Fluxes of CO2 above a sugarcane plantation in Brazil

Fluxes of CO2 were measured above a sugarcane plantation using the eddy-covariance method covering two growth cycles, representing the second and third re-growth (ratoons) harvested with stubble burning. The total net ecosystem exchange (NEE) in the first cycle (second ratoon, 393 days long) was −1964 ± 44 g C m−2; the gross ecosystem productivity (GEP) was 3612 ± 46 g C m−2 and the ecosystem respiration (RE) was 1648 ± 14 g C m−2. The NEE and GEP totals in the second cycle (third ratoon, 374 days long) decreased 51% and 25%, respectively and RE increased 7%. Accounting for the carbon emitted during biomass burning and the removal of stalks at harvest, net ecosystem carbon balance (NECB) totals were 102 ± 130 g C m−2 and 403 ± 84 g C m−2 in each cycle respectively. Thus the sugarcane agrosystem was approximately carbon neutral in the second ratoon. Yield in stalks fresh weight (SFW) attained the regional average (8.3 kg SFW m−2). Although it was a carbon source to the atmosphere, observed productivity (6.2 kg SFW m−2) of the third ratoon was 19% lower than the regional average due to the lower water availability observed during the initial 120 days of re-growth. However, the overall water use efficiency (WUE) achieved in the first cycle (4.3 g C kg−1 H2O) decreased only 5% in the second cycle. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved

Promoting Biodiversity in Forest Ecosystems Using Ecological Forestry

A subset of forest management techniques, termed ecological forestry, have been developed in order to produce timber and maintain the ecological integrity of forest communities through practices that more closely mirror natural disturbance regimes. Even though alternative methods have been described and tested, these approaches still need to be established and analyzed in a variety of geographic regions in order to calibrate and measure effectiveness across different forest types. The primary objective of this research project was to assess whether group selection combined with legacy-tree retention could enhance mid-tolerant tree recruitment in a late-successional northern hardwood forest. In order to evaluate a novel alternative regeneration technique, 49 group-selection openings in three size classes were created in 2003 with a biological legacy tree retained in the center of each opening. Twenty reference sites, managed using single-tree selection, were also analyzed for comparison. The specific goals of the project were to: 1) determine the fate and persistence of the openings and legacy trees 2) assess the understory response of the group-selection openings versus the single-tree selection reference sites, and 3) evaluate the spatial patterns of yellow birch (Betula alleghaniensis Britt.) and eastern hemlock (Tsuga canadensis (L.) Carr.) in the group-selection openings. The results from 8-9 years post-study implementation and the changes that have occurred between 2004/5 and 2011/12 are discussed. The alternative regeneration technique developed and assessed in this study has the potential to enrich biodiversity in a range of forest types. Projected group-selection opening persistence rates ranged from 41-91 years. Openings from 500-1500 m2 are predicted to persist long enough for mid-tolerant tree recruitment. The legacy trees responded well to release and experienced a low mortality rate. Yellow birch (the primary shade mid-tolerant tree in the study area) densities increased with opening size. Maples surpassed all other species in abundance. In the sapling layer, sugar maple (Acer saccharum Marsh.) was 2 to over 300 times more abundant in the group-selection openings and 2 to 3 times more abundant in the references sites than all other species present. Red maple (Acer rubrum L.) was the second most abundant species present in the openings and reference sites. Spatial patterns of yellow birch and eastern hemlock in the openings were mostly aggregated. The southern edges of the largest openings contained the highest magnitude of yellow birch and eastern hemlock per unit area. Continued monitoring and additional treatments will likely be necessary in order to ensure underrepresented species successfully reach maturity.

