BRPI0722302A2 - Processo de aceleração do crescimento e do desenvolvimento de árvores e arbustos através do desenvolvimento melhorado das raízes - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE MUDAS DE ÁRVORES E MEIO DE CRES- CIMENTO PARA FACILITAR O DITO DESENVOLVIMENTO".

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a métodos melhorados para ace-

lerar o crescimento e o desenvolvimento de árvores e arbustos através do desenvolvimento melhorado de raízes.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Há uma demanda sempre crescente de madeiras duras nativas, 10 mas o cultivo comercial desta classe de árvores é frustrado pelo crescimento lento desta classe de árvores e pela dificuldade de transplantá-las. Similar- mente, o reflorestamento não comercial com madeiras duras é frustrado pelo crescimento lento e pelas dificuldades de transplantação. Os métodos de produção "tradicionais" para madeiras duras nativas tais como Carvalhos, 15 Nogueiras Americanas, Freixo, Nogueiras e outras são notoriamente com crescimento lento e tendem a desenvolver uma raiz principal dominante simi- lar a uma cenoura grosseira que as torna muito difícil de transplantar tanto na sementeira quanto especialmente em situações de plantio externo - em que as taxas de mortalidade são tão altas quanto 70 porcento ou mais.

Para testar e superar os problemas associados com a capacida-

de de transplantação de madeiras duras nativas e outras espécies difíceis de serem transplantadas, muitas sementeiras começaram a "podar a raiz" de suas plantas enquanto que no campo um até três anos antes da venda com a esperança de desenvolver um sistema radicular "secundário" que fornece- 25 ria a esta classe de plantas uma melhor chance de sobreviver ao processo de plantio externo. O problema principal associado com esta poda da raiz no campo é que esta não somente "abala" as plantas porque seu sistema radi- cular foi cortado, mas também interrompe o crescimento e força o agricultor a "esperar" por mais um ano ou mais para que o sistema radicular se desen- 30 volva novamente. Embora o processo de poda da raiz no campo tenha aju- dado enormemente a minimizar a perda após o plantio externo, o processo era lento, caro e estendia o tempo que uma planta precisava ficar na semen- teira.

Um método da técnica anterior de poda da raiz é divulgado em Huang e Liang1 Effects of Air-Pruning on Cutting and Seedling Growth in Container Tree Propagation1 SNA Research Conference 1987, incorporado aqui como referência, páginas 134-137.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se a um método de aceleração do cresci- mento e do desenvolvimento de árvores através de um sistema radicular melhorado. De forma geral, o método desta invenção compreende: a sele- ção de sementes da espécie que será cultivada partindo de árvores do mesmo clima e preferencialmente das mesmas condições de cultivo. A sele- ção das sementes baseia-se na densidade, no tamanho e/ou no peso. Colo- cação das sementes sobre uma superfície de um meio de crescimento. Submissão das sementes à estratificação a frio em tempo suficiente para maximizar a estação de crescimento (momento da última geada até o mo- mento da primeira geada) após a transferência subsequente para fora. A transferência da semente estratificada a frio para uma estufa para ocorrer a germinação é de aproximadamente 30 dias, submetendo a muda à poda da raiz com ar em uma profundidade de aproximadamente 7,62 cm (3 polega- das). Seleção da muda de acordo com a altura e o calibre e transplantação da muda para ataduras/vasos sem fundo. Crescimento da muda em atadu- ras sem fundo enquanto a muda é submetida a uma poda da raiz com ar adicional em uma profundidade de aproximadamente 2,54 cm (4 1/4 polega- das). A fixação da muda e transplantação da muda para crescer adicional- mente do lado de fora o mais próximo do início da estação de cultivo possí- vel para maximizar a estação de cultivo e o potencial de crescimento.

O método geral desta invenção, sem os detalhes específicos da invenção descrita e reivindicada aqui, é divulgado em Lovelace, The Root Production Method (RPM) System for Producing Container Trees, The Inter- national Plant Propagators' Society Combined Proceedings, Vol. 48 (1998), incorporado aqui como referência.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A figura 1 é uma fotografia que ilustra a classificação das se- mentes por densidade utilizando um Jesse Aspirator.

A figura 2 é uma fotografia que ilustra a classificação das se- mentes por peso e tamanho utilizando um Savage Sizer e uma Tabela de Gravidade de Oliver (Oliver Gravity Table) para sementes menores.

A figura 3 é uma fotografia que exibe sementes classificadas de Quercus bicolor. Carvalho Branco do Pântano F2 Orchard -- sementes gran- des 76 por 453,5 gramas (libra), sementes médias 100 por 453,5 gramas (libra) e sementes pequenas 142 por 453,5 gramas (libra). Carvalho Branco do Pântano F2 Orchard (Árvore Especial #6) 64 por 453,5 gramas (libra).

A figura 4 é uma fotografia que ilustra os planos sem fundo utili- zados para a poda com ar de acordo com os princípios desta invenção;

A figura 5 é uma fotografia das sementes de Quercus bicolor mostradas na superfície do meio de crescimento na preparação para a estra- tificação a frio;

A figura 6 é uma fotografia de sementes de outra espécie mos- tradas na superfície do meio de crescimento na preparação para a estratifi- cação a frio;

A figura 7 é uma fotografia de pilhas de planos de sementes prontas para a estratificação a frio;

A figura 8 é uma fotografia que mostra as pilhas de planos de sementes na estratificação a frio;

A figura 9 é uma fotografia que mostra as pilhas de planos de sementes na estratificação a frio;

A figura 10 é uma fotografia que mostra os planos após a estrati-

ficação, colocados em uma estufa sobre bancadas sem fundo para germina- ção;

A figura 11 é uma fotografia que mostra radicais radiculares que começam a penetrar no plano sem fundo;

A figura 12 é uma fotografia tirada de perto que mostra radicais

radiculares que começam a penetrar no plano sem fundo;

A figura 13 é uma fotografia que mostra as mudas germinando de Quercus bicolor,

A figura 14 é uma fotografia que mostra as mudas germinando de Quercus bicolor antes da classificação e da transplantação para a segun- da etapa de poda da raiz com ar;

A figura 15 é uma fotografia que mostra as mudas germinando

de Quercus bicolor durante a etapa de classificação das mudas por altura e calibre resultando em indivíduos mais altos com calibre maior.

