ADEQUAÇÃO DO RESISTOGRAPH PARA A ESTIMATIVA DA DENSIDADE BÁSICA DA MADEIRA DE Eucalyptus

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1 ADEQUAÇÃO DO RESISTOGRAPH PARA A ESTIMATIVA DA DENSIDADE BÁSICA DA MADEIRA DE Eucalyptus José Tarcísio Lima (jtlima@ufla.br) Departamento de Ciências Florestais Universidade Federal de Lavras Lavras MG Paulo Ricardo Gherardi Hein (paulo_hein@hotmail.com) Departamento de Ciências Florestais Universidade Federal de Lavras Lavras MG Paulo Fernando Trugilho (trugilho@ufla.br) Departamento de Ciências Florestais Universidade Federal de Lavras Lavras MG José Reinaldo Moreira da Silva (jreinaldo@ufla.br) Departamento de Ciências Florestais Universidade Federal de Lavras Lavras MG RESUMO: Os métodos de amostragem para caracterização da madeira em uma árvore, normalmente, implicam no seu abate, impossibilitando que futuras inspeções sejam efetuadas, além de impedir que árvores superiores sejam matrizes em programas de melhoramento florestal. Para a determinação da densidade básica da madeira, a existência de métodos rápidos, não-destrutivos e confiáveis, pode resultar em expressivos ganhos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho do Resistograph F-4S na estimativa da densidade básica da madeira de árvores de Eucalyptus. Valores médios de densidade básica (DB) foram determinados em laboratório e comparados aos valores médios da Amplitude de resistência da madeira à penetração da haste do Resistograph. A média da Amplitude (A) foi 13,66%, variando de 7,3% a 3,8%. As densidades básicas médias das madeiras variaram de,414 g/cm³ a,479 g/cm³. Os perfis gráficos diametrais da Amplitude (A) apresentaram tendência de crescimento do início para o fim da inspeção. A variação diametral da densidade básica da madeira apresentou-se mais homogênea nas árvores plantadas em terreno plano do que nas árvores plantadas em terrenos inclinados. A correlação entre os valores de Amplitude e densidade básica da madeira foi alta, apresentando valores entre,76 e,81. Os modelos matemáticos ajustados para estimar a densidade básica média da madeira a partir da Amplitude apresentaram medidas de precisão aceitáveis com coeficientes de determinação entre 7,1% e 83,9%. Os modelos quadráticos foram os que apresentaram melhor desempenho. Palavras-chave: Eucalyptus, densidade básica, Resistograph ADAPTATION OF THE RESISTOGRAPH FOR THE ESTIMATION OF THE BASIC DENSITY OF THE Eucalyptus WOOD ABSTRACT: The methods of sampling for wood characterization in the tree, frequently implicate in cut it down, disabling that future inspections are made, besides jeopardizing that superior trees are matrix of the programs of forest improvement. For the determination of the basic density of wood, the existence of fast, nodestructive and reliable methods can result in expressive gain. The objective of this work was to evaluate Resistograph F-4S'S to estimate the basic density of the Eucalyptus wood. Average values of basic density (DB) were determined in laboratory and compared to the average values of the of Resistograph Amplitude (resistance of the wood to the drill penetration into the stem). The average Amplitude (A) was 13.66%, varying from 7.3% to 3.8%. The basic densities averages of wood varied from.414 g/cm³ to.479 g/cm³. The diametrical graphic profiles of the Amplitude (A) presented tendency of growth from the beginning to the end of the inspection. The diametric variation of the basic density of wood was more homogeneous in the trees planted on flat land than on slopped lands. The correlation between the values of Amplitude and basic density of wood was high, presenting values between,76 and,81. The mathematical model fitted to estimate the average basic density of the wood as function of the Amplitude presented acceptable measures of precision, with the determination coefficient between 7,1% and 83,9%. The quadratic models were the ones that presented better performance. Keywords: Eucalyptus, basic density, Resistograph