Tree species and diversity effects on soil water seepage in a tropical plantation

Plant diversity has been shown to influence the water cycle of forest ecosystems by differences in water consumption and the associated effects on groundwater recharge. However, the effects of biodiversity on soil water fluxes remain poorly understood for native tree species plantations in the tropics. Therefore, we estimated soil water fluxes and assessed the effects of tree species and diversity on these fluxes in an experimental native tree species plantation in Sardinilla (Panama). The study was conducted during the wet season 2008 on plots of monocultures and mixtures of three or six tree species. Rainfall and soil water content were measured and evapotranspiration was estimated with the Penman-Monteith equation. Soil water fluxes were estimated using a simple soil water budget model considering water input, output, and soil water and groundwater storage changes and in addition, were simulated using the physically based one-dimensional water flow model Hydrus-1D. In general, the Hydrus simulation did not reflect the observed pressure heads, in that modeled pressure heads were higher compared to measured ones. On the other hand, the results of the water balance equation (WBE) reproduced observed water use patterns well. In monocultures, the downward fluxes through the 200 cm-depth plane were highest below Hura crepitans (6.13 mm day−1) and lowest below Luehea seemannii (5.18 mm day−1). The average seepage rate in monocultures (±SE) was 5.66 ± 0.18 mm day−1, and therefore, significantly higher than below six-species mixtures (5.49 ± 0.04 mm day−1) according to overyielding analyses. The three-species mixtures had an average seepage rate of 5.63 ± 0.12 mm day−1 and their values did not differ significantly from the average values of the corresponding species in monocultures. Seepage rates were driven by the transpiration of the varying biomass among the plots (r = 0.61, p = 0.017). Thus, a mixture of trees with different growth rates resulted in moderate seepage rates compared to monocultures of either fast growing or slow growing tree species. Our results demonstrate that tree-species specific biomass production and tree diversity are important controls of seepage rates in the Sardinilla plantation during the wet season.

Comportamiento de coníferas bajo riego en Dique Yaucha : Mendoza, Argentina

La provincia de Mendoza, que se ubica en el Centro-Oeste de la República Argentina, posee una extensión de 150.830 km2. Prácticamente todas las actividades agropecuarias y forestales están concentradas en el 3% de su territorio que es posible irrigar. Al oeste, en el límite con la República de Chile, está la cadena montañosa que forma parte de la región fitogeográfica del Desierto Andino que se extiende por más de 500 km, con un ancho promedio de 100 km. El objetivo de este trabajo fue evaluar la supervivencia y el comportamiento de distintas especies de coníferas en zonas del piedemonte mendocino. Para ello se instaló una parcela experimental en el Dique Yaucha, ubicado en el Departamento de San Carlos a 34°00' S y 69°07' O, a una altura de 1213 msnm. Las especies del ensayo fueron: Pinus pinea L., Pinus halepensis Mill. y Cupressus arizonica Greene. Se llevaron plantas de aproximadamente 0,70 m de altura, que se instalaron a una distancia de plantación definitiva de 3 x 3 m y se regaron superficialmente por surcos. Se tomaron periódicamente datos dasométricos de diámetro altura de pecho (DAP) de todas las plantas, altura total de los árboles promedio de cada especie, registrándose además las fallas producidas y el estado sanitario. Los resultados obtenidos a la edad de 17 años son: Pinus pinea: diámetro promedio 17 cm, altura 6,60 m y 22,5% de fallas; Pinus halepensis: diámetro promedio 16 cm, altura 8,60 m y 12,2% de fallas; Cupressus arizonica: diámetro promedio 20 cm, altura 7,75 m y 18,1% de fallas. Es de destacar que P. pinea presenta el 6% de fustes bifurcados a baja altura. Todas las especies tienen un buen estado sanitario, no registrándose hasta la fecha plagas o enfermedades que hayan afectado el desarrollo del ensayo.

