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Um modelo alométrico

Dec 06, 2023Dec 06, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 7527 (2022) Citar este artigo

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1 Altmétrica

Detalhes das métricas

A rápida taxa de crescimento, alta produção de biomassa e colheita anual tornam o bambu uma espécie adequada para produção comercial. Equações alométricas para muitas espécies de árvores de folha larga e coníferas estão disponíveis. No entanto, o conhecimento da produção de biomassa e equações alométricas de bambus é limitado. Este estudo tem como objetivo desenvolver modelos alométricos específicos da espécie para prever valores de biomassa e altura sintética como uma variável substituta para sete espécies de bambu no sopé do Himalaia. Dois modelos alométricos baseados em formas de potência foram usados ​​para prever a biomassa acima do solo e do colmo usando o diâmetro na altura do peito (D) sozinho e D combinado com a altura do colmo (H) como uma variável independente. Este estudo também se estendeu para estabelecer um modelo alométrico H-D que pode ser usado para gerar valores sintéticos de H como um proxy para o H ausente. Nas sete espécies de bambu estudadas, entre os três principais componentes da biomassa (colmo, galho e folhagem), o colmo é o componente mais importante com a maior participação (69,56–78,71%). A distribuição da participação percentual (%) de colmo, galho e folhagem para o peso fresco acima do solo varia significativamente entre as diferentes espécies de bambu. D. hamiltonii tem a maior produtividade para componentes de biomassa acima do solo. A proporção de peso seco para fresco de sete espécies de bambu foi estimada para colmo, galho, folhagem e biomassa acima do solo para converter peso fresco em peso seco.

Os bambus são um grupo de plantas perenes pertencentes à família Poaceae. A rápida taxa de crescimento, alta produção de biomassa e colheita anual tornam o bambu uma espécie adequada para produção comercial. Existem 1642 espécies de bambu que ocupam um amplo regime ecológico em todo o globo, principalmente em regiões tropicais e subtropicais1. Em todo o mundo, o bambu cresce em uma área de 35 milhões de hectares e cobre 3,2% das áreas florestais de seus países anfitriões ou cerca de 1% da área florestal global2,3. A Índia é um dos países mais ricos do mundo em termos de recursos genéticos de bambu, com 125 espécies de bambu pertencentes a 23 gêneros. A área cultivada com bambu no país é de 15,68 milhões de hectares, que fornecem meios de subsistência para cerca de 2 milhões de artesãos tradicionais por meio da colheita, processamento, agregação de valor e venda de produtos de bambu4. A demanda por bambu é estimada em 26,69 milhões de toneladas contra a oferta de 13,47 milhões de toneladas no país5. No geral, o bambu contribui para alcançar importantes Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da Agenda 2030 das Nações Unidas – particularmente, SDG1, SDG7, SDG 11, SDG 12, SDG 13, SDG 15 e SDG 176.

A mudança climática devido às emissões de gases de efeito estufa e ao esgotamento dos recursos de combustível fóssil são as principais preocupações globais. A Índia estabeleceu sua meta de reduzir a intensidade de suas emissões em 33–35% entre 2005 e 2030 e cortar suas emissões de carbono para zero líquido até 2070 na Conferência das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas (COP26), cúpula de crise climática 2021 organizada em Glasgow, Reino Unido . A Índia também está empenhada em criar um sumidouro de carbono adicional de 2,5 a 3 bilhões de toneladas equivalentes de CO2 por meio de cobertura florestal e arbórea adicional até 2030. As abordagens de mitigação da mudança climática incluem amplamente (i) esforços de mitigação convencionais (tecnologias e técnicas de descarbonização que reduzem o CO2) , (ii) técnicas de emissões negativas (captura e armazenamento de carbono para bioenergia, biocarvão, intemperismo aprimorado, captura e armazenamento direto de carbono no ar, fertilização oceânica, aumento da alcalinidade oceânica, sequestro de carbono no solo, florestamento e reflorestamento, construção e restauração de zonas úmidas) e (iii) tecnologias de geoengenharia de forçamento radiativo (injeção de aerossol estratosférico, clareamento do céu marinho, afinamento de nuvens cirrus, espelhos espaciais, clareamento baseado em superfície e várias técnicas de gerenciamento de radiação)7,8. As tecnologias de geoengenharia de forçamento radiativo não estão atualmente incluídas nas estruturas políticas7. Até agora, as avaliações do IPCC incluem duas tecnologias de emissões negativas, a saber, captura e armazenamento de carbono para bioenergia e florestamento e reflorestamento para avaliar a viabilidade de atingir as metas do acordo de Paris9.