2 1. INTRODUÇÃO Os produtos florestais, sobretudo a madeira, vêm ocupando posição de destaque no cenário mundial. O surgimento de tecnologias mais eficientes está possibilitando cada vez mais a utilização racional da madeira, tornando-a matéria-prima para os mais diversos fins. Até os anos 8 o maior objetivo na implantação de uma floresta era obter a máxima produção volumétrica. Hoje há uma crescente preocupação com a qualidade da madeira (PADILHA, 5), que está relacionada à sua adequabilidade a um dado uso ou ao seu desempenho frente à utilização a que foi submetida. Para a obtenção de um produto final de alto desempenho, a qualidade da madeira é fator precípuo e determinar as suas propriedades, assim como a sua variação dentro do tronco antes de sua utilização, é fundamental para seu emprego adequado. A existência de métodos rápidos, confiáveis e não-destrutivos para caracterização e qualificação de madeira resulta em ganhos expressivos nos programas de melhoramento florestal, pois permitem que as avaliações sejam realizadas em campo, dispensando alguns procedimentos comuns e bastante onerosos. Dessa maneira, se faz necessário o desenvolvimento de métodos que permitam a avaliação de algumas das propriedades da madeira com rapidez, confiabilidade, baixo custo e que, preferencialmente, não provoque danos às árvores ou às madeiras em estudo. Com base no exposto, constata-se que são de grande relevância os estudos que visam a adequação de equipamentos como o Resistograph na determinação de propriedades da madeira, tais como a densidade básica, além de, simultaneamente, avaliar o perfil diametral do caule ou da madeira serrada. O objetivo principal desse estudo foi avaliar a adequação do Resistograph F-4S para a estimativa da densidade básica da madeira de árvores de Eucalyptus. O Resistograph O Resistograph foi desenvolvido na Alemanha, com a finalidade de executar análises em condições de campo do lenho das árvores, postes e estruturas de madeira. A princípio, o Resistograph tem como objetivo criar um sistema de medição easy-to-use, robusto e preciso para detectar defeitos internos na madeira. O método é baseado na medida da resistência da madeira à penetração de uma agulha inserida com movimentação constante em uma árvore (GANTZ, ). De acordo com RINN et al. (1996), o princípio do aparelho é bastante simples: uma broca muito fina (3 mm de diâmetro) feita de aço de alta qualidade, é direcionada para dentro da madeira a uma predeterminada taxa, dependendo da espécie de madeira, e do modelo empregado. Quando a broca atravessa a madeira, encontra intensidades diferentes de resistência. Essa resistência reflete: a condição estrutural das paredes celulares; as variações entre lenho inicial e tardio nos anéis de crescimento; a espécie da madeira e seu desenho típico (por exemplo, anéis difusos ou porosos), e a maneira em que a árvore tem se desenvolvido em resposta às condições ambientais.

3 À medida que a ponta da haste do equipamento penetra a madeira, sensores medem e registram a variação da resistência da madeira à sua penetração. Valores de profundidade de penetração e Amplitude de resistência são registrados em uma unidade eletrônica e simultaneamente são impressos em papel, produzindo um gráfico. A resistência da madeira à penetração da haste do Resistograph possibilita identificar, com razoável clareza e bastante rapidez, o perfil diametral do caule da árvore penetrada ou da madeira serrada, no caso de aplicação do equipamento em estruturas de madeira. Aplicações do Resistograph A utilização do Resistograph na madeira é bastante ampla, seja na avaliação do estado de sanidade da árvore, no estado de conservação da madeira, em programas de seleção de árvores baseado na densidade ou dureza ou ainda na avaliação de anéis de crescimento (TOMAZELLO FILHO, 1999). Segundo RINN et al. (1996), dependendo da madeira, mesmo variações na densidade dos anéis de crescimento da árvore podem ser discernidas. Este pode ser o caso da madeira de Eucalyptus de rápido crescimento que produz camadas de crescimento largas. Em árvores vivas ou em toras, os dados podem ser coletados penetrando-se a broca no sentido diametral, principalmente se o objetivo for obter a variação radial da resistência à penetração. Além da aplicação da broca no sentido diametral, aplicações podem ser feitas em partes isoladas do tronco, em galhos ou em peças serradas com o objetivo de detectar falhas na formação anatômica causadas por meios naturais durante a formação anatômica do lenho ou por ataques de organismos xilófagos. A madeira oferece diferentes intensidades de resistência à perfuração, as quais refletem: a condição estrutural da madeira ao longo do perfil avaliado; as variações entre lenho inicial e tardio nos anéis de crescimento; bolsas de quino, óleo ou resina; regiões apodrecidas, bem com outros eventos comuns às árvores. COSTELO E QUARLES (1999) obtiveram resultados que indicam que o Resistograph pode ser usado em avaliações de sanidade. O equipamento produz diagnósticos seguros na investigação da profundidade das lesões no tronco. O Resistograph fornece um nível mais elevado de confiabilidade e consistência quando comparado com outros métodos de prospecção interna. O Resistograph apresenta algumas vantagens sobre outros aparelhos estimadores de densidade em árvores vivas (como Pilodyn, por exemplo): (i) Os resultados do Resistograph não tem seus valores modificados caso as medições sejam realizadas por diferentes operadores; (ii) Não exige a retirada da casca; (iii) Permite obter leituras de casca a casca; (iv) Fornece medidas de diâmetro com e sem casca; (v) É portátil e de fácil manuseio. Além disso, o Resistograph pode detectar possíveis variações da densidade relativa, de cerne e alburno e de madeira juvenil e adulta. Em contrapartida, algumas desvantagens podem ser observadas e são inerentes ao equipamento: (i) Ventos podem fazer com que a árvore se desloque e ocasione o desequilíbrio das tensões de crescimento ao longo do fuste. Tal situação pode influenciar a leitura do equipamento; (ii) Baixa autonomia da bateria que acompanha o aparelho; (iii) O equipamento

