Dissertations / Theses on the topic 'Agroforestry Models'

Silvopastoral systems are a kind of agroforestry system in which trees or shrubs are combined with animals and pastures. Silvopastoral systems are important to intensify pasture production and mitigate climate change effects. However, very few studies have been performed to adapt crop models to simulate these systems. The aim of this study was to parameterize and test the mechanistic crop models APSIM and CROPGRO for estimating Urochloa brizantha cv. BRS Piatã productivity under full sun and in a silvopastoral system, to evaluate the models\' performance to simulate tree-crop interactions, and to develop tools to improve these simulations. For this purpose, four field experiments were conducted under full sun to investigate cutting management under irrigated and rainfed conditions and grazing management under rainfed conditions with high and low N supply. Another experiment was carried out in a silvopastoral system with the trees arranged in simple rows, in East-West orientation, with 15 m between rows and 2 m between plants in the rows. This experiment was conducted under grazing management and rainfed conditions with the pasture variables, microclimate and soil water content being assessed at four distances from the North row (0.00 m, 3.75 m, 7.50 m and 11.25 m). The forage mass simulations for the pasture at full sun, performed using the APSIM-Tropical Pasture model, showed good agreement between observed and estimated data (R2 between 0.82 and 0.97, d between 0.92 and 0.98, and NSE ranging from 0.72 to 0.92), while the simulations with the CROPGRO-Perennial Forage model achieved good precision (R2 between 0.65 and 0.93) and good accuracy (d from 0.86 to 0.97, and NSE from 0.60 to 0.90), for the various managements and environmental conditions. Even considering the promising performance of both models for pastures under full sun, they already needs to be tested in other locations, climate conditions, soils, and grazing or cutting intensities, to prove its accuracy and reach enough confidence. The pasture growth simulations at the silvopastoral system indicated that the APSIM-Tropical Pasture was efficient when only competition by solar radiation was considered (R2 from 0.69 to 0.88, d from 0.90 to 0.96, and NSE between 0.51 and 0.85), but inefficient when considering only competition by soil water (R2 between 0.58 and 0.85, d between 0.58 and 0.82, and NSE from -4.07 to -0.14). The CROPGRO-Perennial Forage achieved good performance on pasture growth simulation at the distances 0.00 m, 3.75 m, and 7.50 m from the trees (R2 from 0.75 to 0.90, d from 0.93 to 0.96, NSE between 0.74 and 0.85). Despite the good results, improvements should be performed in both models for simulating all factors that affect forage growth in silvopastoral systems.<br>Os sistemas silvipastoris são um tipo de sistema agroflorestal em que árvores ou arbustos são combinados com animais e pastagens. Os sistemas silvipastoris são importantes para a intensificação de pastagens e para a mitigação dos efeitos das mudanças climáticas. Entretanto, poucos estudos vêm sendo realizados visando à adaptação de modelos para a simulação desses sistemas. O objetivo desse estudo foi parametrizar e testar os modelos mecanísticos APSIM e CROPGRO para estimar a produtividade de Urochloa brizantha cv. BRS Piatã a pleno sol e em um sistema silvipastoril, avaliar o desempenho dos modelos para simular as interações árvore-pastagem e desenvolver ferramentas para aprimorar tais simulações. Para isso, foram conduzidos quatro experimentos de campo, a pleno sol, para avaliar diferentes manejos da pastagem: corte, em irrigado e sequeiro; e pastejo, em sequeiro e com alto ou baixo suprimento de nitrogênio. Outro experimento foi conduzido em um sistema silvipastoril com as árvores arranjadas em renques simples, com orientação Leste-Oeste, com espaçamento de 15 m entre renques e 2 m entre plantas nos renques. Esse experimento foi conduzido sob pastejo e em sequeiro, com avaliações das variáveis da pastagem, microclima e água no solo em quatro distâncias em relação ao renque Norte (0,00 m; 3,75 m; 7,50 m and 11,25 m). As estimativas de massa de forragem a pleno sol, realizadas com o modelo APSIM-Tropical Pasture, apresentaram boa concordância entre os dados observados e os estimados (R2 entre 0,82 e 0,97, d entre 0,92 e 0,98 e NSE de 0,72 a 0,92), enquanto que, as estimativas geradas pelo modelo CROPGRO-Perennial Forage alcançaram boa precisão (R2 entre 0,65 e 0,93) e boa exatidão (d entre 0,86 e 0,97 e NSE de 0,60 a 0,90), para os diferentes manejos e condições ambientais. Mesmo considerando o desempenho promissor de ambos os modelos para simular pastagens a pleno sol, para confirmar a acurácia e a eficiência destes, são necessários testes em outros locais, condições climáticas, tipos de solo e intensidades de corte ou pastejo. As simulações do crescimento da pastagem no sistema silvipastoril indicaram que o modelo APSIM-Tropical Pasture, foi eficiente quando somente a competição por radiação solar foi considerada (R2 de 0,69 a 0,88, d entre 0,90 e 0,96 e NSE de 0,51 a 0,85), mas ineficiente quando somente a competição por água no solo foi considerada (R2 entre 0,58 e 0,85, d entre 0,58 e 0,82 e NSE de -4,07 a -0,14). O modelo CROPGRO-Perennial Forage atingiu bom desempenho na simulação do crescimento da pastagem para as distâncias 0,00 m, 3,75 m e 7,50 m em relação às árvores (R2 de 0,75 a 0,90, d entre 0,93 e 0,96, NSE de 0,74 a 0,85). Apesar dos bons resultados, ambos os modelos devem ser melhorados para simular todos os fatores que afetam o crescimento de pastagens em sistemas silvipastoris.

This study reports the results of experiments on growth and physiology of an agricultural annual (French bean) and a young tree (poplar) in relation to limited soil water. Competition and complementarity between the species were evaluated in a model agroforestry experiment. The experiments were carried out in a greenhouse and growth cabinet with plants grown in pots containing sandy-loam compost. The species studied were <i>Phaseolus vulgaris</i> cv. Argus and <i>Populus trichocarpa</i> X <i>P. deltoides</i> cv. Raspalje. The main aim of the study was to characterise the responses of both species to different soil water supply regimes, shoot water supply by roots and chemical signalling from the roots in drying soil and to show how these responses could be used in the selection of suitable agroforestry for dry regions. Bean and poplar plants showed differential growth responses although both the species performed better in mixed stands than in monoculture when soil water was severely limited. Beanplants were more competitive than poplar, although both species showed complementarity in exploration for soil water. As the soil dried leaf water potential declined. Stomatal conductance of both species was more closely related to pre-dawn leaf water potential than to mid-day leaf water potential, indicating the importance of soil water status. Experiments with both vertically and horizontally divided root systems showed that bean and poplar plants with at least half of their root system in moist soil were able to maintain leaf water status as well as plants with all their root systems in moist soil. Furthermore, stomatal conductance and leaf expansion of both species were affected directly by soil drying independent of leaf water potential.

[EN] The aim of this Thesis is to establish methodologies to improve agricultural produc-tion techniques, biodiversity conservation, and forecast of air quality, through the analytical capacity of Geographic Information Systems. Several methodologies are proposed to integrate both the geographic component of data and methods, in order to provide a practical, transferable, and integrated solution to the increasing need for environmental studies at larger scales. Initially, a plot-based approach to detect fraction of tree cover from high spatial resolution images in an Irrigation Community is proposed. The calculation of quality rates for the management of Irrigation Communities is important, and requires accurate and up-to-date knowledge of water requirements of each specific crop. The computation of the shadow fraction of vegetation cover on large areas needs of systems to able to integrate the spatial component and enable accurate results. This study presents a shadow fraction approach based on classification of high spatial resolution orthoimages acquired within the Spanish National Plan of Survey of the Territory (PNOT). The results of the classification are subsequently used in a Geographic Information System for irrigation management. Secondly, methodology for the integration of geospatial data from different sources is presented. This method aims to predict actual vegetation models, on a forested Natural Park. The quantitative spatial information is used to characterize a 25 x 25 m grid, includes: (1) topographic descriptors and the solar irradiation metrics, (2) texture features computed from aerial photography, and (3) vegetation indices informing about the vegetation status. A multivariate method is proposed by overlapping layers in a GIS. The results, are tested using independent samples, and point out to the potential of these techniques to provide and to estimate actual vegetation maps as guide in the restoration of forest ecosystems. The last study, is a forecast and evaluation of air pollution related to transport systems in urban areas. The method relies on three different geospatial data sourcess: meteorology conditions, traffic emissions, and street geometry. An inverse model calculation of dispersion of pollutants to determinate emissions of the actual car feet to provide factor emission the methodology uses. A cartographical model is defined in to integrate the geospatial data sets (i.e. measured CO concentrations, Cadastral data, and LIDAR data) with mathematical applied. The results of factor emissions have been tested in other cities. The defined model is used to estimate spatial distribution air pollutant in streets of Valencia city center and the results are represented via maps. The integration of spatial components to traditional methods allows to predict and to describe as working the phenomena in the nature. Additionally, the production of maps of phenomena improves the potential of the analysis, enable to reach more meaningful results. In order to understand and research interactions on them, these systems enable to combine different analysis disciplines and methods. For example, the atmosphere and the environment can be integrated throughout scale in space and time. This Thesis opens up various lines of research to improve our knowledge on agriculture, natural environment, and air quality. Future research may combination and fusion of methodologies to better understand the influence of vegetation cover on air quality, in order to improving the forecast of urban pollution caused by car traffic emissions.<br>[ES] Esta tesis tiene como objetivo establecer técnicas de análisis espacial para el desarrollo de métodos dirigidos a mejorar las técnicas de producción agraria, la conservación de la biodiversidad y evaluar el pronóstico de la calidad de aire, a través de la capacidad analítica de los Sistemas de Información Geográfica (SIG). Se proponen diversas metodologías para incorporar la componente geográfica a los datos y métodos, ofreciendo una solución práctica, transferible e integrada, a la creciente necesidad del estudio del medio que nos rodea, a escalas más amplias. El primer lugar, se propone una metodología basada en la clasificación de imágenes para automatizar la determinación de la cobertura arbórea de un cultivo en las parcelas de una comunidad de regantes. El cálculo de los índices de calidad en la gestión de riego requiere tener un conocimiento preciso de los consumos efectuados y de las necesidades de los cultivos en cada parcela. La determinación de la fracción promedio de suelo cubierto por la vegetación en grandes extensiones, como el caso de una comunidad de regantes, hace necesaria la utilización de sistemas que aporten un aspecto espacial, de manera que faciliten y hagan más preciso el cálculo de la misma. En el presente estudio, se propone un método para determinar la cobertura arbórea en cada parcela a través de una clasificación de imágenes cedidas por el Plan Nacional de Observación del Territorio (PNOT), que permite implementarlo de forma sencilla en un Sistema de Información Geográfica para la gestión del riego. A continuación, se expone una metodología para la obtención de un modelo de distribución de vegetación, (en un Parque Natural de gran valor paisajístico), a partir de datos de la presencia de vegetación forestal y variables ambientales obtenidas de diversas fuentes (modelos digitales de elevación y fotografía aéreas). La información cuantitativa extraída de cada variable es extraída a escala de pixel de 25x25 m y consiste en: (1) descriptores espaciales del relieve y de la radiación, obtenida de modelos digitales de elevación, (2) características texturales extraídas de imágenes aéreas, y (3) índices de vegetación que informan de sus características. Se aplica un método clásico multivariante al que se le incorpora la componente espacial a través de la superposición de capas en un SIG. Los resultados son cotejados con muestras independientes y evidencian la potencialidad del método para construir mapas de vegetación con el objetivo de servir de orientación para la restauración del ecosistema forestal. Finalmente, se presenta una metodología para el pronóstico de la contaminación del aire relacionada con el tráfico rodado en áreas urbanas. El método se basa principalmente en medidas de tres factores: (1) las condiciones meteorológicas, (2) la intensidad de tráfico vehicular, y (3) la geometría de la vía y la aplicación de dos modelos de dispersión de contaminante mediante modelización inversa, (con el objetivo de determinar las emisiones de la actual flota de vehículos). Se utilizan herramientas de información geográfica que integran, a través de un modelo cartográfico, información de diversas fuentes (medidas de concentración de CO, datos catastrales y datos LIDAR) y uso de varios modelos matemáticos. Los resultados de los factores de emisión han sido comparados con los resultados obtenidos en otros estudios desarrollados con la misma metodología, tras su validación se han aplicado los dos modelos de dispersión para estimar la distribución espacial del contaminante en algunas vías del centro de la ciudad de Valencia. La incorporación de la componente espacial a métodos tradicionales sirve de base para predecir y conocer cómo funcionan los fenómenos en la naturaleza, a la vez que permite la creación de una cartografía de los elementos utilizados para el análisis, la investigación y la divulgación<br>[CAT] Aquesta tesi té per objectiu establir tècniques d'anàlisi espacial per al desenvolupament de mètodes dirigits a millorar les tècniques de producció agrària, la conservació de la biodiversitat i per avaluar el pronòstic de la qualitat de l'aire, mitjançant la capacitat analítica dels Sistemes d'Informació Geogràfica. Es proposen diferents metodologies per tal d'incorporar la component geogràfica a les dades i mètodes, oferint una solució pràctica, transferible i integrada a la necessitat creixent de l'estudi del medi que ens envolta, a escales més amplies. Primerament, es proposa una metodologia basada en la classificació d'imatges per tal d'automatitzar la determinació de la cobertura arbòria d'un cultiu a les parcel¿les d'una comunitat de regants. El càlcul del índexs de qualitat de la gestió del reg requereix tindre un coneixement precís del consum efectuat i de les necessitats dels cultius en cada parcel¿la. La determinació de la fracció mitjana de sol cobert per la vegetació en grans extensions, com és el cas d'una comunitat de regants, fa necessària la utilització de sistemes que aporten l'aspecte espacial, de manera que faciliten i augmenten la precisió del càlcul d'aquesta fracció. Al present estudi, es proposa un mètode per determinar la cobertura arbòria a cada parcel¿la mitjançant una classificació de les imatges cedides pel Pla Nacional d'Observació del Territori (PNOT), que permet la implementació senzilla del mètode en un Sistema d'Informació Geogràfica per a la gestió del reg. Seguidament, s'exposa una metodologia per a l'obtenció d'un model de distribució de vegetació, en un Parc Natural de gran valor paisatgístic, a partir de dades sobre la pre-sència de la vegetació forestal i variables ambientals obtingudes de diferents fonts (models digitals d'elevació i fotografies aèries). La informació quantitativa extreta de cada variable és referida a escala de píxel de 25x25 m i consisteix en: (1) descriptors espacials del relleu i de la radiació, obtinguda de models digitals d'elevació, (2) característiques texturals extretes d'imatges aèries, i (3) índexs de vegetació multivariant que informen de les característiques d'aquesta. A més a més, s'utilitza un mètode clàssic multivariant al que s'incorpora la component espacial mitjançant la superposició de capes en un Sistema d'informació Geogràfica. Els resultats són comparats amb mostres independents i evidencien el potencial del mètode per construir mapes de vegetació amb l'objectiu de servir d'orientació per a la restauració de l'ecosistema forestal. Per acabar, es presenta una metodologia per al pronòstic de la contaminació de l'aire en relació al tràfic rodat en àrees urbanes. El mètode es basa principalment en les mesures de tres factors: (1) les condicions meteorològiques, (2) la intensitat del tràfic vehicular, i (3) la geometria de la via i l'aplicació de dos models de dispersió de contaminant mitjançant la modelització inversa, amb l'objectiu de determinar les emissions de la flota de vehicles actual. A més a més, s'utilitzen ferramentes d'informació geogràfica que integren, per mitjà d'un model cartogràfic, informació de diverses fonts (mesures de concentració de CO, dades cadastrals i dades LIDAR) i l'ús de diferents models matemàtics. Finalment, els resultats dels factors d'emissió es comparen amb els resultats d'altres estudis desenvolupats amb la mateixa meto-dologia. Després d'una validació, s'empren dos models de dispersió per estimar la distribució del contaminant en algunes vies del centre de la ciutat de València.<br>López Pérez, E. (2016). Modelos cartográficos en agricultura y medio ambiente: métodos de cálculo de cobertura arbórea, modelo de distribución de especies y modelo de pronostico de calidad de aire [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62189<br>TESIS

Mestrado Mediterranean Forestry and Natural Resources Management (MEDFOR) - Instituto Superior de Agronomia - UL<br>Ethiopia economy strongly depends on coffee (Coffea arabica L.) production. Coffee, like many other agricultural crops, is sensitive to climate change. Future changes in climate will have a negative impact on coffee yield and quality. Studies have called for an urgent development of coffee’s adaptation strategies against climate change and agroforestry systems have received attention as an adaptation and mitigation strategy for coffee production under future climate. This study contributes to the assessment of coffee production in 1) monoculture and in 2) agroforestry systems, under different climate scenarios, in four different regions, providing insights for preliminary recommendations for coffee growers and policy makers. The Yield-SAFE processbased model was used to predict yield of coffee in monoculture and under agroforestry systems for forty years of current and future climate (Representative Concentration Pathways (RCP) 4.5 and 8.5 - HadCM2 model). In monoculture system, coffee yield was estimated to decrease between 4-38 % and 16-58 % in RCP 4.5 and 8.5, respectively from its current yield of 1000-1600 kg ha-1 yr-1. However, in agroforestry system the decrease was between 4-13 % and 13-25 % in RCP 4.5 and 8.5, respectively from its current yield of 1200-2200 kg ha-1 yr-1, showing that agroforestry systems have a higher resilience when facing future climate change.<br>N/A

