass on the surface, and its higher fragmentation and incorporation in soil. When the linear correlation between soil CO2 emission, and soil temperature and soil moisture is considered, only the RTw treatment showed significant correlation (p<0.05) with soil moisture.

Development of experimental structure and influence of high CO2 concentration in maize cro

Maize is a C4 plant that shows few or no response to high [CO2]. Thus, this study aimed to analyze the photosynthetic rate and yield of maize under high [CO2] and develop open-top chambers (OTC) to create an atmosphere enriched with CO2. The experiment was conducted between October 2008 and March 2009. The OTCs were developed in modular scheme. Measurement of photosynthetic rates, transpiration, stomata conductance, grain yield and dry matter were performed. The experimental design was randomized blocks with four replications and three treatments: P1 - plants grown in OTC with 700 ppm [CO2], P2 - plants grown in OTC with environmental [CO2], and P3 - control, cultivated in open field. The results were analyzed by ANOVA and Tukey's test (Pr< 0.05). The chambers can reduce by 25% the photosynthetically active radiation and increase the air and leaf temperatures. Plants under high [CO2] (P1) showed the highest photosynthetic rates and the lowest stomata conductance and transpiration. The total weight of grains (g) and dry mass of shoots (g) showed no increases for P1, despite their higher photosynthetic rates.

Crop residues on short-term CO2 emissions in sugarcane production areas

The proper management of agricultural crop residues could produce benefits in a warmer, more drought-prone world. Field experiments were conducted in sugarcane production areas in the Southern Brazil to assess the influence of crop residues on the soil surface in short-term CO2 emissions. The study was carried out over a period of 50 days after establishing 6 plots with and without crop residues applied to the soil surface. The effects of sugarcane residues on CO2 emissions were immediate; the emissions from residue-covered plots with equivalent densities of 3 (D50) and 6 (D100) t ha-1 (dry mass) were less than those from non-covered plots (D0). Additionally, the covered fields had lower soil temperatures and higher soil moisture for most of the studied days, especially during the periods of drought. Total emissions were as high as 553.62 ± 47.20 g CO2 m-2, and as low as 384.69 ± 31.69 g CO2 m-2 in non-covered (D0) and covered plot with an equivalent density of 3 t ha-1 (D50), respectively. Our results indicate a significant reduction in CO2 emissions, indicating conservation of soil carbon over the short-term period following the application of sugarcane residues to the soil surface.

Influences of two CO2 concentrations and water availability on bean crop

This study was carried out to determine some physiological and phenological responses of the bean under high [CO2] and drought stress. The experiment was conducted from April to July 2009 in Viçosa, Brazil. The open-top chambers were used to enrich the air with CO2, whereas the drought stress was applied between the flowering and the ripening. The randomized block design was used, with four replicates in the subplots. The following plots were [CO2] at 700ppm (F1) and [CO2] environmental (F2) and the subplots were well watering (S1) and drought stress (S2). The results were subjected to Anova and the Tukey test (P < 0.05). For the treatments F1S1 and F1S2 the photosynthetic rate showed increments of 59% and the transpiration reduction of 12%. The yield, leaf temperature and stomatal conductance were not significant different to high [CO2], different from the dry matter, who showed increment of 20% (F1S1) and the water use efficiency who showed increase of 90% for high [CO2]. The osmotic potential was lower in plants under drought stress (F2S2 and F1S2), followed by plants under high [CO2] (F1S1). Despite the increment in photosynthesis, high [CO2] does not guarantee higher yield.

Tamanho de gotas de pontas de pulverização em diferentes condições operacionais por meio da técnica de difração do raio laser

O presente trabalho objetivou avaliar o espectro de gotas de pontas de pulverização hidráulicas, submetidas a diferentes pressões e composições de calda, por meio de um analisador de partículas a laser. Em delineamento inteiramente casualizado, avaliaram-se duas pontas de jato plano duplo com indução de ar (AD-IA/D 11002 e AD-IA/D 11004) e duas pontas de jato cônico vazio (MAG - 2 e MAG - 4), em esquema fatorial 3 x 2: três pressões de pulverização (207, 276 e 345 kPa para as pontas de jato plano duplo e 414; 483 e 552 kPa para as pontas de jato cônico); e duas composições de calda (água e água mais o adjuvante fosfatidilcoline + ácido propiônico). A adição do adjuvante reduziu o diâmetro da mediana volumétrica das gotas pulverizadas pelas pontas AD-IA/D 11002 e 11004; porém, teve efeito inverso com a ponta MAG - 4 e não o alterou com a ponta MAG - 2. Em condições climáticas adversas, não se recomenda o uso de pontas de jato cônico vazio, mesmo com a adição do adjuvante testado, em virtude do alto risco potencial de deriva.