A figura 16 é uma fotografia que mostra as mudas transplanta- das em ataduras sem fundo em planos para a segunda etapa de poda com ar;

A figura 17 é uma fotografia que mostra o sistema radicular de Quercus bicolor após 30 dias, no momento da transplantação para a segun- da etapa de poda da raiz;

A figura 18 é uma fotografia que mostra os radicais radiculares que se projetam através do fundo das ataduras sem fundo durante a segun- da etapa de poda da raiz com ar;

A figura 19 é uma fotografia que mostra um recipiente pronto para a transplantação das mudas após a segunda etapa de poda da raiz;

A figura 20 é uma fotografia que ilustra a transplantação de mu- das após a segunda etapa de poda da raiz com ar;

A figura 21 é uma fotografia que mostra mudas de Quercus ru- bra (Carvalho Vermelho do Norte) em uma altura de aproximadamente 2,13 metros (7 pés), 210 dias partindo da germinação;

A figura 22 é uma fotografia que mostra o sistema radicular das mudas mostradas na figura 21;

A figura 23 é uma fotografia que mostra micorrizas nas raízes de mudas cultivadas de acordo com os princípios desta invenção;

A figura 24 é uma fotografia que mostra o desenvolvimento de um sistema radicular de uma árvore de carvalho após quatro anos;

A figura 25 é uma fotografia que mostra o desenvolvimento do

sistema radicular de uma árvore de carvalho após quatro anos;

A figura 26 é uma fotografia que mostra a frutificação inicial (3 anos) de Quercus bicolor cultivada de acordo com os princípios desta inven- ção;

A figura 27 é uma fotografia que mostra a frutificação inicial (3 anos) de Quercus bicolor cultivada de acordo com os princípios desta inven- ção;

A figura 28 é uma fotografia que mostra a frutificação inicial (3 anos) de Quercus muehlenbergii cultivada de acordo com os princípios desta invenção;

A figura 29 é uma fotografia que mostra um plano sem fundo com aberturas de 0,95 cm (3/8 polegada) para a poda com ar utilizada na Etapa 1;

A figura 30 é uma fotografia de um vaso sem fundo que mede

4,26 cm (3 9/16 polegadas) x 4,26 cm (3 9/16 polegadas) x 2,54 cm (4 1/4 polegadas) de profundidade utilizado na Etapa 1;

A figura 31 é uma fotografia do novo sistema de poda com ar de

mudas de pecan em 7,62 cm (3 polegadas) de profundidade à esquerda que mostra o melhor crescimento no momento da seleção e da classificação;

A figura 32 é uma fotografia que mostra a diferença entre a poda da raiz com ar em 5,08 cm (2 polegadas) (à esquerda) versus em 7,62 cm (3 polegadas) (à direita);

A figura 33 é uma fotografia de Pecans semeadas em um plano para poda com ar;

A figura 34 é uma fotografia de raiz de Freixo Europeu 160 dias do plantio crescido de acordo com os princípios desta invenção;

A figura 35 é uma fotografia de raiz de Freixo Europeu 160 dias

do plantio crescido com métodos convencionais;

A figura 36 é uma fotografia do sistema radicular de Pecan de dois ou três anos de idade crescida com métodos convencionais;

A figura 37 é uma fotografia de duas Pecans podadas com ar de 75 dias de idade de acordo com os princípios desta invenção.

DESCRICÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

O método da presente invenção envolve a consideração de se- leção de sementes, incluindo a origem das sementes (proveniência, densi- dade e tamanho). Envolve ainda a consideração da manipulação das se- mentes incluindo a estratificação, o momento de germinação para estender a estação de cultivo, a técnica (profundidade) de semeadura. Envolve ainda a 5 poda com ar, preferencialmente em duas etapas utilizando ar como um meio de podar a raiz para aumentar o desenvolvimento de uma massa de raiz fi- brosa densa. Envolve ainda a classificação em relação à uniformidade do estoque e reduzir as perdas de transplantação. Por último, o método envolve a seleção de meios de crescimento, incluindo fertilizante, a consideração do 10 espaço de ar, os agentes umectantes e os componentes. O método da pre- sente invenção acelera a taxa de crescimento e induz a florescência e a fruti- ficação precoces.

A seleção de sementes é um componente importante na acele- ração do crescimento das árvores. É dada atenção especial à garantia de que a semente seja selecionada de parentais individuais superiores, que exibem fenótipo notável, típico da espécie ou da variedade particular da ár- vore. Deve também ter atenção em relação à zona climática de origem, in- cluindo a altitude e as localizações dentro de sua faixa geográfica nativa, normalmente referidas como "proveniência". Dentro de uma certa proveniên- cia, a semente é selecionada com base nas condições ambientais da locali- zação final. É desejável selecionar as sementes da mesma espécie que cresce nas mesmas condições ambientais, por exemplo, um plano enchar- cado ou um local de planalto. A semente é coletada de forma específica ao local. Estes tipos diferentes de sementes são referidos como ecotipos. A se- leção apropriada resulta na melhoria da árvore, na adaptação superior aos locais de plantio dos quais todos são adicionados ao valor econômico e esté- tico.

