Mensuração da biomassa e construção de modelos para construção de equações de biomassa

Abstract

O interesse pela quantificação da biomassa florestal vem crescendo muito nos últimos anos, sendo este crescimento relacionado diretamente ao potencial que as florestas tem em acumular car- bono atmosférico na sua biomassa. A biomassa florestal pode ser acessada diretamente, por meio de inventário, ou através de modelos empíricos de predição. A construção de modelos de predição de biomassa envolve a mensuração das variáveis e o ajuste e seleção de modelos estatísticos. A partir de uma amostra destrutiva de de 200 indivíduos de dez essências florestais distintas advindos da região de Linhares, ES., foram construídos modelos de predição empíricos de biomassa aérea visando futuro uso em projetos de reflorestamento. O processo de construção dos modelos con- sistiu de uma análise das técnicas de obtenção dos dados e de ajuste dos modelos, bem como de uma análise dos processos de seleção destes a partir do critério de Informação de Akaike (AIC). No processo de obtenção dos dados foram testadas a técnica volumétrica e a técnica gravimétrica, a partir da coleta de cinco discos de madeira por árvore, em posições distintas no lenho. Na técnica gravimétrica, estudou-se diferentes técnicas de composição do teor de umidade dos discos para de- terminação da biomassa, concluindo-se como a melhor a que utiliza a média aritmética dos discos da base, meio e topo. Na técnica volumétrica, estudou-se diferentes técnicas de composição da densidade do tronco com base nas densidades básicas dos discos, concluindo-se que em termos de densidade do tronco, a média aritmética das densidades básicas dos cinco discos se mostrou como melhor técnica. Entretanto, quando se multiplica a densidade do tronco pelo volume deste para obtenção da biomassa, a utilização da densidade básica do disco do meio se mostrou superior a todas as técnicas. A utilização de uma densidade básica média da espécie para determinação da biomassa, via técnica volumétrica, se apresentou como uma abordagem inferior a qualquer técnica que utiliza informação da densidade do tronco das árvores individualmente. Por fim, sete mode- los de predição de biomassa aérea de árvores considerando seus diferentes compartimentos foram ajustados, a partir das funções de Spurr e Schumacher-Hall, com e sem a inclusão da altura como variável preditora. Destes modelos, quatro eram gaussianos e três eram lognormais. Estes mesmos sete modelos foram ajustados incluindo a medida de penetração como variável preditora, totali- zando quatorze modelos testados. O modelo de Schumacher-Hall se mostrou, de maneira geral, superior ao modelo de Spurr. A altura só se mostrou efetiva na explicação da biomassa das árvores quando em conjunto com a medida de penetração. Os modelos selecionados foram do grupo que incluíram a medida de penetração no lenho como variável preditora e , exceto o modelo de predi- ção da biomassa de folhas, todos se mostraram adequados para aplicação na predição da biomassa aérea em áreas de reflorestamento.

Forest biomass measurement implies a destructive procedure, thus forest inventories and biomass surveys apply indirect procedure for the determination of biomass of the different components of the forest (wood, branches, leaves, roots, etc.). The usual approch consists in taking a destructive sample for the measurment of trees’ attributes and an empirical relationship is established between the biomass and other attributes that can be directly measured on standing trees, e.g., stem diameter and tree height. The biomass determination of felled trees can be achived by two techniques: the gravimetric technique, that weights the components in the field and take a sample for the determi- nation of water content in the laboratory; and the volumetric technique, that determines the volume of the component in the field and take a sample for the determination of the wood specific gravity (wood basic density) in the laboratory. The gravimetric technique applies to all components of the trees, while the volumetric technique is usually restricted to the stem and large branches. In this study, these two techniques are studied in a sample fo 200 trees of 10 different species from the region of Linhares, ES. In each tree, 5 cross-sections of the stem were taken to investigate the best procedure for the determination of water content in gravimetric technique and for determination of the wood specific gravity in the volumetric technique. Also, Akaike Information Criterion (AIC) was used to compare different statistical models for the prediction o tree biomass. For the stem water content determination, the best procedure as the aritmetic mean of the water content from the cross-sections in the base, middle and top of the stem. In the determination of wood specific gra- vity, the best procedure was the aritmetic mean of all five cross-sections discs of the stem, however, for the determination of the biomass, i.e., the product of stem volume and wood specific gravity, the best procedure was the use of the middle stem cross-section disc wood specific gravity. The use of an average wood specific gravity by species showed worse results than any procedure that used information of wood specific gravity at individual tree level. Seven models, as variations of Spurr and Schumacher-Hall volume equation models, were tested for the different tree components: wood (stem and large branches), little branches, leaves and total biomass. In general, Schumacher-Hall models were better than Spurr based models, and models that included only diameter (DBH) infor- mation performed better than models with diameter and height measurements. When a measure of penetration in the wood, as a surrogate of wood density, was added to the models, the models with the three variables: diameter, height and penetration, became the best models.