Parametrização, calibração e validação do modelo 3-PG para eucalipto na região do cerrado de Minas Gerais

Autor: Borges, Jarbas Silva
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2009
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFVUniversidade Federal de ViçosaUFV.
Druh dokumentu: masterThesis
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
An alternative to quantify and predict the forest potential productivity is the use of process-based models (PBMs). Among the various existent models in the forest area, the 3- PG (Physiological Principles in Prediction Growth) has been used more recently, which, in essence, is a model of water and solar radiation use efficiency and of carbon partitioning. In Brazil, the results obtained with this model have been good, but these results also show the need of parameterisation and calibration of the model through the adjustment of the values of the parameters and relationships, for the conditions of forest sites. There are not works of this type for the cerrado of Minas Gerais (MG). In this study, we made a parameterisation, calibration and validation of the 3- PG model for fast-growing eucalypt plantations at the cerrado of Minas Gerais. The study was conducted with data from the regions of Curvelo and Itacambira MG and two genetic materials (hybrid clones of E. grandis x E. urophylla) were evaluated during a cycle of production (0,25, 1, 2, 3, 5 and 7 years). At the stage of parameterisation, plots constituted of 40 plants were established. The diameter of the plants was measured at 1,30 m high (dbh), and four plants with dbh of around the average per plot were sampled destructively. The diameter (dbh), the total (H) and commercial (Hc) height, the stand volume excluding branch & bark (V) and the aboveground and root biomass were measured in these trees. It was also determined the specific leaf area (σf), the wood density (ρ) and the fraction of stem biomass as branch and bark (pBB). The litterfall rate has been monitored through collectors of 0.5 x 0.5 m distributed in six random points in each plot. Through non-linear models allometric relationships were adjusted, that describe the relationship among the total height, the stem biomass including branches and bark, and the stand volume as a function of dbh, and also equations that describe the behavior of the σf, ρ and pBB as a function of the age. During the stage of calibration, the estimates for dbh, H, V, dry matter of stem and basal area, obtained through the parameterised model, were compared to data measured in the field in each situation and the eventual deviations were minimized by adjusting the values of some variables of the model that were not measured. At the stage of validation, estimates for dbh, V and H, obtained through the parameterized and calibrated model, were compared to independent data (continuum and pre-cut forest inventory) to evaluate the reliability and capacity of extrapolation of the model. In relation to the dendrometric data, the material 3334 has a much more superior productivity than the material 3336 in the region of Curvelo, but in Itacambira the behavior of both materials in terms of productivity is similar. As concerning the performance of the model, it was satisfactory when simulating the growth of eucalypt forests for the clones 3334 and 3336 in Itacambira, and for the clone 3336 in the region of Curvelo. The estimates obtained through the general model developed for the region of cerrado also present significant correlation with the observed data, either at the stage of calibration or at the stage of validation. For the material 3334 in Curvelo, even after alterations in important variables of the model it was not possible to obtain a satisfactory adjustment of the 3-PG, however, the performance of the adjusted model for this condition was superior to the other available parameterisations. In conclusion, the 3-PG model adjusted for the cerrado of Minas Gerais was efficient in simulate the growth of eucalypt forests in the region, and the performance of the model was superior to other parameterisations of available models.
Uma alternativa para a quantificação e prognose do potencial produtivo de florestas plantadas é o emprego de modelos baseados em processos. Dentre os vários modelos existentes na área florestal, mais recentemente tem-se utilizado o 3-PG (Physiological Principles in Prediction Growth), que, em essência, é um modelo de eficiência de uso de radiação solar e água, e de partição de carbono. Os resultados obtidos com este modelo no Brasil tem sido bons, mas mostram a necessidade de parametrização e calibração do mesmo, por meio de ajustes dos valores dos parâmetros e relacionamentos, para as condições do sitio florestal, não havendo trabalhos desse tipo para o cerrado de Minas Gerais (MG). Neste trabalho, realizou-se a parametrização, calibração e validação do modelo 3-PG para plantios de eucalipto na região do cerrado de MG. Para tanto, o trabalho foi conduzido com dados das regiões de Curvelo e Itacambira MG, para dois materiais genéticos (híbridos clonais de E. grandis x E. urophylla), avaliados ao longo de um ciclo produtivo (0,25, 1, 2, 3, 5 e 7 anos). Na etapa de parametrização foram estabelecidas parcelas constituídas por 40 plantas, nas quais foi medido o diâmetro a 1,30 m de altura (dap), sendo abatidas quatro plantas com dap em torno da média por parcela. O diâmetro (dap), a altura total (H) e comercial (Hc), o volume de lenho (V) e a biomassa da parte aérea e raiz foram mensuradas nestas árvores. Foram determinadas também a área foliar específica (σf), a densidade da madeira (ρ) e a fração de galho e casca em relação à biomassa da parte aérea (pBB) excluindo as folhas. A taxa de queda de litter tem sido monitorada por meio de coletores de 0,5 x 0,5 m espalhados em 6 pontos aleatórios em cada parcela. Por meio de modelos não-lineares foram ajustadas equações alométricas que descrevem o relacionamento entre a altura total, a biomassa de stem (lenho + casca + galhos) e o volume de lenho em função do dap, e também equações que descrevem o comportamento da σf, ρ e pBB em função da idade. Durante a etapa de calibração, as estimativas para dap, H, V, matéria seca de stem e área basal, obtidas pelo modelo parametrizado, foram comparadas com dados medidos no campo em cada situação e os eventuais desvios foram minimizados por meio de ajustes ( tuning ) nos valores de algumas variáveis do modelo que não foram medidas. Na etapa de validação, estimativas para dap, V e H, obtidas pelo modelo parametrizado e calibrado, foram comparadas com dados independentes (inventário florestal contínuo e précorte) para avaliar a confiabilidade e a capacidade de extrapolação do modelo. Com relação aos dados dendrométricos, o material 3334 tem produtividade muito superior ao 3336 na região de Curvelo, mas em Itacambira o comportamento dos dois materiais em termos produtivos é semelhante. Já quanto ao desempenho do modelo, o mesmo foi satisfatório, ao simular o crescimento de florestas de eucalipto para os clones 3334 e 3336 em Itacambira e para o clone 3336 na região de Curvelo. As estimativas obtidas pelo modelo geral desenvolvido para a região do cerrado também apresentaram correlação significativa, com os dados observados, tanto na etapa de calibração, quanto na de validação. Para o material 3334 em Curvelo, mesmo após alterações em variáveis importantes do modelo, não foi possível obter ajuste do 3-PG que fosse satisfatório, sendo, no entanto, o desempenho do modelo ajustado para essa condição, superior ao de outras parametrizações disponíveis. Dessa forma, conclui-se que o modelo 3-PG ajustado para o Cerrado de Minas Gerais foi eficiente em simular o crescimento de florestas de eucalipto na região, sendo o desempenho do mesmo, superior ao de outras parametrizações do modelo disponíveis.
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