A manipulação de sementes é também um componente impor- tante na aceleração do crescimento das árvores. As sementes coletadas são processadas através da limpeza de quaisquer materiais estranhos. São en- tão processadas através de um aspirador para separar as sementes indivi- duais mais pesadas. A densidade é o fator mais importante na capacidade de germinação de qualquer semente e na sobrevivência da muda. A densi- dade é uma medida da reserva de alimento armazenado. Após as sementes mais pesadas serem selecionadas, estas são então processadas através de uma peneira que as classifica por tamanho, por exemplo, três (3) ou quatro 5 (4) tamanhos diferentes. Somente as sementes mais pesadas maiores são utilizadas. Uma vez que estes fatores (peso, tamanho e densidade) têm na- tureza genética, estes processos possuem efeitos definidos sobre a melhoria genética da progênie.

A estratificação e o ritmo das sementes também são importantes 10 na aceleração do crescimento das árvores. O período de tempo necessário para a estratificação é predeterminado de forma que a germinação possa começar (por exemplo, 1- de fevereiro). Assim, a semente tem que ser ma- nipulada de tal maneira que todos os requerimentos de estratificação sejam satisfeitos antes de 1- de fevereiro. Assim, por exemplo, uma semente que 15 requer noventa (90) dias de estratificação a frio teria que ser colocada no armazenamento a frio dos presentes inventores em 1- de novembro, de for- ma que teria germinado em 1- de fevereiro. Como mostrado nas figuras 5 e

6, a semente é preferencialmente pré-semeada no meio de estratificação (que é preferencialmente o mesmo que o meio de cultivo, descrito abaixo) e como mostrado nas figuras 7, 8 e 9, as bandejas de sementes são empilha- das em uma câmara de armazenamento a frio na qual a temperatura é man- tida a O0 C (32° F). As sementes são colocadas na superfície do meio de crescimento. Quando a germinação começa, a camada protetora externa das sementes se rompe expondo os cotilédones da semente. Quando ex- postos à luz, os cotilédones passam de sua cor branca pura normal para verde, indicando que estão fotossintetizando e produzindo energia adicional para a muda que está germinando. A pesquisa dos inventores mostra que a maior parte da energia produzida pelos cotilédones das sementes vai para a produção do sistema radicular das plantas, sendo adicionada assim ao obje- tivo primário de produzir e aumentar um sistema radicular melhorado. Isto está em contraste com a regra convencional estabelecida de que a profundi- dade do plantio da semente deve ser o dobro do diâmetro da semente. A temperatura de O0 C (32° F) irá prevenir a pré-germinação da semente uma vez que seus requerimentos de amadurecimento foram satisfeitos. Esta temperatura de O0 C (32° F) também está em contraste com o conhecimento convencional estabilizado de temperaturas entre aproximadamente 2,78° C 5 (37° F) até 5o C (41° F). Ainda outra diferença dos métodos convencionais é a colocação das sementes em meio de crescimento. Historicamente as se- mentes foram estratificadas separadamente e então semeadas imediata- mente antes da germinação.

A sincronia das etapas anteriores no método baseia-se no fato de ter as mudas processadas até o término, Etapa I poda da raiz, classifica- ção e Etapa Il transplantação, de forma que estão prontas para o plantio ex- terno até o momento livre de gelo (aproximadamente 10 de maio no Missou- ri). Isto fornece às mudas o período de crescimento máximo até a primeira geada do outono, aproximadamente 210 dias de cultivo. Uma seqüência de tempo deve ser: 12 de fevereiro - início da germinação na estufa a uma tem- peratura entre 20° C (68° F) e 22° C (72° F) durante aproximadamente trinta dias, como mostrado na figura 10. Transplantação em 1s de março para re- cipientes sem fundo profundos quadrados para a poda com ar adicional de raízes laterais produzidas no corte plano das sementes. Os recipientes de 3,81 x 3,81 x 7,62 cm (2 3/4 x 2 3/4 x 7,62 cm (3 polegadas)) foram utiliza- dos de forma satisfatória para esta etapa, mas os inventores determinaram que os recipientes de 4,26 x 4,26 x 2,54 cm (4,26 x 4,26 x 1 (3 9/16x3 9/16 x 4 1/4) polegadas) produzem plantas superiores como mostrado na figura 30. No final da Etapa II, as mudas possuem entre 30,48 cm (12 polegadas) e 45,72 cm (18 polegadas) de altura e estão prontas para serem plantadas em seu recipiente de crescimento final na parte externa de uma área de produ- ção de sementeiras.

Como descrito anteriormente, a semeadura é realizada através da colocação de uma semente em um plano para sementes com tela sem fundo. Embora os planos para sementes medindo 22,86 cm (18 1/2 polega- das) x 17,78 cm (14 1/2 polegadas) x 2,54 cm (2 1/2 polegadas) de profundi- dade com uma tela de espaçamento de 0,95 cm (3/8 polegadas) tenham sido utilizados de forma satisfatória, como mostrado na figura 29, foi desco- berto que os planos para sementes medindo 28,57 cm (15 3/4 polegadas) x 28,57 cm (15 3/4 polegadas) x 12,7 cm (5 polegadas) de profundidade com uma tela de espaçamento de 0,95 cm (3/8 polegadas) (figura 4) eram óti- 5 mos. Um meio de semeadora e um meio de crescimento sem solo são prefe- rencialmente utilizados. O meio de semeadura consiste em 40% de cascas de arroz compostas, 40% de casca de pinheiro, 20% de areia, que resulta em um espaço de ar de 35% desejável foi utilizado satisfatoriamente, mas um meio de 35% de cascas de arroz compostas, 35% de casca de pinheiro, 10 20% de areia e 10% de esterco, que resulta em um espaço de ar de 35% desejável foi descoberto como sendo ótimo. Um fertilizante de liberação len- ta completo mais micronutrientes e um agente umectante são adicionados ao meio. O meio de cultivo é também inoculado com esporos de micorrizas que germinam e crescem dentro e fora das raízes das árvores em uma rela- 15 ção simbiótica (ver a figura 23). Uma pesquisa provou que estes fungos de- sempenham uma função extremamente importante nas árvores. Estes for- necem um sistema imunológico para as árvores, bloqueando doenças infec- ciosas. Formam uma massa densa que é capaz de aumentar a capacidade da superfície da raiz até 1.000 vezes mais aumentando a captação de umi- 20 dade, nutrientes e ar resultando em uma planta que suporta situações de estresse maiores e ainda têm o desempenho e o crescimento, exibindo vigor excepcional.

Há um problema universal de captação de nutrientes apropriada pelas plantas lenhosas em meios de cultivo artificiais (isento de solo). Atra- 25 vés da análise dos meios comparada com a análise das folhas de plantas crescidas em meios para Quercus bicolor— Swamp White Oak (Carvalho Branco do Pântano), os inventores determinaram que a adição de 10% de adubo composto ao meio de crescimento de cascas de arroz compostas, casca de pinheiro e areia mais fertilizante de liberação lenta e nutrientes tra- 30 ços em quantidades mínimas aumenta o nível de nutrientes nas plantas, com a maior parte dos nutrientes passando de uma representação baixa no meio do solo para um nível desejado dentro da planta resultando no cresci- mento e no desempenho máximos da planta.

A adição de adubo promove o desenvolvimento de uma atmosfe- ra biológica equilibrada dentro dos meios de cultivo, promovendo o cresci- mento de vários organismos benéficos. Estes organismos ajudam a promo- 5 ver o desenvolvimento da fauna desejável do solo que quebra a matéria or- gânica liberando subprodutos essenciais (enzimas etc.) que beneficiam a planta possibilitando a quebra de nutrientes que estavam presentes no meio antes, mas que não estavam disponíveis em uma forma que a planta pode absorver. Isto resultou em uma taxa de fertilizante reduzida de 50%, resul- 10 tando em economias substanciais. Há também menos impacto no ambiente porque menos nutrientes são Iixiviados e escoados enquanto atingem ainda o crescimento máximo da planta.

Os inventores também descobriram que a incorporação de 340 gramas (3/4 de uma libra) de inseticida sistêmico Talstar em cada 0,76 me- 15 tros cúbicos Qarda cúbica) de meio de cultivo se transloca ao longo do sis- tema das plantas, ajuda que as plantas crescidas no meio evitem o ataque por um número de pragas de insetos indesejáveis incluindo, mas não limita- das ao escaravelho.

Como mostrado nas figuras 10 e 11, na primeira etapa de poda 20 com ar, os planos semeados são colocados sobre bancadas da estufa cons- truídas com ar circulante abaixo das bancadas. À medida que a germinação das sementes começa a ocorrer no plano sem fundo descrito anteriormente, ocorre a seqüência a seguir. O radical da muda (raiz principal) penetra para dentro do meio e emerge através da tela de 0,95 cm (3/8 polegada), entran- 25 do em contato com o ar circulante embaixo da bancada construída (ver a figura 12). A ponta da raiz é morta (seca) pelo ar, em uma profundidade de

7,62 cm (3 polegadas). Comparar a figura 37, que mostra uma muda de pe- cam crescida convencionalmente, com a figura 36 que mostra uma muda de pecam crescida de acordo com os princípios da presente invenção. A poda 30 rasa com ar conseguida com o método da presente invenção induz um alto desenvolvimento rápido de raízes laterais (onde mais desejado) no anel ra- dicular da árvore onde funcionam para a prosperidade da árvore que servirá melhor.

Esta poda da raiz ocorre preferencialmente em aproximadamen- te 2,54 - 7,62 cm (2 1/2 e 3 polegadas). Uma pesquisa extensiva conduzida pelos inventores estabeleceu que a profundidade ideal para a primeira poda da raiz com ar (figuras 31 e 32) é de aproximadamente 7,62 cm (3 polega- das).

Como mostrado na figura 30, na segunda etapa de poda com ar, as mudas classificadas são transplantadas em uma atadura sem fundo me- dindo 4,26 x 4,26 x 1 cm (4,26 x 4,26 x 1 (3 9/16 x3 9/16x4 1/4) polega- das). Foi observado que uma atadura deste tamanho fornece melhor cresci- mento e melhora a distribuição da raiz no recipiente de produção. As atadu- ras sem fundo das mudas transplantadas na Etapa Il são colocadas sobre bancadas sem fundo construídas para promover uma poda com ar adicional, que ocorre em raízes laterais secundárias aumentando adicionalmente o desenvolvimento de uma massa radicular densa rasa com muitas pontas de raiz. As primeiras duas etapas são sincronizadas de forma que as ataduras estejam prontas para ser transplantadas fora da área de produção em reci- pientes durante o início de maio para evitar geadas tardias, mas sincroniza- das para tirar vantagem de uma estação de crescimento inteira. A sincronia é também importante porque se manipulada apropriadamente pode coincidir com a árvore produzindo um broto terminal temporário. Quando isto ocorre, o produto de fotossíntese é translocado das folhas para baixo nas raízes. Isto promove um desenvolvimento de raiz muito ativo, assim um estabeleci- mento rápido na área de recipientes resultando em um crescimento acelera- do.