L'objectiu del present treball de tesi s'explica al capítol I i consisteix en la posta a punt d'un mètode de laboratori que permeti, utilitzant models a escala i mitjançant tècniques de visualització de fluids i de digitalització i tractament d'imatges, l'estudi dels mecanismes de ventilació natural en els hivernacles en condicions d'absència de vent. <br/>Al capítol II es fa una exposició dels fonaments teòrics de la ventilació natural, centrada especialment en l'estudi de l'efecte tèrmic. Es descriuen les diferents tècniques experimentals que poden ser utilitzades per al seu estudi, ja siguin a escala real o mitjançant la utilització de models a escala i en aquest darrer cas, diferenciant entre les que utilitzen aire i les que utilitzen aigua com a fluid de treball. Es fa també una breu introducció a la utilització de mètodes numèrics per l'estudi de la ventilació, així com a les tècniques experimentals més utilitzades per a la visualització de fluids. Finalment, s'indiquen les tècniques escollides per desenvolupar el mètode de laboratori objecte d'aquest treball, que consistiran en la utilització de models a escala utilitzant aigua com a fluid de treball i afegint sal per produir les diferències de densitat que serien les responsables de la ventilació per efecte tèrmic; la visualització del fluid s'aconseguirà mitjançant l'addició de colorant i les tècniques de digitalització i tractament d'imatges ens permetran quantificar les variables físiques d'interès, que seran interpretades mitjançant l'anàlisi dels criteris de semblança. <br/>L'equipament instrumental necessari tant per la simulació física del flux com per la seva visualització, obtenció d'imatges digitalitzades i processat i anàlisi d'aquestes es descriu en el capítol III i consisteix, esquemàticament, en un tanc d'aigua transparent en el que s'introdueixen les maquetes bidimensionals de l'hivernacle en posició invertida, un equip per la injecció de la solució salina i el colorant a l'interior de la maqueta, un conductímetre que permet mesurar de forma contínua la conductivitat elèctrica en un punt fix d'aquesta i enregistrar els valors obtinguts en un data-logger, una vídeo cambra amb el corresponent magnetoscopi i un ordinador personal equipat amb una targeta digitalitzadora d'imatges i amb el software adient per al processat i anàlisi de les imatges. Per als assaigs de camp s'ha construït un hivernacle a escala real, de característiques similars als utilitzats en els assaigs de laboratori, situat a l'interior d'un hivernacle de dimensions molt superiors per tal d'eliminar l'efecte eòlic; en el seu interior s'han instal·lat dos sensors de radiació neta, dues columnes de sensors per determinar la temperatura de l'aire i sensors per determinar la temperatura del sòl a diferents fondàries. <br/>El mètode experimental de laboratori es descriu amb detall en el capítol IV i consisteix en introduir la solució salina amb el colorant a través d'orificis practicats en el "sòl" del model a escala, de forma que el flux descendent provocat per la solució salina, de densitat superior a la de l'aigua del tanc, simuli el flux de flotabilitat provocat per l'escalfament de l'aire al seu contacte amb el terra, calent per l'acció de la radiació solar. S'analitzen les lleis d'escala i es defineix el paràmetre adimensional (è) que ens permet interpretar els increments de temperatura que correspondrien, a escala real, als increments relatius de densitat obtinguts en els experiments. S'indiquen també les tècniques utilitzades per l'obtenció de les imatges digitalitzades i el seu posterior processat i anàlisi i s'estudia la relació existent entre els increments d'intensitat de gris obtinguts en punts homòlegs de diferents imatges d'un mateix experiment i les concentracions de colorant dels punts esmentats; en ser menyspreable en tots els experiments l'efecte de la difussivitat tant de la sal com del colorant, podrem establir la relació existent entre els increments d'intensitat de gris observats en cada punt (píxel) de les imatges capturades i els increments de densitat corresponents. Es planteja un assaig específic per conèixer amb precisió la relació esmentada. <br/>En el mateix capítol, a fi i efecte d'obtenir, amb procediments diferents, resultats que puguin ésser contrastats amb els obtinguts amb el mètode de laboratori proposat, es planteja un model teòric que permet predir els increments de temperatura esperats en funció de les característiques geomètriques de l'hivernacle i de les condicions exteriors. Amb la mateixa finalitat, es proposen assaigs de camp destinats a fer una estimació dels fluxos de calor existents en hivernacles de característiques similars als utilitzats en els assaigs de laboratori i mesurar els increments de temperatura que en aquests es produeixen. <br/>Els resultats obtinguts en els diferents tipus d'assaigs s'agrupen en el capítol V, on en primer lloc s'indica la relació obtinguda entre la concentració de colorant i l'increment d'intensitat de gris de les imatges , que és de tipus exponencial, si bé en aquells casos en que la disminució de la intensitat de gris sigui inferior al 35% pot establir-se una relació de tipus lineal. En els assaigs de laboratori realitzats amb maquetes a diferents escales d'un mateix tipus d'hivernacle, s'obté la distribució dels valors de è en les seccions transversals dels diferents assaigs, es fa una descripció de les característiques del flux i i s'estableix el número de Reynolds a partir del qual les característiques del flux seran independents de la viscositat, que per la geometria estudiada es situa al voltant de 900. Es formula la metodologia per l'elecció de les condicions experimentals adients (escala de longituds i cabal, increment relatiu de densitat i concentració de colorant de la solució salina) que ens permetin aconseguir, d'una banda, una simulació realista de les característiques del flux i d'altra banda, que els resultats dels experiments ens surtin dins d'un rang de valors que faciliti al màxim la seva interpretació. <br/>En el mateix capítol es presenten els resultats obtinguts de l'aplicació del model teòric proposat i dels assaigs de camp realitzats, així com la comparació d'aquests amb els obtinguts en els assaigs de laboratori, no observant-se desviacions importants entre els increments de temperatura obtinguts pels diferents procediments. Finalment es presenten els resultats obtinguts en assaigs de laboratori realitzats amb altres models d'hivernacles de geometries diferents a la utilitzada com a referència per la posta a punt del mètode, indicant-se en cada cas la distribució dels valors del paràmetre adimensional è; en el cas dels hivernacles multi-túnel, tot i que per limitacions en les dimensions del dispositiu experimental no s'arriba a assolir les condicions necessàries per obtenir una simulació realista del flux, s'observa un comportament d'aquest força diferent d'aquell que seria previsible per aplicació de la teoria de l'eix neutre. <br/>El capítol VI és el dedicat a les conclusions, al mateix temps que s'indiquen alguns suggeriments de cara a la futura continuació de la recerca.<br>El objetivo del presente trabajo de tesis se explica en el capítulo I y consiste en la puesta a punto de un método de laboratorio que permita, utilizando modelos a escala y mediante técnicas de visualización de fluidos y digitalización y tratamiento de imágenes, el estudio de los mecanismos de ventilación natural en los invernaderos en condiciones de ausencia de viento. <br/>En el capítulo II se hace una exposición de los fundamentos teóricos de la ventilación natural, centrada especialmente en el estudio del efecto térmico. Se describen las diferentes técnicas experimentales que pueden ser utilizadas para su estudio, ya sean a escala real o mediante la utilización de modelos a escala y en este último caso, diferenciando entre las que utilizan aire y las que utilizan agua como fluido de trabajo. Se hace también una breve introducción a la utilización de métodos numéricos para el estudio de la ventilación, así como a las técnicas experimentales más utilizadas para la visualización de fluidos. Finalmente, se indican las técnicas elegidas para desarrollar el método de laboratorio objeto de este trabajo, que consistirán en la utilización de modelos a escala empleando agua como fluido de trabajo y añadiendo sal para producir las diferencias de densidad que serían las responsables de la ventilación por efecto térmico; la visualización del fluido se conseguirá mediante la adición de colorante y las técnicas de digitalización y tratamiento de imágenes nos permitirán cuantificar las variables físicas de interés, que serán interpretadas mediante el análisis de los criterios de semejanza. <br/>El equipo instrumental necesario tanto para la simulación física del flujo como para su visualización, obtención de imágenes digitalizadas y procesado y análisis de estas se describe en el capítulo III y consiste, esquemáticamente, en un tanque de agua transparente en el que se introducen las maquetas bidimensionales del invernadero en posición invertida, un equipo para la inyección de la solución salina y el colorante en el interior de la maqueta, un conductímetro que permite medir de forma continua la conductividad eléctrica en un punto fijo de esta y registrar los valores obtenidos en un data-logger, una vídeo cámara con el correspondiente magnetoscopio y un ordenador personal equipado con una tarjeta digitalizadora de imágenes y con el software apropiado para el procesado y análisis de las imágenes. Para los ensayos de campo se ha construido un invernadero a escala real, de características similares a los utilizados en los ensayos de laboratorio, situado en el interior de un invernadero de dimensiones muy superiores para eliminar el efecto eólico; en su interior se han instalado dos sensores de radiación neta, dos columnas de sensores para determinar la temperatura del aire y sensores para determinar la temperatura del suelo a distintas profundidades. <br/>El método experimental de laboratorio se describe con detalle en el capítulo IV y consiste en introducir la solución salina con el colorante a través de orificios practicados en el "suelo" del modelo a escala, de forma que el flujo descendente provocado por la solución salina, de densidad superior a la del agua del tanque, simule el flujo de flotabilidad provocado por el calentamiento del aire en su contacto con el suelo, caliente por la acción de la radiación solar. Se analizan las leyes de escala y se define el parámetro adimensional (è) que nos permite interpretar los incrementos de temperatura que corresponderían, a escala real, a los incrementos relativos de densidad obtenidos en los experimentos. Se indican también las técnicas utilizadas para la obtención de las imágenes digitalizadas y su posterior procesado y análisis y se estudia la relación existente entre los incrementos de intensidad de gris obtenidos en puntos homólogos de diferentes imágenes de un mismo experimento y las concentraciones de colorante en dichos puntos; al ser despreciable en todos los experimentos el efecto de la difusividad tanto de la sal como del colorante, podemos establecer la relación existente entre los incrementos de intensidad de gris observados en cada punto (pixel) de las imágenes capturadas y los incrementos de densidad correspondientes. Se plantea un ensayo específico para conocer con precisión la citada relación. <br/>En el mismo capítulo, con el fin de obtener, con procedimientos distintos, resultados que puedan ser contrastados con los obtenidos con el método de laboratorio propuesto, se plantea un modelo teórico que permite predecir los incrementos de temperatura esperados en función de las características geométricas del invernadero y de las condiciones exteriores. Con la misma finalidad, se proponen ensayos de campo destinados a hacer una estimación de los flujos de calor existentes en invernaderos de características similares a los utilizados en los ensayos de laboratorio y medir los incrementos de temperatura que en estos se producen. <br/>Los resultados obtenidos en los distintos tipos de ensayo se agrupan en el capítulo V, en el que se indica, en primer lugar, la relación obtenida entre la concentración de colorante y el incremento de intensidad de gris de las imágenes, que és de tipo exponencial, si bien en aquellos casos en que la disminución de la intensidad de gris sea inferior al 35% puede establecerse una relación de tipo lineal. En los ensayos de laboratorio realizados con maquetas a distintas escalas de un mismo tipo de invernadero, se obtiene la distribución de los valores de è en las secciones transversales de los distintos ensayos, se describen las características del flujo y se establece el número de Reynolds a partir del cual las características del flujo serán independientes de la viscosidad, que para la geometría estudiada se sitúa alrededor de 900. Se formula la metodología para la elección de las condiciones experimentales adecuadas (escala de longitudes y caudal, incremento relativo de densidad y concentración de colorante de la solución salina) que nos permitan conseguir, por un lado, una simulación realista de las características del flujo y por otro lado, que los resultados de los experimentos nos salgan dentro de un rango de valores que facilite al máximo su interpretación. <br/>En el mismo capítulo se presentan los resultados obtenidos de la aplicación del modelo teórico propuesto y de los ensayos de campo realizados, así como la comparación de estos con los obtenidos en los ensayos de laboratorio, no observándose desviaciones importantes entre los incrementos de temperatura obtenidos por los distintos procedimientos. Finalmente se presentan los resultados obtenidos en ensayos de laboratorio realizados con otros modelos de invernadero de geometrías distintas a la utilizada como referencia para la puesta a punto del método, indicándose en cada caso la distribución de los valores del parámetro adimensional è; en el caso de los invernaderos multi-túnel, a pesar de que por limitaciones en las dimensiones del dispositivo experimental no se llegan a alcanzar las condiciones necesarias para obtener una simulación realista del flujo, se observa un comportamiento de este muy distinto del que seria previsible por aplicación de la teoría del eje neutro. <br/>El capítulo VI es el dedicado a las conclusiones, al mismo tiempo que se indican algunas sugerencias con vistas a la futura continuación de la investigación.<br>The aim of the present work is explained in chapter I and consists in setting up a laboratory method that permits, using scale models and through fluid visualization and digital image processing, the study of the natural ventilation mechanisms in greenhouses without a wind effect. <br/>In chapter II, the theoretical basis of natural ventilation is developed, focusing mainly on the study of the thermic effect. Different experimental techniques are described, which may be used for its study, both at full scale or using scale models, and in that last case distinguishing between those using air and those using water as a work fluid. A short introduction on the utilization of numerical methods for the study of ventilation, as well as the most frequently used experimental techniques in fluid visualization is presented. Finally, the chosen techniques to develop the laboratory method subject of the present work are indicated. They consist in the utilization of scale models employing water as a work fluid and adding salt to produce the density differences which are responsible of ventilation by thermic effect. Fluid visualization is achieved by means of dye addition. Digital image processing allows to quantify physical variables of interest. Data are analyzed using similarity criteria. <br/>Instrumental equipment needed for physical flow simulation as well as visualization, digital image processing and analysis is described in chapter III. It basically includes a clear water tank where bidimensional greenhouses scale models are sunk upside-down, a flow pump to inject salty solution and dye inside the model, a conductivity meter measuring continuously at a fixed point of the cross section with a data logger connected to it, a video camera with the corresponding magnetoscope, and a personal computer equipped with an image digitizing card and a software package to process and analyze images. For the field trials, a full scale greenhouse was built up with similar features to those used in laboratory trials, placed inside a much bigger greenhouse in order to avoid the wind effect. Two net radiation sensors were located inside the greenhouse, as well as two sensor columns to measure air temperature and sensors to determine soil temperatures at different depths. <br/>The laboratory method is described with detail in chapter IV. It consists in distributing the salt solution, with the dye, through a set of small holes made in the floor of the scale greenhouse. Thus, the descending flow produced by the saline solution, of density higher than the tank water, simulates the buoyancy flux due to the heating of the greenhouse air in contact with the soil surface, whose temperature is warmer than the surrounding air due to the action of solar radiation. Scale laws are used and a dimensionless parameter (è) is defined in order to convert relative density differences from the scale models into temperature differences in the full scale situation. Techniques used to obtain digitized images are also indicated, as well as their further processing and analysis. The existing relationship between increments of grey intensities obtained at corresponding points of different images from the same experiment, and the dye concentrations at those points are studied. Assuming that salt and dye diffusivity effect is negligible in all experiments, the relationship between grey intensity increments observed at each point (pixel) of the captured images and the corresponding density increments can be established. <br/>In the same chapter, different methods are proposed in order to obtain results that may be faced to those recorded with the trained laboratory method. A theoretical model is proposed in order to predict the expected temperature increments as a function of geometric characteristics of the greenhouse under different external conditions. With the same goal, field trials with greenhouses of similar features to those employed in the laboratory assays are proposed in order to estimate heat fluxes and to measure temperature increments produced inside them. <br/>Results obtained in different types of trials are grouped in chapter V, which points out, in the first place, the relationship obtained between dye concentration and grey intensity increment of images, which results to be exponential. However, in those cases where the reduction of grey intensity is less than 35%, a linear relationship may be established. In all field trials carried out with the same type of greenhouse models at different scales, a distribution of è values in transversal sections of each assay is obtained. Characteristics of fluxes are described. Different experiments are carried out in order to estimate the minimal Reynolds number which allows to neglect viscosity effects. For the shape of greenhouse under study, the minimum Re number to be maintained is determined to be close to 900. A methodology to select the optimal experimental conditions is formulated (length scale, and flow, relative density increment and dye concentration of the salty solution) in order to obtain, on one side, a realistic simulation of flow characteristics and, on the other side, results fallen into a range of values which enable an easy interpretation. <br/>In the same chapter, results obtained from the proposed theoretical model and the field trials developed are presented, as well as the comparison with those obtained in the laboratory. Agreement between the results obtained by the different methods is satisfactory. Finally, results obtained in laboratory assays carried out with greenhouse models of other shapes, different from the one used as a reference for adjusting the method, are presented. In each case distribution of è values are indicated. In the case of the multitunnel greenhouses, dimensions of experimental device do not permit to achieve the required conditions to obtain a realistic flow simulation; despite this fact, the observed behaviour is very different from the one expected by application of neutral level theory. <br/>Chapter VI is devoted to conclusions, as well as some suggestions for aims of future research are pointed out.

El sector porquí Espanyol ha sofert recentment profuns canvis degut bàsicament a<br/>l'augment de la competència i al procés de globalització econòmica. Ademes, els<br/>avenços tecnológicos i el grau creixent d'especialització en el sector afavoreixen el<br/>desenvolupament i l'adopció de eienes avançades per a la pressa de decisions. En<br/>aquest context, l'objectiu d'aquesta Tesi ha estat formular i implementar un model<br/>dinàmic estocàstic del comportament productiu d'un remat de truges, basat en<br/>processos de decisió Markovians i capaç d'ésser utilitzat en condicions reals. La<br/>finalitat del model és representar alternatives de maneig reproductiu i de reposició en<br/>explotacins porcines per assistir als grangers, tècnics i gerents en la pressa de<br/>decisions en granja.<br/>El model de decisió semi-Markovià i el Markovià que s'en deriva del primer han<br/>demostrat ser models útils per la representació de les estratègies productives de<br/>maneig reproductiu i de la reposició. La disponibilitat de dades de camp de granges<br/>individuals ha permès la validació del model en situacions reals. La validació ha servit<br/>també per mostrar com el model no pot ser aplicat indiscriminadament a qualsevol<br/>granja, prèviament s'ha d'assegurar l'ajust del model a les condicions concretes de<br/>cada explotació. També s'ha ficat de manifest que quan el model s'utilitza per a<br/>calcular l'estructura de la població a l'equilibri no és necessari que la matriu de<br/>transició representi el pas de temps constant, la qual cosa ha permès treballar amb<br/>transicions associades als estats biològics que són més fàcils d'estimar (embedded<br/>Markov process), ademes, proporcionen estalvis computacionals que permeten una<br/>avaluado més ràpida d'alternatives de maneig reproductiu i la implementació<br/>d'algorismes d'optimització pel problema de la reposició més eficientes.<br/>La implementació del model de decisió semi-Markovià dins d'un sistema d'ajut a la<br/>pressa de decisions (DSS: Decision Support Systems) ha mostrat l'ús potencial del<br/>model en granja. El desenvolupament del DSS ha facilitat la disponibilitat d'un model<br/>complex com el presentat a potencials usuaris menys especialitzats. El DSS permet al<br/>granger avaluar a peu de granja diferentes alternatives productives, analitzar la<br/>sensibilitat dels paràmetres que consideri crítics i optimitzar la política de reposició.<br/>Ademes, la integració del DSS en un sistema de gestió informatitzat (BDporc®2)<br/>facilita la difusió del DSS en empreses de producció porcina i també l'obtenció de<br/>noves variables com el número de serveis por monta, la detecció de zels, la detecció<br/>de la gestació, instalacions, etc, que poden ajudar a incrementar la precisió dels<br/>resultats. El disseny sofisticat del interface del DSS ha millorat la interpretació dels<br/>resultats del model que no sempre és inmediata. La incorporació de l'anàlisi de<br/>sensibilitat permet estudiar i profunditzar en els components crítics del model que<br/>sovint resulta més important que l'obtenció d'un resultat precis. Finalment, el model de<br/>remat formulat de forma flexible, és capaç d'adaptar-se a diferents propòsits amb<br/>canvis mínims, la qual cosa contribueix a una millor comprensió dels efectes de<br/>diferentes alternatives de maneig reproductiu sobre la millora de la eficiència<br/>econòmica de tot el sistema productiu.<br>El sector porcino en España ha sufrido recientemente profundos cambios debido<br/>básicamente al aumento de la competencia y al proceso de globalización económica.<br/>Además, los avances tecnológicos y el creciente grado de especialización en el sector<br/>favorecen el desarrollo y la adopción de herramientas avanzadas para la toma de<br/>decisiones. En este contexto, el objetivo de esta Tesis es presentar la formulación e<br/>¡mplementadón de un modelo dinámico estocástico del comportamiento productivo de<br/>un rebaño de cerdas, basado en procesos de decisión Markovianos y capaz de ser<br/>usado en condiciones reales. La finalidad del modelo es representar alternativas de<br/>manejo reproductivo y de reposición en explotacines porcinas para asistir a granjeros,<br/>técnicos y gerentes en la toma de decisiones en granja.<br/>El modelo de decisión semi-Markovianos y el Markoviano que deriva del primero han<br/>demostrado ser modelos útiles en la representación de las estrategias productivas de<br/>manejo reproductivo y de la reposición. La disponibilidad de datos de campo de<br/>granjas individuales ha permitido la validación del modelo en situaciones reales. La<br/>validación ha servido también para mostrar como el modelo no puede ser aplicado<br/>indiscriminadamente en cualquier granja, previamente se asegurar el ajuste del<br/>modelo a las condiciones concretas de cada explotación. También se ha puesto de<br/>manifiesto que cuando el modelo se utiliza para calcular la estructura de la población<br/>en equilibrio no es necesario que la matriz de transición represente de paso de tiempo<br/>constante, con lo cual ha sido posible trabajar con transiciones asociadas a los<br/>estados biológicas que son más fáciles estimar (embedded Markov process), además,<br/>proporcionan ahorros computacionales que permiten una evaluación más rápida de<br/>alternativas de manejo reproductivo y la implementación de algoritmos de optimización<br/>para el problema de la reposición más eficientes.<br/>La implementación del modelo de decisión semi-Markoviano dentro de un sistema de<br/>ayuda a la toma de decisiones (DSS: Decision Support Systems) ha mostrado el uso<br/>potencial del modelo en granja. El desarrollo del DSS ha facilitado la disponibilidad de<br/>un modelo complejo como el presentado a potenciales usuarios menos especializados.<br/>El DSS permite al granjero evaluar a pie de granja diferntes alternativas productivas,<br/>analizar la sensibilidad de los parámetros que considere críticos y optimiza la política<br/>de reposición. Además, la integración del DSS en un sistema de gestión informatizado<br/>(BDporc®3) facilita la difusión del DSS en empresas de producción porcina y también<br/>la obtención de nuevas variables como el número de servicios por monta, la detección<br/>de celos, la detección de la gestación, instalaciones, etc, que pueden ayudar a<br/>incrementar la precisión de los resultados. El diseño sofisticados del interface del DSS<br/>ha mejorado la interpretación de los resultados que no siempre es inmediata. El<br/>análisis de sensibilidad incorporado permite estudiar y profundizar en los componentes<br/>críticos del modelo que a menudo resulta más importante que el disponer de un<br/>resultado preciso. Finalmente, el modelo de rebaño formulado de forma flexible, es<br/>capaz de adaptarse a distintos propósitos con cambios mínimos, lo que redunda en<br/>una mejor compresión de los efectos de diferentes alternativas de manejo reproductivo<br/>a fin de mejorar la eficiencia económica de todo el sistema productivo.<br>Spanish pig sector has gone through a deep change during recent times, that is due<br/>basically to the increase in competitiveness and the globalisation process of the<br/>economics. Furthermore, technological advances and the increasing degree of<br/>specialisation have maden possible the development and adoption of advanced tools<br/>for decision support. In this context, the objective of this Thesis has been to formulate<br/>and implement a dynamic estochastic model representing the productive behaviour of<br/>a sow herd, based on Markov decision processes. The model was aimed to be used in<br/>field condicions to analyse different management alternatives on reproduction and<br/>replacement, supporting farm managers in the decision-making process.<br/>The semi-Markovià decision model and the derived Markov decision model (embedded<br/>Markov process) have demonstrated to be useful in the representation of management<br/>alternatives on reproduction and replacement. The availability of data from individual<br/>farms has allowed the validation of the model in real situations. The validation also has<br/>served to show how the model can not be applied indiscriminately on any farm.<br/>Previously, it has been required to assess the fit of the model in specific farm<br/>conditions. Also, it is shown that when the model has been used to calculate the<br/>population structure at equilibrium was not necessary a transition matrix being time<br/>step constant. Instead have been possible to consider transitions associated to<br/>biological states that are easier to estimate, more precise and provided computational<br/>time savings. Hence the model, as it was formulated, allowed a faster evaluation of<br/>management alternatives on reproduction and an efficient impleemntation of algorithms<br/>to optimise replacement policies.<br/>The implementation of the semi-Markov model into a DSS (DSS: Decision Support<br/>Systems) has shown the potential on-farm use of the model. The development of the<br/>DSS makes easier the availability of complex models to less specialised users. The<br/>DSS allows the farm manager to evaluate on-farm different management alternatives<br/>on reproduction and optimise replacement decisions. Moreover, the integration of the<br/>DSS in a management information system (BDporc®1) makes easier the spreading of it<br/>over swine enterprises, as well the obtention of new variables like the number of<br/>services by mating, heat detections, pregnancy detection, facilities, etc, can help to<br/>increment model precision. The sophisticated dessign of the DSS interface has<br/>improved the interpretation of the model results, that not always is right direct. The<br/>addition of sensitivity análisis capability provided insight about the impact of changes in<br/>critical components of the model, that quite often result in a more interest than a single<br/>precise result. Finally, the sow herd model formulated in a flexible way, was able to be<br/>adapted to différents goals with minimum changes, thus it contribute to improve the<br/>knowledge about the effect of different management alternatives on overall economic<br/>efficiency of the system.

