Comportamento da densidade e estimativa de biomassa de eucalipto em diferentes clones e condições ambientais para fins energéticos

Abstract

Resumo: As proporções de biomassa nos diferentes componentes variam entre espécies, fase de desenvolvimento e ambiente de crescimento, refletindo, assim, na sua alometria. As equações alométricas são amplamente utilizadas para estimar a biomassa e as principais variáveis utilizadas são DAP e altura, porém, na demanda por desenvolver equações genéricas com diferentes espécies em ambientes distintos, a densidade torna-se potencial variável a ser incorporada nos modelos. Entretanto, como a densidade da madeira apresenta uma variação inter- e intra-específica, dentro do mesmo indivíduo em função da altura ou da posição no raio, além de sofrer influência das condições ambientais, o objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento da densidade e seu efeito na estimativa de biomassa de eucalipto em diferentes clones e condições ambientais. Quatro clones híbridos de Eucalyptus spp. foram estudados, em idades de 97 a 110 meses, em duas regiões de Minas Gerais, Brasil. Árvores por material genético e região para determinar a biomassa aérea (fuste, galhos, casca e folhas) foram amostradas, bem como a densidade básica no sentido longitudinal e densidade aparente no sentido radial e longitudinal. O trabalho está estruturado em dois capítulos. No primeiro capítulo foram abordados os efeitos de clone e sítio nas variáveis dendrométricas (diâmetro, altura e volume do lenho) e densidade do lenho no sentido longitudinal e radial. Os objetivos deste trabalho foram fundamentados nas hipóteses de que: i) A variável densidade básica e as variáveis de crescimento (diâmetro, altura e volume do lenho) devem ser considerados conjuntamente para avaliação dos clones, sendo a densidade básica a variável de maior efeito na diferenciação dos clones; ii) Existe efeito de clone na variação da densidade básica no sentido longitudinal e densidade aparente no sentido radial; e iii) As variáveis meteorológicas em ambientes pouco contrastantes apresentam efeito nas médias e no comportamento da densidade básica ao longo do fuste e da densidade aparente no sentido radial para os clones Eucalyptus spp.. No segundo capítulo foi avaliado o efeito de densidade básica, sítios e material genético sobre a alometria de eucalipto, em que os estimadores dos componentes da biomassa aérea (lenho, casca, galhos e folhas) e total foram obtidos por diferentes técnicas de ajuste de equações: ajuste independente, ajuste simultâneo (NSUR) e ajuste simultâneo com pesos (WNSUR), e por diferentes metodologias relacionadas às variáveis preditoras: DAP e altura (Procedimento 1); DAP, altura e densidade básica (Procedimento 2); DAP, altura, densidade básica e variáveis dummy para região e clone (Procedimento 3). A hipótese formulada é: "A inclusão da covariável densidade básica integrada ao efeito do clone e região, por meio de variáveis dummy no sistema de equação de biomassa, apresentam melhor desempenho preditivo e eficiência dos estimadores em relação aos sistemas de equações com apenas variáveis alométricas". As técnicas de ajuste simultâneo NSUR e WNSUR foram eficientes para desenvolver um sistema de equações de boa qualidade e precisão. A variável densidade melhora a qualidade preditiva em sistemas de equações genéricas de biomassa e incorpora o efeito de clone na alocação da biomassa. O efeito de sítio na alocação de biomassa do lenho ficou evidente, sendo de maior magnitude no clone C1. Observou-se efeito de clone nas médias de densidade e na variação no sentido radial e longitudinal. Observou-se menor efeito da região nas médias de densidade e na variação no sentido radial e longitudinal, porém com diferenças no grau de associação genótipo x ambiente entre os clones.

Abstract: The proportions of biomass in different components vary between species, stages of development, and growth environments, thus reflecting on their allometry. Allometric equations are widely used to estimate biomass, and the main variables used are DBH (diameter at breast height) and height. However, in the demand for developing generic equations with different species in distinct environments, density becomes a potential variable to be incorporated into the models. However, as wood density presents inter- and intra-specific variation, within the same individual as a function of height or position in the radius, in addition to being influenced by environmental conditions, the objective of this study was to evaluate the behavior of density and its effect on the estimate of Eucalyptus spp. biomass in different clones and environmental conditions. Four hybrid clones of Eucalyptus spp., aged between 97 and 110 months, were studied in two locations. Trees were sampled by genetic material and clone to determine the aerial biomass (stem, branches, bark, and leaves), the basic density in the longitudinal direction, and apparent density in the radial and longitudinal direction. The study is structured into two chapters, in which, in the first chapter, the effect of clone and site was approached concerning the dendrometric variables (diameter, height, and wood volume) and density of the wood in the longitudinal and radial directions. The objectives of this study were based on the hypotheses that: i) The basic density variable and the growth variables (diameter, height, and wood volume) must be considered together for the evaluation of the clones, with the basic density being the variable with the greatest effect in the differentiation of clones; ii) There is a clone effect in the variation of basic density in the longitudinal direction and apparent density in the radial direction; and iii) The environment influences the averages and the behavior of the basic density along the trunk and the behavior of apparent density in the radial direction. In the second chapter, the effect of basic density, sites, and genetic material on eucalyptus allometry was evaluated, where the estimates of the components of aerial biomass (wood, bark, branches, and leaves) and total biomass were obtained by different equation fitting techniques: independent adjustment, simultaneous adjustment (NSUR) and simultaneous adjustment with weights (WNSUR), by different methodologies related to the predictive variables: DBH and height (Procedure 1); DBH, height and basic density (Procedure 2); DBH, height, basic density and dummy variables for region and clone (Procedure 3). The formulated hypothesis is: "The inclusion of the basic density covariate integrated with the effect of clone and region, through dummy variables in the biomass equation system, presents better predictive performance and efficiency of the estimators in relation to systems of equations with only allometric variables". The simultaneous fitting techniques NSUR and WNSUR were efficient to develop a system of equations of good quality and accuracy. The density variable improves predictive quality in generic biomass equation systems and incorporates the clone effect on biomass allocation. Site effect was evidenced in biomass allocation of wood, being of greater magnitude in clone C1. A clone effect was observed in density means and radial and longitudinal variation. The region had a smaller effect on density means and in radial and longitudinal variation, but with differences in the degree of genotype x environment association between clones.