A pesquisa dos inventores também determinou que o tamanho ótimo do recipiente para a Etapa Il é uma atadura para árvore sem fundo medindo 4,26 cm x 4,26 cm x 1 cm (3 9/16 polegadas) x 4,26 cm (3 9/16 po- legadas) x 4 1/4 polegadas) de profundidade (ver a figura 30) que produz a massa radicular ideal na proporção máxima (toda a planta acima do solo). ATADURAS SEM FUNDO TESTADAS Tamanho da Atadura

0,25 x 0,25 x 5,71 (VÁ x 1% x 3%) 2,54 x 2,54 x 5,71 (21/2 x TA x 3%)

3,81 x 3,81 x 6,35 (2% x 2% x 51/2)

4,26 x 4,26 x 1 (3 9/16 x 3 9/16 x 4%)

Esta poda com ar rasa é exclusiva ao método desta invenção e

melhora o sistema radicular resultando na produção de uma planta superior

que pode sobreviver, ter desempenho e crescer mais rápido sob cada condi-

5 ção testada. Os métodos de poda da raiz anteriores tipicamente podam pelo

menos 12,7 cm (5 polegadas) ou mais. A poda com ar mais rasa da presente

invenção induz um alto desenvolvimento de raízes laterais rápido no anel

radicular da árvore, onde mais desejável e quando sua função para a pros-

peridade da árvore servirá melhor.

Os inventores também testaram várias alturas de bancadas (isto

é, a altura do chão da estufa até os suportes de tela metálica) sob um ambi-

ente de estufa estritamente controlado, para ambas as primeira e segunda

etapas de poda da raiz com ar. As alturas de 30,48, 45,72, 60,96, 76,2,

91,44 cm (12, 18, 24, 76,2 e 91,44 cm (30 e 36 polegadas)) foram todas cui-

dadosamente testadas. Embora houvesse poucas diferenças nas alturas de

bancadas de 76,2 e 91,44 cm (30 e 36 polegadas), ambas eram muito supe-

riores no fluxo de ar e na poda da raiz subsequente às de 30,48, 45,72,

60,96 cm (12, 18, 24 polegadas). Como um resultado, os inventores deter-

minaram que equilibrando a eficiência de poda da raiz versus os custos de

construção e de instalação e as considerações ergonômicas, uma altura de

76,2 cm (30 polegadas) é ótima.

As mudas são classificadas para identificar os indivíduos geneti-

camente superiores. Experiência e pesquisa provaram que a seleção das

mudas maiores após seu primeiro crescimento súbito identifica os indivíduos

que permanecerão dominantes, crescerão mais rápido e exibirão superiori- dade genética quando crescidos até um tamanho maior e eventualmente serão plantados externamente. Durante a classificação, é dada atenção par- ticular à combinação de altura, calibre e desenvolvimento de raiz. Na maioria das espécies de plantas lenhosas as 50% melhores são mantidas e trans- plantadas e o restante das plantas é descartado. Este processo de classifi- cação provou ser uma etapa significativa na melhoria da árvore.

As mudas classificadas são então transplantadas em uma atadu-

ra sem fundo medindo 4,44 x 4,44 x 5,71 cm (2 7/8" x 2 7/8" x 3 3/4") de pro- fundidade. (Esta atadura curta aumenta o crescimento e aumenta a distribui- ção da raiz no recipiente de produção.) As mudas transplantadas nas atadu- ras sem fundo são colocadas sobre bancadas sem fundo construídas para 10 promover uma poda com ar adicional, que ocorre nas raízes laterais secun- dárias aumentando o desenvolvimento de uma massa radicular densa rasa com muitas pontas de raiz. As primeiras duas etapas são sincronizadas de forma que as plantas estejam prontas para serem transplantadas fora da área de produção em recipientes imediatamente após a última data de gea- 15 da (no início de maio no Missouri) para evitar geadas tardias, mas sincroni- zadas para maximizar a estação de cultivo. É também desejável coordenar a transplantação na parte externa com a árvore produzindo um broto terminal temporário. Quando isto ocorre, o produto da fotossíntese é translocado das folhas para baixo nas raízes. Isto promove um desenvolvimento de raiz mui- 20 to ativo e assim o estabelecimento rápido no recipiente resultando em um crescimento acelerado.

Como mostrado na figura 16, enquanto estão na estufa, as ata- duras são preferencialmente contidas em planos sem fundo cada um susten- tando 25 ataduras de árvores. Quando preparadas para a transplantação 25 externa as plantas têm que ser manipuladas de uma maneira especial para fazerem a transição apropriada de um ambiente de estufa controlado para um ambiente externo mais estressante. O processo em estufa condiciona os estômatos (aberturas na face inferior da folha) a perder sua elasticidade e então são incapazes de diminuir ou fechar e controlar a transpiração (perda 30 de água) e a cutícula, uma camada cerosa que se forma na superfície das folhas e protege as folhas não é formada. Ambas estas condições se corri- gem em 48 horas quando colocadas externamente em Iuz do sol direta. Du- rante este período são pulverizadas de forma intermitente para aliviar o es- tresse enquanto ficam aclimatadas. Após ficarem aclimatadas são transferi- das para uma área de produção em recipientes (ver a figura 20) e transplan- tadas em recipientes preenchidos existentes (ver a figura 19). É utilizado um 5 recipiente de crescimento amplo raso, porque a maior parte das raízes de alimentação permanece em 15,24 até 20,32 cm (seis até oito polegadas) superiores após o plantio externo. O recipiente de crescimento mede 25,4 cm (10 polegadas) transversalmente e 17,78 cm (7 polegadas) de profundi- dade (ver a figura 19). Isto permite 25% mais de desenvolvimento de raízes 10 laterais que um tamanho menor utilizado anteriormente. Este sistema de produção resulta no crescimento até um tamanho que pode ser comerciali- zado em uma estação de crescimento de aproximadamente 210 dias partin- do da data de germinação das sementes (ver a figura 21).

Como mostrado na figura 22, a massa radicular conseguida os 15 métodos da presente invenção elimina as perdas frequentemente sofridas utilizando árvores crescidas convencionalmente, especialmente aquelas re- conhecidas como sendo difíceis de transplantar, tais como Carvalho, No- gueiras Americanas, Freixo e Nogueiras. Utilizando os métodos desta inven- ção, os inventores conseguiram taxas de sobrevivência coerentes maiores 20 que 95%, mesmo em locais muito estressantes tais como pantanais, (onde ocorrem inundações), locais de regeneração de sítios minados e locais de construção.

