Estimativas de Biomassa Total de Árvores de Pinus caribaea var. hondurensis

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1 Estimativas de Biomassa Total de Árvores de Pinus caribaea var. hondurensis Máida Cynthia Duca de Lima (1) ; Patrícia Anjos Bittencourt Barreto (2) ; Carlos Roberto Sanquetta (3) ; Lara Clímaco de Melo (4) ; Adalberto Brito de Novaes (5) (1) Graduanda do curso de Engenharia Florestal da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia - UESB; maidaflorestal@gmail.com; (2) Professor Dr., Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, patriciabarreto@uesb.edu.com.br; (3) Professor Dr., Universidade Federal do Paraná; sanquetta@ufpr.br; (4) Mestranda, Universidade Federal do Paraná, laracmelo@gmail.com; (5) Professor Dr., Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, adalberto.brito@globo.com. RESUMO A biomassa é uma variável que exerce extrema importância para o entendimento do potencial produtivo de um povoamento florestal. O objetivo do presente trabalho foi selecionar modelos matemáticos para estimar o estoque de biomassa seca total de árvores de Pinus caribaea var. hondurensis, em plantio homogêneo, localizado em Vitória da Conquista, BA. Foi realizada cubagem rigorosa de árvores para obtenção da biomassa total, e com os dados foram ajustados onze modelos. Os melhores modelos foram selecionados com base no critério de seleção das estatísticas de ajustes: coeficiente de determinação ajustado (R 2 aj.), erro padrão da estimativa (Syx%) e análise gráfica dos resíduos. Os melhores resultados observados com base no coeficiente de determinação ajustado em porcentagem (R 2 aj%) foram verificados nos modelos 5 (72,7%), 7 (71,31%) e 8 (71,17%), e observase o pior resultado no modelo 6 (31,94%). Para o Sy.x%, o modelo 5 foi o que mais propiciou um melhor ajuste, apresentando o menor valor (3,93%). A análise gráfica dos resíduos mostrou menor amplitude de variação e distribuição mais uniforme dos resíduos do modelo de Kopezky Gehrhardt, podendo-se concluir que este apresenta melhor desempenho para estimar a biomassa total seca. Palavras-chave: modelos, espécie, ajuste. INTRODUÇÃO Os ecossistemas florestais apresentam cerca de 9% da biomassa total existente na Terra, ocupando aproximadamente 4% da sua superfície (GARDNER & MANKIN, 1981). A biomassa é um fator muito importante para estes ecossistemas, ela serve como indicador de produtividade de sítios florestais. Atualmente a estimativa da biomassa é vista como uma ferramenta muito útil na avaliação e utilização racional de ecossistemas florestais, permitindo inferências acerca da concentração de elementos minerais, a conversão de energia, a ciclagem de nutrientes (GOLLEY et al., 1971) e absorção e armazenagem de energia solar (ANDRAE & KRAPFENBAUER, 1983). De acordo com Higuchi & Carvalho Júnior (1994), a quantificação de biomassa florestal pode ser realizada empregando métodos diretos (determinação) e indiretos (estimativas). Os métodos diretos representam uma medição real feita diretamente na biomassa, como, por exemplo, a pesagem - Resumo Expandido - [63] ISSN:

2 de um fuste inteiro por meio de um dinamômetro ou uma balança. Já o método indireto consiste em correlacioná-la com alguma variável de fácil alcance e que não requeira a destruição do material vegetal. As estimativas podem ser feitas por meio de relações quantitativas ou matemáticas, como razões ou regressões de dados provenientes de inventários florestais (DAP) altura e volume), por dados de sensoriamento remoto (imagens de satélite) ou utilizando-se uma base de dados em um sistema de informação geográfica (GIS). Segundo Koehler et al. (22), o ajuste de equações pelo uso de técnicas de regressão, onde o peso da árvore ou de cada um dos seus componentes é relacionado com variáveis dendrométricas, é o procedimento mais comumente utilizado para estimar a