Emissão de CO2 do solo associada à calagem em área de conversão de laranja para cana-de-açúcar

A emissão de CO2 do solo (FCO2) em áreas agrícolas é resultante da interação de diversos fatores, sendo alterada pela prática de manejos do solo e da cultura, além das condições edafoclimáticas locais. Neste estudo, objetivou-se quantificar a FCO2 em função da calagem e posição da aplicação (antiga linha e entrelinha) da cultura da laranja em área de conversão para a cultura da cana-de-açúcar, no município de Frutal-MG. Os tratamentos avaliados foram: Linha/CC (linha com aplicação de calcário); Entrelinha/CC (entrelinha com aplicação de calcário); Linha/SC (linha sem aplicação de calcário), e Entrelinha/SC (entrelinha sem aplicação de calcário). FCO2, temperatura do solo (Ts) e umidade do solo (Us) foram avaliadas durante 12 dias. O maior valor médio da FCO2 ao longo do período de estudo foi observado no tratamento Linha/CC (9,63 µmol m-2 s-1); e o menor, no tratamento Entrelinha/CC (5,92 µmol m-2 s-1), segundo teste de Tukey. A FCO2 foi negativamente correlacionada à Us na Linha/CC (r = - 0,56; p < 0,05) e na Linha/SC (r = - 0,66; p < 0,05). Entre a FCO2 e a Ts, verificou-se correlação positiva e significativa na Linha/CC (r = 0,76; p < 0,001), na Linha/SC (r = 0,89; p < 0,001) e na Entrelinha/SC (r = 0,66; p < 0,05). Observou-se que a calagem e a posição de aplicação (linha e entrelinha) influenciaram nas emissões de CO2 do solo.

Leaf concentrations of nitrogen and phosphorus in phaseolus vulgaris l. Plants under high CO2 concentration and drought stress

This study aims to evaluate the leaf concentration of nitrogen and phosphorus correlated to the production of photoassimilates in beans plants (Phaseolus vulgaris L.) under high [CO2] and drought stress. The experiment was conducted in Viçosa (Brazil), during the period from April to July 2009, by using open-top chambers equipped with CO2 injection system. The drought stress was applied, through the irrigation suspension, during the period from flowering to maturation. The experimental design was randomized blocks in split-plot scheme with four replication, where the plots with plants grown in [CO2] of 700 mg L-1 and [CO2] environment of 380 mg L-1 and the subplots with plants with and without drought stress. The results were submitted to ANOVA and Tukey test (p < 0.05). In the plants under high [CO2] with and without drought stress, the photosynthetic rate increased by 59%, while the dry matter presented an increment of 20% in the plants under high [CO2] without drought stress. Reductions in [N] and [P] occurred in plants grown under high [CO2], resulting in greater efficiency in nitrogen use for photosynthesis. The high [CO2] increase only the total dry matter and not the total mass of grains. The drought stress reduces the dry matter and mass of grain, even at high [CO2].

Soybean yield maps using regular and optimized sample with different configurations by simulated annealing

ABSTRACT This study aimed to compare thematic maps of soybean yield for different sampling grids, using geostatistical methods (semivariance function and kriging). The analysis was performed with soybean yield data in t ha-1 in a commercial area with regular grids with distances between points of 25x25 m, 50x50 m, 75x75 m, 100x100 m, with 549, 188, 66 and 44 sampling points respectively; and data obtained by yield monitors. Optimized sampling schemes were also generated with the algorithm called Simulated Annealing, using maximization of the overall accuracy measure as a criterion for optimization. The results showed that sample size and sample density influenced the description of the spatial distribution of soybean yield. When the sample size was increased, there was an increased efficiency of thematic maps used to describe the spatial variability of soybean yield (higher values of accuracy indices and lower values for the sum of squared estimation error). In addition, more accurate maps were obtained, especially considering the optimized sample configurations with 188 and 549 sample points.

Correlação entre as pressões parciais de co2 no ar expirado e no sangue arterial, em porcas submetidas a pneumoperitônio

OBJETIVO: As cirurgias realizadas por via laparoscópica, que utilizam CO2 para realização do pneumoperitônio, cursam com hipercarbia. Esta alteração pode ser estimada pela pressão parcial de CO2 no ar expirado. Este trabalho foi realizado com a finalidade de determinar se há correlação entre pressão parcial de CO2 arterial e pressão parcial de CO2 no ar expirado nas cirurgias por via laparoscópica. MÉTODO: Distribuíram-se 20 porcas em dois grupos: sem pneumoperitônio e com pneumoperitônio de 12 mmHg de pressão intra-abdominal. Foram medidas a pressão endotraqueal, saturação arterial de O2, pressão parcial de CO2 no ar expirado, pH e pressão parcial de CO2 arteriais. RESULTADOS: Após a realização do pneumoperitônio foi encontrado aumento significativo da pressão endotraqueal, da pressão parcial de CO2 no ar expirado e pressão parcial de CO2 arterial. CONCLUSÕES: Apesar de ter ocorrido aumento nas pressões parciais de CO2 tanto arterial quanto no ar expirado, não houve correlação linear entre elas, não se podendo estimar em cirurgias por via laparoscópica a pressão parcial de CO2 arterial pela pressão parcial de CO2 no ar expirado.