Comportamiento de clones de álamos en San Carlos : Mendoza, Argentina

Desde hace más de 30 años el Instituto Forestal de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Cuyo, Mendoza, Argentina, ha realizado la introducción de clones de álamos de diversos orígenes, con el fin de evaluar sus comportamientos frente a agentes bióticos y abióticos, ampliar la base genética disponible y mejorar los rendimientos volumétricos promedio de las plantaciones comerciales de la región. Como parte de esta línea de investigación, en 1996 se instaló un ensayo en un establecimiento agrícola-forestal ubicado en el Departamento de San Carlos, provincia de Mendoza, a los 33°46' S; 69°02' O y 940 msnm. Se evaluaron 10 clones de álamos: cuatro P. x deltoides (Stoneville 124, EEA Delta 107/68, INTA 69/69, Fierolo) y seis Populus x canadensis (El Campeador, Neva, Luisa Avanzo, B. L. Constanzo, I-42, I-455), que se dispusieron en parcelas de 9 plantas cada una distribuidas al azar con 4 repeticiones. La distancia de plantación fue de 4 x 6 m. Se realizaron mediciones anuales de diámetro altura pecho (DAP) y altura total de los árboles, además de registrar periódicamente el estado sanitario, en particular en lo referido a la presencia de ataques de cancrosis producida por Septoria musiva Peck. Los clones que produjeron un mayor volumen de madera/ha fueron: Stoneville 124 con una producción de 322 m3/ha, EEA Delta 107/68 con 293 m3/ha, INTA 69/69 con 285 m3/ha y Fierolo con 239 m3/ha. El clon Luisa Avanzo y el clon I-42 presentaron una alta susceptibilidad a cancrosis, lo que motivó un altísimo porcentaje de fallas a partir del tercer año, fallas que se repitieron en menor medida en el resto de los clones P. x canadensis. Cabe concluir que los clones con mejor comportamiento bajo las condiciones del ensayo fueron: Stoneville 124, EEA Delta 107/68 e INTA 69/69.

Comportamiento de procedencias de Pinus nigra bajo riego en Dique Yaucha : Mendoza, Argentina

La provincia de Mendoza, que se ubica en el Centro-Oeste de la República Argentina, posee una extensión de 150.830 km2. Prácticamente todas las actividades agropecuarias y forestales están concentradas en el 3% de su territorio que es posible irrigar. Al Oeste, en el límite con la República de Chile, está la cadena montañosa que forma parte de la región fitogeográfica del Desierto Andino que se extiende por más de 500 km, con un ancho promedio de 100 km. El objetivo de este trabajo fue evaluar la supervivencia y el comportamiento de distintas procedencias de Pinus nigra en zonas del piedemonte mendocino. Para ello se instaló una parcela experimental en el Dique Yaucha, ubicado en el Departamento de San Carlos a 34°00’ S y 69°07’ O, a una altura de 1.213 msnm. Las procedencias del ensayo fueron: Pinus nigra var. clusiana (Francia), Pinus nigra var. austríaca (Livo - Italia), Pinus nigra var. austríaca (Lasa - Italia), Pinus nigra var. knin (ex Yugoslavia) y Pinus nigra var. pyramidalis (Turquía). Se llevaron plantas de aproximadamente 0,30 m de altura que se instalaron a una distancia de plantación definitiva de 3 x 3 m y se regaron superficialmente por surcos. Se tomaron periódicamente datos dasométricos de diámetro altura de pecho (DAP) de todas las plantas, altura total de los árboles promedio de cada procedencia, registrándose además las fallas producidas y el estado sanitario. Los resultados obtenidos a la edad de 17 años son: Pinus nigra var. clusiana (Francia): diámetro promedio 12,1 cm, altura 5,2 m y 10% de fallas; Pinus nigra var. austríaca (Livo -Italia): diámetro promedio 13 cm, altura 4,6 m y 25% de fallas; Pinus nigra var. austríaca (Lasa - Italia): diámetro promedio 13,9 cm, altura 5,60 m y 0% de fallas; Pinus nigra var. knin (ex Yugoslavia): diámetro promedio 14,1cm, altura 6,2 m y 15% de fallas y Pinus nigra var. pyramidalis (Turquía): diámetro promedio 11,6 cm, altura 5,8 m y 40% de fallas. Las plantas presentan una gran variabilidad de formas desde porte abierto a muy fastigiado. Todas las procedencias presentan un buen estado sanitario, no registrándose hasta la fecha plagas o enfermedades que hayan afectado el desarrollo del ensayo.