Made available in DSpace on 2016-06-02T18:57:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2288.pdf: 709049 bytes, checksum: 694c734061c4ecba37345118443eaac2 (MD5) Previous issue date: 2008-12-17<br>The rural area of the municipality of Pedreira presents its fragmented landscape caused by agricultural expansion occurred in the region at the time of deploying cafezais and then pastures. Thus a proposal for agroforestry systems with potential beekeeping presents itself as a highly recommended strategy in the recovery of degraded areas coupled with the increase of income through beekeeping addition to environmental services generated by the activity. The general objectve of this study was to draw up designs for groforestry purposes with bee and analyze the specific objective ethnobotanical knowledge of farmers and beekeepers on local conditions, as a starting point for implementation and execution of plans for recovery of degraded areas, with focus in Areas of Protection Permanent and Legal Reserve. The proposal agroforestry systems with potential beekeeping are likely to be implemented considering the multifunctional to serve, from the legal aspects, ecological, economic and social.<br>A zona rural do município de Pedreira apresenta sua paisagem fragmentada causada pela expansão agrícola ocorrida na região na época da implantação de cafezais e posteriormente pastagens. Assim sendo uma proposta de sistemas agroflorestais com potencial apícola apresenta-se como uma estratégia altamente recomendável na recuperação de áreas degradadas aliada ao aumento de renda através da apicultura além dos serviços ambientais gerados pela atividade. O objetivo geral desse trabalho foi a elaboração de desenhos de sistemas agroflorestais com finalidades apícolas e o objetivo específico analisar o conhecimento etnobotânico dos agricultores e apicultores sobre as condições locais, como ponto de partida para implementação e execução de planos de recuperação de áreas degradadas, com enfoque à proteção de Áreas de Preservação Permanente e Reserva Legal. A proposta sistemas agroflorestais com potencial apícola são passíveis de serem executadas considerando a multifuncionalidade a que servem, desde os aspectos legais, ecológicos, econômicos e sociais.

Los niveles de consumo y producción superan la capacidad productiva de la Tierra, lo que significa que estamos gastando el capital natural a un ritmo acelerado y sin control. De forma paralela, se ha demostrado que los modelos agrícolas de producción intensiva han provocado problemas sociales, ambientales y económicos como: degradación de los recursos naturales, contaminación del suelo, agua y aire, salinización, desertificación, pérdida de biodiversidad vegetal y animal, dependencia de insumos externos, incremento constante de inversión, pérdida de identidad y cultura, disminución inevitable y progresiva de la productividad (Moreno Calles et al., 2016; Restrepo et al., 2000). En México, la floricultura es una actividad agrícola que ha incrementado en gran medida. Los estados en los que se cultiva flor de corte, follajes, flores de relleno o macetería son Estado de México, Ciudad de México, Morelos, Puebla y Michoacán y en menor medida, Jalisco, Oaxaca, Veracruz, Baja California, Campeche, Chihuahua, entre otros. El Estado de México aporta el 80% de la producción nacional, siendo el productor de ornamentales más importante el “corredor florícola”, comprendido por los municipios de Tenancingo, Coatepec Harinas, Ixtapan de la Sal, Tonatico, Zumpahuacán y Villa Guerrero. A pesar de ser una fuente económica de gran importancia en la zona, presenta problemas característicos de la agricultura intensiva, derivados del uso excesivo de agroquímicos, tala de árboles para la colocación de invernaderos, cambio de uso del suelo, entre otros (Tejeda-Sartorius et al., 2015; SIAP, 2019). Por tal motivo es importante que los sistemas productivos intensivos transiten a formas de manejo más integrales, vinculando componentes ambientales, socio-culturales y económicos. En las últimas décadas se han trabajado diferentes propuestas encaminadas a buscar una mejor armonía entre la agricultura y el ambiente, sobresaliendo la Agroecología, que pretende reducir la contaminación y degradación de los recursos al mismo tiempo que busca una mayor justicia y equidad socioeconómica; una herramienta práctica y Agroecológica es la Agroforestería que constituye una alternativa de desarrollo sostenible para el aprovechamiento y conservación de los recursos y la recuperación de zonas degradadas (Gliessman et al., 2006; Restrepo et al., 2000). El presente trabajo explora las implicaciones del establecimiento de un sistema agroforestal como alternativa de producción de ornamentales en la Región Florícola del sur del Estado de México. Inicialmente, se desarrolla una descripción del contexto social, económico y ambiental de la zona florícola. También se explica el diseño y establecimiento del sistema agroforestal que está basado en el desarrollo de un cultivo en callejones con policultivo que incluye cinco especies: morera (Morus alba) para incorporar materia orgánica, conservar agua en el suelo y aportar sombra; hierba santa (Piper auritum) como repelente, barrera de insectos y uso culinario; ave de paraíso (Strelitzia reginae) como ornamental, arúgula (Eruca vesicaria) como barrera y uso culinario y helecho cuero (Rumohra adiantiformis) como ornamental. Finalmente, se evalúa de forma práctica los conflictos, limitaciones, y ventajas que se tienen al establecer el sistema agroforestal, como una forma de generar información que posibilite alternativas agroforestales y agroecológicas a los sistemas productivos intensivos de la región.

Submitted by Rebeka Godeiro (rebeka_carvalho@hotmail.com) on 2018-06-12T13:24:47Z No. of bitstreams: 1 ADEMILSON DANIEL DE SOUZA DISSERTAÇÃO CIÊNCIAS FLORESTAIS 2012.pdf: 7973142 bytes, checksum: 817100a5c79bcd60026608dd84eb6678 (MD5)<br>Made available in DSpace on 2018-06-12T13:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ADEMILSON DANIEL DE SOUZA DISSERTAÇÃO CIÊNCIAS FLORESTAIS 2012.pdf: 7973142 bytes, checksum: 817100a5c79bcd60026608dd84eb6678 (MD5) Previous issue date: 2012-05-31<br>Capes<br>A Caatinga, vegetação que cobre a maior parte da região semiárida, encontra-se sob forte pressão das atividades humanas resultante de sistemas de produção baseados em práticas agrícolas rudimentares, superpastejo e exploração de madeira indiscriminada. É necessário desenvolver um modelo de exploração que possa garantir o equilíbrio dos ecossistemas e a satisfação econômica e social do homem. Os Sistemas Agroflorestais (SAF's) apresentam-se como alternativa, pois preconizam a sustentabilidade dos ecossistemas baseada na biodiversidade e na recuperação de fragmentos florestais. O êxito implantação dos SAF's depende do conhecimento das potencialidades dos recursos da área em que se deseja aplicálo. Assim, este estudo teve como objetivo realizar um levantamento do estado atual da Fazenda NUPEÁRIDO e diagnosticar a situação ambiental nos limites da propriedade. Procedeu-se ao levantamento da área total da propriedade, classificação das características morfológica, física e química dos solos, estudos fitossociológicos da vegetação arbórea e avaliação das pastagens. Verificou-se que a fazenda possui uma área total de aproximadamente 263 ha, sendo 42% inundados pelas águas do açude Jatobá, quando se encontra no seu nível máximo. As demais áreas encontram-se distribuídas em área de Caatinga arbustiva arbórea aberta (90 ha) e pastagem (57 ha). Os solos são relativamente homogêneos e apresentam-se com limitações quanto à profundidade, estrutura, textura e fertilidade. A área florestada apresenta fisionomia aberta, sendo classificada como arbustiva arbórea aberta, apresentando considerável riqueza de espécies, destacando-se as famílias Fabaceae e Euphorbiaceae com maior número de indivíduos. As áreas de pastagem nativa compostas por vegetação herbácea apresentam-se muito degradadas devido o superpastejo contínuo de bovinos, caprinos e ovinos. O desenvolvimento dos SAF's na propriedade depende da intervenção de pesquisadores dos cursos ofertados pela UFCG/CSTR, sobretudo, na escolha de ações prioritárias que devem ser implantadas em caráter emergencial, como recuperar a mata ciliar do açude Jatobá, combater a retirada da vegetação arbórea, manejar as áreas de pastejo e recuperar áreas degradadas. Espera-se que a adoção dos SAF's seja um modelo didático a ser seguido por outras instituições, agentes de extensão e proprietários rurais da região semiárida, mas, sobretudo, a garantia da utilização sustentável dos recursos naturais desta propriedade.<br>Caatinga, the vegetation that covers most of the semiarid region in northeast Brazil is under heavy anthropic pressure due to production systems based on incorrect agricultural practices, overgrazing and indiscriminate logging. It is necessary to develop an exploration model that balances ecosystems and human social and economic needs. Agroforestry happens to be a viable alternative as they support the idea of ecosystem sustainability based on recovery of biodiversity and of forest fragments. Successful implementation of agroforestry depends on the knowledge of the potentialities of the resources present in the target area. Thus, this study had the objective to survey the current status of NUPEARIDO Farm and to make a diagnosis of its environmental conditions. Data were collected on the total area of the farm, morphological, chemical, and physical soil attributes, tree phytossociology, and pasture evaluation. The farm covers approximately 263 ha, 42% of them may be under water when Jatobá dam is in its highest level. Open Caatinga forest covers 90 ha and pasture57 ha. The soils in the farm are relatively homogeneous, presenting limitations regarding depth, structure, texture and fertility. The forested area was classified as open bushy-arboreal Caatinga with a relatively high tree species richness, mostly from the Fabaceae and Euphorbiaceae families. The native herbaceous pasture areas are under a heavy continuous browsing pressure by cattle, goats and sheep. The adoption of agroforestry systems at NUPEARIDO Farm needs the support of the UFCG/CSTR researcher team in order to define priorities actions that should be implemented right away, such as recovery of the degraded areas, in general, and the bordering forest around the Jatobá dam, prevention of wood and firewood collection, and adoption of proper browsing pressure on pasture areas. The expectations are that the adoption of agroforestry systems be used as a didactic model to be followed by other institutions, extension agents and local farmers, and especially that the adopted systems warrant the sustainable use of the natural resources available at NUPEARIDO Farm.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior<br>The current agricultural and forest model, based on the optics of the maximization of use of the natural resources without considering the capacity of support of ecosystems constituting one of the impactantes actions of the modern man in ecosystems, the Agroflorestry Systems (SAFs) come providing alternative of restoration of these environments. Also knowing that definition of the spacement of plantation, for determined species or clone, it is of high importance in forestry, therefore it influences the taxes of growth, survival and wood productivity for hectare, affecting the practical ones of handling, harvest and, consequently, the costs of forest production the work had as objective to evaluate the support of the SAFs using the experimental sustainable Nelder type model as alternative for family agriculture in the Sergipe State . In the first chapter, it was presented general introduction of the work, the theorical reference on agroflorestry systems and systematic delineations. As the chapter consisted of the Survey of the floristic composition and fitossociologic of occurrences weed plants in the area of study and in third I chapter was carried through economic analysis in agroflorestry systems implanted in the Experimental Nelder Model..<br>Diante do modelo agrícola e florestal atual, fundamentado na ótica da maximização de uso dos recursos naturais sem considerar a capacidade de suporte dos ecossistemas constituindo uma das mais impactantes ações do homem moderno nos ecossistemas, os Sistemas Agroflorestais (SAFs) vêm proporcionando alternativas de restauração desses ambientes antropizados. Sabendo também que a definição do espaçamento de plantio, para determinada espécie ou clone, é de alta importância em silvicultura, pois influencia as taxas de crescimento, sobrevivência e produtividade de madeira por hectare, afetando as práticas de manejo, colheita e, conseqüentemente, os custos de produção florestal, o trabalho teve como objetivo avaliar a sustentabilidade dos SAFs utilizando o modelo experimental tipo Nelder como alternativa sustentável para a agricultura familiar no Estado de Sergipe. No primeiro capítulo, apresentou-se a introdução geral do trabalho, o referencial teórico sobre sistemas agroflorestais e delineamentos sistemáticos. O segundo capítulo consistiu no Levantamento da composição florística e fitossociológica de plantas infestantes ocorrentes na área de estudo e no terceiro capitulo foi realizada Análise Econômica em Sistemas Agroflorestais implantados no Modelo Experimental Nelder.

O presente estudo teve como objetivo avaliar a viabilidade econômica de quatro sistemas agroflorestais em área com pastagem degradada na Amazônia Ocidental. A área escolhida para o desenvolvimento desta pesquisa está localizada na Estação Experimental da EMBRAPA/CPAA (Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias - Centro de Pesquisas Agroflorestais da Amazônia Ocidental) no Distrito Agropecuário da SUFRAMA - DAS, Km 54 da BR-174 (Manaus-Boa Vista- Brasil), em áreas de terra firme. Os modelos agroflorestais analisados foram implantados seguindo delineamento experimental em blocos casualizados, com 5 tratamentos, 3 repetições e a pastagem abandonada como testemunha, em parcelas de 3.000 m 2 (60m x 50m), com uma área total de 4,5 ha. Os tratamentos foram distribuídos da seguinte forma: ASP-1 (Sistema Agrossilvipastoril – altos insumos); SP2 (Sistema Agrossilvipastoril – baixos insumos); AS1 (Sistema Agrossilvicultural – baixos insumos com palmeiras); AS2 (Sistema agrossilvicultural – baixos insumos multiestrato) e pastagem abandonada (testemunha). Houve aplicação de insumos para correção de acidez e fertilidade do solo. A avaliação econômica dos sistemas agroflorestais analisados baseou-se no cálculo do valor presente líquido dos respectivos fluxos de caixa constituídos a partir da presuposição que os mesmos podem ser repetidos perpetuamente. Os resultados obtidos, mostraram que os modelos agroflorestais utilizados são economicamente viáveis, indicando que este tipo de atividade pode contribuir para a regeneração de áreas com nível de degradação semelhante ao observado no estudo de caso e para a sobrevivência econômica dos agricultores da região.<br>Agroforestry systems have been considered to recover degraded areas, so as to increase the agricultural and forestry productivity and diminish the economic risk to the farmer. Four agroforestry models were introduced into a degraded pasture and abandoned areas located in one of the Experimental Station (Suframa-DAS) of the Embrapa/CPAA ( Empresa brasileira de pesquisas agropecuaria/ Centro de Pesquisas Agroflorestais da Amazônia Ocidental), at Km 54 BR-174 (Manaus-Boa Vista). This study was a randomized complete block design with 5 agroforestry models and three replicates for each model and an abandoned pasture area as the control. The parcel area measured 3,000m 2 (60m X 50m) for a total of 4.5 ha. Trataments were: ASP1 (Agrosilvipastoral systems - higt output); ASP2 (Agrosilvipastoral systems - low input); AS1 (Agrosilvicultural systems - low output with palmers tree); AS2 (Agrosilvicultural systems - low output multistrata). Fertilizers were to correct for the effects of soil acidity and soil fertility. Economic evaluations were based on the following economical criteria: Net Present Value and Land Expectation Value. Results showed that the agroforestry models were economically acceptable indicating that this kind of agroforestry activity generates income and could be used as an alternative way to recorver degraded areas in the Amazon. Agroforestry system AS2 produced the best results among the systems studied. All four systems were efficient at reestablishing the vegetative productivity. It produced agricultural benefits to the farmer and the utilized species play a important role in the land maintenance and protection against fire use and erosion. More research utilizing SAFs are required for this region to emphasize the economic benefits of the systems.

Mestrado em Gestão de Sistemas de Informação<br>O estudo realizado visou propor um modelo de sistema de informação inovador face à realidade agroflorestal portuguesa, que permita com pragmatismo potenciar a gestão de terrenos e de recursos naturais da paisagem rural. O contexto português agroflorestal é constituído predominantemente pelo minifúndio e pelo absentismo dos proprietários, o movimento da população para o litoral resultou no abandono dos meios rurais e na terciarização do país. O consequente desinteresse das práticas de exploração agroflorestal converge na perda de competitividade no setor agroflorestal. Face a este cenário o presente projeto definiu um modelo de sistema de informação que pretende inovar a cadeia de valor agroflorestal, tentando responder às necessidades de gestão e exploração dos recursos agroflorestais no contexto português e nos seus principais stakeholders. Para tal, foram identificados e compilados requisitos para um sistema de informação de gestão, planeamento e exploração agroflorestal. Num esforço que pretendeu demonstrar que a utilização da tecnologia pode mudar o paradigma atual neste setor e entregar um conjunto de benefícios sociais, económicos, ambientais e paisagísticos. Foi então produzida uma proposta de implementação.<br>The study aimed to propose a model of information system that is innovative facing the Portuguese agroforestry reality, allowing to pragmatically enhance the management of land and natural resources of the countryside. The Portuguese agroforestry context consists predominantly of small properties and by the absence of the owner. The population's movement to the coast causes the abandonment of rural areas and the country?s tertiarization. The consequent disaffection of agroforestry exploitative practices converges in the loss of competitiveness in the agroforestry sector. Against this backdrop, this project has defined a model of information system that aims to innovate the agroforestry value chain, trying to answer the need for management and exploitation of agroforestry in the Portuguese context and its key stakeholders. To do so, requirements for an information system were identified and compiled, planning and agroforestry farm. In order to demonstrate that the use of technology can change the current paradigm in this sector and deliver a range of social, economic, environmental and landscape benefits. Then, an implementation proposal was produced.