4 tem seu desempenho afetado quando penetra árvores de altas densidades; (iv) Ocorrência de atrito da haste da broca com a parede interna do tronco, ocasionando um aumento da resistência em relação ao valor original detectado pela ponta da broca (NICOLOTTI & MIGLIETTA, 1998 e TOMAZELLO FILHO, em AMARAL, ); (v) Sérios problemas mecânicos decorrentes da utilização intensa do equipamento em um mesmo período (AMARAL, ) Resistograph x densidade básica: algumas considerações O Resistograph foi utilizado para estimar a densidade em diferentes compostos de madeira (painéis) e em amostras de madeiras de diferentes espécies. WINISTORFER et al. (1995), citado por GANTZ (), trabalharam com a densidade média de chapa de fibras, Aglomerados e Oriented Strand Board (OSB), e encontraram alta correlação entre os perfis verticais da densidade obtidos com o Resistograph e com densitômetro de raio X. RINN et al. (1996) citado por GANTZ (), encontraram boas correlações (R² =.8) entre a resistência média da broca (leituras do Resistograph ) e a densidade de madeira medida com densitômetro de raio X na madeira seca. CHANTRE e ROZENBERG (1997) compararam perfis de densitometria de raio X e do Resistograph de um plantio de Pseudotsuga menziesii de 5 anos de idade. Eles relataram uma correlação moderada (R² =,6) para o perfil da densidade média, mas uma alta correlação (R² =,93) para o perfil da densidade média ponderada. ISIK e LI (3) utilizaram o equipamento para estimar a densidade da madeira e obtiveram resultados que sugerem que o Resistograph pode ser usado de maneira confiante e eficiente para a seleção de árvores em programas de melhoramento. Os autores ainda salientam que o método é rápido, não-destrutivo, e muito mais barato do que o método volumétrico tradicional.. MATERIAL E MÉTODOS.1 Material e ambiente Foram utilizadas, neste trabalho, árvores do gênero Eucalyptus, provenientes de plantio localizado em Belo Oriente-MG, de propriedade da Empresa Celulose Nipo-Brasileira S.A. - Cenibra, em locais de baixada (Figura ) e de encosta (figura 3) na região do Vale do Rio Doce, no Estado de Minas Gerais. A altitude dos locais de plantio varia de 3 a 5 m, a latitude é de e a longitude é de 4 3. De acordo com a classificação de Köppen, o tipo de clima é Aw, tropical chuvoso de Savana e com precipitação anual de 15 mm. A temperatura média é em torno de 5 C e a umidade relativa média anual é de 67,3%.

5 CLONE 57 CLONE 19 encosta baixada encosta baixada Figura 1 Amostragem Para a realização deste estudo foram utilizados dois clones, plantados em espaçamento 3 x 3,3m, aos sete anos de idade. Para cada clone utilizou-se seis árvores, sendo que, três das árvores encontravam-se em terreno de encosta, e as outras três em baixada (Figura 1). Figura Ambiente de baixada Figura 3 Ambiente de encosta. - Propriedades físicas..1 - Densidade básica Para determinação da densidade básica, os corpos-de-prova utilizados foram obtidos diametralmente nos respectivos discos, a cada centímetro (Figura 4). O teor de umidade foi mantido acima do ponto de saturação das fibras utilizando-se de imersão em dessecadores com sistema de vácuo. A densidade básica foi determinada de acordo com a norma ASTM D- 395 (1997), utilizando-se o método da imersão em água e considerando a densidade básica como sendo a relação entre peso absolutamente seco e o volume verde das amostras. DISCO FAIXA CENTRAL AMOSTRA 1 cm Figura 4 - Confecção dos corpos-de-prova