Forestry Sector Reform and Distributional Change of Natural Resource Rent in Indonesia

After the collapse of the centralized Soeharto regime, deforestation caused by over-logging accelerated. To tackle this problem, an IMF/World Bank-led forestry sector reform program adopted a market-friendly approach involving the resumption of round wood exports and raising of the resource rent fee, with the aim to stop rent accumulation by plywood companies, which had enjoyed a supply of round wood at privileged prices. The Indonesian government, for its part, decentralized the forest concession management system to provide incentives for local governments and communities to carry out sustainable forest management. However, neither policy reform worked effectively. The round wood export ban was reimposed and the forest management system centralized again with cooperation from a newly funded industry-led institution. In the midst of the confusion surrounding the policy reversal, the gap between the price of round wood in international and domestic markets failed to contract, although rent allocations to plywood industries were reduced during 1998-2003. The rents were not collected properly by the government, but accumulated unexpectedly in the hands of players in the black market for round wood.

Environmental variables modeling based on remote sensing data using time series analysis: forestry and agricultural applications

En la actualidad, el seguimiento de la dinámica de los procesos medio ambientales está considerado como un punto de gran interés en el campo medioambiental. La cobertura espacio temporal de los datos de teledetección proporciona información continua con una alta frecuencia temporal, permitiendo el análisis de la evolución de los ecosistemas desde diferentes escalas espacio-temporales. Aunque el valor de la teledetección ha sido ampliamente probado, en la actualidad solo existe un número reducido de metodologías que permiten su análisis de una forma cuantitativa. En la presente tesis se propone un esquema de trabajo para explotar las series temporales de datos de teledetección, basado en la combinación del análisis estadístico de series de tiempo y la fenometría. El objetivo principal es demostrar el uso de las series temporales de datos de teledetección para analizar la dinámica de variables medio ambientales de una forma cuantitativa. Los objetivos específicos son: (1) evaluar dichas variables medio ambientales y (2) desarrollar modelos empíricos para predecir su comportamiento futuro. Estos objetivos se materializan en cuatro aplicaciones cuyos objetivos específicos son: (1) evaluar y cartografiar estados fenológicos del cultivo del algodón mediante análisis espectral y fenometría, (2) evaluar y modelizar la estacionalidad de incendios forestales en dos regiones bioclimáticas mediante modelos dinámicos, (3) predecir el riesgo de incendios forestales a nivel pixel utilizando modelos dinámicos y (4) evaluar el funcionamiento de la vegetación en base a la autocorrelación temporal y la fenometría. Los resultados de esta tesis muestran la utilidad del ajuste de funciones para modelizar los índices espectrales AS1 y AS2. Los parámetros fenológicos derivados del ajuste de funciones permiten la identificación de distintos estados fenológicos del cultivo del algodón. El análisis espectral ha demostrado, de una forma cuantitativa, la presencia de un ciclo en el índice AS2 y de dos ciclos en el AS1 así como el comportamiento unimodal y bimodal de la estacionalidad de incendios en las regiones mediterránea y templada respectivamente. Modelos autorregresivos han sido utilizados para caracterizar la dinámica de la estacionalidad de incendios y para predecir de una forma muy precisa el riesgo de incendios forestales a nivel pixel. Ha sido demostrada la utilidad de la autocorrelación temporal para definir y caracterizar el funcionamiento de la vegetación a nivel pixel. Finalmente el concepto “Optical Functional Type” ha sido definido, donde se propone que los pixeles deberían ser considerados como unidades temporales y analizados en función de su dinámica temporal. ix SUMMARY A good understanding of land surface processes is considered as a key subject in environmental sciences. The spatial-temporal coverage of remote sensing data provides continuous observations with a high temporal frequency allowing the assessment of ecosystem evolution at different temporal and spatial scales. Although the value of remote sensing time series has been firmly proved, only few time series methods have been developed for analyzing this data in a quantitative and continuous manner. In the present dissertation a working framework to exploit Remote Sensing time series is proposed based on the combination of Time Series Analysis and phenometric approach. The main goal is to demonstrate the use of remote sensing time series to analyze quantitatively environmental variable dynamics. The specific objectives are (1) to assess environmental variables based on remote sensing time series and (2) to develop empirical models to forecast environmental variables. These objectives have been achieved in four applications which specific objectives are (1) assessing and mapping cotton crop phenological stages using spectral and phenometric analyses, (2) assessing and modeling fire seasonality in two different ecoregions by dynamic models, (3) forecasting forest fire risk on a pixel basis by dynamic models, and (4) assessing vegetation functioning based on temporal autocorrelation and phenometric analysis. The results of this dissertation show the usefulness of function fitting procedures to model AS1 and AS2. Phenometrics derived from function fitting procedure makes it possible to identify cotton crop phenological stages. Spectral analysis has demonstrated quantitatively the presence of one cycle in AS2 and two in AS1 and the unimodal and bimodal behaviour of fire seasonality in the Mediterranean and temperate ecoregions respectively. Autoregressive models has been used to characterize the dynamics of fire seasonality in two ecoregions and to forecasts accurately fire risk on a pixel basis. The usefulness of temporal autocorrelation to define and characterized land surface functioning has been demonstrated. And finally the “Optical Functional Types” concept has been proposed, in this approach pixels could be as temporal unities based on its temporal dynamics or functioning.

La silvicultura como primera operación de transformación de la madera Forestry as the first operation of wood transformation

Se analiza la influencia de las principales actuaciones selvicolas en la calidad de la madera. Turno, Espaciamiento, Poda, Abonado, Riego y Tratamiento contra plagas.

Teaching Planning of Forestry Engineering in Spain : origins and evolution

This paper addresses the historical evolution of, from its inception, to the present day, within the changing context of EHEA and linked to professional competences. The research methodology, although it is mainly a historical document review, expert opinions on university educational planning of university education of forestry engineering in Spain are also included. The results show the evolution of centralized planning, based on technical knowledge transmission to an approach based on competences (technical, contextual and behavioral) focusing on learning for improving employability.

Modelling agro-forestry scenarios for ammonia abatement in the landscape

Ammonia emissions from livestock production can have negative impacts on nearby protected sites and ecosystems that are sensitive to eutrophication and acidification. Trees are effective scavengers of both gaseous and particulate pollutants from the atmosphere making tree belts potentially effective landscape features to support strategies aiming to reduce ammonia impacts. This research used the MODDAS-THETIS a coupled turbulence and deposition turbulence model, to examine the relationships between tree canopy structure and ammonia capture for three source types?animal housing, slurry lagoon, and livestock under a tree canopy. By altering the canopy length, leaf area index, leaf area density, and height of the canopy in the model the capture efficiencies varied substantially. A maximum of 27% of the emitted ammonia was captured by tree canopy for the animal housing source, for the slurry lagoon the maximum was 19%, while the livestock under trees attained a maximum of 60% recapture. Using agro-forestry systems of differing tree structures near ?hot spots? of ammonia in the landscape could provide an effective abatement option for the livestock industry that complements existing source reduction measures.