 3 years old) were harvested randomly for each species in each clump. The age of mature culms in the clumps was determined on the basis of culm sheath, colour of culms, position of the culms, and growth and development of branches and leaves41. The summary statistics for biometric parameters of different bamboo species studied are given in Table 1.The diameter of each bamboo culm was measured at breast height with the help of a caliper. After harvesting the culm, its height was measured with the tape and separated into different components viz., leaf, branch and culm. Fresh weights were taken for respective components in the field. Subsamples from upper, middle, and lower portions of the culms of different ages were oven-dried at 65 °C to constant weight for determining the ratio of dry weight to the fresh weight42./p> 3 years old bamboo plantations, three allometric equations [allometric form (1) in A1 and A2; allometric form (2) in A3] were established for the fresh aboveground biomass (AGB) and fresh culm weight for the seven bamboo species. Furthermore, utilising diameter at breast height (H) as a predictor of bamboo height (H), allometric model A1 was established once more. The ranging value of adjusted-R2 (Adj.R2) (0.82–0.97), AIC (190.24–562.79) and BIC (205.57–580.74) for the three models suggested differential fitting accuracy, but high Adj.R2 and low AIC and BIC value for the three model, evidenced appropriateness of adopting allometric models (Table 5)./p> 0.7 except the species B. nutans with Adj.R2 = 0.69 (Table 9). B. bambos, on the other hand, had the highest Adj.R2 (0.89), lowest AIC (156.04) and BIC (497.83). In contrast, the highest AIC (497.83) and BIC (485.78) value were found in D.hamiltonii. Further, the prediction accuracy of the fitted models H–D was evaluated, and it was discovered that the bias of the fitted models was extended between − 1.57 (in B. vulgaris) and − 3.91 (in D. stocksii). The RMSE ranged between 1.16 (in D. strictus) to 2.70 (in D. hamiltonii). The lowest value of MAPE (9.34) was found in B. bambos, while the highest MAPE (20.52) was observed for D. hamiltonii (Table 10)./p> B. balcooa > B. nutans > D. hamiltonii > D. strictus > B. bambos > D. stocksii. Branch biomass was highest in B. nutans followed by B. balcooa and minimum in D. strictus, while foliage biomass was highest in B. nutans followed by B. vulgaris. Total biomass was highest in B. balcooa (212.6 Mg ha−1), followed by B. nutans (209.2 Mg ha−1). The mean total biomass ranged from 11.87 Mg ha−1 y−1 in D. stocksii to 30.37 Mg ha−1 y−1 in B. balcooa. The biomass carbon storage in the present study ranged from 40.8–104.2 with annual carbon storage rate of 5.83–14.88 Mg ha−1 yr−1 (Table 11)./p> 0.7) except B. nutans (0.69). The highest fitting accuracy was observed in B. bambos, whereas the lowest value observed in D. hamiltonii (Tables 9 and 10). Similar, result was also pointed out by Kempeset al.24 and Sileshi25. The H–D relationship was developed using > 3-year-old bamboo plantation where H reached to plateau i.e., there is no growth in diameter and height65. As per our knowledge, for the first time, this study has established allometric modelling for quantifying H–D relationship between the seven-bamboo species viz., B. bambos, B. nutans, D. stocksii, B. vulgaris, B. balcooa, D. hamiltonii, and D. strictus./p> 20-year-old clump) dry tropical bamboo savannah with density of 253–267 ha−1 66 and 30–49 Mg ha−1 in 3–5-year-old D. strictus plantation in a dry tropical region67. The values for B. bambos (89.23 Mg ha−1) is comparatively much lower than reported values of 109–167 Mg ha−1 for B. bambos plantation in eastern India68 and 287 Mg ha−1 for B. bambos in south India69. The lowest biomass in B. bambos is attributed to the large scale mortality of new bamboo shoots after the first harvest of clump in 2018. The values for B. balcooa and B. vulgaris 208 and 212 Mg ha−1 for 7 years with mean productivity of 29–30.3 Mg ha−1y−1 are higher than biomass produced from Miscanthus (5.9–13 Mg ha−1y−1)70 but comparable to the values of 121.5 Mg ha−1 for 4 years with mean productivity of 30.4 for mix stand of B. cacharensis, B. vulgaris and B. balcooa in north east India71./p>

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