PARTIÇÃO E MODELAGEM DA BIOMASSA DE Cenostigma macrophyllum Tul. EM ÁREA DE TRANSIÇÃO DOS BIOMAS CERRADO/CAATINGA

Abstract

RESUMO: Estudos sobre a compartimentação da biomassa em árvores individuais visam contribuir para o entendimento do papel da biomassa no sequestro de carbono e na manutenção de serviços ecossistêmicos. Cenostigma macrophyllum Tul. conhecida popularmente como caneleiro, é uma espécie nativa que ocorre principalmente nas regiões Nordeste e Norte do Brasil, no bioma tropical sazonalmente seco (biomas Caatinga e Cerrado). Este estudo teve como objetivo ajustar e selecionar modelos estatísticos para estimar a biomassa seca de C. macrophyllum. Os dados foram coletados em um fragmento de vegetação nativa localizada no município de Cristino Castro, PI. Quinze árvores foram abatidas, separadas em compartimentos: fuste, galhos grossos e finos, folhas e raízes grossas e finas, e pesadas em campo. Amostras de cada compartimento foram coletadas e analisadas em laboratório para determinar o teor de umidade da madeira (todas as amostras) e a densidade básica (amostras de madeira do fuste, galhos e raízes). A volumetria foi calculada pelo método de Huber e fatores de expansão (FEB) e razão para estimativa da biomassa de raízes a partir do fuste também foram calculados. O FEB foi calculado a partir da relação entre a biomassa aérea e a biomassa do fuste. A razão de raízes (R) foi calculada pela divisão da biomassa da raiz pela biomassa aérea. Equações alométricas para estimativa da biomassa total (aérea e raízes) e biomassa aérea foram ajustadas avaliando diferentes modelos matemáticos. A seleção da melhor equação foi baseada nos valores do coeficiente de determinação ajustado (R²aj.), erro padrão da estimativa (Syx) e na análise gráfica dos resíduos. Após selecionar as equações para as variáveis de interesse, foi aplicado o teste de validação cruzada Leave-One-Out Cross-Validation (LOOCV) para avaliar a eficiência e precisão de cada modelo em estimar os valores reais de cada variável. Foram utilizados a raiz do erro quadrático médio (RMSE), erro médio absoluto (MAE) e coeficiente de eficiência de Nash-Sutcliffe (NSE). A biomassa seca variou entre 17,3 e 267,2 kg, com média de 109,4 kg por árvore. A compartimentação da biomassa resultou na contribuição do fuste em 47,5% do total, seguido pelos galhos grossos (22,7%), galhos finos (10,9%), raízes grossas (13,0 %), raízes finas (1,9%) e folhas (4,1%). A biomassa aérea total pode ser estimada a partir da biomassa do fuste usando um fator de conversão médio de 1,79. A razão de raízes pela parte aérea da árvore apresentou média de 0,22. As equações selecionadas para estimar a biomassa aérea e a biomassa total neste estudo foram provenientes do modelo de Takata: Ba = D². H/(22,3507 + 0,2456 ∗ D) + ε୧ e de Spurr logaritimizado: Ln(Bt) = −2,1128 + 0,8718 ∗ Ln(D²H) + LN(ε୧), apresentando estatísticas satisfatórias e distribuição dos resíduos sem tendência a subestimar a biomassa abaixo de 50 kg. Assim, os resultados apresentados poderão auxiliar na determinação indireta da biomassa e do estoque de carbono presente em florestas tropicais da região, especificamente para o caneleiro. ABSTRACT: Biomass compartmentalization in individual trees studies aim to contribute to understanding the role of biomass in carbon sequestration and the maintenance of ecosystem services. Cenostigma macrophyllum Tul., commonly known as "caneleiro" is a native species that occurs primarily in the Northeast and North Regions of Brazil, in the seasonally dry tropical biome (both the Caatinga and Cerrado biomes). This study aimed to fit and select statistical models to estimate the dry biomass of C. macrophyllum. Data were collected from a fragment of Caatinga vegetation in the municipality of Cristino Castro, PI. Fifteen trees were felled, separated into compartments: trunk, large and small branches, leaves, and large and fine roots, and weighed in the field. Samples from each compartment were collected and analyzed in the laboratory to determine wood moisture content (all samples) and basic density (only wood samples). Volumetric measurements were performed using the Huber method, and biomass expansion factors (BEF) and root-to-stem biomass ratios were also calculated. The BEF was obtained from the ratio between aboveground biomass and stem biomass. The root ratio (R) was calculated by dividing root biomass by aboveground biomass. Allometric equations for estimating total biomass (aboveground and roots) and aboveground biomass were fitted by evaluating different mathematical models. The best equation was selected based on adjusted coefficient of determination (R²adj.), standard error of estimate (Syx), and graphical analysis of residuals. After selecting the equations for the variables of interest, the Leave-One-Out Cross- Validation (LOOCV) test was applied to evaluate each model’s efficiency and accuracy in estimating the actual values of each variable. Root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE) were used. Dry biomass ranged from 17.3 to 267.2 kg, with an average of 109.4 kg per tree. Biomass compartmentalization showed that the stem contributed 47.5% of the total, followed by coarse branches (22.7%), fine branches (10.9%), coarse roots (13.0%), fine roots (1.9%), and leaves (4.1%). Total aboveground biomass can be estimated from stem biomass using an average conversion factor of 1.79. The root-to- aboveground biomass ratio averaged 0.22. The selected equations for estimating total and aboveground biomass in this study were derived from the Takata model: Ba = D². H/(22,3507 + 0,2456 ∗ D) + ε୧ and the logarithmic form of the Spurr model: Ln(Bt) = −2,1128 + 0,8718 ∗ Ln(D²H) + LN(ε୧), with satisfactory statistical performance and residual distributions without a tendency to underestimate biomass below 50 kg. Thus, the results presented may assist in the indirect determination of biomass and carbon stock in tropical forests of the region, specifically for the species Cenostigma macrophyllum.