Iniciativa Alometria no IFN

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1 no IFN Documento de referência para a pesquisa e o desenvolvimento de equações alométricas visando à melhoria das estimativas de estoques de madeira, biomassa e carbono de florestas do Brasil com base nos dados do Inventário Florestal Nacional Brasil Versão 2.0 (28 Out 2014) Elaborado por: Joberto V. Freitas Cláudia M.M.Rosa Serviço Florestal Brasileiro i

2 Sumário 1 INTRODUÇÃO ESCOPO OBJETIVOS ESTIMATIVA DE ESTOQUES DE BIOMASSA E CARBONO DE FLORESTAS Convenção das Mudanças do Clima e IPCC Biomassa e carbono de florestas brasileiras Métodos de estimativa com base em dados de campo ASPECTOS METODOLÓGICOS Biomassa e carbono de florestas Volume de madeira Outras estimativas de interesse para o IFN Estratégia para a coleta de dados Estratégia de espacialização e diversificação Coleta de dados de biomassa por sítio Diretrizes gerais para a coleta de dados Coleta de dados por árvore Processamento das amostras em laboratório Desenvolvimento de equações alométricas Uso das equações para estimativas de volume, biomassa e carbono com dados do IFN Fase 1 estimativa indireta da biomassa Fase 2 upscaling e pesquisas sobre a distribuição espacial da biomassa e carbono AÇÕES OU ATIVIDADES DA INICIATIVA ALOMETRIA IFN Atividade 1: Organização da informação existente Dados de árvores individuais Dados de inventários florestais Atividade 2: Criação e manutenção de BD nacional sobre alometria Atividade 3: Fortalecimento de grupos de pesquisa Construção/reforma de laboratórios de mensuração Fortalecimento de laboratórios existentes Treinamento e capacitação Interfaces com Ensino e Pesquisa Atividade 4: Desenvolvimento de equações alométricas i -

3 6.4.1 Planejamento Contratação de serviços de apoio a coleta de dados Coleta de dados Processamento e análise de dados Disponibilização de dados e equações Publicação de resultados Atividade 5: Processamento e análise de dados do IFN Atividade 6: Produção de Relatórios e produtos do IFN COORDENAÇÃO E GESTÃO Coordenação Gestão em nível regional/nacional Reuniões presenciais Reuniões virtuais Recursos financeiros Fontes de Recursos Financeiros Estratégias de execução financeira Política de uso dos dados Diretrizes gerais Detentor dos dados Direitos de publicação Gestão dos dados no SFB INSTITUIÇÕES ENVOLVIDAS RESULTADOS ESPERADOS POTENCIAIS PARCERIAS Tecnico-científicas Co-financiadores SINERGIAS COM OUTROS COMPONENTES E ATIVIDADES DO IFN Mapeamento Identificação botânica REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS Compartimentos de Carbono em Florestas ii -

4 1 Introdução O objetivo principal do IFN é produzir informações sobre os recursos florestais, de florestas naturais e plantadas, a cada 5 anos, para subsidiar a formulação de políticas públicas visando ao uso e à conservaçãode recursos florestais. Informações sobre temas como a composição florística das florestas, o seu estoque de madeira, biomassa e carbono, sua estrutura, estado de conservação, saúde e vitalidade, dentre outros, serão produzidas para todo o país. A coleta de dados biofísicos do IFN é baseada em pontos amostrais distribuídos sistematicamente, sobre um grid de 20 x 20 km, onde um conglomerado composto por 4 subnidades é instalado para a coleta de dados da vegetação e classes de uso da terra. Um dos resultados esperados do IFN é a estimativa dos estoques de madeira, biomassa e carbono nas florestas, considerando diferentes tipologias florestais, sistemas de manejo, níveis de degradação da floresta, dentre outros fatores. No contexto da convenção sobre mudanças do clima (Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças do Clima), é esperado que os países elaborem seus inventários de emissões antropogênicas de gases de efeito estufa e é recomendável que sigam os métodos recomendados pelo IPCC (Painel Intergovernamental de Mudanças do Clima). Neste contexto, as equações alométricas para a estimativa de biomassa ganharam notoriedade nas discussões sobre o tema, uma vez que a qualidade das estimativas depende em boa parte das equações utilizadas na estimativa da biomassa e carbono das florestas. Para produzir boas estimativas dos estoques de biomassa e carbono existentes em florestas, são necessários pelo menos dois passos: 1 Medição da densidade de biomassa e carbono, o que é feito basicamente com base em dados coletados em campo; 2 Medição da área das classes de uso da terra e tipos florestais para os quais as estimativas serão feitas, o que geralmente é obtido com técnicas de sensoriamento remoto ou mapeamentos de vegetação existentes e atualizados. Os dados de campo geralmente vêm de inventários florestais, isto é, dados biofísicos/dendrométricos como os que são coletados pelo IFN em todo o território brasileiro. Especificamente, esses são os dados das árvores medidas dentro das subunidades dos conglomerados do IFN, sendo as principais variáveis o nome da espécie, o diâmetro à altura do peito (DAP) e a altura (H) das árvores registradas. A medição da área de classes de uso pode ser obtida por mapas existentes ou pela interpretação de imagens de satélite, e não será tratada neste documento. Para chegarmos à densidade de biomassa e carbono, entretanto, torna-se necessário o uso de equações para converter os dados da medição de árvores individuais em campo (DAP, H), em biomassa e em carbono. Essas equações são conhecidas como equações alométricas, pois descrevem matematicamente a relação existente entre as dimensões das árvores, tais como diâmetro, altura, volume, peso, sendo que outras relações quantitativas ou matemáticas, tais como razões ou regressões também são utilizadas (Silveira et al., 2008). Tais equações são ajustadas com dados coletados especificamente para esta finalidade, isto é, de pesquisas paralelas, de locais estrategicamente escolhidos para cobrir o melhor possível as principais lacunas de tipologias e gradientes sobre a área inventariada

5 O número de equações disponíveis, entretanto, está bem aquém daquele necessário para cobrir as tipologias florestais existentes, apesar de que esforços tem sido empreendidos para facilitar o desenvolvimento de novas equações e organizar informações sobre aquelas já existentes (Picard et al., 2012; Henry et al., 2013). No caso do Brasil isso não é diferente e, no âmbito do IFN, o desenvolvimento dessas equações sempre foi uma das prioridades de pesquisa identificadas. O IFN está em fase de implementação nos estados, tendo como foco principal a coleta de dados biofísicos e sociamentais de florestas de todo o país. Na fase de processamento desses dados, será necessário dispor de equações alométricas adequadas para o máximo de condições e tipologias florestais. Por esta razão, o desenvolvimento de equações alométricas para a estimativa de volume, biomassa e carbono é, sem dúvida, uma atividade prioritária para o IFN que deve ser tratada antes do término da coleta de dados. Considerando a estrutura do projeto, é esperado utilizar equações alométricas já desenvolvidas no âmbito de projetos de pesquisa nos últimos anos, assim como desenvolver novas equações. O desenvolvimento de equações no contexto do IFN deve ser uma atividade de pesquisa, envolvendo instituições parceiras numa iniciativa nacional, tal como previsto no projeto IFN- Amazônia (BNDES Fundo Amazônia), projeto GEF e Apoio ao IFN (FAO) e IFN Cerrado (BID/FIP). O objetivo da iniciativa é a ampliação do número de equações alométricas com dados coletados no âmbito do IFN. Para tanto, a estratégia do SFB é fortalecer grupos de pesquisa já formados, oferecendo-lhes as condições mínimas necessárias para coletar, processar e analisar dados, desenvolvendo e disponibilizando equações alométricas que possam ser utilizadas pelo IFN, melhorando assim as estimativas de volume de madeira, biomassa e carbono nos niveis regional e nacional. Este documento tem por objetivo servir de base para a implementação das atividades relacionadas ao desenvolvimento de equações alométricas no âmbito do IFN, definindo uma estratégia para o Serviço florestal, assim como orientando instituições que participarão da iniciativa. 2 Escopo O escopo da no IFN 1 é o desenvolvimento de pesquisas, incluindo o desenvolvimento de equações alométricas e procedimentos metodológicos, visando à melhoria das estimvativas de volume, biomassa e carbono com dados do IFN. É baseada na participação de grupos de pesquisa, com especialidade em mensuração florestal, preferencialmente de instituições públicas, que atuem na coleta de dados, processamento de amostras de biomassa em laboratório e no desenvolvimento de equações pelo processamento e análise de dados (técnicas de regressão, dentre outras). A coleta de dados é apoiada pelo Serviço Florestal por meio da contratação de serviços para apoio em campo, sob a supervisão do grupo de pesquisa que trabalhará com os dados. A equação para um determinado sítio é desenvolvida pelo grupo de pesquisa envolvido, que a disponibilizará e seus dados ao Serviço Florestal. Os dados comuns podem ser usados por todos, de forma coordenada e colaborativa, assim como para 1 Nome provisório - 2 -

6 atividades de pesquisas complementares. A utilização de equações alométricas adequadas, existentes ou novas, e que melhorem os resultados do FN, é a principal motivação desta iniciativa. 3 Objetivos 1) Ampliar no número de equações alométricas disponíveis para uso no processamento dos dados do IFN; 2) Desenvolver pesquisas em mensuração florestal, biometria e alometria, que possam melhorar as estimativas do IFN; 3) Fortalecer grupos de pesquisa em inventário e mensuração florestal; 4) Estabelecer parcerias para apoiar o processamento e análise de dados do IFN; 5) Compartilhar dados existentes visando à composição de uma base de dados regional para o desenvolvimento de novas equações; 6) Contribuir para a formação de recursos humanos capacitados em mensuração florestal; 7) Apoiar o desenvolvimento de equações alométricas com aplicação nas diversas tipologias florestais do país. 4 Estimativa de estoques de biomassa e carbono de florestas 4.1 Convenção das Mudanças do Clima e IPCC Segundo o IPCC, a elaboração de relatórios de emissões de gases de efeito estufa pelas partes (paises da convenção do clima) para o setor de Agricultura, Floresta e Outros Usos da Terra (AFOUT), deve considerar a biomassa de cinco reservatórios (pools) de carbono, em seis diferentes classes de uso da terra. Os reservatórios de carbono referem-se à biomassa viva acima do solo (vegetação) e abaixo do solo (raízes), estocada na matéria orgânica morta da liteira e da madeira morta, e na matéria orgânica do solo. As classes de uso da terra que devem ser consideradas são: floresta, agricultura, pastagem, terras úmidas, assentamentos humanos e outras terras. Em mais de uma ocasião no tempo, é importante conhecer o quanto (área) permaneneceu numa mesma categoria e o quanto foi convertido, de uma categoria, para cada outra (IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change, 2006), compondo uma matriz de transição das áreas entres as classes num dado período de tempo. O Brasil tem atendido regularmente à convenção, tendo já produzido o seu inventário de emissões de CO 2 devido a mudanças de uso da terra e florestas, para o período (FUNCATE - Fundação de Ciência, 2010). Ainda no contexto da convenção do clima, há o conceito de REDD (Redução de Emissões por Desmatamento e Degradação florestal), uma proposta de mecanismo para prover incentivos financeiros a países que voluntariamente reduzirem suas taxas de desmatamento e emissões de carbono abaixo de um valor de referência (Gibbs et al., 2007). Tanto para reportar as emissões de gases de efeito estufa, como para dar suporte a mecanismos como o REDD, as estimativas deverão ser, cada vez mais, baseadas em métodos científicos que possam atender aos padrões mínimos do IPCC. 4.2 Biomassa e carbono de florestas brasileiras As florestas brasileiras cobrem cerca de 54% do território do país e armazenam aproximadamente 105 G toneladas de biomassa acima e abaixo do solo, distribuídas nos seis biomas brasileiros, sendo - 3 -

7 que o bioma Amazônia responde por cerca de 84% desse estoque (SFB - Serviço Florestal Brasileiro, 2013). Diversos estudos têm enfrentado o desafio de fazer estimativas da quantidade de carbono e biomassa existentes nas florestas do bioma Amazônia. A quantidade de carbono liberado para a atmosfera pelo desmatamento depende em grande parte da quantidade de biomassa existente nas florestas. Por isso, a fragilidade metodológica e a incerteza associada às estimativas da biomassa implicam também em incertezas no fluxo de carbono decorrente das mudanças de classes de uso da terra, especialmente numa região como a Amazônia, em que a floresta tropical pode apresentar alta densidade de carbono e ocupa um vasto território. Um estudo feito por (Houghton et al., 2001) mostrou que as estimativas da quantidade de carbono existente na biomassa das florestas da região variavam de 39 a 93 PgC, isto é, a maior estimativa é duas vezes maior do que a menor. Estudo semelhante e mais recente foi feito por Mitchard et al. (2014), mostrando que diferentes mapas de biomassa feitos para a Amazônia mostraram padrões espaciais de distribuição da biomassa muito discrepantes, quando comparados com dados de campo, e com incertezas bem maiores do que aquelas reportadas, sugerindo a necessidade de considerar dados de campo e variações alométricas (DAP x altura, p.ex), além da densidade madeira das espécies, na construção desses mapas. A extensão da região e seus gradientes, diferenças entre as metodologias aplicadas e a distribuição espacial de biomassas altas e baixas podem estar entre os fatores que levam a diferenças tão grandes entre estimativas. O bioma Mata Atlântica compreende uma extensão de remanescentes florestais que vai desde o sul até o extremo nordeste do país, compreendendo cerca de 1,1 milhões de km 2, o que corresponde a 13% do território do país (SFB - Serviço Florestal Brasileiro, 2013). Por ser históricamente uma área de intensa ocupação humana, a cobertura florestal do bioma foi reduzida drasticamente e é hoje uma área com grande ocorrência de fragmentação florestal. Estima-se que a cobertura florestal seja de cerca de 20 milhões de hectares ou 18% da área do bioma. Dentre as formações florestais importantes, destacam-se as florestas ombrófilas (densa, mista e aberta), florestas estacionais e semideciduais, manguezais, restigas e campos de altitude. Estima-se que a quantidade de biomassa total das florestas do bioma seja de aproximadamente 5 bilhões de toneladas. Estudos para o desenvolvimento de equações para estimativa do estoque de biomassa nas tipologias florestais da Mata Atlântica têm sido feito por diversos autores, tais como Silveira (2010), Vieira et al. (2008), Silveira (2009), Silveira (2010) e (Dallagnol et al. (2011), dentre outros, mas certamente o número de equações ainda não é suficiente para cobrir a maior parte das tipologias florestais, considerando a extensão do bioma e seus gradientes naturais. As restrições legais a intervenções florestais e remoção da cobertura florestal no bioma podem ser um obstáculo à obtenção de dados alométricos na região. Em outros biomas, os estudos sobre equações para a determinação do estoque de biomassa e carbono tem sido mais pontuais, destacando-se os trabalhos de Rezende (2002), Rezende et al. (2006) e Paiva et al. (2011) para o cerrado, onde um aspecto importante é a supremacia do estoque de carbono contido no solo em relação aos componentes raízes e parte aérea para o cerrado sensu stricto estudado. Na Caatinga, onde a biomassa florestal é usada tradicionalmente para a produção de energia, destaca-se o estudo de Sampaio & Silva (2005). Merecem destaque ainda os trabalhos desenvolvidos para tipologias específicas, por sua importância, como é o caso do mangue (volume) (Silva et al., 1993), restinga (Moreira-Burguer & Delitti, 2010) e para espécies em particular (Aleixo et al., 2008). Estimativas feitas a partir da combinação de dados de campo e dados orbitais são as mais eficientes (Houghton et al., 2001), mas um estudo mais recente também levanta preocupações com estimativas - 4 -

8 regionais, feitas por sensoriamento e valores médios por bioma, argumentando que as técnicas de mapeamento de carbono precisam considerar variações na densidade da madeira e na alometria das diferentes espécies (Mitchard et al., 2014), pois esses parâmetros não podem ser bem estimados do espaço, o que pode produzir grandes erros nas estimativas. O uso de dados de inventários florestais e equações alométricas apropriadas pode melhorar bastante a qualidade das estimativas, sendo que a escolha dos modelos a utilizar em cada condição de floresta é um passo crítico para reduzir as incertezas na estimativa dos estoques de biomassa (Rutishauser et al., 2013). Para Chave et al. (2005), uma das maiores fontes de incerteza em todas as estimativas de estoques de carbono em florestas tropicais é a falta de modelos apropriados para a conversão das variáveis dendrométricas das árvores para a biomassa acima do solo Em florestas tropicais, como as da Amazônia, o uso de equações por espécie é dificultado pela alta quantidade de espécies por unidade de área. Ainda assim, a pouca quantidade de dados de árvores derrubadas e medidas apropriadamente para o ajuste de equações genéricas de biomassa também tem sido um fator limitante nas estimativas de biomassa para essas florestas (Chave et al., 2005). Para contornar esses problemas, os autores propuseram o uso de equações alométricas pantropicais, ajustadas com dados de aproximadamente árvores, de três continentes, incluindo dados coletados na Amazônia Brasileira. O uso de equações pantropicais pode ser uma alternativa para regiões onde não se dispõe de dados locais e, mesmo nesses casos, alguma avaliação de acuracidade deveria ser feita previamente (Alvarez et al., 2012; Dávila et al., 2011). Pesquisas para o desenvolvimento de equações de biomassa com dados coletados na Amazônia brasileira, bioma que concentra grande parte da biomassa de florestas, têm sido feitas há mais de uma década. Mesmo assim, considerando a extensão da região, os dados de campo ainda são insuficientes para cobrir as principais tipologias florestais, estágios sucessionais e gradientes regionais. Entre os trabalhos já produzidos, destacam-se os de Higuchi et al. (1997), Silva (2007) e Nelson et al., (1999) para a região de Manaus, o de Nogueira et al., (2008) para o sul da Amazônia, o de Lima et al., (2012) para o Alto Rio Negro (AM), o de Nascimento & Laurance (2002) para a região de Tomé-açu e o de Oliveira et al., (2012) para o Amapá. A realização do IFN na região pode propiciar oportunidades para a coleta de novos dados, sendo que identificar as lacunas e prioridades a partir dos estudos disponíveis é um fator importante para alcançar os melhores resultados. 4.3 Métodos de estimativa com base em dados de campo Existem basicamente dois métodos de campo capazes de produzir estimativas da biomassa de florestas (Havemann, 2009; Picard et al., 2012). O primeiro é o chamado método destrutivo, que é também o mais direto para a quantificação da biomassa e carbono estocados acima e abaixo do solo em ecossistemas florestais. O método consiste em abater as árvores de uma área, pesar os seus diferentes componentes, tais como tronco, galhos e folhas, determinar o seu conteúdo de água e peso seco e chegar ao conteúdo de carbono assumindo que este é de aproximadamente 50% do peso da biomassa (Gibbs et al., 2007). Apesar de proporcionar boa acuracidade, o método é limitado a pequenas áreas de estudo, porque demanda grande quantidade de tempo e trabalho, é custoso, implica na derrubada de árvores e não é viável em grande escala (Vashum & Jayakumar, 2012). Usualmente, entretanto, este método é o mais apropriado para o desenvolvimento de equações de biomassa que podem ser usadas em grande escala. O segundo método de aplicação em campo é o não-destrutivo, ou indireto, em que as estimativas da biomassa não requerem a derrubada de árvores. Diversos procedimentos para obtenção da biomassa de árvores por este método podem ser adotados, desde a escalada da árvore para a coleta - 5 -

9 de medidas em seus componentes (Vashum & Jayakumar, 2012), passando pelo uso de equações alométricas com medidas de fácil obtenção (DAP, H) e até o uso de instrumentos de última geração, como os dendrômetros eletrônicos e os escâneres sintéticos. Em todos estes procedimentos, é importante avaliar a sua acuracidade e precisão, realizando operações de validação e calibragem. Considerando as dificuldades de aplicação desses métodos em grande escala, como por exemplo, para a estimativa dos estoques de um país, o esforço tem sido em desenvolver modelos e ferramentas que permitam extrapolar as estimativas obtidas em campo para grandes áreas, utilizando métodos de interpolação espacialmente explícita, tais como a Krigagem e aqueles que se baseiam em estimativas dos vizinhos mais próximos, dentre outros descritos por Räty & Kangas, (2012). Gibbs et al., (2007) sintetizam os benefícios e limitações de diferentes métodos que podem ser empregados para estimativas de carbono em escala nacional, que podem variar desde o emprego de valores médios de estoques de carbono para grandes regiões, até o uso sensores remotos como o LiDar. Para cada método há benefícios, limitações e correspondentes graus de incerteza esperados. No caso dos inventários florestais, o grau de incerteza associada aos resultados pode ser baixo, mas o emprego de equações genéricas para várias regiões pode ser um fator limitante, apesar destas serem aconselháveis quando o número de árvores utilizado no ajuste de equações locais for baixo (<100) (Gibbs et al., 2007). 5 Aspectos metodológicos 5.1 Biomassa e carbono de florestas A estimativa da biomassa e carbono no âmbito do IFN será feita a partir de suas unidades amostrais de registro (UAR). Com cerca de conglomerados medidos em todo o país, espera-se ser possível fazer estimativas com abrangência regional e nacional, com suas respectivas incertezas. A idéia é potencializar o valor da informação produzida com dados coletados nos pontos amostrais, utilizando equações alométricas apropriadas, de modo a produzir resultados precisos, acurados e adequados às políticas, agendas e projetos relacionados ao tema das mudanças do clima. Pretende-se desenvolver um conjunto de procedimentos e relações matemáticas que permitam produzir estimativas de biomassa e carbono nos compartimentos de carbono previstos pelo IPCC, para diferentes tipologias florestais, estágios sucessionais e outras classes de uso da terra. Esses procedimentos incluem, principalmente, o desenvolvimento de equações alométricas, mas também podem incluir outros tipos de relações matemáticas que sirvam para estimativas de biomassa e carbono. Equações para estimativas por unidade de área podem servir para estimativas da biomassa no subbosque, assim como relações entre a profundidade da liteira e o seu conteúdo de carbono, ou mesmo relações matemáticas para estimativas da necromassa a partir dos transectos utilizados na metodologia de coleta de dados do IFN também poderão ser objeto de estudo. 5.2 Volume de madeira O desenvolvimento de equações de volume é necessário para o processamento dos dados do IFN para esta variável, mas também servirá para o desenvolvimento e suporte de políticas relacionadas ao manejo florestal sustentável (MFS), sobretudo nas regiões onde esta atividade tem sido praticada

10 O desenvolvimento de novas equações poderá beneficiar empresas florestais e órgãos estaduais de meio ambiente que atuam com manejo florestal para produção de madeira, tanto em áreas privadas como públicas (concessões florestais). As equações desenvolvidas e/ou disponibilizadas pelo IFN terão uma garantia de qualidade por seu rigor metodológico e científico, uma vez que serão desenvolvidas e validadas por pesquisadores especialistas no tema. A informação será disponibilizada no formato certo para diferentes usuários, incluindo qualidade de seu ajuste (precisão da equação) e as ressalvas (limites) para a sua utilização. 5.3 Outras estimativas de interesse para o IFN Como o IPCC estabelece diferentes classes de uso da terra, é importante considerar o desenvolvimento de relações matemáticas que permitam estimativas de biomassa e carbono em culturas agrícolas, de ciclo longo e de ciclo curto, de áreas alteradas, pastagens, sistemas agroflorestais, etc. Ainda que a contribuição de outras classes de uso da terra, em termos de biomassa e carbono, seja menor do que a de florestas, os grupos de pesquisa serão incentivados a desenvolver trabalhos nessas classes. O desenvolvimento de equações especifícias para algumas formas de vida também poderá ser explorado e certamente contribuirá para melhorar as estimativas do IFN. Este é o caso, por exemplo, do mangue, do bambu, de palmeiras, dos cipós, epífitas, etc. 5.4 Estratégia para a coleta de dados Estratégia de espacialização e diversificação O desenvolvimento de equações deverá considerar uma estratégia de espacialização para melhor dimensionar o esforço para a coleta de dados. A situação ideal, para um mesmo tipo de floresta, condição e uso da floresta, seria ter uma equação desenvolvida para, pelo menos, cada mesorregião. Este não é o objetivo da iniciativa, mas deve ser considerado como uma diretriz de médio a longo prazo no estabelecimento de prioridades para a coleta de dados. Apesar disso, é importante que o grupo tenha clareza sobre equações já desenvolvidas e sobre as prioridades a serem perseguidas no curto prazo. O que melhora a estimativa do IFN de forma mais efetiva deve ser o principal, e o que influencia mais nos maiores compartimentos de carbono deve inicialmente um importante fator a considerar. O Quadro 1 abaixo oferece algumas alternativas para o desenvolvimento de uma estratégia de espacialização da coleta de dados para o desenvolvimento de equações de volume e biomassa. Adaptações podem ser feitas para cada bioma, quando apropriado. Ela deve ser entendida como uma proposta a ser discutida pelos pesquisadores que desenvolverão equações no âmbito do IFN. A espacialização por bioma já está associada à atuação dos grupos de pesquisa. Basicamente, sugere-se considerar (1) tipologias descobertas; para diferentes (2) condições da floresta, observando-se as lacunas nas diferentes (2) mesorregiões (espaço)

11 1-Tipologias florestais IFN-BR Quadro 1: Critérios para priorizar a espacilização da coleta de dados para o desenvolvimento de novas equações alométricas para florestas naturais. Baseado em (Gibbs et al., 2007) 3- Mesoregião 2-Condição da floresta Floresta Madura Floresta manejada Floresta Secundária (estágio médio) Floresta Secundária (estágio jovem) Formas de Vida especiais Outras classes de uso No quadro acima, observar que: Mesoregião: Refere-se às mesoregiões incluídas na base de dados municipais do IBGE, que têm sido usadas no planejamento da implementação do IFN. Outras formas de priorizar a espacialização das coletas de dados podem ser propostas, tais como gradientes naturais; Tipologias florestais: Classificação do IBGE (IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, 2012) Floresta Secundária (estágio jovem): Floresta em regeneração após conversão, com idade até 10 anos; Floresta Secundária (estágio médio): Floresta em regeneração após conversão, com idade entre 10 e 20 anos; Florestas manejadas no sentido amplo e não apenas aquelas com Plano de Manejo Florestal Sustentável (PMFS) aprovado no órgão ambiental.. A coleta de dados nesta condição de floresta é especialmente importante para o desenvolvimento de modelos por área (árvores com DAP<5 cm; necromassa; liteira). Inclui florestas plantadas. No caso de PMFS, o desenvolvimento de equações volumétricas é uma oportunidade, tanto para o proprietário como para o IFN; Formas de vida especiais: bambu, palmeiras, lianas, etc; Outras classes de uso: agricultura perene, temporária, sistemas agroflorestais, pastagem, etc. Apesar do foco da iniciativa ser prioritariamente a Classe de Uso da Terra Floresta, o desenvolvimento de equações para coberturas da terra em classes de uso não floresta também são bem vindas. A estratégia é ter disponível equações para as principais 1) tipologias, para; 2) florestas madura e secundárias e, na medida do possível ;3) especializadas nas diferentes mesorregiões; Outras formas de abordagem podem também ser propostas no desenvolvimento de pesquisas, tais como florestas plantadas, florestas de várzea, etc. Além das lacunas e busca da variação espacial, o que também deve dirigir o esforço de coleta de dados em campo é a importância de cada compartimento de biomassa (árvores, raízes, necromassa, etc). Por exemplo, no caso da Amazônia Central (Silva, 2007), a biomassa viva corresponde a 97% da biomassa total, a biomassa aérea por 73%, as árvores adultas por 94% e, considerando os componentes das árvores descritos acima, o tronco responde por cerca de 70% da biomassa. O desenvolvimento de equações alométricas para florestais plantadas é igualmente importante e, neste caso, aspectos como a espécie e a classe de idade seriam as principais condições da floresta a - 8 -

12 orientar as coletas de dados. Parcerias com empresas para o uso de equações já desenvolvidas é igualmente importante Coleta de dados de biomassa por sítio O conceito de sítio no âmbito desta iniciativa refere-se a um local específico em campo, representativo de uma tipologia ou condição florestal, de onde tenha sido coletado um conjunto de dados de volume e/ou biomassa (acima e abaixo do solo), suficiente para o ajuste de uma equação. Dados de diferentes sítios podem ser agrupados para formar novas equações, mas é importante que se planeje a coleta de dados em cada sítio, de modo a ter um conjunto de dados suficiente para o ajuste de uma equação, para a tipologia e/ou condição de floresta daquele local. Não precisa, necessariamente, ser dentro de uma mesma fazenda, fragmento florestal, mas é importante haver uma ancoragem até tipologia florestal e condição da floresta. A escolha dos sítios deverá levar em conta aspectos como a tipologia florestal (Quadro 1), a localização geográfica, o estágio sucessional da floresta, tipo de manejo, classe de uso da terra e, quando possível, também algum critério de oportunidade. Por exemplo, uma Unidade de Manejo Florestal ou uma área já autorizada para desmatamento, podem representar oportunidades para a coleta de dados e se tornarem um sítio prioritário, assim como a origem de um conjunto de dados. Atender as prioridades, observar a características dos sítios para a coleta de dados e dispor de recursos para isso, entretanto, é o principal. Exemplos de sítios são: ZF-2 (Silva, 2007); São Gabriel (Lima et al, 2012); Flota Amapá (Oliveira et al, 2012), Tomé-açu (Nascimento et al, 2002), Massaranduba (FURB/SFB, em andamento); Nereu Ramos-Apiuna (Silveira, 2009). A coleta de dados para determinar a biomassa de raízes não precisa, necessariamente, ser restrita apenas às tipologias prioritárias. Pelas dificuldades do trabalho, coletas complementares desse tipo de dado podem ser feitas em locais acessíveis e de fácil logística, pois quanto mais dados disponíveis melhor. Exemplos desses locais: estações de pesquisa das instituições envolvidas na iniciativa do SFB, unidades de manejo de empresas parceiras, áreas próximas ao laboratório (estradas, zonas rurais próximas), etc Diretrizes gerais para a coleta de dados Dois aspectos são importantes em termos de padronização, no que for possível. O primeiro é como coletar dados num mesmo sítio e; o segundo, como coletar dados de cada árvore Coleta de dados por sítio As seguintes diretrizes podem ser utilizadas para a coleta de dados e, certamente, deverão ser objeto de discussão e aprimoramento entre especialistas: 1. Selecionar sítio com base na estratégia de espacialização (tipologias e estágios sucessionais prioritários, etc); 2. No sítio, selecionar 10 unidades de amostras (UA) de 10m x 10m, aleatoriamente ou em procedimento recomendado pelo SFB (expectativa: ~60 árvores, em tipologias de florestas densas, com predominância de mais árvores nas classes inferiores); - 9 -

13 3. Coletar dados de necromassa e serrapilheira (transectos IFN x sub parcelas de área fixa); 4. Inventariar as árvores das 10 UA com DAP DAP 5 cm (DAP, espécie, Dcopa); 5. Pesar tudo (vegetação) com DAP<5 cm, nas 10 U.A., observando estratos, quando necessário (p.ex. herbáceas); 6. Abater, Cubar, medir alturas (HC e HT), diâmetro da copa, e pesar todas as árvores com DAP 5 cm; 7. Coletar dados de biomassa de raízes em 3-5 das 10 unidades de amostra, utilizando trincheira de 1m x 1m x 10 m e raízes para uma árvore por UA (opcional) 2 ; 8. Coletar uma amostra de solos para determinação, conforme metodologia do IFN, em pelo menos 5 UA; 9. Abater, cubar, medir alturas e pesar árvores com DAP 10 cm, fora das 10 UA, até completar o aproximadamente ~13 árvores por classe de DAP, em todas as classes; É provável que para cada sítio sejam coletados dados de cerca de árvores com DAP acima de 5 cm, por sítio, para o ajuste de uma equação de biomassa (genérica) e dados derivados para o desenvolvimento de outras relações matemáticas e estudos. É desejável que o número de árvores seja maior, mas não menor do que estes valores. A definição deles deve ser vista mais como um limite mínimo necessário para o desenvolvimento de uma equação por sítio, quando os dados tiverem sido coletados de modo a abranger todas as classes de DAP, e servem muito mais para referência de custos da coleta. Uma vantagem de adotar a coleta de dados de parcelas fixas é que se pode obter o valor real da biomassa acima do solo e estabelecer relações matemáticas, por exemplo, com estoques abaixo do solo. Este procedimento é indicado por (Silva, 2007). Uma desvantagem é que este método pode implicar numa baixa amostragem de árvores nas classes diamétricas superiores (ver p.ex. Oliveira et al., 2012)), quando a coleta de dados é restrita às parcelas, o que pode ser relevante considerando a importâncias das grandes árvores na determinação do estoque de carbono (Slik et al., 2013; Sist et al., 2012). A coleta de dados fora das UA, além de permitir cobrir todas as classes de DAP, pode permitir a escolha de espécies de maior interesse, quando isso for considerado relevante. No caso do IFN, o foco inicial é a coleta de dados para o desenvolvimento de equações genéricas, isto é, para todas as espécies. Equações por grupos de espécies ou espécies, poderão ser tratadas a partir da análise de todos os conjuntos de dados coletados e coletas futuras. Utilizando a estratégia de coleta de dados acima descrita, a expectativa é obter conjuntos de dados por sítio, para a produção potencial de: 1 equação de biomassa DAP>=5 cm; 1 equação de volume DAP>=5 cm; 5 pares biomassa DAP<5 cm=f(biomassa > 5cm); 10 pares biomassa DAP<5 cm = f (densidade > 10cm); 10 pares necromassa = f (densidade > 10 cm); 1 equação hipsométrica para altura total; 2 Ponto a ser discutido nos treinamentos

14 1 equação hipsométrica para altura comercial; 3-5 pares biomassa raizes = f (biomassa aérea total); Um certo número de pares de valores de Dcopa = f (DAP); 10 pares biomassa na liteira, de transectos IFN x área fixa; 10 pares biomassa na necromassa, de transectos IFN x área fixa; 10 pares carbono no solo x biomassa acima do solo; Dados completos de aproximadamente 150 árvores para inclusão na base de dados alométricos; Dados completos de 10 quadrados 10m x 10m para inclusão na base de dados alométricos, incluindo informações por espécie; Densidade da madeira para espécies em que este valor ainda não estava disponível na base de dados Coleta de dados por árvore Os componentes de árvores a serem considerados separadamente são: 1. Tronco 2. Galhos grossos ( 10 cm); 3. Galhos finos (<10 cm); 4. Folhas; 5. Estruturas reprodutivas (inflorescências, flores, frutos, sementes); 6. Raizes grossas 5 cm); 7. Raizes médias (2 mm <<5 cm) (raízes finas não serão consideradas) De cada árvore estudada, será pesado todo o material em cada um desses compartimentos, o que representará a biomassa fresca de cada árvore. O peso fresco de cada compartimento aéreo será armazenado desta forma na base de dados do grupo de pesquisa e também na nacional. De cada compartimento arbóreo será retirada uma amostra, a ser pesada no local (peso fresco), acondicionada apropriadamente e levada para o processamento em laboratório para a determinação de seu peso seco e teor de umidade, conforme apresentado no quadro a seguir, de forma ilustrativa, para o caso da Amazônia: Quadro 2: Amostras de cada componente arbóreo, a serem levadas para processamento em laboratório. Baseado em (Silva, 2007), sugerido para florestas da Amazônia. Componente da árvore Amostra para laboratório Tronco 4 discos de aproximadamente 3 cm; 0%, 50%, 100% e DAP (estudos de dendrocronologia) Galhos grossos ( 10 cm) 3 discos representativos de um galho típico; 0%, 50%, 100% Galhos finos (<10 cm) ~2 kg Folhas ~2 kg Estruturas reprodutivas ~2 kg Raizes grossas 5 cm) 3 discos representativos de uma raíz típica Raizes médias (2 mm <<5 cm) (raízes finas não serão ~2 kg consideradas)

15 Quadro 3: Características das amostras a serem coletadas em campo para processamento em laboratório. (A ser preenchido durante os treinamentos por bioma) Componentes Amazônia Mata Atlântica Cerrado e Florestas Caatinga e Pampa Pantanal Plantadas Tronco 4 discos de 3 cm? (*) (0, 50, 100%, DAP) Galhos ( 10 cm), 3? grossos discos a 0, 50 e 100% de seu comprimento Galhos finos (<10 cm), 2kg Folhas ~2 kg Estruturas ~2 kg reprodutivas Raizes grossas ~2 discos representativos Raizes finas ~2 kg (*) valores a serem acordados com grupos de pesquisa, durante os treinamentos, de modo a padronizar a coleta de dados ao máximo possível. Outros aspectos que poderão ser discutidos para compor diretrizes comuns de coleta para os grupos de um mesmo bioma são: Método de cubagem; Metodologia para dados de raízes Limites diamétricos para galhos e raízes; Características das amostras a serem levadas para laboratório; Parâmetros de laboratório (temperatura, tempo de secagem, etc); Procedimentos gerais de laboratório para o processamento de amostras coletadas em campo; Estratégia para coleta de dados para determinação da densidade da madeira;?? 5.5 Processamento das amostras em laboratório As amostras coletadas em campo devem ser processadas nos laboratórios das instituições parceiras, pelo menos nas seguintes atividades: Identificação botânica das espécies em herbário; Determinação do teor de umidade das amostras; Determinação do teor de carbono (quando necessário e possível); Determinação da densidade básica da madeira (quando necessário e possível); Determinação das características do solo (envio de amostras para o SFB); Os procedimentos e parâmetros básicos a serem adotados para as análises de laboratório, tais como temperatura e tempo para a determinação dos teores de umidade das amostras coletadas em campo, devem ser definidos a partir de estudos disponíveis e experiência dos grupos que vem atuando na

16 região com o tema. Os trabalhos de Picard et al. (2012), Silva (2007), e outros desenvolvidos para biomas brasileiros poderão servir de referência para a determinação desses parâmetros. O teor de carbono é obtido, geralmente, multiplicando o peso da biomassa seca pela constante 0,5 (50%), assumindo a aplicabilidade desse valor para todas as espécies. Entretanto, é importante enfatizar que a fração de carbono pode ter (pequenas) variações entre espécies (Chave et al., 2005; Dallagnol et al., 2011), sendo a determinação deste valor, por espécie, também importante no âmbito dos trabalhos descritos neste documento. Amostras coletadas em campo poderão ser enviadas para laboratórios equipados com analisadores de carbono, caracterizando um trabalho em rede. 5.6 Desenvolvimento de equações alométricas O desenvolvimento de equações será feito basicamente por meio de técnicas de regressão (Linear e Não Linear), tendo como referência inicial modelos matemáticos disponíveis na literatura (Higuchi et al., 1997; Rezende et al., 2006; Brown et al., 1989; Chave et al., 2005), tais como: ln P i = B 0 + B 1 ln D i + ln E i ln P i = B 0 + B 1 ln D i + B 2 ln H i ln E i P i = B 0 + B 1 D 2 ih i + E i P i = B 0 + D i B1 H i B2 + E i Onde: P i = Peso da massa fresca da árvore i (kg); D i = Diâmetro à altura do peito da árvore i (cm); H i = Altura total da árvore i (m); B 0, B 1 e B 2 são coeficientes de regressão E i é o erro aleatório Ln é o logaritmo natural Para um mesmo conjunto de dados, o procedimento usual é ajustar equações para cada modelo e selecionar a melhor equação, levando em consideração as principais medidas da qualidade do ajuste (coeficiente de determinação, erro padrão da estimativa e melhor distribuição gráfica dos resíduos), dentre outros. Além disso, quando possível, deve-se utilizar algum procedimento para verificar a consistência/validação dos modelos. Diretrizes e aspectos relacionados ao ajuste e escolha de equações podem ser encontradas em Drapper & Smith (1981); Scolforo & Figueiredo Filho (1993), Jara et al., (2014), mas ver também Sileshi (2014). 5.7 Uso das equações para estimativas de volume, biomassa e carbono com dados do IFN O SFB concebeu um modelo de aplicação das equações desenvolvidas no processamento e análise de dados do IFN para a determinação dos estoques de madeira, biomassa e carbono das florestas todo o país, em duas fases

17 5.7.1 Fase 1 estimativa indireta da biomassa Na fase 1, o processamento dos dados produzirá estimativas por unidade de amostra, para diferentes estratos (classes de uso da terra, tipologias florestais), e suas respectivas incertezas. Esses cálculos serão feitos para todos os compartimentos de carbono previstos no IPCC. O processamento básico (principais grandezas) será feito pelo SFB para compor o relatório estratégico de cada estado (UF). Processamentos avançados, isto é, mais detalhados e com compreensiva revisão bibliográfica, assim como artigos científicos serão feitos por instituições parceiras interessadas, em parceria com o SFB por meio de projetos de pesquisa. A estimativa indireta da biomassa será feita pela entrada de dados coletados em campo (DAP, altura, etc) e dados secundários quando necessário (densidade da madeira, p.ex.) nas equações alométricas desenvolvidas pelo IFN para a estimativa do volume de madeira, biomassa e posterior conversão em estoques de carbono, por espécie quando possível, e sempre para cada conglomerado medido. As análises estatísticas serão feitas conforme metodologia já desenvolvida pelo SFB, considerando os dados por ponto amostral. A escolha da equação a ser utilizada em cada situação (conglomerado ou variação), no contexto da iniciativa alometria para o IFN, é um passo importante. Equações adequadas para a tipologia em questão, local da coleta e condição da floresta, são aspectos a serem observados. Um importante esforço para a organização de informações especializadas sobre as florestas, as equações disponíveis na literatura e seus respectivos locais de coleta de dados, tem sido feito pela Universidade Federal do Paraná (BIOFIX/LIF) (Sanquetta & Dalla Corte, comunicação pessoal), que poderia atuar de forma centralizada na indicação de quais equações usar onde no contexto do IFN Fase 2 upscaling e pesquisas sobre a distribuição espacial da biomassa e carbono Esta fase consistirá em utilizar métodos que permitam integrar as estimativas feitas com base nos dados de campo, com informações especializadas (SR & SIG) e sobre grandes territórios. Dentre os métodos possíveis, destacam-se Krigagem, K-mn e outros (Räty & Kangas, 2012). Até o momento não há ninguém trabalhando sobre o assunto no âmbito do IFN, mas tão logo os dados do IFN estejam disponíveis, parcerias com o INPE e outras instituições certamente serão estimuladas para a produção de mapas de biomassa que considerem as informações do IFN na integração com dados de sensoriamento remoto. 6 Ações ou atividades da IFN Em termos práticos, as seguintes atividades deverão ser executadas simultaneamente a outras atividades do IFN: 6.1 Atividade 1: Organização da informação existente Nos últimos anos várias instituições e pesquisadores coletaram dados para o desenvolvimento de equações, tanto para estimativas de volume como de biomassa (em menor número). Equações desenvolvidas, algumas vezes foram publicadas e outras apenas utilizadas em âmbito local, por empresas florestais por exemplo. Muitos desses dados ainda podem ser utilizados para o desenvolvimento de equações regionais ou por espécies ou grupos de espécies, como parte de novos conjuntos de dados maiores, assim como

18 as equações desenvolvidas poderão ser utilizadas e mesmo melhoradas no contexto de seus sítios de coleta. O SFB tem interesse em organizar esses dados e equações, para ampliar as possibilidades de processamento dos dados IFN na região e, para tanto, estimulará os detentores a compartilhar-los e utilizá-los no âmbito das novas oportunidades geradas pelo IFN. No caso das equações, a equipe do SFB já vem trabalhando na sistematização de publicações em revistas científicas, teses e dissertações, para a elaboração do Levantamento Global dos Recursos Florestais da FAO (FRA a 2015). Outras fontes de informação sobre assunto poderão ser utilizadas serem parceiras do IFN na organização e disponibilização de informações sobre equações alométricas, como é o caso da iniciativa FAO Globallometry (Henry et al., 2013) e a iniciativa da UFPR em especializar as informações sobre equações no Brasil Dados de árvores individuais Metadados do sítio e da coleta de dados; dados por árvore: espécie, DAP, alturas, volume, biomassa fresca, seca, por componente. Equações alométricas desenvolvidas por instituições da região, limites e ressalvas para uso das equações, estatísticas dos dados e da qualidade do ajuste, etc. Ver tópico sobre banco de dados, logo abaixo Dados de inventários florestais Tópico a ser desenvolvido. Objetiva reunir metadados de inventários florestais realizados por instituições públicas, em áreas localizadas ou regiões. Inicialmente serão registrados os inventários florestais realizados pelo próprio SFB em algumas florestas nacionais. 6.2 Atividade 2: Criação e manutenção de BD nacional sobre alometria Os dados coletados com o apoio do SFB e aqueles voluntariamente disponibilizados por pesquisadores e instituições serão armazenadas em um banco de dados com aproximadamente a estrutura (tabelas) apresentada no quadro a seguir. Este banco de dados terá como principal função organizar as informações de apoio ao processamento de dados do IFN. Quadro 4: Estrutura do banco de dados da no IFN. Tabelas Campos Descrição Sitios Tipologias Arvores Especies Coordenadas, tipologia florestal, UF, precipitação, nome do sítio, solos, estágio sucessional, altitude, precipitação, etc Código IBGE, principal IBGE, classes Chave (2004), FAO Espécie, DAP, HC, HT, HCopa, DCopa, volume, peso, pesos componentes, Nome científico, nome vulgar, família, densidade da madeira, etc Dados necessários para a localização e caracterização do sítio de onde os dados foram coletados Tipologias florestais, segundo o IBGE e equivalência com outras Dados por árvore, formando o principal conjunto de dados do BD Identificação da espécie e suas características ecológicas e tecnológicas

19 Tabelas Campos Descrição Estudos Autor principal, demais autores, ano, cidade, periódico, etc Referência bibliográfica, para dados coletados na literatura Autores Nome completo, nome abreviado, instituição Nome dos autores do estudo Modelos Mod_ID, variável dependente, variáveis independentes, forma, autor Lista de modelos matemáticos a serem usados no desenvolvimento das equações Equacoes Eq_ID, Modelo, coefiecientes a, b, c, d, e,... autor, n, r, r2, sxy, sxy%, amplitude, abrangência Equações ajustadas, obtidas na literatura ou desenvolvidas no âmbito do IFN Estoques_area Estoque de biomassa total (Mg ha -1 ) para DAP 10 cm, acima e abaixo do solo Pode ser referente a outro valor de diâmetro mínimo e vir associado à incerteza da estimativa Estoques_arvores Número de árvores (N ha -1 ) Estoques_raizes Estoque de biomassa abaixo do solo (raízes médias e grandes) Parcelas_amostradas Número de parcelas medidas Quando for o caso Grupos_pesquisa Nome da instituição ou do cientista principal do grupo de pesquisa, quando houver Forma de referenciar o trabalho diversas equipes que atuam na região Classes_de_uso Classe de uso da terra, conforme IPCC Identificar a classe de uso da terra, de onde os dados forem coletados, aplicável principalmente nos casos de equações para sítios não floresta Mesorregiões Mesoregiões do IBGE no Brasil Identificação da mesorregião a que pertence o sítio Estados UF_ID, Estado, UF Sigla da Unidade da Federação Variáveis Var_ID, Var_cod, Unidade, Glossario_ID Biblioteca de variáveis usadas no BD Glossário Var_ID, descrição Definição de termos e variáveis Clima Clima predominante no local, segundo a classificação de Koppen Precipitação (??) Anual; Precipitação média, máxima e mínima Solos Teor carbono, teor de nutrientes, areia, silte, Quando disponível argila, IFN, classificação mapa Brasil Pessoas Nome completo, nome abreviado, instituição Nome das pessoas envolvidas nas coletas e disponibilização de dados do BD Familias Familia, Ordem Relação de famílias botânicas para referência Generos Genero, família Relação de genêros para referência Especies Epíteto específico, incluindo autor Relação de espécies para referência 6.3 Atividade 3: Fortalecimento de grupos de pesquisa Construção/reforma de laboratórios de mensuração O Projeto IFN-Amazônia, financiado pelo Fundo Amazônia, prevê a construção de três laboratórios de Inventário e Mensuração Florestal. Estes laboratórios serão construídos de modo a ampliar a capacidade de coleta e processamento de dados usados no desenvolvimento de equações alométricas e outras relações matemáticas aplicáveis no IFN. Eles serão construídos em Manaus, Belem e Rio Branco

20 6.3.2 Fortalecimento de laboratórios existentes Grupos de pesquisa existentes que já possuam laboratório serão fortalecidos com os meios para a coleta e processamento de novos dados em laboratório, e a capacidade de desenvolvimento de equações (análise dos dados), ampliando o número de grupos de pesquisa ativos de forma a cobrir toda o país. O fortalecimento basicamente será em prover as condições necessárias para a coleta de dados, processamento de amostras em laboratório e o processamento de dados para o desenvolvimento de equações Treinamento e capacitação Os pesquisadores desses laboratórios serão mobilizados a trabalhar em conjunto e seguindo um protocolo mínimo para a coleta, o processamento e a análise de dados. Já no ano de 2014 serão oferecidos cursos de reciclagem, de modo a garantir um nivelamento entre os grupos, o estabelecimento de diretrizes metodológicas e também a comunicação entre eles. Métodos e procedimentos para a coleta, o processamento e análise de dados para o desenvolvimento de equações alométricas são parte do conhecimento adquirido pela maioria dos grupos de pesquisa envolvidos. No entanto, variações metodológicas poderiam dificultar o uso dos dados, diferenças em termos e definições. Além disso, o compartilhamento de experiências fortalecerá a iniciativa como um todo. Propõe-se a realização de alguns cursos relacionados ao tema das equações alométricas, descritos a seguir: Curso de nivelamento em coleta de dados de biomassa Este curso terá por objetivo estabelecer uma visão comum entre diferentes grupos de pesquisa sobre a metodologia proposta para a coleta de dados de campo. Será liderado por laboratórios com expertise no tema, tais como o INPA (Amazônia), BIOFIX/LIF (Mata Atlântica/Sul) e UnB (Cerrado), com o apoio do Serviço Florestal (Projeto Fundo Amazônia, GEF e BID/FIP, respectivamente). O curso deverá cobrir os seguintes pontos (30-40 h): Termos e definições relativos ao estudo da biomassa (IPCC) Seleção de sítios; Planejamento da coleta de dados; Seleção de unidades de amostra; Biomassa do sub bosque (DAP<5 cm); Biomassa madeira morta; Biomassa liteira; Biomassa raízes; Amostra de solos; Biomassa de palmeiras; Amostras para a determinação da densidade básica da madeira; Medição de altura, diâmetro de copa; Cubagem de árvores em pé; Cubagem de árvores caídas (naturalmente) na floresta; Cubagem de árvores abatidas; Dados de GPS para resposta espectral; Dendrômetro digital na cubagem de árvores em pé;

21 Processamento de amostras em laboratório para a determinação do teor de umidade e teor de carbono. Como um resultado desse treinamento, os participantes poderão discutir os principais pontos de um protocolo para a coleta de dados nas principais tipologias do bioma em que atuam. A discussão pode ser feita a partir do protocolo proposto neste documento Curso de Nivelamento em Ajuste de Equações de Alométricas Este curso terá por objetivo reciclar os participantes no desenvolvimento de equações, estimulando o uso de um mesmo grupo de modelos matemáticos, a padronização de termos e definições (30h), critérios de seleção da melhor equação e análise dos dados. O curso será liderado por um grupo da UFRA e da UFPR. Pontos a serem incluídos neste curso: Modelos de regressão para volume e biomassa em florestas tropicais; Entrada e tratamento de dados; Análise exploratória de dados; Preparação dos dados para análise de regressão; Processamento para o ajuste de equações; Validação, calibragem de modelos; Teste de modelos pantropicais; Critérios de seleção da melhor equação; Disponibilização de dados na base do IFN Curso de Nivelamento em determinação do teor de carbono por espécie Este curso poderá ser oferecido para instituições que adquiram os aparelhos necessários para a determinação do teor de carbono, ou disponham em sua instituição sem que já o tenha utilizado. Pode ser oferecido sob demanda e para pequenos grupos. Tal curso pode ser oferecido pela BIOFIX/LIF e UnB, dentre outros. O conteúdo sugerido seria: Identificação da necessidade de determinação do teor de carbono para a espécie; Equipamentos e materiais necessários; Preparação de amostras; Instrumento para determinação do teor de carbono Determinação do teor de carbono por espécie e componentes da árvore; Curso de Nivelamente em Análise de Regressão com o Programa Estatístico R O processamento dos dados para o ajuste de equações de volume e biomassa é, basicamente, feito por técnicas de análise de regressão. Muitas vezes, cada instituição ou pesquisador, utiliza programas estatísticos diferentes para o mesmo cálculo. Hoje em dia, um dos programas mais difiundidos para o processamento e análise de dados tem sido o software R, um programa para a computação de dados estatísticos

22 Além de ser um software de acesso livre, a vantagem de usar o R, no caso da iniciativa Alometria, é a possibilidade de compartilhamento de rotinas para o processamento, entre os diversos pesquisadores envolvidos com o desenvolvimento de equações alométricas para o IFN. Uma vez que os modelos matemáticos empregados são praticamente os mesmos para difererentes sítios, regiões, biomas, condições, e que a metodologia do IFN é nacional, é bastante provável que esses fatores ampliem a possibilidade de troca de experiências. Assim, o R é a plataforma sugerida pelo SFB para o processamento e análise de dados para o desenvolvimento de equações de volume e biomassa no âmbito do IFN. Por outro lado, pode ser que alguns dos pesquisadores envolvidos nesses trabalhos, ainda não estejam utilizando o R e, por esta razão, o SFB oferecerá treinamento para quem tiver interesse de utilizar o programa. Assim como no caso anterior, este curso seria oferecido por demanda. Os temas sugeridos para o curso introdutório de R são os seguintes; Visão geral sobre o software R; Instalação; Principais funcionalidades; Entrada de dados Processamento de dados para análise de regressão; Uso e compartilhamento de rotinas; Desenvolvimento de uma equação de volume passo a passo; Processamento e organização dos dados para seleção da melhor equação Curso sobre o Processamento dos dados IFN Este treinamento terá por objetivo estimular o interesse e a capacidade de pesquisadores em ampliar a sua colaboração com o IFN através do processamento e análise dos dados sobre territórios de interesse comum. Uma determinada instituição poderá ter interesse em desenvolver, em parceria com o SFB, o processamento de dados do IFN e a elaboração de relatórios temáticos mais detalhados, para o estado onde se localiza. Uma vez que o SFB, pelo menos durante a implementação do IFN, terá maior interesse em processar os dados para a produção apenas de relatórios sucintos e estratégicos para cada estado, é desejável e possível que a totalidade de dados coletados num determinado estado, seja disponibilizada a instituições para a produção de relatórios mais detalhados e científicos. Assim, o treinamento proposto abordará os seguintes temas: Sistema de amostragem do IFN; Visão geral das variáveis do IFN; Análise estatística para dados do IFN, para as principais variáveis quantitativas coletadas em nível de conglomerados; Estrutura conceitual e modelo de dados da base de dados do IFN; Política de compartilhamento e cessão de dados do IFN; Composição de conjuntos de dados para facilitar o processamento e análise;

23 Relatórios temáticos, estatísticas e informações de interesses nacional, internacional e sub nacional; Relatórios e produtos do IFN Interfaces com Ensino e Pesquisa O esforço de coleta de dados para o ajuste de equações de biomassa e carbono trará oportunidades complementares, de potencial importância no campo do ensino, pesquisa e desenvolvimento. A maioria dos pesquisadores a serem envolvidos na iniciativa já atua com pesquisa e/ou ensino, seja de graduação ou de pós-graduação. As coletas de dados para o desenvolvimento de equações de biomassa e carbono no âmbito do IFN trarão oportunidades, tanto para coleta de dados complementares, como para a exploração de novos métodos, instrumentos e análises, sobre o mesmo tema ou não (ver tópico abaixo sobre pesquisas complementares). A seguir são apresentadas algumas oportunidades de sinergia entre o desenvolvimento das equações para o IFN e o ensino e pesquisa: Cursos na Pós-Graduação Os dados poderão ser utilizados para alimentar disciplinas já oferecidas em cursos regulares de graduação ou pós-graduação onde atuem os pesquisadores envolvidos na iniciativa, pois trazem consigo um contexto de aplicação real em nível regional (IFN), como parte de uma política pública. O potencial de aplicação poderá contemplar não apenas as disciplinas básicas de mensuração florestal, como também aquelas relacionadas com a aplicação no desenvolvimento de simulações, cenários e geoestatística Teses e dissertações com dados e prioridades IFN O uso dos dados no desenvolvimento pesquisas para a formação de recursos humanos capacitados é tido como uma importante contribuição do IFN. Esta possibilidade foi muito discutida no I Simpósio Nacional de Inventários Florestais, realizado em Natal-RN, quando uma rodada para a identificação de prioridades de pesquisa para o IFN foi conduzida. A disponibilização de dados para que estudantes de pós-graduação é uma forma de potencializar a pesquisa no IFN e, ao mesmo tempo, melhorar a qualidade de seus resultados. Para tanto, será importante que os dados sejam utilizados em harmonia com as prioridades de pesquisa identificadas e de forma coordenada entre os diferentes grupos de pesquisa envolvidos. Para os cursos de pós-graduação será também uma boa oportunidade, pois muitas vezes os recursos financeiros para a coleta de dados para as pesquisas de estudantes são inexistentes ou escassos Temas para pesquisas complementares A coleta de dados para o desenvolvimento de equações de biomassa permitirá a formação de um rico banco de dados, que poderá ser utilizado para várias pesquisas adicionais, tanto sobre o tema objeto da iniciativa, como em outras aplicações como o manejo florestal, botânica, ecologia florestal, dentre outros, sem que haja qualquer necessidade de coleta de dados além das previstas

24 para o ajuste das equações alométricas principais. Alguns temas para pesquisas complementares já percebidos são: Estudo da biomassa por tipologias florestais; Estudo de tempo e custos para coleta de dados; Equações de volume por espécie (manejo florestal); Dinâmica da biomassa e do carbono em florestas manejadas; Equações para outras formas de vida (palmeiras, bambus, cipós) Biomassa de culturas agrícolas, SAFs e outras classes de uso da terra; Propogação de erros nas sucessivas técnicas de estimativa (árvore, equações, parcela, região); Volume comercial da copa; Densidade básica da madeira; Medição de alturas: precisão e acuracidade de diferentes métodos e instrumentos; Arquitetura da copa x biomassa, por espécie: desenvolvimento de fatores de expansão; Árvores ôcas: padrões de ocorrência, implicações no estoque de biomassa; Validação de equações pantropicais e regionais; Uso dos dados para calibração de estimativas feitas por sensoriamento remoto (Lidar, p.ex.) Inferências de estimativas com técnicas de geoestatística; Estudos de Dendrocronologia Incertezas em equações de volume para manejo florestal; Biomassa em resíduos da exploração florestal; Biomassa da casca; Fatores de forma e expansão da biomassa; Biomassa de parcelas permanentes das rede (Redeflor, RedMap, Cerflor, RMFC); 6.4 Atividade 4: Desenvolvimento de equações alométricas O desenvolvimento das equações basicamente compreenderá as seguintes atividades, podendo haver variações de cada a caso Planejamento O planejamento deve contemplar as lacunas existentes, tanto em nível de região como de mesorregião e tipologia florestal. Além disso, deve ser feito levando em consideração o resultado que cada coleta de dados produzirá em termos de desenvolvimento de equações alométricas, o que é o objeto principal de toda a iniciativa. Cada grupo de pesquisa envolvido, juntamente com o Serviço Florestal e os grupos de referência (BioFix; UnB; Inpa; etc) deve identificar as prioridades de coleta de dados em sua área de atuação (estado, região), para facilitar um planejamento detalhado até o nível de sítio

25 6.4.2 Contratação de serviços de apoio a coleta de dados O maior gargalo para a iniciativa está nos recursos necessários para a coleta de dados em campo. A coleta de dados exige mão-de-obra para o abate de árvores, incluindo a operação de motosserras, a pesagem da vegetação, incluindo árvores grossas, de raízes em trincheiras cavadas no chão e o transporte até o laboratório onde as amostras coletas em campo serão processadas. A estratégia encontrada pelo SFB é contratar uma empresa que proverá a mão-de-obra necessária para este tipo de trabalho, sob a supervisão do grupo de pesquisa responsável por cada sítio, que acompanhará os trabalhos apoiado diretamente pelo Serviço Florestal. Ao identificar o sítio onde os dados serão coletados, a grupo de pesquisa atua em coordenação com o SFB para que a coleta de dados seja feita de forma concentrada. Em função de haver diferentes fontes de recursos, o ideal será a contratação de uma empresa por bioma para apoiar as coletas de dados Coleta de dados A coleta de dados deve ser capaz de trazer o máximo de dados, com qualidade aceitável de processamento e aplicação. É importante notar que uma coleta de dados para o desenvolvimento de equações de biomassa também gera dados para outras equações. Assim, a coleta de dedos deve prever a cubagem e a pesagem de árvores, a quantificação de raízes, a medição de pares altura/diâmetro, a medição de árvores em pé, a coleta de dados sobre a necromassa, amostras para identificação botânica e estudos de Dendrocronologia (conforme descrito acima). Nem sempre a coleta de dados precisa ser apenas quando houver recursos para a coleta de dados de biomassa (pesagem de árvores e raízes). Pode haver oportunidades de coletas apenas para medições de árvores em pé, apenas árvores caídas, apenas necromassa, etc. Tudo deve depender da disponibilidade de recursos financeiros e humanos. O desenvolvimento de projetos para outras fontes de financiamento é recomendado. É importante notar que no contexto desta iniciativa, os grupos de pesquisa poderão atuar também na coleta de dados de árvores em pé, seja para medindo diâmetros a diferentes alturas para cubagem, desenvolvimento de relações hipsométricas e também de árvores caídas, como projetos paralelos às coletas de dados apoiadas pelo IFN. A relação hipsométrica tem grande importância em estimativas regionais podem contribuir para a redução de erros em estimativas do estoque de biomassa e carbono de florestas tropicais (Feldpausch et al., 2013), sendo a coleta de dados bem mais fácil Processamento e análise de dados O processamento dos dados compreende tanto a fase de laboratório como de desenvolvimento das equações Análises de laboratório Na fase de análises de laboratório, a principal atividade é a determinação do teor de umidade das amostras trazidas do campo. A determinação desse teor permitirá estimar o peso seco das árvores

26 pesadas, nas suas diferentes partes ou componentes (tronco, galhos, folhas, ect) e na sequência o seu conteúdo de carbono. A determinação do teor de carbono das diferentes espécies é também desejável para a iniciativa, apesar de haver pouca variação entre as espécies e das condições necessárias para a sua determinação, em termos de equipamentos. Informações disponíveis sobre o conteúdo por espécie também serão organizadas, de modo a permitir a identificação de lacunas e prioridades, e otimizar as análises para novas espécies. Quando o grupo envolvido na coleta de dados não estiver desenvolvendo estudos de dendrocronologia, este material poderá ser enviado para grupos que estejam. Espera-se a coleta de um disco por árvore, a ser utilizado nesses estudos. Este é um estudo paralelo, por ora sem relação direta com a determinação da biomassa e carbono para estimativas no âmbito do IFN, mas importante em outros campos. A identificação das espécies levantadas em campo é muito importante, portanto, o envio do material botânico coletado para identificação em herbário deve ser de responsabilidade dos grupos de pesquisa em equações alométricas. Quando não for possível a identificação das espécies no herbário de sua instituição, o SFB providenciará o intercâmbio com outros herbários envolvidos no IFN Processamento de dados O processamento de dados inclui o tratamento dos dados, a preparação para uso no aplicativo a ser utilizado no ajuste das equações, e o ajuste propriamente dito e a seleção das melhores equações. A gestão dos dados de diferentes sítios também é importante e dever ser feita por cada grupo Disponibilização de dados e equações A disponibilização dos dados e equações consiste basicamente na atualização da base de dados nacional, conforme descrito no item acima Publicação de resultados O SFB estimula que os grupos publiquem os resultados de seu trabalho com o desenvolvimento de equações alométricas no contexto do IFN, observando a política de uso de dados do IFN. 6.5 Atividade 5: Processamento e análise de dados do IFN O processamento dos dados do IFN, utilizando equações produzidas ou disponibilizadas pelos grupos envolvidos, é o objetivo final da. Apesar de que o processamento para esses temas (volume, biomassa e carbono) está previsto ser feito pelo sistema de informações do IFN, os grupos de pesquisa poderão ter grande participação nesta fase também. Recomendações de quais equações utilizar onde, como abordar regiões ainda descobertas pelo desenvolvimento de equações alométricas, e outros desafios a serem vencidos na fase de processamento e análise dos dados do IFN, são algumas das possíveis situações em que os grupos de pesquisa envolvidos no desenvolvimento de equações poderão contribuir

27 6.6 Atividade 6: Produção de Relatórios e produtos do IFN O SFB deve apoiar a elaboração de relatórios temáticos por estado, acolhendo-os como produtos do IFN e resguardando a autoria de seus elaboradores. 7 Coordenação e gestão 7.1 Coordenação O desenvolvimento de equações de volume, biomassa e carbono é uma necessidade do IFN, que é um projeto nacional coordenado pelo Serviço Florestal Brasileiro. Assim, a coordenação da iniciativa Alometria também deverá ser feita pelo SFB. Nada impede que isso seja feito por meio de parcerias com outra instituição. Esta coordenação consiste em estruturar os grupos, prover o apoio possível, orientar sobre prioridades, escolha de sítios, uso dos dados, compartilhamento de meios, oferta de treinamentos e facilitação para a troca de experiência e compartilhamento de dados entre grupos. Dentre as ações do SFB destacam-se: 1. Estabelecer acordos com instituições; 2. Organizar Comitê Temático Alometria; 3. Organizar, em conjunto com instituições parceiras, treinamentos previstos; 4. Adquirir materiais e equipamentos para as instituições; 5. Contratar serviços para a coleta de dados; 6. Sistematizar informações existentes; 7. Priorizar as primeiras coletas de dados; 8. Utilizar as equações no processamento dos dados IFN. 7.2 Gestão em nível regional/nacional Reuniões presenciais As reuniões presenciais devem ser feitas, de preferência, aproveitando oportunidades como a existência de eventos técnicos e científicos e os treinamentos previstos. Entretanto, o SFB deve compor um comitê temático para trabalhar na estruturação da iniciativa. Reuniões presenciais devem ser mantidas no mínimo, dado a dificuldade de recursos (acomodação, transporte, tempo) Reuniões virtuais Reuniões virtuais, utilizando a plataforma Webex, serão organizadas pelo SFB por sua iniciativa ou demanda dos grupos. Além de não mobilizarem recursos financeiros e tempo, poderão servir como uma estratégia de nivelamento entre os diferentes grupos de pesquisa

28 7.3 Recursos financeiros O desenvolvimento de equações para estimativas de volume, biomassa e carbono, é necessário para possibilitar o processamento dos dados do IFN. No contexto do projeto, isso deve ser feito como atividade de pesquisa, sendo a principal prioridade a ser perseguida Fontes de Recursos Financeiros No projeto IFN-Amazônia (BNDES), os recursos financeiros a serem utilizados são aqueles previstos para a Atividade 39 (Desenvolvimento de Equações Alométricas IC036, e outras para o desenvolvimento de pesquisa (atividades 43/IC038 e 59/IC056). No projeto GEF de Apoio ao IFN, o desenvolvimento de equações de volume e biomassa será financiado com recursos destinados à pesquisa, assim como no projeto IFN-Cerrado (FIP/BID) Estratégias de execução financeira A execução financeira deve ser feita observando duas estratégias. A primeira, que diz respeito à aquisição de equipamentos e outros materiais, construção de laboratórios e pagamento de passagens e diárias para pesquisadores, deve ser feita de forma direta pelo SFB. Como é uma atividade de pesquisa, não há restrições de custeio mesmo para pesquisadores de instituições públicas (BNDES). A segunda, diz respeito à coleta de dados em campo, isto é, a contratação de mão-de-obra para trabalho pessado (cubagem e pesagem de árvores, p.ex.), que é uma atividade acessória neste caso, deverá ser feita por meio de contratação de serviços terceirizados, via pregão eletrônico ou pelas regras da agencia implementadora (FAO ou BID). Apenas a supervisão dos trabalhos deve ser feita por pesquisadores envolvidos (primeira estratégia), a fim de garantir a qualidade dos dados. Toda a parte de laboratório e processamento de dados deve ser feita pelos pesquisadores de instituições públicas parceiras, como uma de suas atividades de pesquisa. O estabelecimento de acordos de cooperação técnica ou cartas de acordo com instituições parceiras do IFN tem sido uma prática do SFB e será utilizada no âmbito da iniciativa alometria no IFN. 7.4 Política de uso dos dados Diretrizes gerais Os dados do IFN, tanto aqueles coletados nos pontos amostrais do grid nacional (biofísicos, sociamentais, de paisagem) como dados obtidos por projetos e iniciativas apoiadas pelo SFB, são de sua propriedade e podem ser utilizados por instituições e pesquisadores, desde que atendam a essas diretrizes; O Serviço Florestal disponibiliza dados para uso em pesquisa, ensino e outras aplicações, de forma a ampliar a aplicação do IFN; Os dados devem ser solicitados ao SFB, mediante o preenchimento de um simples formulário para cadastro e acompanhamento pelo órgão; A disponibilização se dará sempre por conjunto de dados (recortes por variáveis, regiões, tipos de dados, etc), construídos pelo SFB a partir da demanda e disponibilizados por meio eletrônico;

29 A disponibilização de dados coletados nos pontos amostrais do IFN nos estados será feita após a publicação do relatório Resumo dos Resultados do IFN; Todas as publicações e qualquer uso público de resultados produzidos com dados do IFN devem mencionar a sua fonte e mencionar o Serviço Florestal Brasileiro e o Inventário Florestal Nacional Detentor dos dados No âmbito da iniciativa alometria no IFN, os dados coletados com apoio do SFB deverão ser disponibilizados ao SFB para inclusão na base de dados nacional (SFB). O direito de uso dos dados em atividades de pesquisa e ensino, será prioritariamente da instituição/grupos que trabalharam na sua coleta, processamento e análise Direitos de publicação Publicações científicas e documento complementares como aqueles no âmbito de programas de pós-graduação (dissertações e teses), deverão ser previamente registrados junto ao SFB, apenas para que seja possível mensurar e acompanhar o uso dos dados do IFN como um de seus resultados. Além disso, documentos e publicações sobre esses dados devem mencionar explicitamente o uso de dados do IFN e o apoio do Serviço Florestal Brasileiro Gestão dos dados no SFB No âmbito do SFB todos os dados do IFN são gerenciados pela Gerência de Informações Florestais (GEINF), que deverá haver um técnico responsável pela gestão dos dados de árvores, coletados para o ajuste de equações de volume, biomassa e carbono. A sua função será manter e estimular a ampliação da base de dados, manter a qualidade dos dados, coordenar o compartilhamento e cessão de dados brutos, manter atualizada a documentos, além de organizar as equações produzidas e fazer a sua inserção no sistema de processamento de dados do IFN quando necessário. 8 Instituições envolvidas Pretende-se trabalhar com instituições públicas, que tenham expertise, histórico e interesse de trabalhar com mensuração florestal no contexto do IFN. Quadro 5: Insitutições a serem envolvidas na iniciativa sobre alometria no IFN. Instituição Regiões de coleta Prioridades APNE Associação Plantas do Nordeste (coleta de dados), Recife-PE FURB Fundação Universidade Regional de Blumenau, Blumenau- SC INPA Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (treinamentos), Manaus-AM Pernambuco, Paraíba, Sergipe Santa Catarina Médio e Alto Solimões, (Sudeste do Amazonas) Caatinga Coleta de dados apenas Florestas Ombrófila Mista e Densa, e Estacional Decídua Florestas Primárias Florestas Secundárias Referência/Treinamentos UFAC - Universidade Federal do Estado do Acre, prioritariamente oeste do Florestas Primárias 1 Fase 1 1 1

30 Instituição Regiões de coleta Prioridades Acre, Rio Branco-AC estado Florestas Secundárias UFAM Universidade Federal do Amazonas, Manaus-AM Sul do Amazonas (BR-319, regiões de Apuí, Humaitá e Lábrea) e Sul de Roraima Florestas Primárias Florestas secundárias Classes de uso Não-Floresta Fase 1 UFG Universidade Federal de Goiás, Goiânia-GO Goiás e Mato Grosso do Sul Cerrado, florestas plantadas e outras classes de uso UFPR Universidade Federal do Paraná Mata Atlântica de florestas Paraná (treinamentos), Curitiba- plantadas PR Referência/Treinamentos Informação UFRA Universidade Federal Leste e norte do Pará Florestas Primárias Rural da Amazônia, Belém-PA Florestas Secundárias UFRRJ Universidade Federal Rio de Janeiro Floresta Ombrófila Mista Mata Rural do Rio de Janeiro, Atlântica Seropédica-RJ UnB Universidade de Brasília Distrito Federal, Tocantins, Goi Cerrado (Treinamentos), Brasília-DF Referência/Treinamentos Embrapa AP, Macapá-AP Amapá (FLOTA) Florestas Primárias (dados complementares) Embrapa RO, Porto Velho-RO Rondônia (norte e sul) Florestas Primárias Florestas Secundárias UFMT Universidade Federal do Noroeste do Mato Grosso Florestas Primárias Mato Grosso, Cuiabá-MT Florestas Secundárias UFOPA Universidade Federal do Oeste do Pará, Santarém-PA Cerrado BR-163 e Trombetas Florestas Primárias Figura 1: Localização (estrelas) dos Labs que farão parte da iniciativa na sua fase 1 e; suas respectivas potenciais áreas de coleta de dados em campo (setas em azul)