Physiological responses and soil water balance of clonal Eucalyptus under contrasting spacings and genotypes

• Main Author: Rodrigo Eiji Hakamada
• Other Authors: Sílvio Frosini de Barros Ferraz
• Language: English
• Published: Universidade de São Paulo 2016
• Subjects: Densidade de plantio; Eficiência de uso da água; Evaporação do solo; Florestas plantadas; Interceptação da copa; Potencial hídrico foliar; Transpiração; Uso de água; Canopy interception; Leaf water potential; Plantation forests; Planting density; Soil evaporation; Transpiration; Water use; Water use efficiency
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11150/tde-28112016-113417/

Planting density and genotype have close relationship with the water relations in plants. The scenario of increased occurrence of extreme weather events and the change of Eucalyptus forest plantations to high water deficit regions, led us to the three key questions of this study: (1) What is the relationship between planting density and the potential water stress? (2) The planting spacing interferes the water use efficiency (WUE), i.e. the amount of biomass produced by the amount of water transpired? (3) Can the planting density change the soil water balance (BHS)? To develop this work, we settled a field trial in Mogi Guacu, SP, in February 2012. We planted four genetic material (Eucalyptus grandis x E.urophylla1 {Urograndis1}, Eucalyptus grandis x E.urophylla2, E.urophylla and E.grandis x E.camaldulensis {Grancam}) with different levels of tolerance to drought and four planting spacings (3.4, 7.0, 10.5 and 16.9 m2 plant-1, which correspond to densities of 2,949 , 1,424 and 1,028 and 591 plants ha-1). In Chapter 1, we evaluated the leaf water potential (representing potential water stress) of the four clones for 1 year, between 1.5 and 2.5 years. Regardless of the genetic material, the higher the wood productivity, the greater the leaf water potential. The denser planting (2,949 plants ha-1) stands generated 39% more wood, however, water stress potential reached up to 33% higher than the least dense planting (591 plants ha-1). In the second chapter, during the same period, we evaluated the efficiency of water use, which did not vary according to the change of planting density, but showed differences between genotypes with US 2.3, 2.2 and 1, 5 g L-1 to Urograndis, Urophylla and Grancam, respectively, at a density of 1,424 plants ha-1. Finally, the third chapter evaluated for two years, between 1.7 and 3.7 years, transpiration (T), soil evaporation (Es) and canopy interception (Ei), which together made up evapotranspiration (ET). Subtraction of precipitation (P) per ET resulted in soil water balance (SWB). The SWB was positive or near zero for the two clones evaluated (Urograndis1 and Grancam) when planting density was less than or equal to 1,028 trees ha-1. In the denser planting, the balance was -25%. These studies show that: a higher wood growth results in a higher potential drought stress, generating a clear trade-off between production and survival of trees. However, the detailed study of genetic materials fall under that there are increasing opportunities in water use efficiency, though without the increase in water use, bringing a greater share of water in the watershed scale. Finally, plantations above 1,028 ha-1 trees resulted in a negative soil water balance of -25% at the peak of growth. Together, this study reveals that spacing associated with genotypes can serve as tools in the search for balance between timber production and conservation of natural resources. === A densidade de plantio e o genótipo possuem estreita relação com as relações hídricas nas plantas. Sob um cenário de maior ocorrência de eventos climáticos extremos e do avanço dos plantios florestais de eucalipto para regiões de elevado déficit hídrico, elaboramos três perguntas-chave para esse estudo: (1) Qual a relação entre a densidade de plantio e o potencial estresse hídrico? (2) O espaçamento de plantio interfere na eficiência do uso da água (EUA), i.e., na quantidade de biomassa produzida pela quantidade de água transpirada? (3) Pode a densidade de plantio alterar o balanço hídrico do solo (BHS)? Para responder a essas questões, instalou-se um ensaio de campo em Mogi Guacu, SP, em fevereiro de 2012. Foram plantados quatro materiais genéticos (Eucalyptus grandis x E.urophylla1 {Urograndis1}, Eucalyptus grandis x E.urophylla2, E.urophylla e E.grandis x E.camaldulensis {Grancam}) com distintos níveis de tolerância à seca e quatro espaçamentos de plantio (3,4, 7,0, 10,5 e 16,9 m2 planta-1, que correspondem às densidades de 2.949, 1.424 e 1.028 e 591 plantas ha-1). No capítulo 1, avaliou-se o potencial hídrico foliar (representando o potencial estresse hídrico) dos quatro clones durante 1 ano, entre 1,5 e 2,5 anos. Independentemente do material genético, quanto maior a produtividade madeireira atingida, maior o potencial hídrico foliar. Os plantios mais adensados (2.949 plantas ha-1) geraram povoamentos 39% mais produtivos, no entanto, o potencial estresse hídrico chegou a atingir 33% acima do plantio menos adensado (591 plantas ha-1). No segundo capítulo, durante o mesmo período, avaliou-se a eficiência do uso da água, que não variou conforme a mudança de densidade de plantio, mas apresentou diferença entre os genótipos, com EUA de 2,3, 2,2 e 1,5 g L-1 para os clones Urograndis, Urophylla e Grancam, respectivamente, na densidade de 1.424 plantas ha-1. Por fim, o terceiro capítulo avaliou durante dois anos, entre 1,7 e 3,7 anos, a transpiração (T), evaporação do solo (Es) e interceptação de água pela copa (Ei), que somados compunham e evapotranspiração (ET). A subtração da precipitação (P) da ET resultou no balanço hídrico do solo (BHS). O BHS foi positivo ou próximo de zero para os dois clones avaliados (Urograndis1 e Grancam) quando a densidade de plantio foi inferior ou igual a 1.028 árvores ha-1. No plantio mais adensado, o balanço foi de -25%. Estes estudos demonstram que: a maior produtividade madeireira acarreta em maior potencial estresse hídrico, gerando um claro dilema entre a produção e a sobrevivência dos plantios. No entanto, o estudo detalhado dos materiais genéticos releva que há possibilidades de incremento na eficiência do uso da água sem que ocorra o aumento no uso da água, trazendo um maior compartilhamento da água na escala da microbacia. Por fim, plantios acima de 1.028 árvores ha-1 resultaram em um balanço hídrico do solo negativo médio de -25% no pico do crescimento. Em conjunto, o presente trabalho releva que o espaçamento associado a materiais genéticos específicos, podem servir como ferramenta na busca pelo equilíbrio entre a produção madeireira e a conservação de recursos naturais.