biomassa de forma indireta. No entanto, de acordo com Sanquetta (22), é fundamental que a seleção das melhores equações seja feita a partir de uma avaliação criteriosa das estatísticas indicadoras de qualidade de ajuste (erro padrão da estimativa, coeficiente de determinação), além do exame gráfico do comportamento dos resíduos. De uma maneira geral, os ajustes dos modelos de biomassa vêm sendo realizados de forma independente para cada compartimento da árvore (fuste, casca, galhos, folhas e raízes). Entretanto, Paulo & Tomé (26), sugerem o ajustamento simultâneo (biomassa total), pois resulta em melhor estimativa, garantindo a qualidade global da predição da biomassa para os compartimentos e também da árvore. No Brasil, existe uma grande quantidade de estudos analisando diferentes métodos de avaliação de biomassa e equações para espécies exóticas de rápido crescimento, dentre as quais estão várias espécies do gênero Pinus, em diferentes regiões do país. No Nordeste, apesar da crescente expansão das áreas plantadas com o gênero, o conhecimento acerca do seu potencial produtivo ainda é incipiente, não se verificando, até o presente, registros de estudos sobre estoques de biomassa nas condições dessa região e, em particular, no Estado da Bahia. De acordo com a Associação Brasileira de Produtores de Florestas Plantadas - ABRAF (24), as plantações de Pinus cobrem 1,8 milhões de hectares do território nacional, sendo o segundo gênero mais plantado no Brasil e se destinam a diversas utilidades industriais. Dentre as três variedades existentes destaca-se o Pinus caribaea var. hondurensis, sendo a espécie mais plantada em reflorestamentos nas zonas quentes do país. Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo selecionar modelos matemáticos para estimar o estoque de biomassa seca total de árvores de Pinus caribaea var. hondurensis, em plantio homogêneo, localizado em Vitória da Conquista, BA. MATERIAL E MÉTODOS Os dados empregados neste estudo foram obtidos em um povoamento homogêneo de Pinus caribaea var. hondurensis estabelecido em espaçamento de 3 x 3 m e com idade de 1 anos, localizado na área experimental da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia UESB, campus de Vitória da Conquista, Bahia. Segundo classificação de Köppen, a região apresenta clima tropical de altitude (Cwb), precipitação média anual de 733,9 mm, altitude de 928 m e temperatura média de 2,7ºC. A quantificação da biomassa foi realizada pelo método destrutivo, utilizando 2 indivíduos da espécie, representativos de seis classes diamétricas e que foram selecionados de forma aleatória. Foram obtidas medidas de diâmetro à altura de 1,3 m (DAP) e altura total (H) de todos os indivíduos selecionados. Na ocasião do desbaste, as árvores do povoamento apresentavam DAP entre 5,8 e 23,8 cm. Após a derrubada das árvores-amostras, procedeu-se a pesagem dessas em campo considerando o método de simples separação (SANQUETTA et al., 21), obtendo-se o peso verde de cada indivíduo por compartimento (folhas, galhos, fuste sem casca, casca e raízes). Para isso foi utilizada uma balança mecânica com capacidade de 15 kg. Foram retiradas amostras de cada compartimento, que foram conduzidas ao laboratório, pesadas e levadas para secagem em estufa a - Resumo Expandido - [631] ISSN:

3 65 C até a estabilização do seu peso de matéria seca. Depois de secas, as amostras foram pesadas, para obtenção do peso seco. A biomassa seca dos componentes das árvores (folhas, galhos e fustes) foi estimada por meio da multiplicação da biomassa úmida pelo fator de conversão obtido pela relação entre peso seco e úmido das amostras. Assim, a biomassa total seca foi obtida pelo somatório da biomassa seca de todos os compartimentos mensurados. Para selecionar o modelo mais adequado para obtenção de estimativas do estoque de biomassa total seca da espécie estudada foram testadas 11 equações matemáticas descritas na literatura (Tabela 1). Tabela 1. Modelos utilizados para estimativa de biomassa. Número Modelo Denominação ou Autor 1 Ln y = b + b1ln dap + ɛ Stoffels 2 Ln y= b + b1 /dap + ɛ Curtis 3 y = b + b1dap + b2 dap² + ɛ Parábola 4 y = b + b1dap + ɛ Modelo da Linha Reta 5 y = b + b1dap + b2 dap 2 + b3dap 3 + ɛ * 6 y = b + b1 /dap 2 + ɛ * 7 y = b + b1dap 2 + ɛ Kopezky Gehrhardt 8 y = b + b1dap 2 h+ ɛ Spurr 9 y = b + b1dap 2 + b2dap 2 h + b3h+ ɛ Stoate 1 y = b + b1dap + b2dap 2 + b3 daph + b4dap2h + b5h+ ɛ Meyer 11 Ln y = b + b1 lndap + b2 ln h+ ɛ Schumacher-Hall Y= biomassa da árvore; βi = coeficientes dos modelos; H = altura total da árvore em m; dap = diâmetro à altura de 1,3 m em cm; Ln = Logaritmo neperiano; e ε = erro aleatório. Os melhores modelos foram selecionados com base nas estatísticas de ajustes: coeficiente de determinação ajustado (R 2 aj.), erro padrão da estimativa (Syx%) e análise gráfica dos resíduos. RESULTADOS E DISCUSSÃO Estão apresentados na Tabela 2 os coeficientes e parâmetros estatísticos provenientes do ajuste dos onze modelos testados para a estimativa da variável dependente (biomassa total) em função das variáveis independentes DAP e Ht. Tabela 2. Coeficientes e parâmetros estatísticos obtidos no ajuste dos modelos para estimativa da biomassa total seca das árvores Modelo β β 1 β 2 β 3 β 4 β 5 R² aj% S y.x % 1-2,5 2,36 69, 32,38 2 5, , ,55 34, ,967-2,9943, ,91 32,1 4-52,3688 8,816 67,22 33, , ,3-3,6722, ,7 3, , , ,94 48,28 7-2,7731, ,31 31, ,2665,247 71,17 31, ,786,162,176-2,413 68,75 32, , ,9827-2,5522-4,5549, ,323 69,58 32,27 - Resumo Expandido - [632] ISSN:

4 Resíduos (%) Resíduos (%) Resíduos (%) 11-2,2132 2,2577,188 67,8 33,2 βi = coeficientes dos modelos: R² aj% = coeficiente de determinação ajustado; S y.x % = erro padrão da estimativa. Os valores do coeficiente de determinação ajustado em porcentagem (R 2 aj%) demonstraram uma variação no comportamento dos modelos testados para a estimativa da biomassa total. Os melhores resultados observados foram verificados nos modelos 5 (72,7%), 7 (71,31%) e 8 (71,17%), enquanto o menor resultado foi observado no modelo 6 (31,94%). Segundo Scolforo (1998), o baixo desempenho da maior parte dos modelos pode estar atribuído à baixa correlação simples entre a variável dependente com a variável independente nesses ajustes, resultando, consequentemente, em baixos valores para o coeficiente de determinação das equações ajustadas. A ampla heterogeneidade deste povoamento, sem ocorrência de práticas silviculturais, como a desrama e o desbaste pode ter favorecido uma menor correlação entre as variáveis consideradas. Para os valores do erro padrão da estimativa em porcentagem (Syx%), o modelo 5 (3,93%) foi o mais eficiente na estimativa de biomassa total, apresentando o menor valor para este parâmetro. Silveira (28), avaliando modelos para estimar o estoque de biomassa em Floresta Ombrófila Densa,verificou Syx% variando de 12,8% a 14,89%. De modo geral, verificou-se que os modelos que apresentaram melhor ajustamento aos dados foram os que utilizaram apenas o DAP como variável independente, sugerindo que a inclusão da altura total, pouco acrescentou na eficiência dos modelos. Higuchi et al. (1998) citam que modelos de equações alométricas, com apenas uma variável independente (DAP) podem apresentar resultados tão consistentes quanto os modelos que utilizavam também a altura (h). No entanto, Santos (1996) afirma que uma equação de biomassa que considera tanto o diâmetro quanto a altura deve produzir estimativas melhores do que uma equação que utiliza apenas o diâmetro, por causa da informação adicional fornecida pelo conhecimento da altura. A análise gráfica dos resíduos dos três melhores modelos (5, 7 e 8), selecionados em função dos valores de R 2 aj e Syx, não demonstrou tendenciosidade na estimativa da variável dependente biomassa seca total ao longo de toda a linha de regressão, como mostra a Figura 1. No entanto, verificou-me que o Modelo 7 (Kopezky-Gehrhardt) apresentou menor amplitude de variação e distribuição mais uniforme dos resíduos, o que sugere que este modelo seria o mais indicado para estimar a biomassa seca total da árvore em função da variável independente DAP. Modelo 5 Modelo Biomassa seca estimada (kg) -25 Biomassa seca estimada (kg) Modelo Biomassa seca estimada (kg) - Resumo Expandido - [633] ISSN:

