Modelos matemáticos de estoque de biomassa e carbono em áreas de restauraçao florestal no Sudoeste Paulista.

Orientador: Carlos Roberto SanquettaCoorientador: Sebastiao do Amaral MachadoDissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 2008Inclui bibliografia e anexosÁrea de concentraçao: Manejo FlorestalO objetivo geral deste estudo foi quantificar e modelar a biomassa e o carbono florestal por meio de variáveis de fácil obtenção visando estimar o estoque de carbono em plantios em áreas de restauração florestal. Para as estimativas do estoque de carbono nas áreas de restauração, foi realizado um inventário florestal nestas áreas, onde foram distribuídas e instaladas 53 parcelas com tamanho de 112 m² e 125 m², resultando em uma intensidade de amostragem de 8,28%. Os dados para os ajustes neste estudo são provenientes de 107 árvores plantadas entre os anos de 1970 e 2001 situadas nos municípios de Assis e Tarumã no Estado de São Paulo. Em todas as árvores foram mensuradas as variáveis independentes DAP (diâmetro a altura do peito) e h (altura total). Cada árvore foi derrubada e dividida nos compartimentos fuste, galhos, folhagem, casca e raízes, os quais tiveram seus pesos verdes obtidos in loco. Em cada compartimento foi retirada uma amostra para determinação da biomassa seca e do carbono orgânico. Para o teste e ajustes dos modelos foi realizada uma estratificação dos dados iniciais (n=107) em espécies de crescimento rápido (n=41), médio (n=43), lento (n=23) e árvores menores do que 10 cm de diâmetro (n=22). Os ajustes contaram com 8 modelos lineares selecionados na literatura para cada variável dependente, e 2 obtidos pelo processo Stepwise- Forward. Os critérios para a seleção dos melhores modelos foram os coeficientes de determinação ajustado (R²aj), os erros padrões de estimativa em percentagem (Syx%) e análise gráfica dos resíduos. A biomassa seca foi maior nos galhos (38,7%), seguido do fuste, raízes, folhagem e casca, com respectivamente 28,8; 20,1; 7,2 e 5,3%. O teor médio de carbono orgânico encontrado nas espécies analisadas foi de 42,5% para a folhagem, 41,82% para os galhos, 40,82% para o fuste, 40,09% para a casca, 39,98% para as raízes, e para o total utilizando uma média ponderada foi de 41,18%. Os resultados de biomassa seca e dos teores de carbono dentro dos compartimentos não foram afetados diretamente pelos ritmos de crescimento, sendo que as maiores diferenças foram detectadas entre os compartimentos. A produção de biomassa seca nos plantios das áreas de restauração variou de 15,9 t.ha-1 na Fazenda Palmitalzinho (6 anos) a 221,5 t.ha-1 na Fazenda Santa Águida (17 anos), e a produção em CO2 foi de 24,1 t.ha-1 a 333,7 t.ha-1 para as mesmas fazendas. Os melhores modelos para estimativa da biomassa seca e carbono orgânico apresentaram coeficientes de determinação ajustado acima de 0,95 e erros padrões percentuais abaixo de 32%. A partir dos resultados deste estudo pôde-se concluir que houve variações no percentual de biomassa seca e nos teores de carbono entre os compartimentos, e que, a estratificação dos dados se mostrou eficiente, diminuindo os erros padrões de estimativa e aumentando os coeficientes de determinação ajustado para a maioria das estimativasThe objective of the study was to quantify and modeling forest biomass and carbon stock by relating forest inventory variables to tree carbon weight in restoration forestry stands. For the carbon stock estimation in the restoration areas, a forest inventory was accomplished, through the establishment of 53 plots with size of 112 m2 and 125 m2, resulting in a sample size of 8.28%. The data came from 107 trees planted during the period 1990-2001 located at Assis and Tarumã counties, São Paulo State, Southern Brazil. For the study, all the sample trees were measured at dbh and total height before harvesting. Each tree was felled and separated into five compartments: trunk, branches, foliage, bark and roots, whose fresh weight were obtained directly in the field though weighting in dynamometers. For each compartment a sample was taken in order to determine dry weight and the carbon content in the laboratory. The original data set was stratified for modeling development and fitting (n=107) for fast-growing species, (n=41) for medium growth, (n=23) for slow growing species, and (n=22) for trees below 10 cm dbh. The fitting process was carried out by test of 8 linear models selected from literature for each dependent variable, and 2 were obtained through the Stepwise-Forward method. The goodness of fitting of the models was evaluated by the adjusted coefficient of determination (R2aj), standard error of estimate in percentage (Syx%) and graphical residual analysis. The dry biomass was bigger in the branches (38.7%), continued for trunk, roots, foliage and bark, with 28.8; 20.1; 7.2; 5.3%, respectively. The mean organic carbon contents in the plant tissues were: 42.5% for foliage, 41.82% for branches, 40.82% for the trunk, 40.09% for the bark, 39.98% for the roots, with a weighted average of 40.56%. The results of dry biomass and carbon content were not affected by the growth rate of the species, but remarkable differences were noticed among the biomass pools (compartments). The dry biomass stock in the stands ran~ed from 15.9 t.ha-1 in the Palmitalzinho farm (6 years) to 221.5 t.ha-1 in the Santa Aguida farm (17 years), and in terms of carbon (C02eq.) ranged from 24.1 t.ha-1 to 333.7 t.ha-1 for the same previously mentioned farms. The best models for estimating dry biomass and organic carbon stock showed coefficient of determination over 0.95 and standard errors below 32%. From the results it was concluded that dry biomass and carbon content varied among compartments, and that data stratification is necessary and efficient to diminish standard error of estimate and increasing the adjusted coefficient of determination in most cases