The role of visualizations in urban forestry. Conclusions from managers’ perspectives

La presente tesis examina el uso potencial y actual de las técnicas de simulación visual aplicadas al campo de la gestión y la planificación del arbolado urbano. El estudio incluye las aplicaciones potenciales de las visualizaciones por ordenador, así como los beneficios que esto acarrearía. También se analizan las posibles barreras que surgirían de la implementación de esta nueva herramienta y se ofrece una lista de recomendaciones para superarlas. La investigación tiene un carácter exploratorio que utiliza una combinación de técnicas de investigación cuantitativas y cualitativas, dónde se emplean cuestionarios y entrevistas personales semi-estructuradas para estudiar y analizar las opiniones y reacciones de los gestores de arbolado urbano de los distritos de la ciudad de Londres (Reino Unido), denominados Tree Officers (LTOs). Para el desarrollo de la tesis se recopilaron y analizaron las respuestas al cuestionario del 41 por ciento de los LTOs pertenecientes al 88 por ciento de los distritos de Londres y se realizaron un total de 17 entrevistas personales. Los resultados del análisis estadístico de las respuestas del cuestionario y los análisis cruzados de las distintas variables se complementaron con las conclusiones obtenidas del análisis temático de los datos cualitativos recopilados durante las entrevistas. Los usos potenciales de las técnicas de simulación visual aplicadas a la gestión y planificación del arbolado urbano sugeridos fueron obtenidos combinado las conclusiones de, primero, la comparación de las cuestiones que los LTOs consideraron que más tiempo y recursos necesitaban y que actualmente no era posible resolverlas satisfactoriamente con las herramientas y los procesos disponibles, con la información acerca de cómo se habían empleado las visualizaciones en situaciones similares en otros campos tales como planificación urbano, el paisajismo o la gestión forestal. Segundo, se analizaron las reacciones y opiniones de los LTOs ante un conjunto de visualizaciones presentadas durante las entrevistas, desarrolladas ad hoc para mostrar un abanico representativo de ejemplos de utilización de las técnicas de simulación visual, que, a su vez se complementaron con los usos adicionales que los propios LTOs sugirieron tras ver las visualizaciones presentadas. Los resultados muestran que el uso actual de simulaciones visuales por parte de los LTOs es muy limitado pero si que reciben un gran número de visualizaciones de otros departamentos y como parte de la documentación presentada en las solicitudes de permisos para edificación o desarrollo urbanístico. Los resultados indican que las visualizaciones que son presentadas a los LTOs no son objetivas ni precisas por lo que se argumenta que esta situación es un factor importante que impide una toma de decisiones adecuada y una correcta transmisión de infracción al público y al resto de partes implicadas. Se sugiere la creación de un código que regule el uso de visualizaciones en el campo de la gestión y planificación del arbolado urbano. ABSTRACT This thesis examined the use of computer visualizations in urban forestry management and planning. Potential roles of visualizations were determined the benefits that its use would provide. Additionally, the possible barriers in the implementation of visualizations in urban forestry management and planning were also studied and recommendations on how to overcome them were provided The research conducted was an exploratory study using survey research methods and personal semi-structured interviews. The perspectives and reactions of London (UK) boroughs’ tree officers (LTOs) were analysed combining quantitative and qualitative research methods. The study surveyed 41 percent of all Tree Officers in London, obtaining responses from 88 percent of the boroughs and performed 17 personal interviews. Statistical analysis of the data and cross-variables analysis provided rich information that was then complemented with the conclusions from thematic analysis of the qualitative data from the interviews. Potential roles of visualizations were determined first by understanding the challenges that LTOs are facing today and comparing them with how visualizations have helped in similar situations in urban forestry and other related fields like landscape architecture, urban planning and forestry; second, the reactions of LTOs to a set of examples of proposed uses of visualizations were also complemented with the additional uses proposed by LTOs after seeing the visualizations. The visualizations were created ad hoc to show a variety of representative examples of the sue of visualization in urban forestry management and planning and were presented during the interviews to LTOS. Results show that the current production of visualizations is very reduced among tree officers but that they are frequent receptors of visualizations coming from other departments and as part of the documentation of planning applications. Findings show that the current visualizations that get to Tree Officers are biased and inaccurate and therefore it is argued the the current use of visualizations is a threat to legitimate informed decision making and public information. The development of a code for the use of visualizations in urban forestry management and planning is suggested.

Bulletin / Department of Agriculture, Forestry Division.

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