As árvores produzidas com o método desta invenção crescem uma média de três vezes mais rápido que as mudas crescidas convencio- 25 nalmente. Como mostrado nas figuras 24, 25 e 26, mesmo após 15 anos, as árvores crescem em 3 vezes a taxa de árvores produzidas convencional- mente. Esta taxa de crescimento acelerado aumenta enormemente o valor e a economia do cultivo de árvores. Utilizando os métodos desta invenção, a taxa de circulação na maior parte da produção de árvores poderia ser au- 30 mentada em 50% ou mais e tornar o cultivo de árvores um empreendimento rentável e de crescimento viável.

As variedades principais de árvores crescidas sob este sistema de produção exibiam características de fluorescência e de frutificação preco- ces. Os exemplos são Carvalho Branco do Pântano (Quercus bicolor) e Car- valho Ouriço (Quercus macrocarpa). É geralmente aceito na literatura que estas espécies começam a florescer e frutificar em aproximadamente 20 até 5 25 anos de idade. Ver, Schopmeyer, Seeds of Wood Plants in the United States, Agriculture Handbook No. 450, Forest Service, U.S. Department of Agriculture, Washington, D.C., Tabela 2 (1974), incorporado aqui como re- ferência. Entretanto, como mostrado nas figuras 27 e 28 as árvores destas espécies crescidas de acordo com os métodos da presente invenção produ- 10 ziram coerentemente frutos no 3a ano após o plantio externo. Os inventores acreditam que estas plantas possuem tantas pontas de raiz (quando os hor- mônios são produzidos) que as árvores de 20 até 25 anos de idade cresci- das naturalmente. Esta frutificação rápida é muito valiosa partindo do ponto de vista de regeneração e de alimentação da vida selvagem. A pesquisa dos 15 inventores indica que esta mesma resposta ocorre tanto em nogueiras quan- to em árvores frutíferas, especialmente pecans, nogueiras e maçãs.

Diferenças específicas entre o método da presente invenção e os métodos anteriores de produção de árvores incluem: (1) a profundidade rasa da poda com ar (aproximadamente 2,54 cm (2 1/2")); (2) a classificação 20 de sementes para selecionar sementes geneticamente superiores; (3) a transplantação após a primeira poda da raiz para ataduras sem fundo para aumentar adicionalmente a massa radicular, como mostrado nas figuras 16, 17 e 28; (4) a profundidade rasa da atadura sem fundo comparada com reci- pientes mais fundos convencionais que acomodavam as raízes principais 25 4,26 cm x 4,26 cm x 1 cm (3 9/16 polegadas) x 4,26 cm (3 9/16 polegadas) x

4 1/4 polegadas); (5) o meio de crescimento (ver a figura 19) que combina as quantidades apropriadas de ar, nutrientes e organismos inatos do solo natu- rais benéficos em equilíbrio com um sistema radicular melhorado que os uti- liza e assimila apropriadamente, o resultado é taxas de crescimento enor- 30 memente aceleradas que persistem durante anos; (6) a alta capacidade de transplantação e de sobrevivência de árvores produzidas com o método des- ta invenção, que é quase 100% de sobrevivência quando plantadas exter- namente sob virtualmente todas as condições e maior que 95% mais nos locais de estresse em que mudas produzidas de forma convencional sobre- viveram a taxas de 2% ou menos. Os locais testados incluem pantanais que são encharcados repetidamente, locais de regeneração de minas a céu a- 5 berto e outros locais e condições de plantio problemáticas.

Os inventores propagaram aproximadamente 750.000 mudas de carvalho e de nogueira em recipientes por ano, das quais muitas foram plan- tadas externamente em terras de mineração abandonadas, locais de panta- nais antigos e campos no Missouri central e ocidental. O sucesso estabele- 10 cido no primeiro ano para as mudas em recipientes é aproximadamente o dobro do sucesso de mudas com raízes nuas em testes de campo lado-a- lado. Uma maior mortalidade resultou na vegetação competitiva excessiva e dos danos causados por roedores no inverno. As madeiras duras de raiz primaria - tais como carvalho, nogueira norte-americana e nogueira respon- 15 deram bem à poda com ar, que resultou da utilização de recipientes sem fundo. As mudas foram propagadas e colocadas em um caramanchão (welded hog) ou uma treliça (cattle panei) montado, com 25,8 cm2 (quatro polegadas quadradas), protegidos de esquilos por uma tela de madeira e uma tela de galinheiro.

A observação qualitativa do sucesso estabelecido sugere uma

taxa de sobrevivência na primeira estação de 90 porcento para o Carvalho Ouriço podado com ar e para a pecan crescida em recipientes sem fundo de 1,89 L (meio galão). Isto se compara à sobrevivência de 40 até 50 porcento do estoque com raiz nua de um ano de idade crescido em uma sementeira 25 local. Estes eram testes lado-a-lado de mudas em fileiras preparadas de so- los de pradaria nos campos de cultivo do Conservation Reserve Program (CRP) no Missouri ocidental. As fileiras são colocadas em centros de 4,57 m (15 pés), em discos e plantadas com as mãos. As mudas em recipientes fo- ram plantadas no outono e as mudas com raízes nuas foram plantadas na 30 primavera. As taxas de sucesso eram ligeiramente maiores em solos de argi- la arenosa muito fina mapeados como argila de Bates, (2 até 5 porcento la- deiras, argiloso fino, silicoso, Argiudolls Típico Térmico) comparados com solos argilosos lodosos mapeados como Kenoma (2 até 5 porcento ladeiras, finos, montmoriliníticos, Argiudolls Vértico Térmico) (USDA 1995). A compe- tição ficou intensa no meio do verão à medida que ervas daninhas de final da estação tais como erva-de-santiago comum e gigante; cardo e carrapi- 5 chos germinavam partindo do banco de semeadura do campo antigo. As fileiras foram cortadas em julho para prevenir o sombreamento das mudas.

