Determinação de biomassa aérea em florestas nativas num ambiente agrícola do Estado de São Paulo

Abstract

Técnicas adequadas para quantificação de biomassa florestal têm sido demandadas devido ao grande crescimento do mercado de carbono e de aspectos relacionados às mudanças climáticas, assim, é importante desenvolver métodos de determinação e estimação da biomassa com menores custos e que apresentem estimativas confiáveis. O objetivo deste trabalho foi determinar a biomassa aérea total comparando métodos destrutivos e não destrutivos e ajustar equações alométricas para biomassa aérea total e seus componentes (biomassa do fuste e biomassa da copa) usando diferentes modelos de regressão (modelos de efeitos fixos e modelos de efeitos mistos). Para isso foi realizado um inventário selecionando sistematicamente locando 30 parcelas de 200 m2 nas áreas de floresta nativa da Fazenda Três Lagoas, localizada em Angatuba, estado de São Paulo, Brasil. Posteriormente, foram coletados indivíduos de 11 espécies nativas (as de maior frequência e maior Índice de Valor de Importância - IVI). Foi realizada uma amostragem destrutiva e a cubagem rigorosa, além de coleta de quatro discos do fuste e uma bagueta de madeira das árvores distribuídas em três classes de diâmetros e determinada a densidade básica e a biomassa. Posteriormente foram ajustados diferentes modelos de regressão linear e não linear de efeitos fixos e de efeitos mistos e escolhido o melhor modelo segundo o AIC (Critério de Akaike) e o Índice de Furnival. Quando estudada a densidade básica da madeira, o método de determinação usando bagueta é diferente dos métodos destrutivos, sendo que a densidade básica da madeira baseada na bagueta apresentou sempre a maior média. No entanto, quando a biomassa do tronco é estudada, o método não destrutivo não apresenta diferença estatística dos outros métodos de coleta destrutivos (um disco e múltiplos discos). Ainda, os métodos diretos de determinação de biomassa (volumetria e gravimetria) foram estatisticamente similares. Ao ajustar as equações para biomassa aérea, os modelos mistos foram superiores aos modelos de efeitos fixos. Modelos na escala original e modelos com função de variância não conseguiram obter um bom comportamento do resíduo, sendo os modelos com transformações em ambos os lados (logaritmo) os que obtiveram homocedasticidade. Os modelos selecionados (usando o Critério de Akaike e o Índice de Furnival) foram os modelos lineares transformados de efeitos mistos (usando espécie como variável aleatória). Quando esses modelos foram aplicados ao inventário florestal da área, a biomassa aérea total foi de 125,52 Mg.ha-.1. Conclui-se que: Os métodos volumétricos e gravimétricos para determinação de biomassa do fuste são estatisticamente iguais, e permitem o uso de técnicas não destrutivas (bagueta) para determinar a densidade básica da madeira a ser usada no cálculo da biomassa. O uso de métodos não destrutivos diminui o trabalho de campo e de laboratório, o que permite a redução de custos. Quando só a densidade básica da madeira é estudada, o método destrutivo e não destrutivo apresentam diferenças estatísticas, sendo que a bagueta apresenta a maior média de densidade básica da madeira. Quando são construídos modelos de regressão para estimação de biomassa, os modelos de efeitos mistos com a espécie como efeito aleatório apresentam um melhor AIC que os modelos de efeitos fixos. Nesta floresta os modelos com transformações de ambos os lados foram os únicos modelos que obtiveram homocedasticidade.

Adequate techniques to quantify the forest biomass have shown to be necessary due to the carbon market growth and issues related to climate change; therefore, it is important to develop less expensive biomass determination and estimation methods that provide reliable estimations. The main objective of this research was to determine the total aboveground biomass by comparing destructive and non-destructive methods and fit allometric equations for total aboveground biomass and its components (trunk biomass and crown biomass) using different regression models (fixed effects and mixed effects models). In order to do that, we inventoried 30 plots of 200 m2 in native forest areas at Três Lagoas Farm in Angatuba, Sao Paulo, Brazil. Subsequently, we collected sample trees of 11 native species (those that are more frequent and that have a higher Importance Value Index - IVi). A destructive sampling was performed in those trees and after that their volume was calculated; four discs were extracted from their trunks as well as core samples distributed in three diameter classes; and, basic density and biomass were determined. Then, we fitted different linear and non-linear models of regression of fixed and mixed effects and then we chose the best model according to AIC (Akaike Information Criterion) and Furnival's Index. When studying wood basic density the core sample method differs from other types of methods and presents the higher mean value. However, when analyzing trunk biomass this non-destructive method does not differ statistically from other sampling destructive methods like disc and multiple discs. Nevertheless, direct methods to determine biomass (volumetry and gravimetry) were statistically similar. When fitting equations for aboveground biomass, mixed models had a superior behavior compared with fixed effects. Models in their original scale and models with variance function did not have good residuals behavior. Two-side transformation models (logarithm) showed homoscedasticity. The selected models (using Akaike Criteria and Furnival ́s Index) were linear transformed models of mixed effects (using the species as a random variable). When those models were applied to the forest inventory of the area, the value corresponding to total aboveground biomass was 125.52 Mg.ha-1. Therefore, we were able to conclude that: Volumetric and gravimetric methods to determine trunk biomass are statistically equal, and allow the use of non-destructive techniques (core sampling) to determine the wood basic density if this variable is going to be used to determine biomass. The use of non-destructive methods decreases field and lab work, allowing cost reduction. When wood basic density is the only variable, destructive and non-destructive methods showed statistic differences, being that the core sample presented the highest mean of wood basic density. When adjusting regression models to estimate biomass, mixed effects models with the species as a random effect showed a better AIC compared to fixed effects models. In this forest, models with two-side transformations were the only models to obtain homoscedasticity.