6 .. Resistência da madeira à penetração da haste do Resistograph O modelo utilizado foi o Resistograph F4-S, acoplado a uma furadeira Bosch. As árvores selecionadas tiveram seus caules perfurados pela haste do Resistograph na altura de 1,3 m do solo. Imediatamente antes das medições com o equipamento, a casca das árvores foi removida e o diâmetro à altura do peito (DAP) medido. Ao perfurar a árvore com uma broca de aço de três mm e diâmetro e 4 cm de comprimento, à velocidade constante, o Resistograph pode captar diferenças de resistência mecânica da madeira por meio de dispositivos mecânico-sensíveis. O resultado é registrado em uma unidade eletrônica e, simultaneamente, impresso em um gráfico traçado pelo equipamento. Para cada indivíduo investigado, foram tomadas duas medições, uma no sentido Sul Norte, e outra no sentido Norte Sul (Figura 5). A sn A ns N S N S.3 Composição dos bancos de dados Figura 5 Amostragem no sentido sul norte e norte sul. Com a finalidade de estimar a densidade básica da madeira, modelos foram ajustados baseando-se em diferentes bancos de dados. A Figura 6 apresenta esquematicamente a composição das bases de dados utilizadas no presente trabalho: Foram feitos inicialmente dois ensaios com o Resistograph, um no sentido norte sul e outro em sentido sul norte. A amostragem dos valores de amplitude de resistência (A%) no sentido norte sul compôs o banco de dados A ns e a amostragem de valores A% no sentido sul norte compôs o banco de dados A sn. Outros dois bancos de dados foram formados a partir das duas amostragens realizadas: O banco de dados A m, que é composto pelos valores médios das duas amostragens iniciais e o banco de dados A c, que foi formado de acordo com o procedimento Amplitude Cruzada (Figura 7).

7 A ns A m A medula B E medula F A sn A c C medula D A medula C Figura 6: Composição das bases de dados. A Amplitude Cruzada (A c ) consiste na junção dos valores de Amplitude medidos em sentido norte sul (A ns ) e sul norte (A sn ). A Amplitude Cruzada (A c ) consiste na junção dos valores de Amplitude medidos em sentido norte sul (A ns ) e sul norte (A sn ). Para compor tal base de dados, utilizou-se o seguinte procedimento: (i) Plotou-se os pares de observações Amplitude (ordenada) e profundidade de observação, medidas na extensão diametral, na direção norte sul; (ii) Eliminou-se os valores além da medula, tornando-se válidos apenas a metade do percurso da broca do Resistograph na direção norte sul; (iii) Repetiu-se as operações dos itens i e ii para as inspeções realizadas na direção sul norte; (iv) Copiou-se a metade aproveitada da inspeção sul norte, adicionando-a, porém, na ordem inversa. O procedimento é ilustrado pela Figura 7. Ans dados descartados A Asn medula B dados descartados C medula D Ac A medula C Figura 7 Composição de valores da base de dados da Amplitude Cruzada.

8 .4 - Análise dos dados O Resistograph produz os gráficos que relacionam a profundidade de penetração (abscissa) e a resistência à penetração (ordenada), medida em porcentagem de Amplitude (A%). A Amplitude fica armazenada na unidade eletrônica do Resistograph e para estudá-la foi necessária a adoção de uma metodologia apropriada. O Resistograph registra 1 pares de profundidade avançada pela broca e de Amplitude por centímetro de penetração na madeira. Inicialmente os dados foram descarregados em um computador pelo programa F-Tools Pro. A seguir os dados foram exportados para a planilha eletrônica Excel, sendo que para cada centímetro de penetração da broca, foi feita uma média da Amplitude (%). Dessa maneira, as bases de dados para modelagem foram compostas de valores médios a cada centímetro perfurado pela haste. Os primeiros milímetros, antes que a agulha do Resistograph inicie a perfuração da madeira, não apresentam nenhuma resistência da broca nos perfis gerados (porcentagem zero de amplitude da resistência à perfuração). No lado oposto da árvore, a partir do momento em que a agulha atravessa a madeira, uma resistência constante é registrada. Para evitar distorções nos resultados, os dados que se referem a essas regiões foram removidos da base de dados (figura 8). Madeira inicial descartado descartado Madeira final Figura 8 Ilustração dos valores de Amplitude de resistência descartados para análise dos dados e limites madeira inicial e madeira final. Um aumento na resistência à perfuração é produzido no ponto onde a agulha do aparelho começa a perfurar a madeira. O mesmo acontece quando a agulha atravessa a madeira. Estes pontos foram identificados ao longo do perfil diametral e definidos como "madeira inicial" e "madeira final" para cada árvore. Tal procedimento foi adotado por GANTZ (). Os valores de Amplitude de resistência à penetração, medidos pelo Resistograph foram comparados aos valores de densidade básica da madeira, determinados pelo método gravimétrico em laboratório..5 - Modelagem A partir dos valores de densidade básica média da madeira e de Amplitude de resistência média, alguns modelos foram ajustados para estimativa da densidade da madeira. Os modelos são apresentados abaixo:

9 D Linear = ( β A) + β + μ 1 D Polinomial = ( β A ) + ( β 1 A) + β + μ Sendo: D Linear - Densidade básica média estimada por modelo linear; D Polinomial - Densidade básica média estimada por modelo polinomial; β o - parâmetro da regressão β 1 - parâmetro da regressão A - Amplitude de resistência média µ - erro da regressão Para ajuste dos parâmetros dos modelos, utilizou-se as quatro bases de dados (A ns, A sn, A m e A c ) e a seleção dos modelos foi realizada através das seguintes medidas de precisão: (i) - Coeficiente de determinação (R²), em percentagem; (ii) - erro padrão (S yx ), em percentagem da média, e (iii) - Análise da distribuição gráfica dos resíduos. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os valores médios de Amplitude de resistência e densidade básica da madeira das 1 árvores investigadas são apresentados na Tabela 1. Tabela 1 - Valores médios de Amplitude de resistência (%) e densidade básica da madeira (g/cm³) das 1 árvores: Clone Variável Topografia baixada encosta DB (g/cm³),465, A ns (%) 17,55 17,9 A sn (%) 17,84 16,9 DB (g/cm³),43, A ns (%) 9,4 1,66 A sn (%) 8,53 11,8 A ns - Amplitude de resistência amostrada em sentido norte sul; A sn - Amplitude de resistência amostrada em sentido sul norte e DB - densidade básica da madeira (g/cm³). A Análise da Tabela permite contatar que a densidade básica média variou de,43 g/cm³ a,466 g/cm³. LIMA (1999) obteve resultados compatíveis aos estudar 6 clones de Eucalyptus aos 8 anos de idade. Segundo este autor, a densidade básica da madeira variou de,436 g/cm³ a,577 g/cm³. Os maiores valores de densidade básica foram observados em áreas de encosta (,466 g/cm³ para o clone 57 e,449 para o clone 19). MELO (4), estudando árvores aos 4 meses do clone 57, plantadas tanto em baixadas como em encostas, obteve resultados semelhantes:

10 ,453 g/cm³ para as árvores do clone 57 plantadas em baixada e,457 g/cm³ para as árvores plantadas em encosta. Os clones 19 e 57 apresentaram respectivamente valores médios de 9,97% e 17,35% de Amplitude de resistência. O clone 57 é considerado suscetível à ação de tempestades, enquanto o clone 19 é considerado tolerante. MELO (4) afirma que a tolerância dos clones às tempestades é maior quando plantadas em encosta. Os valores de Amplitude apresentados por este estudo são inferiores aos resultados dos estudos conduzidos por LIMA et al (6), no qual os valores de Amplitude de resistência em árvores aos 16 anos, apresentaram uma média de 4%, variando entre 1% e 33%. GANTZ () obteve valores entre 17,18% para Eucalyptus globulus (sete anos de idade, densidade aparente variando de,59 g/cm³ a,6 g/cm³) e 1,9% para Eucalyptus urophylla (quatro anos de idade densidade aparente variando de,59 g/cm³ a,63 g/cm³) que respectivamente. A partir dos perfis diametrais obtidos pelo Resistograph constatou-se que os resultados apresentam um padrão crescente dos valores de Amplitude de resistência à medida que a haste do equipamento penetra a madeira. GANTZ (), HEIN e LIMA (5) e LIMA et al. (6) relatam a mesma tendência de aumento dos valores de Amplitude. A densidade básica média das árvores apresentou um valor de,45 g/cm³ com um desvio padrão de,197 e coeficiente de variação de 4,33%. Tais medidas de precisão estão de acordo com a maioria das literaturas disponíveis. Deve-se salientar que o termo densidade básica média da madeira (DB) adotada neste trabalho não expressa a densidade básica média da árvore. A terminologia DB se refere a média das densidades básicas da faixa de madeira que a haste do Resistograph perfura no tronco, conforme ilustra a Figura. 4.1 Variação da densidade básica da madeira A partir dos valores de densidade básica das madeiras determinadas no perfil diametral das árvores, estabeleceu-se o padrão de variação da densidade básica da madeira para cada clone e topografia investigados. Os valores de densidade básica da madeira representam a média de três indivíduos avaliados. Pode-se verificar que a variação da densidade é mais suave na topografia de baixada, ao passo que na topografia de encosta, o padrão de variação é menos uniforme. Nas árvores do clone 19, ocorre o mesmo comportamento, como ilustra a Figura 4.