Um segundo canteiro de teste foi estabelecido sobre a explora- ção de minas neutras de grau bruto (textura de argila lodosa com 15 porcen- to de canais de xisto, 5 porcento de seixos de arenito e alguns carvões em 10 pedra de arenito) no Missouri ocidental. O sucesso estabelecido na primeira estação era de aproximadamente 75 porcento para o Carvalho Ouriço e a pecan em recipientes comparado com 30 porcento para as mudas com raí- zes nuas. A compactação era mínima uma vez que toda a classificação foi realizada por um trator D-3 que pressiona o topo das montanhas , empur- 15 rando o recheio para dentro de vales entre as montanhas. As espécies dis- seminadas com o vento, particularmente a grama de vassoura (broomsed- ge), colonizavam lentamente os canteiros, competindo com as mudas. As explorações de minas adjacentes foram vegetadas fortemente, possibilitando que cervos comessem brotos e o canteiro não era perturbado.

Um terceiro canteiro de teste foi estabelecido no Missouri central

em solos de florestas derivados de Ioess que tinham sido limpos no século

19, lavrados e plantados para festuca alta nas décadas recentes. Nos locais, muito do horizonte A sofreu erosão e foi misturado lavrando a terra no hori- zonte E. Os solos foram classificados como do tipo Winfield silt roam ero- 25 dido (argissolo arênico “fine-silty mixed mesic"), tipo Hapludalfs) (USDA 1994). O torrão de festuca foi removido com uma enxada pesada ao redor de cada muda para reduzir a competição no momento do estabelecimento. A aspersão também é eficiente; mas as mudas devem estar dormentes. As taxas de sucesso no primeiro ano para o carvalho ouriço ou vermelho do 30 norte em recipientes eram de 90 porcento comparadas a 25 porcento para a raiz nua.

A tabela a seguir exibe uma análise de custo/benefício hipotética de plantas crescidas de acordo com os princípios da presente invenção ver- sus plantas com raízes nuas convencionais.

COMPARAÇÃO DO CUSTO/BENEFÍCIO HIPOTÉTICO, DATAXA DE SOBREVIVÊNCIA E DE MAIOR CRESCIMENTO ENTRE MUDAS CRES¬ CIDAS DE ACORDO COM A PRESENTE INVENÇÃO E ÁRVORES DE CARVALHO EM MUDA COM RAÍZES NUAS DESCRI¬ RAIZ RAIZ RAIZ DA INVEN¬ DA INVEN¬ ÇÃO NUA 1 NUA 2 NUA 3 ÇÃO (PLA¬ ÇÃO (PLA¬ NALTO) NÍCIE) TAXADE 85% 50% 30% 90% 90% SOBREVI¬ VÊNCIA Custo por $500 $500 $500 $7500 $7500 1000 plan¬ tadas Sobrevivên¬ 850 500 300 900 900 cia por 1000 plantadas Anos de 0 0 0 10 10 produção de frutos Libras de 0 0 0 16.329 kg 16.329 kg produção de (36.000) (36.000) frutos Valor de 0 0 0 14.398 14.398 carboidratos (baseado no milho) dhb médio 40,64 40,64 40,64 50,8 cm (20 60,96 cm cm (16 cm (16 cm (16 polegadas) (24 polega¬ polega¬ polega¬ polega¬ das) das) das) das) Rendi¬ 81 brd 81 brd 81 brd 170 brd ft. 260 brd ft. mento ft. ft. ft. de fibra de ma¬ deira por árvore COMPARAÇÃO DO CUSTO/BENEFÍCIO HIPOTÉTICO, DA TAXA DE SOBREVIVÊNCIA E DE MAIOR CRESCIMENTO ENTRE MUDAS CRES¬ CIDAS DE ACORDO COM A PRESENTE INVENÇÃO E ÁRVORES DE CARVALHO EM MUDA COM RAÍZES NUAS DESCRI¬ RAIZ RAIZ RAIZ DA INVEN¬ DA INVEN¬ ÇÃO NUA 1 NUA 2 NUA 3 ÇÃO (PLA¬ ÇÃO (PLA¬ NALTO) NÍCIE) Volume total 68.850 40.500 24.300 153.000 234.000 de fibra de madeira Valor para $20.655 $12.150 $7.290 $45.900 $70.200 1000 plan¬ tadas @ 0,30/bd ft. Valor de 0 0 0 $14.398 $14.398 frutificação precoce Valor total $20.655 $12.150 $7.290 $60.298 $84.598 Custo $500 $500 $500 $7500 $7500 Retorno $20.155 $11.650 $6.790 $52.798 $77.098 Bruto

Claims (26)

1. Processo de desenvolvimento de mudas de árvores caracteri- zado pelo fato de que compreende: a germinação das sementes em uma superfície de meio de crescimento para a obtenção das mudas; e a poda com ar das raízes das mudas em uma profundidade de7,62 cm (3 polegadas) para atingir uma massa radicular melhorada, em que o meio de crescimento compreende 35% até 40% de cascas de arroz compostas, 35% até 40% de casca de pinheiro, 20% de a- reia e 35% de espaço de ar.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de poda com ar das raízes compreende o cultivo das mudas em planos sem fundo em uma altura entre aproximadamente 76,2 cm (30 polegadas) e aproximadamente 91,44 cm (36 polegadas) acima do chão.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de crescimento compreende ainda micronutrientes e um agente umectante.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de crescimento é inoculado com esporos de micorrizas.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a transplantação das mudas após a primeira etapa de poda com ar para dentro de recipientes de aproximadamente 4,26 cm (3 9/16 polegadas) por 4,26 cm (3 9/16 polegadas) por 1 cm (4 1/4 pole- gadas) para uma segunda etapa de poda das raízes com ar.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a transplantação das mudas após uma pri- meira etapa de poda com ar para dentro de recipientes de aproximadamente3,81 cm (2 3/4 polegadas) por 3,81 cm (2 3/4 polegadas) por 3,81 cm (2 3/4 polegadas) para uma segunda etapa de poda das raízes com ar.