Anéis de crescimento e radiocarbono nas análises de incremento e variações celulares em árvores exploradas de florestas em segundo ciclo de corte no sul da Amazônia

Many forests in southern Amazonia are reaching the second cycle of cutting (CC), which raises concerns about these forest’s sustainability. Current forest management criteria may not be suitable primarily for these forests and lead on to an over or under exploitation of timber resources. Allied to this, it is not known if the impact of the forest management would trigger radial variations in the anatomy of the logged trees and influence the quality of the wood extracted in these forests. In this study, the performed analyzes were concentrated in two species: Qualea paraensis Duke and Parkia pendula (Willd.) Benth. Ex Walp. All samples analyzed come from tree trunk discs, destructively collected in a tropical moist terrafirme forest managed in southern Amazonia. In chapter 1, an annual periodicity of rings growth was investigated, in addition to describing their growth and estimating the minimum logging diameter (MLD) and the CC for such species. For this purpose, techiniques of dendrochronological and radiocarbon analyzes were combined and equation adjustments were used to estimate MLD and CC. In both species the rings were considered anual and are delimited by density difference in Q. paraensis and by marginal parenchyma band and fibrous zone in P. pendula. However, without radiocarbon analysis, it was observed that approximately 10% errors can occur in the delineation and ring count in P. pendula. The mean growth was 0.93 cm.year-1 ± 0.201 in Q. paraensis and 0.63 cm.year-1 ± 0.221 in P. pendula. It can be affirmed that the area’s logging history promoted an increase in the growth rate only in Q. paraensis. The MLD estimative was 53 cm in Q. paraensis and 42 cm in P. pendula with 11 and 17 years of CC, respectively. In chapter 2, it was analyzed the variations in density and in the cellular dimensions of fibers and vessels in the medulla-cambial direction and an influence of the forest management on the variations of Q. paraensis and P. pendula wood. The disks were prepared for an annual identification of the growth rings and removal of 10 predefined samples along the radius for fiber and vessel measurement. The density was obtained by x-ray densitometry. Graphical and comparative analyzes were performed between samples in different radial positions. X-ray densitometry detected variations in density due to forest management in Q. paraensis and in juvenile wood it was up to 8 cm of radius in P. pendula. There was an increase in vessel diameter and a decrease in vessel frequency in Q. paraensis. In addition to the vessel diameter, in P. pendula there was a lengh and thickeness increase of the fibers’ wall and a decrease in the total thickness of the fibers. The influence of forest management was more evident in the area occupied by vessels due to the increase in vessel diameter and / or vessel frequency. The results presented in this thesis allow to conclude: i) the criteria of forest management in Brazil do not apply to the studied species; ii) errors in growth ring analysis may occur when no radiocarbon dating is applied; iii) the studied species of logged wood have important radial variations in the anatomical elements, especially due to this practice of forest management, which could alter the quality of the logged wood from these forests.Muitas florestas no sul da Amazônia estão entrando em um segundo ciclo de corte (CC), o que traz preocupações quanto à sustentabilidade dessas florestas. Os critérios atuais do manejo florestal podem não ser adequados principalmente a essas florestas e ocasionar uma super ou sub exploração dos recursos madeireiros. Aliado a isso, não se sabe se o impacto do manejo na floresta poderia desencadear variações radiais na anatomia do lenho das árvores e influenciar a qualidade da madeira extraída nessas florestas. Neste estudo, as análises envolvidas foram concentradas em duas espécies: Qualea paraensis Duke e Parkia pendula (Willd.) Benth. ex Walp. As amostras para todas as análises provieram de discos dos troncos das árvores coletados de forma destrutiva, em uma floresta tropical úmida de terra firme manejada no sul da Amazônia. No capítulo 1 , foi investigada a periodicidade anual dos anéis de crescimento, além de descrever os seus incrementos e estimar o diâmetro mínimo de corte (DMC) e o CC dessas espécies. Para esse propósito foram utilizadas combinações de técnicas dendrocronológicas com análises de radiocarbono e ajustes de equação para estimar o DMC e CC. Nas duas espécies os anéis foram considerados anuais e são delimitados por diferença de densidade em Q. paraensis e por faixa de parênquima marginal e zona fibrosa em P. pendula. No entanto, sem as análises de radiocarbono, constatou-se que podem ocorrer erros de aproximadamente 10% na delimitação e contagem de anéis em P. pendula. O incremento médio foi 0,93 cm.ano-1 ± 0,201 em Q. paraensis e 0,63 cm.ano-1 ± 0,221 em P. pendula. Pode-se afirmar que o histórico de exploração da floresta promoveu aumento no ritmo de crescimento apenas em Q. paraensis. A estimativa do DMC foi 53 cm em Q. paraensis e 42 cm em P. pendula com CC de 11 e 17 anos respectivamente. No capítulo 2, foram analisadas as variações da densidade e as dimensões celulares de fibras e vasos na direção medula-câmbio e a influência do manejo florestal nessas variações. Os discos foram preparados para a marcação anual dos anéis de crescimento e remoção de 10 amostras pré-definidas ao longo do raio para mensuração das fibras e vasos. A densidade foi obtida por densitometria de raios-x. Foram realizadas análises gráficas e comparativas entre as amostras nas diferentes posições radiais. Os resultados da densitometria de raios-x detectaram variações na densidade decorrente do manejo florestal em Q. paraensis e um lenho juvenil até 8 cm de raio em P. pendula. Houve aumento nas dimensões do diâmetro de vaso e diminuição na frequência dos vasos em Q. paraensis. Além do diâmetro de vaso, em P. pendula houve aumento do comprimento e da espessura da parede das fibras e diminuição da espessura total das fibras. A influência do manejo florestal foi mais evidente na área ocupada por vasos devido ao aumento nas dimensões do diâmetro de vaso e/ou frequência de vasos. Os resultados apresentados nesta tese permitem concluir: i) os critérios de manejo florestal no Brasil não se aplicam as espécies estudadas; ii) podem ocorrer erros na análises dos anéis de crescimento quando não são aplicadas datações com radiocarbono; iii) a madeira das espécies estudadas possui importantes variações radiais nos elementos anatômicos, inclusive devido a prática do manejo florestal as quais poderiam alterar a qualidade da madeira explorada dessas florestas

Modelos matemáticos de estoque de biomassa e carbono em áreas de restauraçao florestal no Sudoeste Paulista.

Orientador: Carlos Roberto SanquettaCoorientador: Sebastiao do Amaral MachadoDissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 2008Inclui bibliografia e anexosÁrea de concentraçao: Manejo FlorestalO objetivo geral deste estudo foi quantificar e modelar a biomassa e o carbono florestal por meio de variáveis de fácil obtenção visando estimar o estoque de carbono em plantios em áreas de restauração florestal. Para as estimativas do estoque de carbono nas áreas de restauração, foi realizado um inventário florestal nestas áreas, onde foram distribuídas e instaladas 53 parcelas com tamanho de 112 m² e 125 m², resultando em uma intensidade de amostragem de 8,28%. Os dados para os ajustes neste estudo são provenientes de 107 árvores plantadas entre os anos de 1970 e 2001 situadas nos municípios de Assis e Tarumã no Estado de São Paulo. Em todas as árvores foram mensuradas as variáveis independentes DAP (diâmetro a altura do peito) e h (altura total). Cada árvore foi derrubada e dividida nos compartimentos fuste, galhos, folhagem, casca e raízes, os quais tiveram seus pesos verdes obtidos in loco. Em cada compartimento foi retirada uma amostra para determinação da biomassa seca e do carbono orgânico. Para o teste e ajustes dos modelos foi realizada uma estratificação dos dados iniciais (n=107) em espécies de crescimento rápido (n=41), médio (n=43), lento (n=23) e árvores menores do que 10 cm de diâmetro (n=22). Os ajustes contaram com 8 modelos lineares selecionados na literatura para cada variável dependente, e 2 obtidos pelo processo Stepwise- Forward. Os critérios para a seleção dos melhores modelos foram os coeficientes de determinação ajustado (R²aj), os erros padrões de estimativa em percentagem (Syx%) e análise gráfica dos resíduos. A biomassa seca foi maior nos galhos (38,7%), seguido do fuste, raízes, folhagem e casca, com respectivamente 28,8; 20,1; 7,2 e 5,3%. O teor médio de carbono orgânico encontrado nas espécies analisadas foi de 42,5% para a folhagem, 41,82% para os galhos, 40,82% para o fuste, 40,09% para a casca, 39,98% para as raízes, e para o total utilizando uma média ponderada foi de 41,18%. Os resultados de biomassa seca e dos teores de carbono dentro dos compartimentos não foram afetados diretamente pelos ritmos de crescimento, sendo que as maiores diferenças foram detectadas entre os compartimentos. A produção de biomassa seca nos plantios das áreas de restauração variou de 15,9 t.ha-1 na Fazenda Palmitalzinho (6 anos) a 221,5 t.ha-1 na Fazenda Santa Águida (17 anos), e a produção em CO2 foi de 24,1 t.ha-1 a 333,7 t.ha-1 para as mesmas fazendas. Os melhores modelos para estimativa da biomassa seca e carbono orgânico apresentaram coeficientes de determinação ajustado acima de 0,95 e erros padrões percentuais abaixo de 32%. A partir dos resultados deste estudo pôde-se concluir que houve variações no percentual de biomassa seca e nos teores de carbono entre os compartimentos, e que, a estratificação dos dados se mostrou eficiente, diminuindo os erros padrões de estimativa e aumentando os coeficientes de determinação ajustado para a maioria das estimativasThe objective of the study was to quantify and modeling forest biomass and carbon stock by relating forest inventory variables to tree carbon weight in restoration forestry stands. For the carbon stock estimation in the restoration areas, a forest inventory was accomplished, through the establishment of 53 plots with size of 112 m2 and 125 m2, resulting in a sample size of 8.28%. The data came from 107 trees planted during the period 1990-2001 located at Assis and Tarumã counties, São Paulo State, Southern Brazil. For the study, all the sample trees were measured at dbh and total height before harvesting. Each tree was felled and separated into five compartments: trunk, branches, foliage, bark and roots, whose fresh weight were obtained directly in the field though weighting in dynamometers. For each compartment a sample was taken in order to determine dry weight and the carbon content in the laboratory. The original data set was stratified for modeling development and fitting (n=107) for fast-growing species, (n=41) for medium growth, (n=23) for slow growing species, and (n=22) for trees below 10 cm dbh. The fitting process was carried out by test of 8 linear models selected from literature for each dependent variable, and 2 were obtained through the Stepwise-Forward method. The goodness of fitting of the models was evaluated by the adjusted coefficient of determination (R2aj), standard error of estimate in percentage (Syx%) and graphical residual analysis. The dry biomass was bigger in the branches (38.7%), continued for trunk, roots, foliage and bark, with 28.8; 20.1; 7.2; 5.3%, respectively. The mean organic carbon contents in the plant tissues were: 42.5% for foliage, 41.82% for branches, 40.82% for the trunk, 40.09% for the bark, 39.98% for the roots, with a weighted average of 40.56%. The results of dry biomass and carbon content were not affected by the growth rate of the species, but remarkable differences were noticed among the biomass pools (compartments). The dry biomass stock in the stands ran~ed from 15.9 t.ha-1 in the Palmitalzinho farm (6 years) to 221.5 t.ha-1 in the Santa Aguida farm (17 years), and in terms of carbon (C02eq.) ranged from 24.1 t.ha-1 to 333.7 t.ha-1 for the same previously mentioned farms. The best models for estimating dry biomass and organic carbon stock showed coefficient of determination over 0.95 and standard errors below 32%. From the results it was concluded that dry biomass and carbon content varied among compartments, and that data stratification is necessary and efficient to diminish standard error of estimate and increasing the adjusted coefficient of determination in most cases

TAMANHO E FORMA DE PARCELAS DE ÁREA FIXA EM PLANTIOS DE TECA NO NORTE DE MATO GROSSO

O objetivo deste estudo foi determinar a eficiência relativa e a precisão de nove tratamentos constituídos de diferentes combinações de tamanhos e formas de parcelas em povoamento de Teca (Tectona grandis L. F.). O trabalho foi desenvolvido em um povoamento de treze anos, com aproximadamente 164ha, no município de Sinop, MT. Foram instaladas parcelas circulares, quadradas e retangulares com área variando entre 200 a 600m², e 17 repetições por tratamento. A parcela mais precisa foi a circular de 400m² com erro de amostragem relativo ±2,74%, ±5,13%, ±8,96% e ±8,60%, para o DAP, o número de árvores por hectare, o volume por hectare, área basal por hectare, respectivamente. A parcela mais eficiente foi a retangular de 200m² com 4,79, 1,30, 0,32 e 0,35, para o DAP, o número de árvores por hectare, o volume por hectare e a área basal por hectare, respectivamente. Conclui-se que para inventários onde o objetivo é precisão, a parcela mais indicada é a circular de 400m² e inventários em que o objetivo é a redução de custos, a parcela mais indicada é a retangular de 200m². Palavras-chave: Inventários florestais, precisão, eficiência.   SIZE AND SHAPE OF SAMPLES FIXED TECA AREA IN NORTHERN OF MATO GROSSO ABSTRACT The aim of this study was to determine the relative efficiency and accuracy in nine treatments consisting of different sizes and shapes combinations of plots teak plantation (Tectona grandis L. F.). The study was conducted on a thirteen years old population, approximately 164 ha, at Sinop, MT. Circular plots were installed, square and rectangular approximately 200, 400 and 600m², with 17 replicates per treatment installed. The portion was more accurate the circular of 400m² with relative standard deviation the ± 4.75% ± 5.13% ± 8.96% and ± 8.60% for the DHB, number of trees per hectare, volume per hectare basal area per hectare, respectively. The most efficient plot was a rectangular of 200 m² with value of 4.79, 1.30, 0.32 and 0.35 for the DHB, number of trees per hectare, volume per hectare and basal area per hectare respectively. We conclude that for inventories where the goal is precision, the most appropriate portion is circular and inventories 400m ² where the goal is to reduce costs, the most suitable is rectangular 200m². Keywords: Forest inventories, accuracy, efficiency. DOI: http://dx.doi.org/10.14583/2318-7670.v03n02a0