11 BAIXADA ENCOSTA DB (g/cm³),6,55,5,45,4,35,3,5, CLONE 57 CLONE 19 DB (g/cm³),6,55,5,45,4,35,3,5, CLONE 57 CLONE 19 Perfil diametral (cm) perfil diametral (cm) Figura 4 - Variação do perfil diametral da densidade básica das madeiras das árvores localizadas em baixada e em encosta. Acredita-se que a possível ocorrência de madeira de reação seja o fator responsável pelo diferente padrão de variação da densidade no perfil diametral das árvores plantadas em terreno de encosta. Nesses indivíduos, é provável que seja formada uma madeira com diferentes propriedades físicas e mecânicas. Tal fenômeno é um mecanismo que a árvore utiliza na tentativa de compensar a diferença nas tensões de crescimento decorrente da topografia declivosa em que foram plantadas Correlação entre amplitude de resistência e densidade básica média da madeira A correlação entre os valores de Amplitude de resistência (A%) e densidade básica média da madeira (DB, g/cm³) foi alta, variando de,76 a,81, como mostra a Tabela. Os valores do Resistograph medidos no sentido sul norte (A sn ) apresentaram alta correlação com a densidade básica média da madeira (DB). Os resultados do Resistograph medidos no sentido norte-sul (A ns ) apresentaram correlação em menor magnitude devido à provável ocorrência de nós no percurso percorrido pela haste do equipamento. Acredita-se que a diferença no comportamento das duas amostragens (A ns e A sn ) seja decorrente do perfil diametral observado. Tais amostragens apresentaram médias estatisticamente semelhantes, 13,9 e 13,4 respectivamente. Tal hipótese pode ser reforçada pelo fato de que quando utilizados os valores médios das duas amostragens (A m ), a correlação existente entre a Amplitude média e a densidade básica média da madeira, apresentou-se como um valor intermediário, quando comparados com as correlações DB x A ns e DB x A sn Tabela - Correlação dos valores médios do Resistograph e da densidade básica média das árvores. DB A ns A sn A m A c DB 1 A ns,76 1 A sn,81,839 1 A m,794,954,963 1 A c,783,95,937,984 1 DB Densidade básica média da madeira (g/cm³); A ns - Amplitude de resistência medido no sentido norte sul (%); A sn - Amplitude de resistência medido no sentido sul norte (%); A m valores médios

12 das Amplitudes de resistência medidos nos sentidos sul norte e sul norte (%) e A c valores de Amplitude de resistência obtidos por Amplitude Cruzada (%). Os perfis produzidos pelo equipamento mostraram uma tendência de aumento na Amplitude da resistência à medida que a broca penetra diametralmente a árvore. Com o objetivo de atenuar tal problema, adotou-se um procedimento que foi denominado neste trabalho por Amplitude Cruzada. Os resultados da amostragem A c, que contém parte dos valores medidos no sentido norte sul e sul norte, apresentou-se bastante semelhante aos resultados da média desses valores (Am) Modelos para estimativa da densidade básica média da madeira. Modelos lineares e quadráticos foram ajustados e modelados baseados em: A ns, A sn, A m e A c, os quais são apresentados a seguir: Tabela 3 - Modelos para estimativa da densidade básica média da madeira com base nos valores A ns Função modelo ajustado R² (%) S xy (g/cm³) Linear DB =, ,35835* A ns 49,9,14 Quadrática DB =,3964 +,595488* A ns -,1* A ns ² 5,5,15 DB - densidade básica média da madeira (g/cm³); A ns - Amplitude de resistência medido no sentido norte sul (%); R² - coeficiente de determinação (%) e S xy erro padrão residual (g/cm³) Distribuição de resíduos (linear - RNS x Dens) Distribuição de resíduos (binomial - RNS x Dens) Erro (%) ,41,4,43,44,45,46,47,48,49 Densidade (g/cm ³) Erro (%) ,41,4,43,44,45,46,47,48,49 Densidade (g/cm³) Figura 5 Distribuição gráfica dos resíduos das equações ajustadas com base nos valores A ns A amostragem em sentido norte sul, devido a possíveis irregularidades na madeira, nas regiões em que foram penetradas pela haste do equipamento, forneceu equações de menor precisão, com o coeficiente de determinação variando entre 49,87% a 5,46%, as quais são apresentadas na Tabela 3. Tabela 4 - Modelos para estimativa da densidade básica média da madeira com base nos valores A sn. Função Modelo ajustado R² (%) S xy (g/cm³) Linear DB =, ,31655* A sn 65,9,1 Quadrática DB =, ,15584* A sn -,314136* A sn ² 83,9,9 DB - densidade básica média da madeira (g/cm³); A sn - Amplitude de resistência medido no sentido sul norte (%); R² - coeficiente de determinação (%) e S xy erro padrão residual (g/cm³)

13 Distribuição de resíduos (linear - RSN x Dens) Distribuição de resíduos (binomial - RSN x Dens) Err o (%) ,41,4,43,44,45,46,47,48,49 Densidade (g/cm³) Er r o (%) ,41,4,43,44,45,46,47,48,49 Densidade (g/cm³) Figura 6 Distribuição gráfica dos resíduos das equações ajustadas com base nos valores A sn A amostragem em sentido sul norte forneceu equações de boa precisão, com o coeficiente de determinação (R²) igual a 65,95% para o modelo linear e 83,93% para o modelo quadrático, como mostra a Tabela 4. A distribuição gráfica dos resíduos para o modelo quadrático (Tabela 4) é apresentada na Figura 6 e também foi bastante satisfatória. A equação que apresentou melhor desempenho, entre todos os modelos testados e ajustados, foi o modelo quadrático (Tabela 4) ajustado com base na amostragem medida em sentido sul norte. Na tentativa de buscar explicações para a diferença no comportamento das duas amostragens A ns e A sn, outras duas base de dados (A m e A c ) foram criadas e utilizadas para modelagem. Os resultados são apresentados nas Tabelas 5 e 6, respectivamente. Tabela 5 - Modelos para estimativa da densidade básica média da madeira com base nos valores A m. Função Modelo ajustado R² (%) S xy (g/cm³) Linear DB =,4718 +,339671*A m 63,1,1 Quadrática DB =,344 +,1316*A m -,338393*A m ² 7,3,1 DB - densidade básica média da madeira (g/cm³); A m valores médios das Amplitudes de resistência medidos no sentido sul norte e sul norte (%); R² - coeficiente de determinação (%) e S xy Erro padrão residual (g/cm³) Erro (%) Distribuição de resíduos (linear - Media x Dens) ,41,4,43,44,45,46,47,48,49 Densidade (g/cm³) Erro (%) Distribuição de resíduos (binomial - Média x Dens) ,41,4,43,44,45,46,47,48,49 Densidade (g/cm³) Figura 7 Distribuição gráfica dos resíduos das equações ajustadas com base nos valores A m A Tabela 5 apresenta as equações e as respectivas medidas de precisão para os ajustes com base na média das amostragens A ns e A sn. O coeficiente de determinação do modelo quadrático foi de 7,3% e 63,1% para o modelo linear e indica que a utilização da média das amostragens parece ser viável na estimativa da densidade básica da madeira. A distribuição gráfica dos resíduos para o banco de dados Am mostrou um comportamento intermediário, conforme o esperado. Resultados semelhantes podem ser observados na Tabela 6, que apresenta as equações e medidas de precisão para o procedimento da Amostragem Cruzada

14 Tabela 6 - Modelos para estimativa da densidade básica média da madeira com base nos valores A c. Função Modelo ajustado R² (%) S xy (g/cm³) Linear DB =,476 +,474639*A c 61,3,189 Quadrática DB =,3998 +,1391*A c -,8734*A c ² 7,,11865 DB - densidade básica média da madeira (g/cm³); A c valores de Amplitude de resistência obtidos com base na metodologia Amplitude Cruzada (%); R² - coeficiente de determinação (%) e S xy Erro padrão residual (g/cm³). Distribuição de resíduos (linear - Cruzada x Dens) Distribuição de resíduos (binomial - Cruzada x Dens) Err o (%) ,41,4,43,44,45,46,47,48,49 Densidade (g/cm³) Err o (%) ,41,4,43,44,45,46,47,48,49 Densidade (g/cm³) Figura 14 Distribuição gráfica dos resíduos das equações ajustadas com base nos valores A c 4.3 Classificação das equações ajustadas A equação que apresentou melhores medidas de precisão foi primeira equação da Tabela 7, no entanto, sugere-se que sejam utilizadas, a segunda e terceira equações. Tais equações foram ajustadas com base nas duas amostragens realizadas em campo (A ns e A sn ) e por esse motivo representam melhor as características do povoamento. Para caracterização da madeira, a aplicação do Resistograph se mostrou um método rápido, não-destrutivo e confiável. Sua utilização em campo resulta em ganhos expressivos, uma vez que dispensa procedimentos de rotina, como o abate da árvore, retirada de discos, confecção de corpos-de-prova e determinação da densidade básica. Tabela 7 Classificação das equações ajustadas com suas respectivas medidas de precisão. Posição BD Equação ajustada R² (%) S xy (g/cm³) 1 A sn DB =, ,15584* A sn -,314136* A sn ² 83,9,87 A m DB =,344 +,1316*A m -,338393*A m ² 7,3,118 3 A c DB =,3998 +,1391*A c -,8734*A c ² 7,,119 4 A sn DB =, ,31655* A sn 65,9,1 5 A m DB =,4718 +,339671*A m 63,1,15 6 A c DB =,476 +,474639*A c 61,3,18 7 A ns DB =,3964 +,595488* A sn -,1* A sn² 5,5,153 8 A ns DB =, ,35835* A sn 49,9,146 BD banco de dados utilizado pra ajustar os modelos; DB densidade básica média da madeira (g/cm³); R² - coeficiente de determinação (%); S xy erro padrão residual (g/cm³) 5. CONCLUSÃO O Resistograph se mostrou um equipamento adequado para estimativa a densidade básica da madeira de Eucalyptus spp;

15 a média da resistência à perfuração medida pelo Resistograph, denominada por Amplitude, foi de 13,66%, variando de 7,3% a 3,8%; as densidades básicas médias das madeiras variaram de,414 g/cm³ a,479 g/cm³; os perfis gráficos diametrais da Amplitude de resistência à penetração apresentaram tendência de crescimento do início para o fim da inspeção; os modelos quadráticos forneceram equações mais precisas na estimativa da densidade básica da madeira de Eucalyptus spp; a amostragem em sentido sul norte gerou equações mais precisas nas estimativas de densidade básica da madeira de Eucalyptus spp; a variação radial da densidade básica da madeira foi mais homogênea nas árvores plantadas em terreno de baixada, para os dois clones investigados e a variação radial da densidade básica da madeira foi mais acentuada nas árvores plantadas em terreno de encosta, para os dois clones investigados. 6. AGRADECIMENTOS FAPEMIG, CNPq e Cenibra 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS Annual book of ASTM. Denvers, p. D Standarts methods of testing smmal, clear especimens of timber, p AMARAL, R.D.A.M. Diagnóstico da ocorrência de cupins xilófagos em árvores urbanas do bairro de Higienópolis, na cidade de São Paulo. Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. Universidade de São Paulo. Piracicaba,. p.71. (Tese de Mestrado). BURGER, L.M.; RICHTER, H.R. Anatomia da madeira. São Paulo: Nobel, p. CHANTRE, G.; ROZENBERG, P. Can drill resistance profiles (Resistograph) lead to withinprofile and within-ring density parameters in Douglas fir wood? Timber Management Toward Wood Quality and End-Product Values. CTIA/IUFRO International Wood Quality Workshop, p COSTELLO, L.R.; QUARLES, S.L. Detection of wood decay in blue gum and elm: an evaluation of the Resistograph and the Portable Drill. Journal of Arboriculture 5 (6): Novembro p DOWNES, G.; HUDSON, I.; RAYMOND, C.; DEAN, G.; MICHELL, A.; SCHMILECK, L.; EVANS, R.; MUNERI, A Sampling plantation Eucalyptus for wood and fiber properties. CSIRO, Australia. 13 pp.

16 GANTZ, C.H. Evaluating the efficiency of the Resistograph to estimate genetic parameters for wood density in two softwood and two hardwood species. Raleigh: University of North Carolina State, 88p.. (Dissertação de Mestrado em Ciências Florestais) HEIN, P. R. G. ; LIMA, J. T. Estudo da resistência da madeira à penetração da haste do Resistograph F4-S e sua relação com a densidade da madeira em 5 espécies de árvores localizadas no campus da UFLA. In: XVIII Congresso de Iniciação Científica da UFLA, 5, Lavras, 5. ISIK, F; LI, B.L. Rapid assessment of wood density of live trees using the Resistograph for selection in tree improvement programs. Canadian Journal of Forest Research, 33(1): TOMAZELLO FILHO, M; Resistógrafo: qualidade e precisão na análise da madeira. IPEF Notícias. N. 144, p.4-5, maio/junho, Disponível em < LIMA, J.T.; ROBERT, C.S; TRUGILHO, P.F.; CRUZ, C.R.; VIEIRA, R.S. Inspeção da madeira de Eucalyptus com o resistograph para a avaliação de sua densidade básica. Revista Scientia Forestalis, 6. (Submetido para publicação) LIMA, J.T. Clonal variation in the solid wood properties of Eucalyptus p. Dissertação (Doutorado) University of Wales, Bangor. MELO, V.M. Variações nas propriedades da madeira de clones de Eucalyptus cultivados em diferentes topografias e sujeitos a tempestades. Lavras: UFLA, p. (Dissertação de Mestrado em Ciências Florestais) PANSHIN, A.J.; DE ZEEUW, C. Textbook of wood technology..ed. New York: McGraw- Hill, v.1 641p. PANSHIN, A.J.; DE ZEEUW, C. BROWN, H.P. Textbook of wood technology. 3.ed. New York: McGraw-Hill, 197. v.1 75p. RIBEIRO, F.A.; FILHO, J.Z. Variação da densidade básica da madeira em espécies/procedências de Eucalyptus spp. IPEF, Piracicaba SP, n.46, p.76-85, jan./dez.,1993. RINN, F.; SCHWEINGRUBER, F.H.; SCHAR, E. Resistograph and X-ray density charts of wood comparative evaluation of drill resistance profiles and X-ray density charts of different wood species. Holzforschung, 5(4): SHIMOYAMA, V.R. Variações da densidade básica e características anatômicas e químicas da madeira em Eucalyptus sp p. Dissertação (Mestrado em Ciência Florestal). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba, 199. ZOBEL, B. J.; J. B. JETT Genetics of Wood Production., Springer, Berlin, Heidelberg, New York. 337 pp.