7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a estratificação das sementes no meio de crescimento a 0 grau C (32 graus F).

8. Processo de melhoria da estrutura da raiz de mudas de árvo- res, caracterizado pelo fato de que compreende: a colocação das sementes em uma superfície de um meio de crescimento compreendendo 35% até 40% de cascas de arroz compostas, 35% até 40% de casca de pinheiro, 20% de areia e 35% de espaço de ar; a germinação das sementes no meio de crescimento para a ob- tenção das mudas; e a submissão das mudas a uma primeira poda da raiz com ar a- través do crescimento das mudas em um recipiente sem fundo de aproxima- damente 7,62 cm (3 polegadas) de profundidade e uma segunda poda da raiz com ar através do crescimento das mudas em um recipiente sem fundo de aproximadamente 1 cm (4 1/4 polegadas) de profundidade.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, para a segunda poda da raiz com ar, as mudas são crescidas em um recipiente sem fundo de aproximadamente 3,81 cm (2 3/4 polegadas) de profundidade.

10. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a submissão das mudas a uma poda de raiz com ar com- preende sustentar o recipiente em uma altura entre aproximadamente 76,2 cm (30 polegadas) e 91,44 cm (36 polegadas) acima do chão.

11. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a estratificação das sementes no meio de crescimento a 0 grau C (32 graus F).

12. Processo de desenvolvimento de mudas de árvores caracte- rizado pelo fato de que compreende as etapas de: seleção das sementes com base no peso das sementes; combinação de 35% até 40% de cascas de arroz compostas,35% até 40% de casca de pinheiro e 20% de areia para a obtenção de um meio de crescimento que possui um espaço de ar de 35%; colocação do meio de crescimento em um primeiro recipiente com fundo aberto em uma profundidade de 7,62 cm (3 polegadas); colocação das sementes no meio de crescimento; estratificação das sementes no meio de crescimento a 0 grau C (32 graus F); germinação das sementes estratificadas no meio de crescimento para a obtenção das mudas; permitir que as raízes das mudas sofram uma primeira poda com ar na profundidade de 7,62 cm (3 polegadas) e em uma altura entre aproxi- madamente 76,2 e 91,44 cm (30 e 36 polegadas) acima do chão; transplantação das mudas podadas com ar para um segundo recipiente com fundo aberto que possui uma profundidade de 1 cm (4 1/4 polegadas); e permitir que as mudas sofram uma segunda poda da raiz com ar na profundidade de 2,54 cm (4 1/4 polegadas) e em uma altura entre apro- ximadamente 76,2 e 91,44 cm (30 e 36 polegadas) acima do chão.

13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as mudas podadas com ar são transplantadas para um se- gundo recipiente com fundo aberto que possui uma profundidade de aproxi- madamente 3,81 cm (2 3/4 polegadas).

14. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a inoculação do meio de crescimento com esporos de micorrizas.

15. Meio de crescimento para facilitar o desenvolvimento de mu- das de árvores, caracterizado pelo fato de que compreende 35% até 40% de cascas de arroz compostas, 35% até 40% de casca de pinheiro e areia; os componentes do meio de crescimento combinados para for- necer 35% de espaço de ar no meio de crescimento; e o meio de crescimento compreendendo um meio de semeadura isento de solo para colocar sobre um plano de sementes de tela de fundo para permitir a poda rasa com ar das raízes.

16. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 15, ca- racterizado pelo fato de que compreende ainda fertilizantes de liberação len- ta, micronutrientes e um agente umectante.

17. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 16, ca- racterizado pelo fato de que compreende ainda uma inoculação de esporos de micorrizas.

18. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 17, ca- racterizado pelo fato de que as quantidades das cascas de arroz, da casca de pinheiro, da areia, do espaço de ar e dos esporos de micorrizas são con- figuradas para acelerar uma taxa de crescimento de uma muda de árvore submetida à poda com ar enquanto cresce no meio.

19. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 18, ca- racterizado pelo fato de que a inoculação de esporos de micorrizas é confi- gurada para acelerar a capacidade de captação da superfície das raízes nas raízes das mudas submetidas à poda com ar.

20. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 18, ca- racterizado pelo fato de que a quantidade de esporos de micorrizas é confi- gurada para otimizar um equilíbrio de organismos do solo em um meio de crescimento sem ser de solo.

21. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 18, ca- racterizado pelo fato de ser utilizado em um recipiente para facilitar a poda da raiz com ar de mudas de árvores, o meio configurado para fornecer níveis de ar, nutrientes e organismos do solo em equilíbrio com as capacidades de assimilação e utilização de um sistema radicular que foi moldado através da poda com ar no recipiente.

22. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 15, ca- racterizado pelo fato de que compreende 35% até 40% de cascas de arroz compostas, 35% até 40% de casca de pinheiro e 20% de areia.

23. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 15, ca- racterizado pelo fato de que compreende 35% de cascas de arroz compos- tas, 35% de casca de pinheiro, 20% de areia e 10% de esterco.

24. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 23, ca- racterizado pelo fato de que os componentes do meio são combinados para fornecer um espaço de ar de 35%.

25. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 15, ca- racterizado pelo fato de que compreende um inseticida sistêmico.

26. Meio de crescimento de acordo com a reivindicação 15, ca- racterizado pelo fato de que é colocado em recipientes sem fundo para pro- mover a poda da raiz com ar.