Modelos biométricos inovadores para integrar o manejo florestal de Pinus taeda L.

Abstract

Resumo: O Pinus taeda L. é a principal espécie das florestas plantadas no Meio-Oeste de Santa Catarina, constituindo-se em 70% do total da área e representa, junto com a agroindústria, os principais negócios do estado. O manejo florestal contribui para que estas florestas sejam conduzidas de forma a atingirem seus objetivos dentro dos princípios ecológicos, econômicos e de sustentabilidade. Objetivo – Apresentar melhorias inovadoras nos métodos biométricos para melhor descrever as variáveis quantitativas dos povoamentos florestais. Em primeiro lugar será abordada a classificação de sítio utilizando-se de uma técnica denominada de método das diferenças algébricas generalizadas (Generalized Algebraic Difference Approach – GADA), em segundo lugar será apresentado uma opção de distribuição diamétrica conhecida como Burr e promissora no setor florestal e, por fim, será tratado do afilamento das árvores com a técnica desenvolvida por Preußner. Métodos – Procedimentos analíticos do método GADA: modelagem da altura dominante em função da idade utilizando-se dados de Inventário Florestal Contínuo (IFC) para ajustes de equações de modelos não lineares e equações dinâmicas para gerar as curvas de índice de sítio e compará-las com o método da curva guia. Função densidade de probabilidade (fdp) de Burr: ajuste de dados de 9 remedições bianuais de um povoamento florestal de Pinus taeda L. manejado para serraria ao longo de sua rotação. Afilamento das árvores: teste dos modelos de Preußner, Kozak 2004, Max-Burkhart e polinômio de 5º grau de Schöpfer para determinar a forma das arvores, volumes totais e de sortimento no período de rotação do povoamento florestal. Parcelas permanentes foram utilizadas para a aplicação do método GADA usando-se o modelo básico de Chapman-Richards para generalizar a estimativa de altura dominante e resultou em diminuição do erro padrão da estimativa (Syx%) da ordem de mais de 50% e aumento de R2ajust de 0,95 para 0,99. A distribuição diamétrica utilizada foi a de Burr Tipo XII com três coeficientes, com a qual as frequências diamétricas do número de árvores por hectare foram agrupadas em classes de 2 cm e suas respectivas curvas geradas para as idades de 6 a 24 anos. As estimativas de afilamento, utilizando-se os modelos de Kozak 2004 e de Preußner, apresentaram maior eficiência com estimativas muito próximas umas das outras e alternando-se no decorrer da idade com melhor precisão e acuracidade. Os modelos foram ajustados nas idades de 5, 10, 15 e 20 anos. Kozak 2004 e Schöpfer são modelos não segmentados e Preußner e Max-Burkhart são segmentados. A metodologia de Preußner utiliza quatro parábolas independentes e de fácil integração por seção para se obter o afilamento e os volumes, enquanto para o de Max-Burkhart e para os demais modelos ajustados a integração é um processo mais complexo e necessita recursos computacionais. Conclusão – Os métodos se mostraram adequados, eficientes, acurados e precisos para: (i) estimar alturas dominantes e classificar sítio: método de GADA; (ii) determinar as fdp das árvores.ha-1: Burr Tipo XII e; (iii) modelar forma e calcular volumes totais e de sortimento: Kozak 2004 e Preußner. A novidade e a característica destacável nas funções de Preußner são sua flexibilidade, simples cálculos

Abstract: Pinus taeda L. is the main species of planted forests in the Midwest of Santa Catarina, constituting 70% of the total area and representing, along with agribusiness, the main businesses of the state. Forest management contributes to ensuring that these forests are managed in a way that achieves their objectives within ecological, economic, and sustainability principles. Objective – To present innovative improvements in biometric methods to better describe quantitative variables of forest stands. Firstly, the site classification using a technique called Generalized Algebraic Difference Approach (GADA) will be addressed. Secondly, an option of diameter distribution known as Burr and promising in the forestry sector will be presented. Finally, the tapering of trees will be treated with the technique developed by Preußner. Methods – Analytical procedures of the GADA method: modeling dominant height as a function of age using Continuous Forest Inventory (CFI) data to fit nonlinear models’ equations and dynamic equations to generate site index curves and compare them to the guide curve method. Burr probability density function (pdf): fitting data from 9 biannual measurements of a sawmill-managed Pinus taeda L. forest stand throughout its rotation. Tree tapering: testing Preußner, Kozak 2004, Max-Burkhart and Schöpfer’s 5th degree polynomial models to determine tree shape, total and assortment volumes during the rotation period of the forest stand. Permanent plots were used for the application of the GADA method using the basic Chapman-Richards model to generalize the dominant height estimate, resulting in a more than 50% reduction in the standard error of the estimate (Syx%) and an increase in R2adj from 0.95 to 0.99. The diameter distribution used was the Burr Type XII distribution with three coefficients, in which the diameter frequencies of the number of trees per hectare were grouped into 2 cm classes and their respective curves generated for ages 6 to 24 years. Taper estimates using the Kozak 2004 and Preußner models showed higher efficiency with very close estimates to each other and alternating with age as to the best precision and accuracy. The models were adjusted at ages 5, 10, 15, and 20 years. Kozak 2004 and Schöpfer are unsegmented models, and Preußner and Max-Burkhart are segmented. Preußner's methodology uses four independent and easily integrable parabolas per section to obtain taper and volumes, while for Max-Burkhart and other fitted models, integration is a more complex process that requires computational resources. Conclusion – The methods were suitable, efficient, accurate, and precise for: (i) estimating dominant heights and site classification: GADA method; (ii) determining the probability density functions (pdf) of trees.ha-1: Burr Type XII; and (iii) modeling shape and calculating total and assortment volumes: Kozak 2004 and Preußner. The novelty and outstanding characteristic of Preußner's functions are their flexibility, simple volume calculations and ease of interpreting the meaning of their coefficients.