Using radiocarbon-calibrated dendrochronology to improve tree-cutting cycle estimates for timber management in southern Amazon forests

Key message: Growth rings are investigated in trees harvested in the second cutting cycle in southern Amazonia and have important implications for dendrochronological studies and for forest management. Abstract: In the southern Brazilian Amazon, upland moist forests have been managed based on a polycyclic system, which cutting cycle (CC) varies from 25 to 35 years, and the minimum logging diameter (MLD) is 50 cm for all species. Many forests logged during the 1970s are being prepared for the second cycle. However, without growth and yield rates information on the remaining forests as well as for individual species, the principles of sustainable management will be jeopardized. For species with annual growth rings, such information can be obtained using dendrochronological techniques. This study investigated the periodicity of rings in Qualea paraensis and Parkia pendula in a forest that had already experienced one cutting cycle. This information was used to estimate growth and yield rates, and adjusting to equations to estimate individual species MLD and CC. Dendrochronological techniques were combined with radiocarbon analyses to confirm whether rings were annual. Rings of Q. paraensis were confirmed to be annual without radiocarbon analysis. However, P. pendula rings were poorly distinguishable; therefore, delimitation and ring counting were systematically underestimated by 10%. Growth and yield rates of managed forests were favored by logging. The MLD should be 53 cm for Q. paraensis, and 42 cm for P. pendula; and the CC must be 11 and 17 years, respectively. It is concluded that MLD and CC legally defined by the Brazilian laws are not adequate for the studied species; in addition, the use of radiocarbon-calibrated dendrochronology technique is essential to produce robust and unbiased estimates of growth and yield rates. © 2018, Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature

Phytosociology and the timber potential of transitional ecosystems from forested campinarana to dense forest in the south of Roraima, Brazil

Transitional forest ecosystems in the south of the state of Roraima show great heterogeneity of tree species and represent different volumes of timber stock in projects of vegetation suppression requiring Deforestation Licences (DL). The aim of this study was to evaluate the phytosociology and standing timber volume in ecosystems of Submontane Dense Ombrophilous Forest (Ds) and transitional Campinarana/Ombrophilous Forest (LOt1 and LOt2) in the district of Rorainópolis, Roraima. The DL were issued and authorised from 2011 to 2016 by the State Foundation for the Environment and Water Resources of Roraima (FEMARH) and the Brazilian Institute of the Environment and Renewable Natural Resources (IBAMA). A total of 9,391 timber-yielding trees were analysed, with a DBH ≥ 45 cm in 646.5 hectares; these belonged to 21 botanical families, 73 species and 8 taxa identified at the genus level. Diversity and evenness were greater in Ds (H’ = 3.34; J = 0.82) compared to LOt (H’ = 1.92 to 2.20; J = 0.55). The floristic similarity was greater between Ds and LOt2, of different forest typologies, showing that transitional environments can be complex in terms of floristic composition and diversity. However, the larger volumes of timber stock in LOt1 and LOt2 compared to Ds may be related not only to natural processes, but also to the influence of deforestation and illegal selective logging in the surrounding area. There is a strong need for studies on transitional forest ecosystems in the Amazon, due to the complexity of the ecological relationships, the influence of environmental gradients, and anthropogenic factors