5 Figura 1. Dispersão gráfica dos resíduos em % dos modelos 5, 7 e 8 para estimativa da biomassa seca total. CONCLUSÕES Com base nos resultados obtidos no presente trabalho observou-se que dentre os onze modelos selecionados, o que apresentou uma melhor estimativa de biomassa em relação a altura com o diâmetro da árvore foi o modelo 5. Nele obteve-se o melhor resultado tanto para o coeficiente de determinação em porcentagem (72,7%), como para o erro padrão da estimativa (3,93%) e uma melhor dispersão gráfica dos resíduos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE PRODUTORES DE FLORESTAS PLANTADAS (ABRAF). 24. Florestas Plantadas: Superfície e Principais Espécies. Disponível em < Acesso em 3/8/213. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE PRODUTORES DE FLORESTAS PLANTADAS (ABRAF). 21. Disponível em < Acesso: 19/2/213. ANDRAE, F.; KRAPFENBAUER, A. Inventário de um reflorestamento de araucária de 17 anos em Passo Fundo, R.S. In: PESQUISAS austro-brasileiras sobre Araucária angustifólia, Podocarpus lambertii e Eucalyptus saligna. Inventário de nutrientes. Santa Maria: UFSM, p GARDNER, R. H.; MANKIN, J. B. Analysis of biomass allocation in Forest ecosystems of IBP. In: REICHLE, D. E. Dynamic properties of forest ecosystems. Malta: Cambridge University, p GOLLEY, F. B.; McGINNIS, J.T.; CLEMENTS, R.G. La biomassa y la estrutura mineral de algunos bosques de Darién, Panamá. Turrialba, San Jose, Costa Rica, v. 21, n. 2, p , HIGUCHI, N.; CARVALHO JÚNIOR, J. A. Fitomassa e conteúdo de carbono de espécies arbóreas da Amazônia. In: SEMINÁRIO EMISSÃO x SEQÜESTRO DE CO2 UMA NOVA OPORTUNIDADE DE NEGÓCIOS PARA O BRASIL, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: CVRD, p HIGUCHI, N.; SANTOS, J.; RIBEIRO, R. J.; MINETTE, L.; BIOT, Y. Biomassa da parte aérea da vegetação de floresta tropical úmida de terra-firme da Amazônia Brasileira. Acta Amazônica, Manaus, v. 28, p , KOEHLER, H. S.; WATZLAWICK, L. F.; KIRCHNER, F. F. Fontes e níveis de erros nas estimativas do potencial de fixação de carbono. In: SANQUETA, C. R. et al. (Eds.). As florestas e o carbono. Curitiba: [S.l.: s.n.], 22. p PAULO, J. A.; TOMÉ, M. 26. Equações para estimação do volume e biomassa de duas espécies de carvalhos: Quercus suber e Quercus ilex. Publicações GIMREF. RC1/26. Universidade Técnica de Lisboa. Instituto Superior Agronomia. Centro de Estudos Florestais. Lisboa. 21 pp. - Resumo Expandido - [634] ISSN:

6 SANQUETTA, C.R.; PIZZATTO,W.; PÉLLICO-NETTO, S.; EISFELD, R.L.; FIGUEIREDO FILHO, A. Estrutura vertical de um fragmento de Floresta Ombrófila Mista no centrosul do Paraná. Curitiba, PR, 21, Revista Ciências Exatas e Naturais 3, SANQUETTA, C. R. Métodos de determinação de biomassa florestal. In: SANQUETTA, C. R. et al. (Eds.). As florestas e o carbono. Curitiba: [s.n.], 22, p SANTOS, J. DOS. Análise de modelos de regressão para estimar a fitomassa da floresta tropical úmida de terra-firme da Amazônia brasileira. 121 f. Tese (Doutorado).Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, M. G., SCOLFORO, J.R.S. Modelagem do crescimento e da produção de florestas plantadas e nativas. Lavras: UFLA/FAEPE, v.1.443p. SILVEIRA, P. Métodos indiretos de estimativa do conteúdo de biomassa e do estoque de carbono...: Tese (Doutorado).Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR, Resumo Expandido - [635] ISSN: