Equações para Estimar a Biomassa Aérea das Principais Lenhosas Arbustivas no
Norte e Centro do País
1 - Introdução
A quantificação da vegetação arbustiva lenhosa é essencial em diversos estudos
de biodiversidade, sobre o ciclo biogeoquímico do carbono ou para a predição e
comportamento do fogo (FERNANDES, 2001; VEGAet al., 2006). Com o interesse
progressivo, observado nos últimos anos, para o aproveitamento energético desta
vegetação, a quantificação da biomassa arbustiva ganhou ainda maior importância
(VIANAet al., 2010; VIANA, 2012). Particularmente, no Norte e Centro do País
(NUT II) algumas espécies arbustivas apresentam características da biomassa,
bem como propriedades de combustão, que anteveem o seu potencial uso para a
geração energética (VIANAet al.,2012b). Por outro lado, admitindo a estimativa
de cerca de 1,4 milhões de hectares de matos (DNGF, 2010), no Norte e Centro do
País, as elevadas cargas arbustivas geradas anualmente, justificam o interesse
acrescido como potencial fonte de combustível (ARANHAet al., 2011). A
necessidade de estimar biomassa de forma periódica requer que se empreguem
metodologias que permitam obter avaliações com a maior fiabilidade possível.
Não obstante existirem outras abordagens indiretas, como o recurso à detecção
remota, para a predição de biomassa arbustiva (e.g. VIANAet al., 2009b; VIANAet
al., 2012a), o método mais eficaz para a predição da biomassa dos matos
característicos destes ecossistemas (e.g. Adenocarpussp. (codesso), Cytisussp.
(giesta), Ericasp.(urze), Pterospartum tridentatum(L.) Willk (carqueja) or
Ulexsp. (tojo)) assenta na utilização de equações alométricas que relacionam a
quantidade de biomassa com parâmetros biofísicos da vegetação (e.g. altura,
densidade, idade, etc.). Na literatura são reportadas diversas equações para
distintas regiões mediterrânicas (CASTROet al., 1996; RAMBAL, 2001) ou, mais em
particular, para o País (e.g. FERNANDESet al., 2002; KRIVTSOVet al., 2009;
VIANAet al., 2009a; ARANHA et al., 2011), relacionando a biomassa de espécies
de matos mediterrâneos com diferentes variáveis independentes. No entanto, quer
a composição florística das áreas de matos, quer as características
morfológicas destas espécies, que são muito heterogéneas, fazem com que as
equações ajustadas num ecossistema específico possam não ser adequadas para
aplicar em ecossistemas com características diferentes. Assim, este trabalho
apresenta um conjunto de equações alométricas para estimar a biomassa aérea das
principais espécies arbustivas lenhosas, com potencial interesse para
aproveitamento bioenergético, ajustadas para as regiões NUT III do Tâmega, de
Dão-Lafões e da Serra da Estrela.
2 - Material e métodos
2.1 - Área de estudo e recolha das variáveis
Os dados utilizados no ajustamento das equações foram recolhidos em 53 parcelas
distribuídas nas sub-regiões NUT III do Tâmega (23), Dão-Lafões (18) e Serra da
Estrela (12). Após a análise espacial das áreas ardidas entre 1990 e 2007 foram
selecionados locais percorridos pelo fogo apenas uma vez, num mínimo de três
parcela em cada ano, e com uma área de ocupação superior a um hectare. Em cada
local selecionado para amostragem foi delineado um esquema de recolha de dados
baseado no uso de dois transeptos perpendiculares de 25m e de uma parcela
circular, com 10 m2, com o centro localizado no ponto de cruzamento das duas
linhas de interseção. Nas duas linhas de intercepção foram medidos os
parâmetros da vegetação, altura (m), área de projeção da copa (m2) e cobertura
do solo (%) e calculados os valores médios. Em cada parcela de amostragem
circular, a vegetação foi cortada, separada por espécie (giesta, tojo,
carqueja, codesso e urze) e o peso verde da biomassa determinado (t ha-1). Das
espécies presentes na parcela escolheu-se uma amostra de cada, a qual foi
colocada num recipiente hermeticamente fechado, para evitar a perda de
humidade, e enviada para laboratório. Após secagem em estufa, a uma temperatura
constante de103±2ºC, até se obter um peso seco constante, foi determinado o
teor de humidade, permitindo obter o peso seco da biomassa presente em cada
parcela.
2.2 - Modelos de regressão ajustados
A biomassa de plantas arbustivas, bem como a carga arbustiva lenhosa acumulada
por unidade de área, tem sido modelada utilizando, particularmente, a forte
correlação que se observa com o crescimento vegetal das plantas ao longo do
tempo (e.g. HUNT, 1982). Contudo, a idade dos matorrais é, muitas vezes,
difícil de estimar, particularmente onde não se consiga estabelecer o ano do
último incêndio. Desta forma, os modelos que relacionem a quantidade de
biomassa com outras variáveis estruturais da vegetação são essenciais. Neste
estudo foram ajustados modelos de regressão lineares e não lineares, com
diferentes formas funcionais, pelo método dos mínimos quadrados, utilizando
como variáveis independentes a idade, a altura (m), a área de projeção da copa
(m2) e a cobertura do solo (%), individualmente, ou combinadas entre si. Os
modelos não lineares foram linearizados por logaritmização para o ajustamento,
de forma a eliminar a heterocedasticidade dos resíduos (PARRESOL, 1999). No
final procedeu-se à correção do erro, introduzido pela transformação das
regressões logarítmicas, calculado conforme indicado por BASKERVILLE (1972):
onde: syxé o desvio padrão dos residuos obtido como:
sendo: o valor observado; o valor estimado para cada observação i; né o número
de observações e p é o número de parámetros do modelo.
Na Tabela_1 são apresentados apenas os modelos que obtiveram a melhor qualidade
na fase de ajustamento.
onde: Wié a biomassa seca de matos (t ha-1); té o tempo (anos) decorrido após o
incêndio; hé a altura média dos matos (m); GCé a percentagem de cobertura do
solo (%) e ß0, ß1, ß2, ß3 são os parâmetros dos modelos.
Para a validação dos modelos foram calculados os resíduos (ei) das estimativas
para cada equação, ei= (yi- y ^i), isto é, a diferença entre os valores de
biomassa observados e os estimados, analisada a sua dispersão gráfica e
comparadas as estatísticas do ajustamento, coeficiente de determinação (R),
coeficiente de determinação ajustado (Raj), valor percentual do desvio padrão
dos resíduos (syx%), após a transformação dos valores estimados,
logaritmizados, para as unidades originais, e o Índice de Furnival (FI) para
seleção do melhor modelo.
3 - Resultados
3.1 - Características da vegetação
Nas Figuras_1_a_3 apresentam-se as características da vegetação nas parcelas
amostrada nas três sub-regiões do Tâmega, Dão-Lafões e Serra da Estrela. De
forma a comparar os dados utilizados no ajustamento, as parcelas foram
agrupados por idade da vegetação (2 a 7 anos). Como se observa, a biomassa seca
total (t ha-1) é variável nas parcelas das três regiões, o que se explica
parcialmente pelas espécies presentes nas parcelas. Por exemplo, as parcelas da
Serra da Estrela são ocupadas quase exclusivamente por giesta (Cytisussp.).
Para a globalidade das parcelas, a biomassa aérea seca varia de 1,8 a 13,6 t
ha-1, a altura de 0,4 a 1 m e a percentagem de ocupação do solo varia desde 31%
aos 2 anos de idade até 77,3%, aos 7 anos.
3.2 - Resultados do ajustamento
Dos vários modelos ajustados selecionaram-se os melhores para cada região, e
para os dados globais, com base nas estatísticas do ajustamento e no índice de
Furnival (FI) (Tabela_2 e Tabela_3).
onde: Wié a biomassa seca de matos (t ha-1); té a idade após o incêndio; hé a
altura média dos matos (m); GCé a percentagem de cobertura do solo (%) e são os
coeficientes das estimativas e CF é o factor de correção para as equações
logaritmizadas para ajustamento.
Atendendo à heterogeneidade dos tipos de vegetação em causa, os modelos de
regressão ajustados, utilizando diferentes variáveis independentes, apresentam
uma boa capacidade preditiva. Os melhores modelos apresentaram um = 0,846 e s =
22,1%; = 0,840 e s= 20,9%; = 0,812 e s= 16,9% para a sub-regiões de Dão-Lafões,
Tâmega e Serra da Estrela, respectivamente. Para o melhor modelo ajustado com
os dados globais = 0,719 e syx = 35,7%.
4 - Conclusões
A análise prévia dos dados de campo obtidos para cada uma das regiões (figuras
1_a_3) já evidenciava diferenças de crescimento vegetativo para a mesma idade
pós fogo. A heterogeneidade da vegetação quanto à composição florística e
características morfológicas das plantas (densidade, altura, múltiplos caules,
etc.) justificou o ajustamento individual de modelos de regressão regionais. Os
resultados estatísticos relativos aos vários modelos ajustados para cada
região, mostram que as melhores estimativas são obtidas pelo uso de variáveis
combinadas, uma vez que os parâmetros biofísicos individuais não expressam
adequadamente a quantidade de biomassa existente. Para o mesmo grau de
ocupação, obtiveram-se valores distintos de biomassa em função da altura da
vegetação. Foram também ajustados modelos com os dados globais que permitem uma
aplicação mais generalizada. Em todo o caso, a aplicação destes modelos deve
ser feita a áreas de matos com características semelhantes àquelas que deram
origem aos modelos desenvolvidos, caso contrário poderão obter-se estimativas
de biomassa erróneas.
Com base em medições simples e diretas de variáveis biofísicas, as equações
agora apresentadas permitem obter boas estimativas da quantidade de biomassa
florestal (matos), Estas estimativas são representativas das existências e
poderão ser utilizadas em trabalhos de controlo de matos ou em estudos de
viabilidade de usar a biomassa como combustível.