[EN] During the application of pesticides in tree crops with airblast sprayer only a fraction reaches vegetation, while the rest is lost in the atmosphere, soil or surface waters or evaporates quickly. These losses pose a risk to the environment and people. Growing environmental awareness in society and his concern for preserving the health of people and animals have stimulated important legislative actions that promote the improvement of the efficiency of the application of pesticides and reducing the risks associated with their use. The first step to achieve this goal is to quantify the amount of spray volume reaching each substrate (vegetation, soil and atmosphere). To quantify the losses, deposition or the mass balance applications have used different experimental methods carried out under field conditions. However, these tests are very expensive and time consuming. Also, when performed abroad, it is very difficult to control all the factors that influence the distribution of the spray and they are virtually impossible to reproduce. These limitations have prompted the development of physical-mathematical models to simulate the behavior of droplets during applications. The numerical approximation by Computational Fluid Dynamics (CFD) can be a good choice The aim of this thesis was to design a first CFD model to simulate the overall behavior during treatments in citrus tree with airblast sprayer in Mediterranean conditions. First, an experiment was conducted to describe the actual air flow from airblast sprayer fan facing up to the top of an orange tree. It was noted there were two vortexes, one on top and another behind the tree. No such structures have been described in other tree crops. High foliage density produces flow separation and this is the reason for the turbulent structures. Then we proceeded to model the problem by assuming that the tree facing the current fan behaved like a solid. 12 CFD 2D-models were generated to reproduce the behavior of air against the tree, resulting from the combination of three air turbulence models (k-&#61541; standard, SST k-&#969;, RSM) and four different geometries for the canopy tree in front of the fan. During the adjustment, it was found that a solid canopy could reproduce the same field vortexes. The SST k-&#969; model simulated the physical behavior better air than the traditional standard k-&#61541; and RSM. The model was then validated with the first trial of the thesis. Finally they were introduced in the model 1,500 droplets to simulate the movement and deposition of particles during treatments (Eulerian-Lagrangian model). The simulation was divided into two parts: only air from the fan (from the droplets were in the air to 0,35 s) and air only from wind (after 0,35 s). It were studied the position and variables linked to the droplets (height, velocity etc.) at different times of the simulation, the dynamic behavior of cloud droplets and other parameters associated with the droplets droplets became with the wind during treatments (relaxation time, evaporation ratio etc.) and the final volume in each substrate (vegetation, soil, air) was quantified. The results were compared with an experimental mass balance: 44% volume was deposited in the target tree, 28% on adjacent trees, 20% in ground and 8% was lost by drift. Comparing with test data, model was similar to the target tree deposition and ground losses.<br>[ES] Durante la aplicación de fitosanitarios con turboatomizador en cultivos arbóreos sólo una fracción del caldo pulverizado alcanza la vegetación, mientras que el resto se pierde en la atmósfera o el suelo principalmente. Estas pérdidas suponen un riesgo para el medio ambiente y las personas. La creciente concienciación medioambiental de la sociedad ha estimulado acciones legislativas para la mejora de la eficiencia de la aplicación de fitosanitarios. El primer paso para lograr este objetivo es cuantificar la cantidad de volumen pulverizado en cada sustrato (vegetación, suelo y atmosfera). Para ello, se han utilizado diferentes métodos experimentales. Sin embargo, estos ensayos son caros, requieren mucho tiempo y son complejos por su dificultad para controlar todos los factores que influyen en la distribución de la pulverización. Estas limitaciones han impulsado el desarrollo de modelos físico-matemáticos para simular el comportamiento de las gotas durante las aplicaciones. La aproximación numérica mediante la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) puede ser una buena opción. Por ello, el objetivo de la presente tesis fue diseñar un modelo CFD para simular el comportamiento global de la pulverización durante los tratamientos en cítricos con turboatomizador en condiciones mediterráneas. En primer lugar, se realizó un experimento para describir el flujo real del aire desde que sale de un turboatomizador hasta que se enfrenta a la copa de un naranjo. Se observó que se formaban dos vórtices, uno sobre la copa y otro detrás del árbol. No se han descrito estas estructuras en otros cultivos. La alta densidad foliar induce una separación del flujo que da lugar a estas estructuras turbulentas. A continuación, se procedió a modelizar el problema asumiendo que el árbol enfrentado a la corriente del ventilador se comportaba como un sólido. Para ello se generaron 12 modelos CFD en 2D para reproducir el comportamiento del aire frente al árbol, resultantes de la combinación de tres modelos de turbulencia del aire (k-&#61541;estándar, SST k-&#969;, RSM) y cuatro geometrías diferentes para la copa del árbol frente al ventilador. Durante el ajuste, se comprobó que con una copa sólida el modelo podía reproducir los mismos vórtices que en campo. El modelo SST k-&#969; simuló mejor el comportamiento físico del aire que el tradicional standard k-&#61541; y el RSM. El modelo fue posteriormente validado con datos experimentales. Por último, se desarrolló un modelo Euleriano-Lagrangiano para simular el movimiento y deposición de las partículas durante los tratamientos que incluía tanto un modelo de las corrientes de aire generadas por el equipo, como el viento atmosférico, además del comportamiento individual de las gotas. En diferentes instantes de la simulación se estudió la posición y las variables ligadas a las gotas (altura, velocidad etc.), se hizo una estimación del comportamiento dinámico de la nube de gotas y de otros parámetros que se han asociado al comportamiento de las gotas frente al viento durante las aplicaciones fitosanitarias (tiempo de relajación, ratio de evaporación etc.) y se cuantificó el volumen final en cada sustrato. Los resultados predijeron que los porcentajes de caldo respecto al total pulverizado fueron: el 44% en el árbol objetivo, el 28% en los árboles adyacentes, el 20% en el suelo y un 8% se perdió como deriva. Finalmente, el modelo se comparó con un balance experimental de masas, con resultados similares en la deposición sobre la vegetación y el suelo.<br>[CAT] Durant l'aplicació de fitosanitaris amb turboatomizador en cultius arboris només una fracció del caldo polvoritzat aconseguix la vegetació, mentres que la resta es perd en l'atmosfera o el sòl principalment. Estes pèrdues suposen un risc per al medi ambient i les persones. La creixent conscienciació mediambiental de la societat ha estimulat accions legislatives per a la millora de l'eficiència de l'aplicació de fitosanitaris. El primer pas per a aconseguir este objectiu és quantificar la quantitat de volum polvoritzat en cada substrat (vegetació, sòl i atmosfera). Per a això s'han utilitzat diferents mètodes experimentals. No obstant això, estos assajos són cars, requerixen molt de temps i són complexos per la seua dificultat per a controlar tots els factors que influïxen en la distribució de la polvorització. Estes limitacions han impulsat el desenrotllament de models fisicomatemàtics per a simular el comportament de les gotes durant les aplicacions. L'aproximació numèrica per mitjà de la Dinàmica de Fluids Computacional (CFD) pot ser una bona opció. L'objectiu de la present tesi va ser dissenyar un primer model CFD per a simular el comportament global de la polvorització durant els tractaments en cítrics amb turboatomitzador en condicions mediterrànies. En primer lloc, es va realitzar un experiment per a descriure el comportament real del flux de l'aire des que ix d'un turboatomitzador fins que s'enfronta a la copa d'un taronger. Es va observar que es formaven dos vòrtexs, un sobre la copa i un altre darrere de l'arbre. No s'han descrit aquestes estructures en altres cultius. L'alta densitat foliar causa una separació del flux que dóna lloc a estes estructures turbulentes. A continuació, es va procedir a modelitzar el problema assumint que l'arbre enfrontat al corrent del ventilador es comportava com un sòlid. Per a això es van generar 12 models CFD en 2D per reproduir el comportament de l'aire davant de l'arbre, resultants de la combinació de tres models de turbulència de l'aire (k-&#61541; estàndard, SST k-&#969;, RSM) i quatre geometries diferents per a la copa de l'arbre davant del ventilador. Durant l'ajust, es va comprovar que amb una copa sòlida podia reproduir els mateixos vòrtexs que en camp. El model SST k-&#969; va simular millor el comportament físic de l'aire que el tradicional estàndard k-&#61541; i el RSM. El model va ser posteriorment validat amb el primer assaig de la tesi. Per últim, es va fer un model Eulerià-Lagrangià per a simular el moviment i deposició de les partícules durant els tractaments que incloïa tant un model dels corrents d'aire (vent i equip). En diferents instants de la simulació es va estudiar la posició i les variables lligades a les gotes (altura, velocitat etc.), es va fer una estimació del comportament dinàmic del núvol de gotes i d'altres paràmetres que s'han associat al comportament de les gotes enfront del vent durant les aplicacions fitosanitàries (temps de relaxació, ràtio d'evaporació etc.) i es va quantificar el volum final en cada substrat. Els resultats van predir que els percentatges de caldo respecte al total polvoritzat van ser: el 44% va acabar en l'arbre objectiu, el 28% en els arbres adjacents, el 20% en el sòl i un 8% es va perdre com a deriva. Finalment, el model es va comparar amb un balanç experimental de masses, amb resultats semblants en la deposició sobre la vegetació i el sòl.<br>Salcedo Cidoncha, R. (2015). MODELOS CFD PARA EL FLUJO DEL AIRE Y LA DISTRIBUCIÓN DE LAS GOTAS DE UN TURBOATOMIZADOR DURANTE LAS APLICACIONES EN CÍTRICOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59444<br>TESIS

O principal objetivo do trabalho foi avaliar o impacto no bem-estar social e a viabilidade financeira de sistemas agroflorestais (SAFs) na Amazônia brasileira com a utilização de modelos de simulação desenvolvidos com dinâmica de sistemas. Para isso foi proposto um SAF teórico de referência, elaborado a partir de informações reais de experimentos de longa duração disponibilizados através de diversas publicações e a partir das características edafoclimáticas e socioeconômicas dos municípios cobertos pela Operação Arco Verde. O modelo agrossilvicultural apresentado é composto por culturas anuais, cultivadas durante implantação do sistema e em uma faixa especificamente destinada a esse fim, uma fruteira semi-perene e outra perene, uma espécie florestal e outra destinada à adubação verde. As espécies utilizadas para esse sistema foram mandioca (Manihot sculenta), milho (Zea maiz), banana (Musa spp.), cupuaçu (Theobroma grandiflorum), castanha-do-brasil (Berthollethia excelsa) e ingá (Inga edulis). Para o planejamento e análise financeira, foi desenvolvida uma planilha em Excel e simulações juntamente com análises de sensibilidade e das distribuições de probabilidade de alguns indicadores foram realizadas através de modelos de dinâmica de sistemas desenvolvidos com o Vensim DSS. O sistema de referência proposto apresentou-se capaz de gerar receitas durante todo o ciclo de cultivo, estimado em vinte anos, sendo viável financeiramente. Foi constatada a alta sensibilidade de SAFs à utilização de mão-de-obra familiar e às variações na taxa de juros. Além disso, foi verificada a baixa sensibilidade dos SAFs a variações nos preços dos produtos, caracterizando oferta inelástica. Um modelo de simulação para avaliar a adoção de SAFs em substituição a sistemas de produção não sustentáveis e suas relações com o estado do ambiente e com a oferta de serviços ambientais foi desenvolvido posteriormente. Após as simulações em vários cenários e a realização de análises de sensibilidade, com base no comportamento do modelo e na dinâmica das alterações pertinentes às éticas de consumo e de produção pode-se afirmar que, mediante à multifuncionalidade da agricultura e à produção conjunta de commodities agrícolas e de serviços ambientais pelos SAFs, aumentos na disposição a pagar, como forma de remuneração por serviços ambientais produzidos conjuntamente pelos SAFs, influenciam a dinâmica da adoção de sistemas agroflorestais e a utilização de SAFs na Amazônia brasileira promove acréscimos no bem-estar social, a partir do aumento de utilidade caracterizado por níveis mais altos de serviços ambientais.<br>This work had as its main objective to assess the financial viability and the impact on social welfare of agroforestry systems (AFS) in the Brazilian Amazon with the use of system dynamics simulation models. For this it was proposed a theoretical reference AFS based on information compiled from actual long-term experiments available through various publications and from the soil, climate and socioeconomic characteristics of the municipalities covered by Operação Arco Verde. The agroforestry model presented is composed of annual crops grown for system deployment and in a band specifically designated for such purposes, a fruit and a semi-evergreen perennial, one forest species and another devoted to green manure. The species used for this system were cassava (Manihot sculenta), maize (Zea maiz), banana (Musa spp.) cupuassu (Theobroma grandiflorum), brazil-nut (Berthollethia excelsa) and inga (Inga edulis). For financial planning and analysis, it was developed an Excel spreadsheet and simulations along with sensitivity analysis and probability distributions of some indicators were done using system dynamic models developed with Vensim DSS. The reference system proposed was able to generate revenue during the entire crop cycle, estimated at twenty years, being financially viable. It was noted the high sensitivity of AFS to the use of family manpower and to changes in interest rates. Moreover, there was the low sensitivity of AFS to variations in product prices, characterizing inelastic supply. A simulation model to evaluate the adoption of agroforestry systems to replace non-sustainable production systems and their relations with the state of the environment and the provision of environmental services was developed later. After the simulations in various scenarios and conducting sensitivity analysis, based on the model behavior and dynamics of the relevant amendments to the ethics of consumption and production, can be stated, upon the multifunctionality of agriculture and the joint production of agricultural commodities and environmental services, that increases in willingness to pay, as compensation for environmental services produced jointly by the AFS, influence the dynamics of the adoption of agroforestry and the use of agroforestry systems in the Brazilian Amazon promotes increases in social welfare from increasing utility characterized by higher levels of environmental services.

Saltwater Forest is a Dacrydium cupressinum-dominated lowland forest covering 9000 ha in south Westland, South Island, New Zealand. Four thousand hectares is managed for sustainable production of indigenous timber. The aim of this study was to provide an integrated analysis of soils, soil-landform relationships, and soil-vegetation relationships at broad and detailed scales. The broad scale understandings provide a framework in which existing or future studies can be placed and the detailed studies elucidate sources of soil and forest variability. Glacial landforms dominate. They include late Pleistocene lateral, terminal and ablation moraines, and outwash aggradation and degradation terraces. Deposits and landforms from six glacial advances have been recognised ranging from latest Last (Otira) Glaciation to Penultimate (Waimea) Glaciation. The absolute ages of landforms were established by analysis of the thickness and soil stratigraphy of loess coverbeds, augmented with radiocarbon dating and phytolith and pollen analysis. In the prevailing high rainfall of Westland soil formation is rapid. The rate of loess accretion in Saltwater Forest (ca. 30 mm ka⁻¹) has been low enough that soil formation and loess accretion took place contemporaneously. Soils formed in this manner are known as upbuilding soils. The significant difference between upbuilding pedogenesis and pedogenesis in a topdown sense into an existing sediment body is that each subsoil increment of an upbuilding soil has experienced processes of all horizons above. In Saltwater Forest subsoils of upbuilding soils are strongly altered because they have experienced the extremely acid environment of the soil surface at some earlier time. Some soil chronosequence studies in Westland have included upbuilding soils formed in loess as the older members of the sequence. Rates and types of processes inferred from these soils should be reviewed because upbuilding is a different pedogenic pathway to topdown pedogenesis. Landform age and morphology were used as a primary stratification for a study of the soil pattern and nature of soil variability in the 4000 ha production area of Saltwater Forest. The age of landforms (> 14 ka) and rapid soil formation mean that soils are uniformly strongly weathered and leached. Soils include Humic Organic Soils, Perch-gley Podzols, Acid Gley Soils, Allophanic Brown Soils, and Orthic or Pan Podzols. The major influence on the nature of soils is site hydrology which is determined by macroscale features of landforms (slope, relief, drainage density), mesoscale effects related to position on landforms, and microscale influences determined by microtopography and individual tree effects. Much of the soil variability arises at microscales so that it is not possible to map areas of uniform soils at practical map scales. The distribution of soil variability across spatial scales, in relation to the intensity of forest management, dictates that it is most appropriate to map soil complexes with boundaries coinciding with landforms. Disturbance of canopy trees is an important agent in forest dynamics. The frequency of forest disturbance in the production area of Saltwater Forest varies in a systematic way among landforms in accord with changes in abundance of different soils. The frequency of forest turnover is highest on landforms with the greatest abundance of extremely poorly-drained Organic Soils. As the abundance of better-drained soils increases the frequency of forest turnover declines. Changes in turnover frequency are reflected in the mean size and density of canopy trees (Dacrydium cupressinum) among landforms. Terrace and ablation moraine landforms with the greatest abundance of extremely poorly-drained soils have on average the smallest trees growing most densely. The steep lateral moraines, characterised by well drained soils, have fewer, larger trees. The changes manifested at the landform scale are an integration of processes operating over much shorter range as a result of short-range soil variability. The systematic changes in forest structure and turnover frequency among landforms and soils have important implications for sustainable forest management.

Comparés aux monocultures, les systèmes agroforestiers (SAF) sont censés permettre une meilleure efficience d'utilisation de la ressource et améliorer les services écosystémiques. Cependant, la complexité des interactions se produisant dans les SAF rend délicate la quantification et la décomposition des effets des arbres d'ombrage sur la productivité primaire nette (NPP) de la culture principale. Peu de modèles sont capables d'analyser les effets des interactions entre culture principale et arbres d'ombrage sur les échanges de CO2 et d'eau. En effet, les interactions pour la lumière, l'eau et la chaleur se produisant entre culture et arbres d'ombrage peuvent produire des effets contre-intuitifs sur la photosynthèse, l'efficience d'utilisation de la lumière (LUE), l'efficience de transpiration et le microclimat. Nous montrons que MAESPA, un modèle 3D mécaniste, peut-être utilisé pour étudier la variabilité de ces processus à des échelles allant de la plante à la parcelle, et de la demi-heure à l'année entière. MAESPA a simulé de manière satisfaisante l'interception de la lumière dans un SAF à base de caféier composé de 2 couches hétérogènes. Des variables modélisées par MAESPA ont été utilisées pour produire de puissantes variables explicatives dans un dispositif expérimental étudiant les déterminants de la NPP aérienne (ANPP) du caféier. Il a été démontré que LUE était deux fois plus élevée pour les caféiers poussant à l'ombre ce qui compensait totalement la diminution de leurs budgets lumineux, résultant en une absence de différence de ANPP entre caféiers de plein soleil et caféiers d'ombrage. MAESPA a aussi simulé de manière satisfaisante les échanges de CO2 à l'échelle du caféier et à l'échelle de la parcelle, lorsque comparés à des mesures d'échanges gazeux dans des chambres plantes entières ou à des enregistrements de flux turbulents au-dessus de la canopée, respectivement. Nous avons utilisé MAESPA pour simuler la variabilité spatiale de la photosynthèse et de LUE. MAESPA a démontré être un modèle robuste pour quantifier les interactions spatiales dans un SAF. Le prochain développement pertinent de cette approche serait de coupler MAESPA avec un modèle d'allocation du carbone dans les organes des plants de caféiers<br>Compared to monocultures, agroforestry systems (AFS) are expected to provide enhanced resource-use efficiency and larger ecosystem services. However, due to the complexity of the interactions occurring in AFS, it is challenging to quantify and decompose the effects of shade trees on the main crop net primary productivity (NPP). Few process-based models are able to analyze the interactions between crop and shade trees for carbon and water. Interactions for light, water and energy occurring between tree and crops might have counterintuitive effects on photosynthesis, light use efficiency (LUE), transpiration efficiency and microclimate. We showed that a 3D process-based model, MAESPA, was able to quantitatively describe the spatial variability of those processes from the plant to the plot, and from hourly to yearly timescales. MAESPA simulated satisfactorily light interception in a 2-layer heterogeneous coffee AFS. It was used to produce powerful explanatory variables in AFS experiments and to analyze the determinants of coffee plant NPP. LUE displayed a 2-fold increase for shaded coffee plants totally compensating the expected decrease of local irradiance interception, and coffee plant ANPP was the same below shade trees or in the open. MAESPA also simulated satisfactorily carbon exchange at whole plant and plot scales, when compared to gas exchange records in a whole-plant chamber, or with eddy-covariance records above the canopy. We used MAESPA to simulate the spatial variability of photosynthesis and LUE. Overall, MAESPA proved to be a relevant model to quantify spatial interactions. The next very relevant development would be to couple it to a model of carbon allocation among organs in the coffee plants

Tesis por compendio<br>[ES] El acceso a fuentes de energía moderna en las áreas rurales de la región andina es uno de los factores principales para disminuir la pobreza ya que su acceso proporcionaría beneficios ambientales, económicos y sociales. Pese a los esfuerzos de buscar fuentes alternativas para subsanar el déficit energético, aún existen millones de personas que sufren la falta de accesibilidad a fuentes de energía moderna, situación que se debe a los altos niveles de pobreza bajo los cuales se encuentran inmersos. Junto a este inconveniente se suma el enorme incremento de residuos agrícolas en las comunidades andinas. Residuos que provienen de las actividades agrícolas, y que podrían ser perjudiciales para el medio ambiente si no se toman medidas adecuadas. Lamentablemente, en muchos países en desarrollo donde se generan grandes cantidades de estos residuos, se sabe poco sobre sus posibles riesgos y beneficios si no se gestionan adecuadamente. Uno de los enfoques más interesantes para abordar esta problemática, es el desarrollo de la gestión sostenible de los residuos orgánicos agrícolas de la región, transformándolos en recursos para la generación de energía renovable (biogás) y fertilizantes orgánicos (digestato). Esta solución permitiría dar una valorización energética a los residuos de la agricultura de la zona, sobre la cual basan su economía, y a la vez contribuiría a una mayor gestión de los residuos evitando el incremento de la contaminación ambiental. Con la finalidad de contribuir al desarrollo energético y mejorar el paradigma de la gestión de residuos en el área andina de Guaranda (Ecuador), la presente Tesis Doctoral aborda la evaluación del potencial bioquímico de metano (BMP) de los residuos orgánicos agrícolas de la región. Se realiza una cuantificación sistemática de la producción de biogás mediante la transformación bioquímica de residuos orgánicos agrícolas, que comprenden: sustratos principales (residuos de estiércol de vicuña, llama y cuy, y residuos de matadero de ganado vacuno) y cosustratos (residuos de paja de amaranto, quinua y trigo). El objetivo general de esta investigación de doctorado se ha llevado a cabo en cuatro fases: (I) Caracterización de la materia prima mediante el análisis elemental y proximal a través de los cuáles se estimó el rendimiento teórico y la biodegradabilidad de los sustratos y cosustratos, (II) Rendimiento de la codigestión de residuos orgánicos agrícolas con mezclas de lodos de aguas residuales en biodigestores batch, (III) Análisis de los efectos sinérgicos y antagónicos durante la monodigestión y codigestión de las materias primas y (IV) Evaluación de la cinética microbiana de la digestión anaerobia mediante los modelos de Gompertz modificado, transferencia, ecuación logística, modelo del cono y Richards modificado. En la caracterización fisicoquímica se determinó que las relaciones SV/ST de los sustratos y cosustratos oscilaron entre 58 y 77% con una relación C/N entre 12 y 102, lo que indicó que estos residuos son materias primas adecuadas para la producción de metano. En todos los ensayos un aumento de la cantidad de inóculo mejoró la biodegradabilidad de los sustratos y por consiguiente la producción metano; así, en la monodigestión se tuvo incrementos de hasta 90% y en la codigestión incrementos del 71%. Todas las mezclas produjeron efectos sinérgicos, donde los mayores porcentajes de metano se dieron cuando las mezclas de residuos de amaranto, quinua y trigo fueron del 50 y 75% de sólidos volátiles. Independientemente de la SIR1:1 y la SIR 1:2 se mejoró la producción de metano de la codigestión al incrementar el porcentaje de cosustrato especialmente de residuos de amaranto y quinua. Los mejores resultados de todos los ensayos realizados se obtuvieron en los biodigestores compuestos por residuos de matadero y residuos de quinua, donde se obtuvieron producciones de metano entre 581 y 555 ml<br>[CA] L'accés a fonts d'energia moderna en les àrees rurals de la regió andina és un dels factors principals per a disminuir la pobresa ja que el seu accés proporcionaria beneficis ambientals, econòmics i socials. Malgrat els esforços de buscar fonts alternatives per a esmenar el dèficit energètic, encara existeixen milions de persones que pateixen la falta d'accessibilitat a fonts d'energia moderna, situació que es deu als alts nivells de pobresa sota els quals es troben immersos. Al costat d'aquest inconvenient se suma l'enorme increment de residus agrícoles en les comunitats andines. Residus que provenen de les activitats agrícoles, i que podrien ser perjudicials per al medi ambient si no es prenen mesures adequades. Lamentablement, en molts països en desenvolupament on es generen grans quantitats d'aquests residus, se sap poc sobre els seus possibles riscos i beneficis si no es gestionen adequadament. Un dels enfocaments més interessants per a abordar aquesta problemàtica, és el desenvolupament de la gestió sostenible dels residus orgànics agrícoles de la regió, transformant-los en recursos per a la generació d'energia renovable (biogàs) i fertilitzants orgànics (digestato). Aquesta solució permetria donar una valorització energètica als residus de l'agricultura de la zona, sobre la qual basen la seua economia, i alhora contribuiria a una major gestió dels residus evitant l'increment de la contaminació ambiental. Amb la finalitat de contribuir al desenvolupament energètic i millorar el paradigma de la gestió de residus en l'àrea andina de Guaranda (l'Equador), la present Tesi Doctoral aborda l'avaluació del potencial bioquímic de metà (BMP) dels residus orgànics agrícoles de la regió. Es realitza una quantificació sistemàtica de la producció de biogàs mitjançant la transformació bioquímica de residus orgànics agrícoles que comprenen: substrats principals (residus de fem de vicunya, flama i cuy, i residus d'escorxador de bestiar boví), *cosustratos (residus de palla d'amarant, quinua i blat). L'objectiu general d'aquesta investigació de doctorat s'ha dut a terme en quatre fases: (I) caracterització de la matèria primera mitjançant l'anàlisi elemental i proximal a través dels quals es va estimar el rendiment teòric i la biodegradabilitat dels substrats i cosustratos, (II) Rendiment de la codigestión de residus orgànics agrícoles amb mescles de llots d'aigües residuals en biodigestores batch, (III) Anàlisis dels efectes sinèrgics i antagònics durant la monodigestión i codigestión de les matèries primeres i (IV) Avaluació de la cinètica microbiana de la digestió anaeròbia mitjançant els models de Gompertz modificat, transferència, equació logística, model del con i Richards modificat. En la caracterització fisicoquímica es va determinar que les relacions SV/ST dels substrats i cosustratos van oscil·lar entre 58 i 77% amb una relació C/N entre 12 i 102, la qual cosa va indicar que aquests residus són matèries primeres adequades per a la producció de metà. En tots els assajos un augment de la quantitat d'inòcul va millorar la biodegradabilitat dels substrats i per consegüent la producció metà; així, en la monodigestión es va tindre increments de fins a 90% i en la codigestión increments del 71%. Totes les mescles van produir efectes sinèrgics, on els majors percentatges de metà es van donar quan les mescles de residus d'amarant, quinua i blat van ser del 50 i 75% de sòlids volàtils. Independentment de la SIR1:1 i la SIR 1:2 es va millorar la producció de metà de la codigestión en incrementar el percentatge de cosustrato especialment de residus d'amarant i quinua. Els millors resultats de tots els assajos realitzats es van obtindre en els biodigestores compostos per residus d'escorxador i residus de quinua, on es van obtindre produccions de metà entre 581 i 555 ml/g VS.<br>[EN] Access to modern energy sources in rural areas of the Andean region is one of the main factors to reduce poverty, since its access would provide environmental, economic and social benefits. Despite efforts to find alternative sources to correct the energy deficit, there are still millions of people who suffer from the lack of accessibility to modern energy sources, a situation that is due to the high levels of poverty under which they are immersed. Along with this inconvenience is added the enormous increase in agricultural residues in the Andean communities. Waste that comes from agricultural activities, and that could be harmful to the environment if adequate measures are not taken. Unfortunately, in many developing countries where large amounts of these wastes are generated, little is known about their potential risks and benefits if not managed properly. One of the most interesting approaches to address this problem is the development of sustainable management of agricultural organic waste in the region, transforming it into resources for the generation of renewable energy (biogas) and organic fertilizers (digestate). This solution would allow to give an energetic recovery to the agricultural residues of the area, on which they base their economy, and at the same time would contribute to a better management of the residues avoiding the increase of environmental pollution. To contribute to energy development and improve the paradigm of waste management in the Andean area of Guaranda (Ecuador), this Doctoral Thesis addresses the evaluation of the biochemical potential of methane (BPM) of agricultural organic waste in the region. A systematic quantification of biogas production is carried out through the biochemical transformation of agricultural organic waste that includes main substrates (vicuña, llama and guinea pig manure residues, and cattle slaughterhouse residues) and co-substrates (amaranth straw residues), quinoa and wheat). The general objective of this doctoral research has been carried out in four phases: (I) characterization of the raw material through elemental and proximal analysis through which the theoretical performance and biodegradability of substrates and co-substrates were estimated, (II) Performance of the co-digestion of agricultural organic waste with mixtures of sewage sludge in batch biodigesters, (III) Analysis of synergistic and antagonistic effects during monodigestion and co-digestion of raw materials and (IV) Evaluation of microbial kinetics of anaerobic digestion using modified Gompertz models, transfer, logistic equation, cone model and modified Richards. In the physicochemical characterization it was determined that the VS/TS ratios of the substrates and co-substrates ranged between 58 and 77% with a C/N ratio between 12 and 102, which indicated that these wastes are suitable raw materials to produce methane. In all the tests an increase in the amount of inoculum improved the biodegradability of the substrates and consequently the methane production; thus, in monodigestion there were increases of up to 90% and in co-digestion increases of 71%. All the mixtures produced synergistic effects, where the highest percentages of methane occurred when the mixtures of amaranth, quinoa and wheat residues were 50 and 75% volatile solids. Regardless of SIR1:1 and SIR 1:2, the production of methane from co-digestion was improved by increasing the percentage of co-substrate, especially amaranth and quinoa residues. The best results of all the tests carried out were obtained in the biodigesters composed of slaughterhouse waste and quinoa waste, where methane productions between 581 and 555 ml/g VS were obtained. Regarding the kinetic modelling of the anaerobic digestion process, it was found that all the models fit the experimental values quite well with the predicted ones. In the monodigestion, in all the logistic models, the calculated asymptotes were adjusted very precisely for the specific yield (Me<br>This work has been carried out within the framework of the project “Analysis of the implementation of biomass exploitation chains in rural communities in the province of Bolívar (Ecuador)” of the ADSIEO-COOPERATION program of the Universitat Politècnica de València (UPV). The Ecuadorian Energy Exploitation Research Network of Biomass (ECUMASA) and the IBEROMASA Network (719RT0586) of the IberoAmerican Program of Science and Technology for Development (CYTED) have participated in this program<br>Meneses Quelal, WO. (2021). Optimization of Anaerobic Codigestion Processes of Lignocellulosic Materials of Difficult Degradation with Residues from Andean Livestock [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171722<br>TESIS<br>Compendio

[EN] The study, monitoring and control of environmental phenomena such as the air pollution, climate control or homogenization temperature and humidity indoors, or understanding and extinguishing forest fires pose a constant challenge to the personnel responsible and especially to the researchers. Compete this problematic economic sectors where greenhouse crops, post-harvest cameras, chillers tractor ruminant farms, smart buildings, urban environmental studies, among many others used. In all of them there is a concern for consistency in production, for energy efficiency and environmental impact generated. It is for this homogenization, dispersion and stratification of climate variables and gases, closely related to the ventilation of outdoor spaces and venues of interest. For the understanding of physical phenomena that are generated and subsequent improvement in the structural design and automatic systems, we need a modeling and energy analysis, there are currently several methods: tracer gas techniques, intensive data collection accompanied with box-empirical modeling Black and resolution simulation of physical laws that govern the behavior of study spaces. Previous techniques independently are insufficient to provide practical solutions and are costly or highly particularized to the case study. That is why the technique Fluid Dynamics Computer (CFD), as a tool that is used to numerically solve the equations of continuity and momentum that govern energy exchange system in order to obtain the fields of speed and direction airflow, the distribution of temperature, humidity and specific gases, becomes viable for later models were used with advanced control systems. However, the CFD technique requires a validation of the results with intensive shooting (space-time) data. Most published studies refer in their conclusions to the need for such validation of the data produced and how it is done. This document, by means of case studies, seeks to address the complexity of some environmental phenomena using models with the technique of CFD, whose validation also requires a protocol systematically executed a System Data Acquisition (DAS) spatially distributed and temporally controlled, which is achieved with the design and installation of a Wireless Sensor Network (WSN). Then it finds a first justification case where having the need to study the homogenization of the microclimate of a greenhouse, a DAS is created through the integration of different technologies wired. It shows in addition to extensive technical development, an urgent need to move to a non-wired technology to achieve the spatial coverage required in rooms or spaces with greater volume. It is followed by a case study in the laboratory, which seeks to understand the distribution and stratification of a gas in a chamber with controlled ventilation. Using a CFD model, which in turn feeds and validated with a database generated from a gas sensor WSN becomes. Then, a case study where space analysis moves to a real environment and highly complex, as it is a street in the city of Valencia, Spain.<br>[ES] El estudio, monitoreo y control de fenómenos ambientales como lo es la contaminación atmosférica, el control del clima o la homogenización de la temperatura y la humedad en recintos cerrados, o el entendimiento y extinción de incendios forestales, plantean un reto constante a el personal responsable y especialmente a los investigadores. Compete esta problemática a sectores económicos donde se utilice cultivos bajo invernadero, cámaras de pos-cosecha, cámaras de refrigeración de tractores, explotaciones de rumiantes, edificaciones inteligentes, estudios ambientales urbanos, entre muchos otros. En todas ellas existe una preocupación por la uniformidad en la producción, por una eficiencia energética y por el impacto ambiental que se genera. Se encuentra pues dicha homogenización, dispersión y estratificación de las variables climáticas y de los gases, íntimamente relacionada con la ventilación de los espacios exteriores y los recintos de interés. Para la comprensión de los fenómenos físicos que se generan y posterior mejora del diseño estructural y de los sistemas automáticos, es necesario un modelado y estudio energético, existiendo actualmente varias metodologías: Técnicas con gas trazador, toma intensiva de datos acompañada con modelado empírico tipo caja negra, y simulación por resolución de las leyes físicas que gobiernan el comportamiento de los espacios de estudio. Las anteriores técnicas de forma independiente resultan insuficientes para dar soluciones prácticas, y resultan costosas o altamente particularizadas al caso de estudio. Es por ello que la técnica de Dinámica de Fluidos Computacionales (CFD), como herramienta que se emplea para resolver numéricamente las ecuaciones de continuidad y de momento que rigen los intercambios energéticos de un sistema con el fin de obtener los campos de velocidad y de dirección del flujo de aire, la distribución de la temperatura, de la humedad y de gases específicos, se hace viable para obtener los modelos que posteriormente se utilizaran con sistemas de control avanzado. Sin embargo, la técnica CFD requiere de una validación de los resultados con una toma (espacio-tiempo) intensiva de datos. La mayoría de los trabajos publicados hacen referencia en sus conclusiones a la necesidad de dicha validación de los datos arrojados y la forma en la que se hace. El presente documento, por medio de unos casos de estudio, busca abordar la complejidad de algunos fenómenos ambientales haciendo uso de modelos con dicha técnica de CFD, cuya validación exige además de un protocolo sistemáticamente ejecutado, un Sistema de Adquisición de Datos (DAS) espacialmente distribuido y temporalmente controlado, lo cual se alcanza con el diseño e instalación de una Red Inalámbrica de Sensores (WSN). Se encuentra entonces un primer caso justificativo, donde teniendo la necesidad del estudio de la homogenización del microclima de un invernadero, se genera un DAS gracias a la integración de diferentes tecnologías cableadas. Demuestra además de un extenso desarrollo técnico, una imperiosa necesidad de pasar a una tecnología no cableada para lograr la cobertura espacial requerida en recintos o espacios con mayor volumen. Le sigue un caso de estudio a nivel de laboratorio, donde se busca entender la distribución y estratificación de un gas en un recinto con ventilación controlada. Se hace uso de un modelo con CFD, que a su vez se alimenta y valida con un banco de datos generado gracias a una WSN con sensores de gases. Luego, un caso de estudio donde el espacio de análisis se traslada a un ambiente real y con alta complejidad, como lo es una calle de la ciudad de Valencia, España.<br>[CAT] L'estudi, monitoratge i control de fenòmens ambientals com és la contaminació atmosfèrica, el control del clima o l'homogeneïtzació de la temperatura i la humitat en recintes tancats, o l'enteniment i extinció d'incendis forestals, plantegen un repte constant al personal responsable i especialment als investigadors. Competeix aquesta problemàtica a sectors econòmics on s'utilitza cultius sota hivernacle, càmeres de pos-collita, cambres de refrigeració de tractors, explotacions de remugants, edificacions intel ligents, estudis ambientals urbans, entre molts altres. En totes elles hi ha una preocupació per la uniformitat en la producció, per una eficiència energètica i per l'impacte ambiental que es genera. Es troba doncs aquesta homogeneïtzació, dispersió i estratificació de les variables climàtiques i dels gasos, íntimament relacionada amb la ventilació dels espais exteriors i els recintes d'interès. Per a la comprensió dels fenòmens físics que es generen i posterior millora del disseny estructural i dels sistemes automàtics, cal un modelatge i estudi energètic, existint actualment diverses metodologies: Tècniques amb gas traçador, presa intensiva de dades acompanyada amb modelatge empíric tipus caixa negra, i simulació per resolució de les lleis físiques que governen el comportament dels espais d'estudi. Les anteriors tècniques de forma independent resulten insuficients per donar solucions pràctiques, i resulten costoses o altament particularitzades al cas d'estudi. És per això que la tècnica de dinàmica de fluids Computacionals (CFD), com a eina que s'uilitilza per resoldre numèricament les equacions de continuïtat i de moment que regeixen els intercanvis energètics d'un sistema per tal d'obtindre els camps de velocitat i de direcció del flux d'aire, la distribució de la temperatura, de la humitat i de gasos específics, es fa viable per obtindre els models que posteriorment s'utilitzaran amb sistemes de control avançat. No obstant això, la tècnica CFD requereix d'una validació dels resultats amb una presa (espai-temps) intensiva de dades. La majoria dels treballs publicats fan referència en les seves conclusions a la necessitat d'aquesta validació de les dades llançats i la forma en què es fa. El present document, per mitjà d'uns casos d'estudi, busca abordar la complexitat d'alguns fenòmens ambientals fent ús de models amb aquesta tècnica de CFD, la validació exigeix a més d'un protocol sistemàticament executat, un Sistema d'Adquisició de Dades (DAS) espacialment distribuït i temporalment controlat, la qual cosa s'aconsegueix amb el disseny i instal lació d'una Xarxa Sense fil de Sensors (WSN). Es troba llavors un primer cas justificatiu, on tenint la necessitat de l'estudi de l'homogeneïtzació del microclima d'un hivernacle, es genera un DAS gràcies a la integració de diferents tecnologies cablejades. Demostra a més d'un extens desenvolupament tècnic, una imperiosa necessitat de passar a una tecnologia no cablejada per aconseguir la cobertura espacial requerida en recintes o espais amb més volum. El segueix un cas d'estudi a nivell de laboratori, on es busca entendre la distribució i estratificació d'un gas en un recinte amb ventilació controlada. Es fa ús d'un model amb CFD, que al seu torn s'alimenta i valida amb un banc de dades generat gràcies a una WSN amb sensors de gasos. Després, un cas d'estudi on l'espai d'anàlisi es trasllada a un ambient real i amb alta complexitat, com ho és un carrer de la ciutat de València, Espanya.<br>Marulanda Tobón, A. (2016). MODELOS EN DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL PARA APLICACIONES AMBIENTALES Y SU VALIDACIÓN CON SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS BASADOS EN REDES DE SENSORES INALÁMBRICAS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63461<br>TESIS

L'agroforesterie, au sens large, correspond aux associations entre des arbres et des productions agricoles qu'elle considère de l'échelle de la parcelle jusqu'à celle du territoire. Cette acception large est celle retenue dans la présente thèse. Elle incite à prendre en compte i) tous les espaces arborés des territoires agricoles, ii) toutes les fonctions de ces espaces et iii) tous les acteurs concernés par ces espaces et leurs fonctions. Ces trois points constituent les trois défis que les travaux de thèse s'attachent à relever, dans un contexte de développement récent de l'agroforesterie pour lequel des outils restent à inventer. Le positionnement de recherche de ces travaux articule développement territorial, démarches participatives et approche systémique. Ces notions ont été structurantes dans la définition de la finalité et de l'objectif de la thèse. La finalité est un outil d'aide à la discussion entre les acteurs concernés sur les espaces arborés et leurs fonctions pour faciliter la construction de projets partagés de territoires agroforestiers. L'objectif est de préparer cet outil et, pour cela, le modèle Terafor (Territoire et agroforesterie) a été conçu. Le modèle Terafor est implémenté avec le logiciel DEXi qui combine une méthode d'analyse multicritère qualitative structurée hiérarchiquement et un système expert d'évaluation. Il évalue qualitativement chacune des 77 fonctions des espaces arborés (production de bois, limitation de l'érosion, effet sur la qualité paysagère par exemple) qui ont été identifiées à partir de la littérature et de dires de quinze experts rencontrés. L'évaluation des fonctions mobilise des paramètres sélectionnés pour traduire les diverses caractéristiques des espaces arborés (forme, structure, composition, localisation) qui conditionnent ces fonctions. Les 77 fonctions sont regroupées par activité et par domaine d'activités (agroforesterie, agriculture, fonctionnement des écosystèmes par exemple). Ces regroupements font ressortir 22 activités et organisent les informations afin de faciliter les discussions entre les acteurs. La transparence, l'intelligibilité et la flexibilité du fonctionnement de DEXi rendent le modèle Terafor approprié à favoriser la participation en impliquant les acteurs dans les différentes phases de la construction de projets de territoires agroforestiers. L'opérationnalisation du modèle Terafor en un outil participatif nécessite de poursuivre les tests de simulation, notamment de sensibilité, de développer des interfaçages avec des dispositifs de gestion de données (tableur, système d'information géographique, représentation graphique) et de l'expérimenter en situations réelles. En l'état, le modèle Terafor constitue toutefois une base (informations internes) et un producteur (informations en sortie) de connaissances homogènes et accessibles sur l'ensemble des fonctions des espaces arborés. Il peut donc d'ores et déjà servir de support pour la conception et l'accompagnement de projets agroforestiers ainsi que pour l'enseignement de l'agroforesterie, de la multifonctionnalité et de l'agroécologie<br>Agroforestry corresponds to the association between trees and agricultural productions. In a broad sense, the scale considered streches fom the plot to the landscape. This meaning took on in this thesis. It encourages taking into account (i) all treed areas in agricultural landscapes, (ii) all the functions of these treed areas and (iii) all the stakeholders involved. In the context of recent development of agroforestry, these three points constituted the three challenges that the thesis worked to tackle. Some tools need to be designed. The research positioning connected territorial development, participatory approaches and systems approach. These notions built the purpose and the goal of the thesis. A discussion aid tool for the relevant stakeholders about treed areas and their functions was the thesis purpose in order to facilitate the construction of shared projects of agroforestery landscapes. Designing Terafor model (Territory and agroforestry) to prepare this tool was thesis goal. The Terafor model was implemented with DEXi software which combines a hierarchically structured qualitative multi-criteria analysis method and an evaluation expert system. It evaluates each of the 77 functions of the treed areas qualitatively (for example: wood production, limitation of erosion, effect on the landscape quality). These 77 functions were identified beforehand from the literature and from fifteen experts. The evaluation of functions uses selected parameters to translate the diverse characteristics of the treed areas (shape, structure, composition, location). The 77 functions were grouped into activities and fields of activities (for example: agroforestry, agriculture, ecosystem functioning). These groups bring out 22 activities and organize information to facilitate discussions between stakeholders. The transparency, the intelligibility and the flexibility of DEXi operation make the Terafor model suitable for promoting participation by involving stakeholders in the different phases of the construction of agroforestry territory projects. The implementation of the Terafor model in a participatory tool requires to continue the simulation tests, to develop interfaces with data management devices (spreadsheet, geographical information system, graphical representation) and to experiment it in real-life situations. As it stands, the Terafor model constitutes a basis (internal data) and a producer (output data) of homogeneous and accessible knowledge on the whole functions of the treed areas. It can already serve not only as a support for building and for carrying out agroforestry projects, but for teaching about agroforestry, multifunctionality and agroecology as well

El cultivo protegido bajo invernadero tiene altos costes energéticos derivados de la ventilación forzada. En cambio, la ventilación natural puede ser una solución barata que reduzca el consumo energético. No obstante, un diseño que permita la ventilación natural del invernadero supone un reto debido a la complejidad del fenómeno físico. Frente a otros métodos de diseño, como los métodos experimentales o analíticos, en los últimos tiempos la dinámica de fluidos computacional (CFD por sus siglas en inglés) se ha convertido en la herramienta más utilizada para estudiar este tipo de fenómenos, gracias a su relativo bajo coste y a la rapidez en la obtención de resultados. No obstante, los modelos CFD deben refrendarse mediante validaciones realizadas a través de datos experimentales. Un análisis bibliográfico detallado del uso de la CFD aplicada a invernaderos muestra, en general, que los trabajos carecen de suficientes datos experimentales, seguramente debido al alto coste de los sensores para adquirirlos y la dificultad que conlleva el trabajo en condiciones de campo. Además, se observa que las simulaciones CFD en invernaderos no se realizan con un procedimiento sistematizado. Por ello, la presente tesis, por un lado describe un dispositivo y unos métodos sencillos y baratos para obtener datos atmosféricos, y por otro, propone una visión crítica sobre la investigación realizada hasta el momento, con el fin de sistematizar la manera de generar modelos CFD aplicados a la ventilación natural de invernaderos. Finalmente, la tesis se complementa con un ejemplo sobre un caso práctico. Para ello, en primer lugar, se realizó una revisión bibliográfica de las diferentes guías de buenas prácticas en diferentes campos de la tecnología principalmente en edificación, para sistematizar y adaptar las recomendaciones para generar modelos CFD en invernaderos. En segundo lugar, se desarrolló un sistema de adquisición de datos sencillo, consistente en una red de sensores, que permite medir simultáneamente la velocidad y dirección de viento en 20 puntos. Este sistema de sensores fue calibrado y probado en campo satisfactoriamente obteniendo una precisión similar a los anemómetros comerciales con un precio 30 veces superior. En tercer lugar, se generaron 24 modelos del flujo de aire alrededor del invernadero, resultantes de la combinación de cuatro modelos de turbulencia (k- ¿; RNG k-¿; k-¿ y RSM); dos esquemas de discretización (primer orden y segundo orden) y tres velocidades de viento exterior (3; 3,5 y 4 m/s) con el fin de analizar sus diferencias y demostrar sus ventajas e inconvenientes. Por este motivo, en cuarto lugar, se comprobó su capacidad de ajustarse a los datos de campo, validando los modelos con un análisis de regresión lineal sobre los datos experimentales. Con este estudió se reveló que los modelos SST k-¿ y el RSM (segundo orden) son los que mejor representan el flujo de ventilación y se demostró que el modelo k-¿ estándar (primer orden), el más utilizado en la bibliografía, no sólo ofrece resultados diferentes al resto de modelos, sino que su rendimiento es pobre para predecir el flujo de ventilación.<br>Granell Ruiz, R. (2014). Análisis del flujo ambiental y propuesta metodológica para simulaciones CFD aplicadas a la ventilación natural de invernaderos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/37194<br>TESIS

High mountain regions including the Andean region are very sensitive to climate change. Farmers in the central Andes of Peru are increasingly being exposed to the impacts of climate variability. This transdisciplinary research uses field laboratories, combining the farming system and the sustainable livelihood approaches, to carry out social, ecological, and financial assessments so as to identify sustainable and resilient livelihood strategies for small-scale Andean farmers. The first research step studies and characterizes farm household systems, influenced by their biophysical and socioeconomic contexts, for which two vulnerability indices were elaborated. Focused on the climate variability, the five livelihood assets and the three IPCC’s vulnerability components, these indices show the highly sensitive conditions of most communities with poor health conditions, access to infrastructure and public services. Farmers’ capacity of response is often limited by the low on-farm diversity and lack of organization. Thereafter, sustainable livelihood strategies were identified. These include on-farm intensification and non-farm labor intensification for lowland and better-access communities. In the middle-access and highland communities, where temporary migration is a common coping strategy, sustainable scenarios include an increment in diversification strategies through agrobiodiversity and a larger share of tree-based production systems. Furthermore, research step II explores local strategies to cope with agricultural droughts and evaluates, by means of natural resource assessment methods, agroforestry systems as an alternative to reduce their negative effects. Mainly affected by the increasing variation in precipitation events, farmers identify off-farm and on-farm diversification as adaptive strategies against agricultural droughts that reduce the weather dependence and covariance between livelihood activities. Among the introduction of more resistant crop and pasture varieties, the incorporation of trees in their system is desired because of their positive influence in soil moisture and crop yields. Soil moisture in agroforestry systems with eucalyptus trees is 10-20% higher than in agricultural systems during the beginning of the wet season. Differences in the soil moisture during the end of the dry season and in the potato yield are not evident between these systems, although an area without sowing reduced the agricultural output in 13-17% in agroforestry systems. Research step III seeks to maximize the efficiency of resource allocation in farm household systems by developing a linear programming optimization model. This financial assessment underpinned the need of additional off-farm activities for resource-scarcer farmers. In addition, under interest rates below 15% the model includes tree-based production systems as part of the optimal solution. However, with increasing interest rates, a higher share of land is used to cover household’s basic needs and fewer resources are available for capital accumulation activities such as forestry. Variations introduced in the model show that pasture systems are more sensitive to changes in the production outputs, whereas variation in farm worker wages and tree prices affected less the optimal solutions, making farming systems less sensitive to these market changes. Finally, the incorporation of tree-based systems have proved to be a sustainable and resilient livelihood strategy against climate variability available for particular farm household systems of the study area<br>Las zonas montañosas, incluyendo la región andina son muy sensibles al cambio climático. Los agricultores de los Andes centrales del Perú están cada vez más expuestos a los efectos de la variabilidad climática. Esta investigación transdisciplinaria utiliza laboratorios de campo (field laboratories), combinando los enfoques de sistemas agrícolas y de medios de vida sostenibles, para llevar a cabo evaluaciones sociales, ecológicas y financieras con el fin de identificar estrategias sostenibles y resilientes para los agricultores andinos de pequeña escala. La primera fase de la investigación caracteriza a los sistemas agrícolas familiares, influenciados por sus contextos biofísicos y socioeconómicos, para lo cual se elaboraron dos índices de vulnerabilidad centrados en la variabilidad del clima, los cinco activos de los medios de vida y los tres componentes de la vulnerabilidad del IPCC. Estos índices muestran las condiciones de alta sensibilidad de la mayoría de las comunidades, con malas condiciones de salud y poco acceso a la infraestructura y a los servicios públicos. La capacidad de respuesta de los agricultores es a menudo limitada por la baja diversidad en las actividades agrícolas y la falta de organización. Posteriormente se identificaron las estrategias de medios de vida sostenibles. Estas incluyen la intensificación en las actividades agrícolas y la intensificación del trabajo no agrícola en las comunidades de zonas bajas y con mejor acceso. En las comunidades con menor acceso y zonas altas la migración temporal es una estrategia de afrontamiento común. Los escenarios sostenibles en estas comunidades incluyen un incremento en las estrategias de diversificación p. ej. a través de un aumento de la biodiversidad agrícola y una mayor proporción de sistemas de producción asociados con árboles. Por otra parte, la segunda fase de la investigación explora las estrategias locales para hacer frente a las sequías agrícolas y evalúa, por medio de métodos de evaluación de recursos naturales, los sistemas agroforestales como alternativa para reducir sus efectos negativos. Afectados principalmente por el aumento en la variación de las precipitaciones, los pequeños agricultores identifican a la diversificación de actividades dentro y fuera de sus parcelas agrícolas como una estrategia de adaptación frente a las sequías agrícolas que reduce la dependencia climática y la covarianza entre las actividades de subsistencia. Dentro de la introducción de variedades de cultivos y pastos más resistentes, como parte de la solución, los agricultores desean la incorporación de árboles en su sistema debido a su influencia positiva en la humedad del suelo y en los rendimientos de los cultivos. La humedad del suelo en sistemas agroforestales con árboles de eucalipto es un 10-20% mayor que en los sistemas agrícolas durante el comienzo de la estación húmeda. Las diferencias en la humedad del suelo durante el final de la estación seca y en el rendimiento de los cultivos de papa no son evidentes entre estos dos sistemas. A pesar de esto, el espacio sin siembra dejado en los sistemas agroforestales redujo la producción agrícola en un 13-17%. La tercera fase de la investigación busca maximizar la eficiencia en la asignación de recursos en los sistemas agrícolas familiares mediante el desarrollo de un modelo de optimización de programación lineal. Esta evaluación financiera respalda la necesidad de actividades adicionales no-agrícolas para agricultores con recursos más escasos. Además, con tasas de interés por debajo del 15%, el modelo siempre incluye a los sistemas de producción forestales y/o agroforestales como parte de las soluciones óptimas. Sin embargo, con el aumento de las tasas de interés, una mayor proporción de tierra se utiliza para cubrir las necesidades básicas del hogar y menos recursos están disponibles para las actividades de acumulación de capital como la silvicultura. Las variaciones introducidas en el modelo muestran que los sistemas de pastoreo son más sensibles a los cambios en los condiciones de producción. Por otro lado, la variación en los salarios de los trabajadores agrícolas y en los precios de los árboles afectan en un menor grado las soluciones óptimas, proporcionando sistemas agrícolas menos sensibles a estos cambios en el mercado. Finalmente, la incorporación de árboles en los sistemas agrícolas ha demostrado ser una estrategia de vida sostenible y resiliente a la variabilidad climática disponible para determinados sistemas agrícolas familiares de la zona de estudio<br>Hochgebirgsregionen einschließlich der Andenregion sind gegenüber dem Klimawandel sehr empfindlich. Die in den zentralen Anden von Peru lebenden Bauern sind mehr und mehr den Auswirkungen durch Klimaschwankungen ausgesetzt. Diese transdisziplinäre Forschung nutzt Feldlabore, die das System der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung und Ansätze zur nachhaltigen Lebensunterhaltssicherung kombinieren, um soziale, ökologische und ökonomische Erhebungen durchzuführen, so dass nachhaltige Livelihood-Strategien für die Kleinbauern in den Anden aufgezeigt werden können. Der erste Forschungsschritt untersucht und charakterisiert die bäuerlichen Haushaltssysteme, die durch ihre biophysikalischen und sozioökonomischen Kontexte beeinflusst sind. Hierfür wurden zwei Vulnerabilitätsindizes herausgearbeitet, die Klimavariabilität und die fünf Güter des Sustainable Livelihood-Konzepts im Fokus haben, sowie die drei Vulnerabilitätskomponenten des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Diese Indizes decken die hochgradige Sensitivität für die meisten Gemeinden auf, aufgrund des schlechten Gesundheitszustandes sowie dem Mangel an Infrastruktur und öffentlichen Dienstleistungen. Die Fähigkeit der Bauern damit umzugehen, ist zumeist begrenzt durch eine geringe Diversität und fehlende Organisation auf den Farmen. Anschließend werden nachhaltige Livelihood-Strategien aufgezeigt. Diese umfassen die Intensivierung der Arbeit in der Landwirtschaft und der Arbeitskraft außerhalb der Landwirtschaft für Gemeinden im Flachland sowie besser erreichbare Gemeinden. In Hochlandgemeinden und Gemeinden die schwer zugänglich sind, ist temporäre Migration eine geläufige Bewältigungsstrategie. Nachhaltige Szenarien in diesen Gemeinden beinhalten eine höhere Anzahl an Diversifizierungsstrategien wie die Steigerung von Agro-Biodiversität und dem Anteil an baumbasierten Produktionssystemen. Forschungsschritt II untersucht lokale Strategien, um die landwirtschaftliche Dürre zu bewältigen und bewertet – mit Hilfe von Naturressourcenbewertungsverfahren – Agroforstsysteme als eine Alternative, um die negativen Auswirkungen der Trockenzeiten zu verringern. Beeinträchtigt durch zunehmende Niederschlagsschwankungen, identifizieren Bauern die Diversifizierung von landwirtschaftlichen und nicht-landwirtschaftlichen Aktivitäten als Anpassungsstrategie bei landwirtschaftliche Dürre, wodurch die Abhängigkeit vom Wetter und die Kovarianz zwischen den Aktivitäten für den Lebensunterhalt reduziert werden kann. Neben der Einführung resistenterer Kultur- und Weidepflanzen, ist die Einbeziehung von Bäumen in das System wünschenswert, aufgrund ihres positiven Einflusses auf die Bodenfeuchte und Erträge. Die Bodenfeuchte in agroforstwirtschaftlichen Systemen mit Eukalyptusbäumen ist während der beginnenden Feuchtperiode 20% höher als in landwirtschaftlichen Systemen. Die Unterschiede der Bodenfeuchte am Ende der Trockenzeit und bezüglich des Kartoffelertrags sind zwischen diesen Systemen nicht markant, obwohl eine Fläche, auf der keine Saat ausgebracht wurde, den landwirtschaftlichen Ertrag in Agroforstsystemen um 13 bis 17% mindert. Forschungsschritt III versucht die Effizienz der Ressourcenzuordnung in Farmhaushaltssystemen zu maximieren, indem ein Optimierungsmodell mit Hilfe der linearen Programmierung entwickelt wird. Diese ökonomische Erhebung unterstreicht die Notwendigkeit zusätzlicher nichtlandwirtschaftlicher Aktivitäten für ressourcenärmere Bauern. Bei Zinsraten unter 15% umfasst das Model baumbasierte Produktionssysteme als einen Teil der optimalen Lösung. Mit steigenden Zinsraten wird jedoch eine größere Bodenfläche dazu verwendet, um die Grundbedürfnisse der Haushalte zu decken und es stehen weniger Ressourcen für Aktivitäten zur Kapitalanhäufung wie Forstwirtschaft zur Verfügung. Die in das Modell involvierten Variationen zeigen, dass Weidesysteme sensibler auf Veränderungen des Produktionsausstoßes reagieren. Schwankungen bei den Löhnen der Farmer und Veränderungen der Baumpreise beeinträchtigen hingegen die optimalen Lösungen weniger. Dadurch sind die landwirtschaftlichen Systeme gegenüber Marktschwankungen weniger anfällig. Abschließend erweist sich, dass – für bestimmte Farmhaushaltssysteme im Untersuchungsgebiet – die Einbeziehung baumbasierter Systeme als nachhaltige und resiliente Livelihood-Strategie angesichts von Klimaschwankungen nützlich ist<br>Regiões altomontanas, incluindo os Andes são extremamente sensíveis aos impactos das mudanças climáticas. Pequenos agricultores da região central dos Andes Peruanos estão progressivamente sendo expostos aos impactos das variações climáticas. A presente investigação transdisciplinar utiliza “field laboratories”, combinando os enfoques de sistemas rurais e dos meios de subsistência sustentáveis, visando uma avaliação social, ecológica e financeira, com intuito de se identificar estratégias resilientes e sustentáveis para os pequenos agricultores Andinos. A primeira etapa do presente estudo investiga e caracteriza os sistemas rurais, influenciados por seus contextos biofísicos e socioeconômicos, para os quais foram elaborados dois índices de vulnerabilidade focados na variabilidade climática, nos recursos dos meios de vida (cinco capitais) e nos três componentes da vulnerabilidade do IPCC. Esses índices mostram as condições altamente sensíveis da maioria das comunidades, com más condições de saúde, acesso à infra-estrutura e serviços públicos. A capacidade de resposta dos pequenos agricultores é frequentemente limitada pela baixa diversificação de actividades na exploração agricola e falta de organização. Posteriormente, foram identificadas estratégias de subsitência sustentáveis. Estas incluem a intensificação tanto do trabalho rural, quanto do não-agrícola para as comunidades de terras baixas e mais acessíveis. Para as comunidades altomontanas e com menor acesso, a migração temporária é uma estratégia de enfrentamento comum. Cenários sustentáveis para essas comunidades incluem um incremento nas estratégias de diversificação p. ex. aumentando a agrobiodiversidade e a parcela dos sistemas de produção florestais. A segunda etapa da pesquisa explora estratégias locais para lidar com as secas agrícolas e investiga, por meio de métodos de avaliação de recursos naturais, sistemas agroflorestais como alternativa para reduzir os seus efeitos negativos. Afetado principalmente pelo aumento da variação da precipitação, os agricultores identificam a diversificação tanto no trabalho rural, quanto no não-agrícola, como estratégias adaptativas contra secas agrícolas que reduzam a dependência do clima e covariância entre atividades de subsitência. Entre a introdução de culturas e de pastagens de variedades mais resistentes, a incorporação de árvores em seu sistema é desejada por conta da sua influência positiva na umidade do solo e no rendimento das culturas. A umidade do solo em sistemas agroflorestais com árvores de eucalipto é de 10-20% maior do que em sistemas agrícolas durante o início da estação chuvosa. As diferenças na umidade do solo durante o final da estação seca e na produtividade da batata não são evidentes entre estes dois sistemas. Apesar disso, o espaço sem semeadura deixado em sistemas agroflorestais reduziu a produção agrícola em 13-17%. A terceira etapa da presente investigação visa maximizar a eficiência da alocação de recursos em sistemas agrícolas familiares por meio do desenvolvimento de um modelo de otimização de programação linear. Esta avaliação financeira sustenta a necessidade de atividades não-agrícolas adicionais para agricultores com recursos escassos. Ademais, sob taxas de juros abaixo de 15%, o modelo inclui sistemas de produção florestais como parte da solução ideal. Contudo, com o aumento das taxas de juros, uma parcela maior da propriedade é usada para garantir as necessidades básicas, e portanto, menos recursos do agregado familiar estão disponíveis para atividades de acumulação de capital, tais como a silvicultura. Variações introduzidas no modelo mostram que sistemas de pastagem são mais sensíveis a mudanças nas condições de produção. Ademais, variaçãoes nos salários dos trabalhadores agrícolas e nos preços de árvores afetam menos as soluções ótimas, tornando os sistemas agrícolas menos sensíveis a estas mudanças do mercado. Por fim, a incorporação de sistemas florestais provaram ser uma estratégia de subsistência sustentável e resiliente contra a variação climática para determinados sistemas de agricultura familiar da área de estudo

Tese de mestrado em Biologia da Conservação, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020<br>O estudo de relações interespecíficas entre predadores, enquanto modeladores da estrutura e funcionamento do ecossistema, é um tópico de relevância em biologia da conservação, especialmente no contexto de sistemas geridos ou perturbados, dada a alarmante perda de habitat e espécies em vários ecossistemas. Os efeitos da perturbação, principalmente com origem antropogénica, inerentes a habitats mediterrânicos, têm intensificado a coexistência interespecífica, e consequente competição, o que se traduz na crescente importância do estudo dos mecanismos de simpatria e comportamentos de adaptação adotados por estes predadores. Para garantir a coexistência de espécies potencialmente competidoras e a persistência de comunidades resilientes, estas devem segregar, pelo menos parcialmente, ao longo de um ou mais eixos do seu nicho ecológico. No entanto, as espécies apenas têm a capacidade de adotar estratégias de coexistência dentro do que seus limites biológicos permitem, no sentido em que estes mecanismos são inerentemente mediados por características morfológicas e comportamentais específicas de cada espécie. Estas mesmas estratégias adquirem uma crescente complexidade em sistemas alvo de impactos antropogénicos, em que a disponibilidade de recursos varia consideravelmente relativamente a meios naturais, e as estratégias dinâmicas de adaptação por parte das espécies são um requisito para a respetiva sobrevivência e coexistência. Para abordar esta temática, o presente estudo foi realizado num ecossistema agroflorestal ativamente gerido - a Companhia das Lezírias, S.A. -, cuja paisagem é dominada por Montado de sobro, um sistema agro-silvo-pastoral maioritariamente representado por uma matriz de sobreiro com subcoberto de variadas densidades, intercalada por plantações de outras espécies de árvores, culturas e manchas de vegetação natural, contribuindo para a heterogeneidade da paisagem. Esta paisagem caracteriza-se por um elevado dinamismo espaço-temporal devido às medidas de gestão e às condições climáticas da região, resultando numa resposta complexa por parte das comunidades bióticas. O conhecimento mais aprofundado acerca desta resposta, concretamente do seu efeito nas interações interespecíficas, é fulcral para o estabelecimento de medidas de gestão mais adequadas ao alinhamento dos objetivos de produção com os esforços de conservação. Enquadrado na teoria do nicho ecológico, e no seu conceito de nicho multidimensional, este estudo pretendeu investigar as interações entre pares de mesocarnívoros, considerando a partição de nicho a três níveis distintos, de forma a representar adequadamente a complexidade destas interações. Primeiramente, avaliando a dimensão temporal, estudou-se a sobreposição dos padrões de atividade de cada par de espécies, esperando-se uma elevada sobreposição noturna, complementada por uma segregação parcial do tempo (H1). Segundo, procurou-se investigar as relações interespecíficas espaciais com recurso a modelos de ocupação de duas espécies, estação única. Para este objetivo, propõe-se como hipótese a agregação espacial entre pares de espécies, no entanto, espera-se também uma segregação espacial a escala fina, potenciada pela resposta heterogénea, de caracter específico, a fatores ambientais (H2). Por último, pretendeu-se ainda estudar as interações associadas ao uso simultâneo do espaço e do tempo, avaliando o tempo entre encontros de pares de espécies com recurso a um procedimento de permutação multiresposta. A este nível, espera-se que a coexistência interespecífica seja facilitada através da partição espaço-temporal do nicho (H3). Para o efeito, estabeleceu-se uma rede de 25 estações de amostragem, distribuídas equitativamente ao longo da área de estudo para representar de forma adequada a heterogeneidade do sistema, sendo que em cada estação se procedeu à instalação de uma câmara fotográfica e à amostragem de vários fatores ambientais. Com recurso a 5 meses de armadilhagem fotográfica, realizou-se a monitorização da comunidade local de mesocarnívoros com foco em 5 espécies: raposa (Vulpes vulpes), fuinha (Martes foina), texugo europeu (Meles meles), geneta (Genetta genetta) e sacarrabos (Herpestes ichneumon). Com base no conhecimento prévio acerca da ecologia dos mesocarnívoros mediterrânicos, para efeitos de análise foram selecionados fatores ambientais que se prevê serem determinantes para a utilização do espaço por parte das espécies em estudo. Estes fatores ambientais foram categorizados consoante a sua relevância ecológica em variáveis de habitat, fonte de alimento ou perturbação, e amostrados num buffer de 350 metros em redor de cada estação de amostragem. O esforço de amostragem consistiu em 3104 dias efetivos de armadilhagem fotográfica, e resultou num total de 724 registos independentes das espécies alvo. A espécie mais detetada foi a raposa, com 245 registos independentes, seguida pelo sacarrabos, com 181 registos independentes, e o texugo, com 136. Esta última espécie apresentou a ocupação naïve mais elevada, sendo detetada em 18 das 25 estações de amostragem. Contrariamente, a fuinha, com o menor número de registos independentes, foi também a espécie com menor ocupação naïve, sendo detetada em apenas 52% das estações de amostragem. Ao nível da dimensão temporal, observou-se uma elevada sobreposição entre os pares de espécies durante o período noturno, tal como esperado, sendo que a exceção foi a única espécie estritamente diurna – o sacarrabos. Adicionalmente, também se verificou uma segregação parcial temporal devido ao uso dessincronizado das horas de noite através do desfasamento dos principais picos de atividade. Pensa-se que esta estratégia contribui para evitar encontros agonísticos, favorecendo assim a coexistência interespecífica. Relativamente ao uso do espaço, dois pares de espécies (raposa – sacarrabos, geneta – fuinha) demonstraram agregação espacial, enquanto que os restantes pares coocorreram de forma independente; não obstante, a detetabilidade da maioria das espécies revelou-se condicional à presença do par. Apesar de não se ter observado um efeito evidente das variáveis ambientais na ocupação dos mesocarnívoros, a segregação espacial a uma escala fina parece contribuir para um cenário de coexistência, graças à resposta heterogénea, específica de cada taxa, a fatores de habitat, alimento e perturbação. Com base no conhecimento prévio acerca da comunidade de mesocarnívoros mediterrânicos, pensa-se que este padrão espacial de facilitação da coexistência interespecífica poderá ocorrer na área de estudo. A nível espaço-temporal, observaram-se padrões de alteração do comportamento no sentido da agregação, indicando que o tempo entre encontros dos pares de espécies é menor do que o estatisticamente esperado. Como tal, sugere-se que as espécies devem segregar ao longo do nicho trófico para permitir esta sobreposição. Considerando os hábitos alimentares generalistas dos mesocarnívoros mediterrânicos, pensa-se que a variedade de recursos utilizada, incluindo fontes vegetais, é um dos principais catalisadores de cenários de coexistência. O presente estudo contribui para demonstrar a plasticidade ecológica como fator determinante para promover a coexistência de mesocarnívoros mediterrânicos através da: i) dessincronização dos padrões diários, e portanto fazendo uso da partição parcial de tempo; ii) resposta heterogénea a fatores ambientais, originando cenários segregação espacial a escala fina; e iii) segregação de hábitos alimentares, facilitando a coexistência espaço-temporal. O conhecimento adquirido assume um papel crucial na melhoria das medidas de gestão em ambientes onde se verifica a influência antropogénica com fins de exploração, permitindo o alinhamento dos objectivos de produção com os esforços de conservação. Adicionalmente, a utilização de modelos de ocupação de duas espécies, estação única, que permitem conclusões mais robustas acerca das interações interespecíficas espaciais do que métodos utilizados anteriormente, bem como a inclusão da análise da partição de nicho a nível espaço-temporal, contribuíram para complementar o conhecimento já existente na área de estudo. No entanto, recomenda-se que futura investigação inclua estudos a longo prazo e de estação múltipla, permitindo corroborar as presentes conclusões, e ainda incorporar os efeitos da sazonalidade e da dinâmica das características ambientais e ecológicas de áreas mediterrânicas geridas com objetivos de exploração e produção.<br>The study of interspecific interactions among predators is a topic of scientific relevance in conservation biology, especially in the context of production systems given the alarming habitat and biodiversity loss that has been occurring across all kinds of ecosystems. The disturbance effects upon habitats, inherent to most Mediterranean habitats mainly due to anthropogenic causes, are increasing the overlap between species, and consequent competition, becoming increasingly important to study the species coexistence mechanisms and adaptative behaviours. To achieve a resilient community favouring species coexistence, competing species must segregate, at least partially, along one or more axes of the ecological niche. However, species can only adopt coexistence strategies within the limits of their biology, giving these mechanisms are inherently mediated by specific morphological and behavioural traits. These same strategies become increasingly complex in man-shaped ecosystems, where the environmental factors vary significantly, and species assume a dynamic response accordingly. To address this subject, the present study was conducted at an actively managed agroforestry ecosystem, Companhia das Lezírias, S.A., where a rich mesocarnivore community inhabits, represented by the red fox (Vulpes vulpes), the stone marten (Martes foina), the European badger (Meles meles), the common genet (Genetta genetta) and the Egyptian mongoose (Herpestes ichneumon). Based on a 5-month camera trapping approach with 25 sampling stations, we aim to give a better understanding on the underlying mechanisms that allow the Iberian mesocarnivore community to coexist in an intensively exploited Mediterranean ecosystem. Framed by the ecological niche theory, and its concept of the multidimensional niche, we investigated the pairwise mesocarnivore interactions considering the temporal, spatial and spatio-temporal ecological niche partitioning, to properly reflect the ecological complexity of mesocarnivores interactions. The sampling effort resulted in 3104 effective trapping days, with a total of 724 independent records of the target species. The species most detected was the red fox, with 245 independent records, followed by the Egyptian mongoose and the European badger. This last species showed the highest naïve occupancy, being detected in 18 of the 25 sampling stations. Contrarily, the stone marten, with the lowest number of independent records, also presented the lowest naïve occupancy, being detected in 52% of the sampling stations. On a temporal dimension, we studied the activity patterns and the degree of overlap in the diel cycle use. As expected, with the exception of the Egyptian mongoose, a high nocturnal overlap was observed for the other species but with partial time segregation through the asynchrony on the diel cycle use. This strategy is thought to contribute to avoid agonistic encounters, therefore favouring coexistence. Regarding space use, two species pairs (red fox – Egyptian mongoose, common genet – stone marten) showed spatial aggregation, while the remaining co-occurred independently; nevertheless, most species detectability was conditional on the species pair presence. Despite the observed weak effect of environmental covariates in mesocarnivores’ occupancy, a fine-scale spatial segregation facilitates coexistence, due to a heterogenous response to habitat, food and disturbance factors. When considering time and space simultaneously, a behaviour displacement towards aggregation was observed, suggesting that species must segregate along the trophic niche to coexist. Given the generalist dietary patterns of most Mediterranean mesocarnivores, we assume the differential use of a variety of food resources, including vegetable materials, as a major niche contributor to species coexistence and a resilient community. This study shows the ability of Mediterranean mesocarnivores to take advantage of their ecological plasticity in order to coexist, i) by desynchronizing their diel cycle use, and therefore partitioning time use; ii) by segregating in space at a fine-scale; iii) by segregating in their dietary patterns, to facilitate spatio-temporal coexistence. This knowledge can be useful to improve the current management decisions in man-shaped ecosystems, aligning exploitation aims and conservation efforts. We would, however, recommend further research to be based on long-term data considering a multi-season approach, to corroborate the reliability of our conclusions, and ultimately to properly address the seasonality and dynamics of Mediterranean areas’ environmental and ecological features.

Food forestry has grown in its popularity in Canada, the United States and the United Kingdom, which it has not been traditionally practiced before, for its potential to produce healthy food, to create habitat for wildlife species, to reconnect people with nature and to provide various ecosystem services such as carbon storage. Diverse food forest projects are conceived from urban food initiatives to integrated conservation and restoration planning. Currently, the Galiano Conservancy Association is creating two food forests in the heart of a mature Coastal Douglas-fir landscape on Galiano Island, British Columbia, which is protected under a conservation covenant, in pursuit of sustainable food production, education and contribution to ecological restoration and conservation efforts. To investigate the relationships between emerging food forestry and ecological restoration and to identify key indicators to measure best practices of food forestry in the context of ecological restoration, I conducted 16 semi-structured interviews with food forestry and ecological restoration experts. In addition, I conducted a workshop with the Conservancy stakeholders to develop a comprehensive and systematic monitoring framework for their food forest projects. My studies suggest that restoration principles and resilience thinking can provide guidelines for restorative food forestry. Food forestry may serve as an innovative restoration tool to restore urban landscapes where lack significant opportunities for conventional restoration. A generic monitoring framework for food forestry could be adapted by other projects, yet this will require the process of defining goals and objectives of a given project and assessing landscape contexts and the organization’s capacity to monitor.<br>Graduate<br>soph.park@yahoo.ca

High mountain regions including the Andean region are very sensitive to climate change. Farmers in the central Andes of Peru are increasingly being exposed to the impacts of climate variability. This transdisciplinary research uses field laboratories, combining the farming system and the sustainable livelihood approaches, to carry out social, ecological, and financial assessments so as to identify sustainable and resilient livelihood strategies for small-scale Andean farmers. The first research step studies and characterizes farm household systems, influenced by their biophysical and socioeconomic contexts, for which two vulnerability indices were elaborated. Focused on the climate variability, the five livelihood assets and the three IPCC’s vulnerability components, these indices show the highly sensitive conditions of most communities with poor health conditions, access to infrastructure and public services. Farmers’ capacity of response is often limited by the low on-farm diversity and lack of organization. Thereafter, sustainable livelihood strategies were identified. These include on-farm intensification and non-farm labor intensification for lowland and better-access communities. In the middle-access and highland communities, where temporary migration is a common coping strategy, sustainable scenarios include an increment in diversification strategies through agrobiodiversity and a larger share of tree-based production systems. Furthermore, research step II explores local strategies to cope with agricultural droughts and evaluates, by means of natural resource assessment methods, agroforestry systems as an alternative to reduce their negative effects. Mainly affected by the increasing variation in precipitation events, farmers identify off-farm and on-farm diversification as adaptive strategies against agricultural droughts that reduce the weather dependence and covariance between livelihood activities. Among the introduction of more resistant crop and pasture varieties, the incorporation of trees in their system is desired because of their positive influence in soil moisture and crop yields. Soil moisture in agroforestry systems with eucalyptus trees is 10-20% higher than in agricultural systems during the beginning of the wet season. Differences in the soil moisture during the end of the dry season and in the potato yield are not evident between these systems, although an area without sowing reduced the agricultural output in 13-17% in agroforestry systems. Research step III seeks to maximize the efficiency of resource allocation in farm household systems by developing a linear programming optimization model. This financial assessment underpinned the need of additional off-farm activities for resource-scarcer farmers. In addition, under interest rates below 15% the model includes tree-based production systems as part of the optimal solution. However, with increasing interest rates, a higher share of land is used to cover household’s basic needs and fewer resources are available for capital accumulation activities such as forestry. Variations introduced in the model show that pasture systems are more sensitive to changes in the production outputs, whereas variation in farm worker wages and tree prices affected less the optimal solutions, making farming systems less sensitive to these market changes. Finally, the incorporation of tree-based systems have proved to be a sustainable and resilient livelihood strategy against climate variability available for particular farm household systems of the study area.:1 Introduction - 1 - 1.1 Introduction and justification - 1 - 1.2 Objectives and thesis statements - 2 - 1.3 Outline - 3 - 1.4 Definition of terms - 5 - 1.4.1 Vulnerability - 5 - 1.4.2 Resilience - 7 - 1.4.3 Agroforestry systems - 8 - 1.4.4 Farming system approach - 9 - 1.4.5 Farm household system - 10 - 1.4.6 Sustainable livelihood approach - 10 - 2 Framework and study site - 14 - 2.1 Theoretical framework - 14 - 2.2 Methodological framework - 18 - 2.2.1 Field laboratories - 18 - 2.2.2 Methods - 19 - 2.2.3 Methodology applied in research step I: Vulnerability in Achamayo - 21 - 2.2.4 Methodology applied in research step II: Agroforestry systems and agricultural droughts - 29 - 2.2.5 Methodology applied in research step III: Modeling small farm production systems - 33 - 2.2.6 Selection of case studies - 34 - 2.3 Study area - 35 - 2.3.1 Soils and topography - 35 - 2.3.2 Weather - 37 - 2.3.3 Agro-ecological zones and vegetation - 38 - 2.3.4 Climate change - 40 - 2.3.5 Socioeconomic characteristics - 42 - 2.3.6 Population - 43 - 2.3.7 External determinants - 71 - 2.4 Case studies - 47 - 2.4.1 Lowland communities (L) - 49 - 2.4.2 Middle access communities (M) - 50 - 2.4.3 Highland communities (H) - 51 - 3 Vulnerability in Achamayo - 53 - 3.1 Results - 53 - 3.1.1 Sustainable Livelihood Vulnerability Index (S-LVI) - 53 - 3.1.2 IPCC Livelihood Vulnerability Index (LVI-IPCC) - 68 - 3.2 Discussion - 71 - 3.2.1 Climate variability and extreme events - 71 - 3.2.2 Human capital - 71 - 3.2.3 Social capital - 71 - 3.2.4 Natural capital - 71 - 3.2.5 Physical capital - 71 - 3.2.6 Financial capital - 71 - 3.2.7 Livelihood strategies following the S-LVI and LVI-IPCC indices - 86 - 3.3 Conclusion - 92 - 4 Agroforestry systems and agricultural droughts - 95 - 4.1 Results - 96 - 4.1.1 Farmers’ experience and perception on climate variability and agricultural droughts - 96 - 4.1.2 Agricultural droughts in the farm household systems - 97 - 4.1.3 Farming forestry systems and land-use decision-making - 102 - 4.1.4 Influence of trees in the soil moisture and yield - 104 - 4.2 Discussion - 110 - 4.2.1 Climate change and agricultural droughts - 110 - 4.2.2 Farm forestry systems and land-use decision-making - 115 - 4.2.3 Influence of trees in the soil moisture and yield - 117 - 4.3 Conclusion - 121 - 5 Modeling small farm production systems: optimization of resource allocation - 123 - 5.1 Methodology - 124 - 5.1.1 Optimization Model - 126 - 5.1.2 Plan of optimization - 128 - 5.1.3 Production systems - 131 - 5.1.4 Constraints - 134 - 5.2 Results - 138 - 5.2.1 Model - 138 - 5.2.2 Interest rates - 142 - 5.2.3 Sensitivity analyses - 146 - 5.3 Discussion - 151 - 5.3.1 Cash flows - 151 - 5.3.2 Model outcomes - 152 - 5.3.3 Interest rates - 155 - 5.3.4 Sensitivity analyses - 159 - 5.4 Conclusion - 169 - 6 Synthesis - 171 - 6.1 Lessons learned - 171 - 6.1.1 Research step I - 172 - 6.1.2 Research step II - 175 - 6.1.3 Research step III - 176 - 6.2 Conclusions & outlook - 179 - 6.2.1 General conclusions - 179 - 6.2.2 Outlook - 181 - References - 185 - Appendix - 199 -<br>Las zonas montañosas, incluyendo la región andina son muy sensibles al cambio climático. Los agricultores de los Andes centrales del Perú están cada vez más expuestos a los efectos de la variabilidad climática. Esta investigación transdisciplinaria utiliza laboratorios de campo (field laboratories), combinando los enfoques de sistemas agrícolas y de medios de vida sostenibles, para llevar a cabo evaluaciones sociales, ecológicas y financieras con el fin de identificar estrategias sostenibles y resilientes para los agricultores andinos de pequeña escala. La primera fase de la investigación caracteriza a los sistemas agrícolas familiares, influenciados por sus contextos biofísicos y socioeconómicos, para lo cual se elaboraron dos índices de vulnerabilidad centrados en la variabilidad del clima, los cinco activos de los medios de vida y los tres componentes de la vulnerabilidad del IPCC. Estos índices muestran las condiciones de alta sensibilidad de la mayoría de las comunidades, con malas condiciones de salud y poco acceso a la infraestructura y a los servicios públicos. La capacidad de respuesta de los agricultores es a menudo limitada por la baja diversidad en las actividades agrícolas y la falta de organización. Posteriormente se identificaron las estrategias de medios de vida sostenibles. Estas incluyen la intensificación en las actividades agrícolas y la intensificación del trabajo no agrícola en las comunidades de zonas bajas y con mejor acceso. En las comunidades con menor acceso y zonas altas la migración temporal es una estrategia de afrontamiento común. Los escenarios sostenibles en estas comunidades incluyen un incremento en las estrategias de diversificación p. ej. a través de un aumento de la biodiversidad agrícola y una mayor proporción de sistemas de producción asociados con árboles. Por otra parte, la segunda fase de la investigación explora las estrategias locales para hacer frente a las sequías agrícolas y evalúa, por medio de métodos de evaluación de recursos naturales, los sistemas agroforestales como alternativa para reducir sus efectos negativos. Afectados principalmente por el aumento en la variación de las precipitaciones, los pequeños agricultores identifican a la diversificación de actividades dentro y fuera de sus parcelas agrícolas como una estrategia de adaptación frente a las sequías agrícolas que reduce la dependencia climática y la covarianza entre las actividades de subsistencia. Dentro de la introducción de variedades de cultivos y pastos más resistentes, como parte de la solución, los agricultores desean la incorporación de árboles en su sistema debido a su influencia positiva en la humedad del suelo y en los rendimientos de los cultivos. La humedad del suelo en sistemas agroforestales con árboles de eucalipto es un 10-20% mayor que en los sistemas agrícolas durante el comienzo de la estación húmeda. Las diferencias en la humedad del suelo durante el final de la estación seca y en el rendimiento de los cultivos de papa no son evidentes entre estos dos sistemas. A pesar de esto, el espacio sin siembra dejado en los sistemas agroforestales redujo la producción agrícola en un 13-17%. La tercera fase de la investigación busca maximizar la eficiencia en la asignación de recursos en los sistemas agrícolas familiares mediante el desarrollo de un modelo de optimización de programación lineal. Esta evaluación financiera respalda la necesidad de actividades adicionales no-agrícolas para agricultores con recursos más escasos. Además, con tasas de interés por debajo del 15%, el modelo siempre incluye a los sistemas de producción forestales y/o agroforestales como parte de las soluciones óptimas. Sin embargo, con el aumento de las tasas de interés, una mayor proporción de tierra se utiliza para cubrir las necesidades básicas del hogar y menos recursos están disponibles para las actividades de acumulación de capital como la silvicultura. Las variaciones introducidas en el modelo muestran que los sistemas de pastoreo son más sensibles a los cambios en los condiciones de producción. Por otro lado, la variación en los salarios de los trabajadores agrícolas y en los precios de los árboles afectan en un menor grado las soluciones óptimas, proporcionando sistemas agrícolas menos sensibles a estos cambios en el mercado. Finalmente, la incorporación de árboles en los sistemas agrícolas ha demostrado ser una estrategia de vida sostenible y resiliente a la variabilidad climática disponible para determinados sistemas agrícolas familiares de la zona de estudio.:1 Introduction - 1 - 1.1 Introduction and justification - 1 - 1.2 Objectives and thesis statements - 2 - 1.3 Outline - 3 - 1.4 Definition of terms - 5 - 1.4.1 Vulnerability - 5 - 1.4.2 Resilience - 7 - 1.4.3 Agroforestry systems - 8 - 1.4.4 Farming system approach - 9 - 1.4.5 Farm household system - 10 - 1.4.6 Sustainable livelihood approach - 10 - 2 Framework and study site - 14 - 2.1 Theoretical framework - 14 - 2.2 Methodological framework - 18 - 2.2.1 Field laboratories - 18 - 2.2.2 Methods - 19 - 2.2.3 Methodology applied in research step I: Vulnerability in Achamayo - 21 - 2.2.4 Methodology applied in research step II: Agroforestry systems and agricultural droughts - 29 - 2.2.5 Methodology applied in research step III: Modeling small farm production systems - 33 - 2.2.6 Selection of case studies - 34 - 2.3 Study area - 35 - 2.3.1 Soils and topography - 35 - 2.3.2 Weather - 37 - 2.3.3 Agro-ecological zones and vegetation - 38 - 2.3.4 Climate change - 40 - 2.3.5 Socioeconomic characteristics - 42 - 2.3.6 Population - 43 - 2.3.7 External determinants - 71 - 2.4 Case studies - 47 - 2.4.1 Lowland communities (L) - 49 - 2.4.2 Middle access communities (M) - 50 - 2.4.3 Highland communities (H) - 51 - 3 Vulnerability in Achamayo - 53 - 3.1 Results - 53 - 3.1.1 Sustainable Livelihood Vulnerability Index (S-LVI) - 53 - 3.1.2 IPCC Livelihood Vulnerability Index (LVI-IPCC) - 68 - 3.2 Discussion - 71 - 3.2.1 Climate variability and extreme events - 71 - 3.2.2 Human capital - 71 - 3.2.3 Social capital - 71 - 3.2.4 Natural capital - 71 - 3.2.5 Physical capital - 71 - 3.2.6 Financial capital - 71 - 3.2.7 Livelihood strategies following the S-LVI and LVI-IPCC indices - 86 - 3.3 Conclusion - 92 - 4 Agroforestry systems and agricultural droughts - 95 - 4.1 Results - 96 - 4.1.1 Farmers’ experience and perception on climate variability and agricultural droughts - 96 - 4.1.2 Agricultural droughts in the farm household systems - 97 - 4.1.3 Farming forestry systems and land-use decision-making - 102 - 4.1.4 Influence of trees in the soil moisture and yield - 104 - 4.2 Discussion - 110 - 4.2.1 Climate change and agricultural droughts - 110 - 4.2.2 Farm forestry systems and land-use decision-making - 115 - 4.2.3 Influence of trees in the soil moisture and yield - 117 - 4.3 Conclusion - 121 - 5 Modeling small farm production systems: optimization of resource allocation - 123 - 5.1 Methodology - 124 - 5.1.1 Optimization Model - 126 - 5.1.2 Plan of optimization - 128 - 5.1.3 Production systems - 131 - 5.1.4 Constraints - 134 - 5.2 Results - 138 - 5.2.1 Model - 138 - 5.2.2 Interest rates - 142 - 5.2.3 Sensitivity analyses - 146 - 5.3 Discussion - 151 - 5.3.1 Cash flows - 151 - 5.3.2 Model outcomes - 152 - 5.3.3 Interest rates - 155 - 5.3.4 Sensitivity analyses - 159 - 5.4 Conclusion - 169 - 6 Synthesis - 171 - 6.1 Lessons learned - 171 - 6.1.1 Research step I - 172 - 6.1.2 Research step II - 175 - 6.1.3 Research step III - 176 - 6.2 Conclusions & outlook - 179 - 6.2.1 General conclusions - 179 - 6.2.2 Outlook - 181 - References - 185 - Appendix - 199 -<br>Hochgebirgsregionen einschließlich der Andenregion sind gegenüber dem Klimawandel sehr empfindlich. Die in den zentralen Anden von Peru lebenden Bauern sind mehr und mehr den Auswirkungen durch Klimaschwankungen ausgesetzt. Diese transdisziplinäre Forschung nutzt Feldlabore, die das System der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung und Ansätze zur nachhaltigen Lebensunterhaltssicherung kombinieren, um soziale, ökologische und ökonomische Erhebungen durchzuführen, so dass nachhaltige Livelihood-Strategien für die Kleinbauern in den Anden aufgezeigt werden können. Der erste Forschungsschritt untersucht und charakterisiert die bäuerlichen Haushaltssysteme, die durch ihre biophysikalischen und sozioökonomischen Kontexte beeinflusst sind. Hierfür wurden zwei Vulnerabilitätsindizes herausgearbeitet, die Klimavariabilität und die fünf Güter des Sustainable Livelihood-Konzepts im Fokus haben, sowie die drei Vulnerabilitätskomponenten des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Diese Indizes decken die hochgradige Sensitivität für die meisten Gemeinden auf, aufgrund des schlechten Gesundheitszustandes sowie dem Mangel an Infrastruktur und öffentlichen Dienstleistungen. Die Fähigkeit der Bauern damit umzugehen, ist zumeist begrenzt durch eine geringe Diversität und fehlende Organisation auf den Farmen. Anschließend werden nachhaltige Livelihood-Strategien aufgezeigt. Diese umfassen die Intensivierung der Arbeit in der Landwirtschaft und der Arbeitskraft außerhalb der Landwirtschaft für Gemeinden im Flachland sowie besser erreichbare Gemeinden. In Hochlandgemeinden und Gemeinden die schwer zugänglich sind, ist temporäre Migration eine geläufige Bewältigungsstrategie. Nachhaltige Szenarien in diesen Gemeinden beinhalten eine höhere Anzahl an Diversifizierungsstrategien wie die Steigerung von Agro-Biodiversität und dem Anteil an baumbasierten Produktionssystemen. Forschungsschritt II untersucht lokale Strategien, um die landwirtschaftliche Dürre zu bewältigen und bewertet – mit Hilfe von Naturressourcenbewertungsverfahren – Agroforstsysteme als eine Alternative, um die negativen Auswirkungen der Trockenzeiten zu verringern. Beeinträchtigt durch zunehmende Niederschlagsschwankungen, identifizieren Bauern die Diversifizierung von landwirtschaftlichen und nicht-landwirtschaftlichen Aktivitäten als Anpassungsstrategie bei landwirtschaftliche Dürre, wodurch die Abhängigkeit vom Wetter und die Kovarianz zwischen den Aktivitäten für den Lebensunterhalt reduziert werden kann. Neben der Einführung resistenterer Kultur- und Weidepflanzen, ist die Einbeziehung von Bäumen in das System wünschenswert, aufgrund ihres positiven Einflusses auf die Bodenfeuchte und Erträge. Die Bodenfeuchte in agroforstwirtschaftlichen Systemen mit Eukalyptusbäumen ist während der beginnenden Feuchtperiode 20% höher als in landwirtschaftlichen Systemen. Die Unterschiede der Bodenfeuchte am Ende der Trockenzeit und bezüglich des Kartoffelertrags sind zwischen diesen Systemen nicht markant, obwohl eine Fläche, auf der keine Saat ausgebracht wurde, den landwirtschaftlichen Ertrag in Agroforstsystemen um 13 bis 17% mindert. Forschungsschritt III versucht die Effizienz der Ressourcenzuordnung in Farmhaushaltssystemen zu maximieren, indem ein Optimierungsmodell mit Hilfe der linearen Programmierung entwickelt wird. Diese ökonomische Erhebung unterstreicht die Notwendigkeit zusätzlicher nichtlandwirtschaftlicher Aktivitäten für ressourcenärmere Bauern. Bei Zinsraten unter 15% umfasst das Model baumbasierte Produktionssysteme als einen Teil der optimalen Lösung. Mit steigenden Zinsraten wird jedoch eine größere Bodenfläche dazu verwendet, um die Grundbedürfnisse der Haushalte zu decken und es stehen weniger Ressourcen für Aktivitäten zur Kapitalanhäufung wie Forstwirtschaft zur Verfügung. Die in das Modell involvierten Variationen zeigen, dass Weidesysteme sensibler auf Veränderungen des Produktionsausstoßes reagieren. Schwankungen bei den Löhnen der Farmer und Veränderungen der Baumpreise beeinträchtigen hingegen die optimalen Lösungen weniger. Dadurch sind die landwirtschaftlichen Systeme gegenüber Marktschwankungen weniger anfällig. Abschließend erweist sich, dass – für bestimmte Farmhaushaltssysteme im Untersuchungsgebiet – die Einbeziehung baumbasierter Systeme als nachhaltige und resiliente Livelihood-Strategie angesichts von Klimaschwankungen nützlich ist.:1 Introduction - 1 - 1.1 Introduction and justification - 1 - 1.2 Objectives and thesis statements - 2 - 1.3 Outline - 3 - 1.4 Definition of terms - 5 - 1.4.1 Vulnerability - 5 - 1.4.2 Resilience - 7 - 1.4.3 Agroforestry systems - 8 - 1.4.4 Farming system approach - 9 - 1.4.5 Farm household system - 10 - 1.4.6 Sustainable livelihood approach - 10 - 2 Framework and study site - 14 - 2.1 Theoretical framework - 14 - 2.2 Methodological framework - 18 - 2.2.1 Field laboratories - 18 - 2.2.2 Methods - 19 - 2.2.3 Methodology applied in research step I: Vulnerability in Achamayo - 21 - 2.2.4 Methodology applied in research step II: Agroforestry systems and agricultural droughts - 29 - 2.2.5 Methodology applied in research step III: Modeling small farm production systems - 33 - 2.2.6 Selection of case studies - 34 - 2.3 Study area - 35 - 2.3.1 Soils and topography - 35 - 2.3.2 Weather - 37 - 2.3.3 Agro-ecological zones and vegetation - 38 - 2.3.4 Climate change - 40 - 2.3.5 Socioeconomic characteristics - 42 - 2.3.6 Population - 43 - 2.3.7 External determinants - 71 - 2.4 Case studies - 47 - 2.4.1 Lowland communities (L) - 49 - 2.4.2 Middle access communities (M) - 50 - 2.4.3 Highland communities (H) - 51 - 3 Vulnerability in Achamayo - 53 - 3.1 Results - 53 - 3.1.1 Sustainable Livelihood Vulnerability Index (S-LVI) - 53 - 3.1.2 IPCC Livelihood Vulnerability Index (LVI-IPCC) - 68 - 3.2 Discussion - 71 - 3.2.1 Climate variability and extreme events - 71 - 3.2.2 Human capital - 71 - 3.2.3 Social capital - 71 - 3.2.4 Natural capital - 71 - 3.2.5 Physical capital - 71 - 3.2.6 Financial capital - 71 - 3.2.7 Livelihood strategies following the S-LVI and LVI-IPCC indices - 86 - 3.3 Conclusion - 92 - 4 Agroforestry systems and agricultural droughts - 95 - 4.1 Results - 96 - 4.1.1 Farmers’ experience and perception on climate variability and agricultural droughts - 96 - 4.1.2 Agricultural droughts in the farm household systems - 97 - 4.1.3 Farming forestry systems and land-use decision-making - 102 - 4.1.4 Influence of trees in the soil moisture and yield - 104 - 4.2 Discussion - 110 - 4.2.1 Climate change and agricultural droughts - 110 - 4.2.2 Farm forestry systems and land-use decision-making - 115 - 4.2.3 Influence of trees in the soil moisture and yield - 117 - 4.3 Conclusion - 121 - 5 Modeling small farm production systems: optimization of resource allocation - 123 - 5.1 Methodology - 124 - 5.1.1 Optimization Model - 126 - 5.1.2 Plan of optimization - 128 - 5.1.3 Production systems - 131 - 5.1.4 Constraints - 134 - 5.2 Results - 138 - 5.2.1 Model - 138 - 5.2.2 Interest rates - 142 - 5.2.3 Sensitivity analyses - 146 - 5.3 Discussion - 151 - 5.3.1 Cash flows - 151 - 5.3.2 Model outcomes - 152 - 5.3.3 Interest rates - 155 - 5.3.4 Sensitivity analyses - 159 - 5.4 Conclusion - 169 - 6 Synthesis - 171 - 6.1 Lessons learned - 171 - 6.1.1 Research step I - 172 - 6.1.2 Research step II - 175 - 6.1.3 Research step III - 176 - 6.2 Conclusions & outlook - 179 - 6.2.1 General conclusions - 179 - 6.2.2 Outlook - 181 - References - 185 - Appendix - 199 -<br>Regiões altomontanas, incluindo os Andes são extremamente sensíveis aos impactos das mudanças climáticas. Pequenos agricultores da região central dos Andes Peruanos estão progressivamente sendo expostos aos impactos das variações climáticas. A presente investigação transdisciplinar utiliza “field laboratories”, combinando os enfoques de sistemas rurais e dos meios de subsistência sustentáveis, visando uma avaliação social, ecológica e financeira, com intuito de se identificar estratégias resilientes e sustentáveis para os pequenos agricultores Andinos. A primeira etapa do presente estudo investiga e caracteriza os sistemas rurais, influenciados por seus contextos biofísicos e socioeconômicos, para os quais foram elaborados dois índices de vulnerabilidade focados na variabilidade climática, nos recursos dos meios de vida (cinco capitais) e nos três componentes da vulnerabilidade do IPCC. Esses índices mostram as condições altamente sensíveis da maioria das comunidades, com más condições de saúde, acesso à infra-estrutura e serviços públicos. A capacidade de resposta dos pequenos agricultores é frequentemente limitada pela baixa diversificação de actividades na exploração agricola e falta de organização. Posteriormente, foram identificadas estratégias de subsitência sustentáveis. Estas incluem a intensificação tanto do trabalho rural, quanto do não-agrícola para as comunidades de terras baixas e mais acessíveis. Para as comunidades altomontanas e com menor acesso, a migração temporária é uma estratégia de enfrentamento comum. Cenários sustentáveis para essas comunidades incluem um incremento nas estratégias de diversificação p. ex. aumentando a agrobiodiversidade e a parcela dos sistemas de produção florestais. A segunda etapa da pesquisa explora estratégias locais para lidar com as secas agrícolas e investiga, por meio de métodos de avaliação de recursos naturais, sistemas agroflorestais como alternativa para reduzir os seus efeitos negativos. Afetado principalmente pelo aumento da variação da precipitação, os agricultores identificam a diversificação tanto no trabalho rural, quanto no não-agrícola, como estratégias adaptativas contra secas agrícolas que reduzam a dependência do clima e covariância entre atividades de subsitência. Entre a introdução de culturas e de pastagens de variedades mais resistentes, a incorporação de árvores em seu sistema é desejada por conta da sua influência positiva na umidade do solo e no rendimento das culturas. A umidade do solo em sistemas agroflorestais com árvores de eucalipto é de 10-20% maior do que em sistemas agrícolas durante o início da estação chuvosa. As diferenças na umidade do solo durante o final da estação seca e na produtividade da batata não são evidentes entre estes dois sistemas. Apesar disso, o espaço sem semeadura deixado em sistemas agroflorestais reduziu a produção agrícola em 13-17%. A terceira etapa da presente investigação visa maximizar a eficiência da alocação de recursos em sistemas agrícolas familiares por meio do desenvolvimento de um modelo de otimização de programação linear. Esta avaliação financeira sustenta a necessidade de atividades não-agrícolas adicionais para agricultores com recursos escassos. Ademais, sob taxas de juros abaixo de 15%, o modelo inclui sistemas de produção florestais como parte da solução ideal. Contudo, com o aumento das taxas de juros, uma parcela maior da propriedade é usada para garantir as necessidades básicas, e portanto, menos recursos do agregado familiar estão disponíveis para atividades de acumulação de capital, tais como a silvicultura. Variações introduzidas no modelo mostram que sistemas de pastagem são mais sensíveis a mudanças nas condições de produção. Ademais, variaçãoes nos salários dos trabalhadores agrícolas e nos preços de árvores afetam menos as soluções ótimas, tornando os sistemas agrícolas menos sensíveis a estas mudanças do mercado. Por fim, a incorporação de sistemas florestais provaram ser uma estratégia de subsistência sustentável e resiliente contra a variação climática para determinados sistemas de agricultura familiar da área de estudo.:1 Introduction - 1 - 1.1 Introduction and justification - 1 - 1.2 Objectives and thesis statements - 2 - 1.3 Outline - 3 - 1.4 Definition of terms - 5 - 1.4.1 Vulnerability - 5 - 1.4.2 Resilience - 7 - 1.4.3 Agroforestry systems - 8 - 1.4.4 Farming system approach - 9 - 1.4.5 Farm household system - 10 - 1.4.6 Sustainable livelihood approach - 10 - 2 Framework and study site - 14 - 2.1 Theoretical framework - 14 - 2.2 Methodological framework - 18 - 2.2.1 Field laboratories - 18 - 2.2.2 Methods - 19 - 2.2.3 Methodology applied in research step I: Vulnerability in Achamayo - 21 - 2.2.4 Methodology applied in research step II: Agroforestry systems and agricultural droughts - 29 - 2.2.5 Methodology applied in research step III: Modeling small farm production systems - 33 - 2.2.6 Selection of case studies - 34 - 2.3 Study area - 35 - 2.3.1 Soils and topography - 35 - 2.3.2 Weather - 37 - 2.3.3 Agro-ecological zones and vegetation - 38 - 2.3.4 Climate change - 40 - 2.3.5 Socioeconomic characteristics - 42 - 2.3.6 Population - 43 - 2.3.7 External determinants - 71 - 2.4 Case studies - 47 - 2.4.1 Lowland communities (L) - 49 - 2.4.2 Middle access communities (M) - 50 - 2.4.3 Highland communities (H) - 51 - 3 Vulnerability in Achamayo - 53 - 3.1 Results - 53 - 3.1.1 Sustainable Livelihood Vulnerability Index (S-LVI) - 53 - 3.1.2 IPCC Livelihood Vulnerability Index (LVI-IPCC) - 68 - 3.2 Discussion - 71 - 3.2.1 Climate variability and extreme events - 71 - 3.2.2 Human capital - 71 - 3.2.3 Social capital - 71 - 3.2.4 Natural capital - 71 - 3.2.5 Physical capital - 71 - 3.2.6 Financial capital - 71 - 3.2.7 Livelihood strategies following the S-LVI and LVI-IPCC indices - 86 - 3.3 Conclusion - 92 - 4 Agroforestry systems and agricultural droughts - 95 - 4.1 Results - 96 - 4.1.1 Farmers’ experience and perception on climate variability and agricultural droughts - 96 - 4.1.2 Agricultural droughts in the farm household systems - 97 - 4.1.3 Farming forestry systems and land-use decision-making - 102 - 4.1.4 Influence of trees in the soil moisture and yield - 104 - 4.2 Discussion - 110 - 4.2.1 Climate change and agricultural droughts - 110 - 4.2.2 Farm forestry systems and land-use decision-making - 115 - 4.2.3 Influence of trees in the soil moisture and yield - 117 - 4.3 Conclusion - 121 - 5 Modeling small farm production systems: optimization of resource allocation - 123 - 5.1 Methodology - 124 - 5.1.1 Optimization Model - 126 - 5.1.2 Plan of optimization - 128 - 5.1.3 Production systems - 131 - 5.1.4 Constraints - 134 - 5.2 Results - 138 - 5.2.1 Model - 138 - 5.2.2 Interest rates - 142 - 5.2.3 Sensitivity analyses - 146 - 5.3 Discussion - 151 - 5.3.1 Cash flows - 151 - 5.3.2 Model outcomes - 152 - 5.3.3 Interest rates - 155 - 5.3.4 Sensitivity analyses - 159 - 5.4 Conclusion - 169 - 6 Synthesis - 171 - 6.1 Lessons learned - 171 - 6.1.1 Research step I - 172 - 6.1.2 Research step II - 175 - 6.1.3 Research step III - 176 - 6.2 Conclusions & outlook - 179 - 6.2.1 General conclusions - 179 - 6.2.2 Outlook - 181 - References - 185 - Appendix - 199 -