Diámetro de fustes como estimadores del peso en cultivos

Tercer Congreso Internacional de Salicáceas en Argentina
Trabajo Técnico
Diámetro de fustes como estimadores del peso en cultivos energéticos de Salix
babylonica var. sacramenta .
BUSTAMANTE J.1; PÉREZ S.2; LLERA J.3; Zanetti P.4
Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Cuyo. Almirante Brown 500
Chacras de Coria. Mendoza - República Argentina M5528AHB
1-2-3
Docentes-investigadores; 4- Personal de apoyo. [email protected];
[email protected]; [email protected]; [email protected]
Resumen
En el desarrollo de cultivos energéticos con forestales, el contar con un indicador que
nos permita estimar el peso de la biomasa producida a un momento determinado del
ciclo de cultivo, nos brinda una información valiosa para la planificación del
aprovechamiento de esa biomasa. En Mendoza, Argentina se instaló un ensayo con
forestales plantados a densidades de 10.000 y 20.000 plantas.ha-1, pensando realizar
su aprovechamiento en turnos de corta de dos años. El objetivo fue evaluar el
comportamiento de las especies, la cantidad de biomasa producida y algunas
características de la misma como materia prima para su uso como fuente de energía.
Entre las especies y clones ensayados se encuentra el Salix babylonica var
sacramenta `Sauce americano`. Al momento de corta luego del primer turno de
aprovechamiento, se determinó sobre los fustes cosechados, el peso de cada uno de
ellos y los diámetros de cada fuste a la altura de corte, a los 60 cm y 100 cm, con el fin
de determinar si los valores de estas variables guardan alguna relación entre ellos y
por lo tanto los diámetros pueden ser utilizados como estimadores del peso de la
biomasa contenida en dichos fustes. Los resultados obtenidos determinan los
siguientes modelos de estimación de peso fresco (PF) en gramos de los fustes, en
función de: su diámetro (en mm) en la base (DB): PF=0,081. DB2,65; en función de su
diámetro (en mm) a 60cm (D60):PF=0,24. D602,56 y en función de su diámetro (en mm)
a 100cm (D100): PF=0,33. D1002,53. Los tres modelos con un R2 = 0,96. De lo
expresado se concluye que los diámetros del fuste, a la altura de corte, a los 60cm y a
los 100 cm, constituyen buenos estimadores del peso de la biomasa presente en los
mismos.
Palabras clave: cultivos energéticos, Salicáceas, estimadores biomasa.
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Trabajo Técnico
Introducción
En el caso de plantaciones de forestales en alta densidad y cortos turnos de rotación,
destinadas a la producción de biomasa, en numerosas ocasiones, cuando no se posee
una experiencia previa (como ocurre en nuestra región), o cuando se quiere saber cuál
es el peso de la biomasa existente en una plantación en un determinado tiempo que
no es el momento de corta surge como una buena herramienta para tal fin, el uso de
funciones estimadoras de biomasa.
Estas funciones o ecuaciones de estimación o predicción relacionan el crecimiento de
una de las partes de un organismo con otra parte o con la totalidad del mismo.
Sochacki et ál. (2007).
Debe tenerse en cuenta que las fórmulas desarrolladas para estimar el peso de fustes
de árboles de mayor edad pueden no ajustarse convenientemente a este tipo de
cultivo y dar por lo tanto errores más o menos significativos.
Especie o clon, edad y variables de sitio, han demostrado tener influencias en la
relación entre el diámetro del fuste y el peso, en grado variable, en diferentes estudios
de estimación de biomasa en SRF (Short Rotation Forestry); por ello las ecuaciones
deben ser específicas para el clon y edad, pero se pueden generalizar para varios
sitios y en ese caso la desviación no debería ser mayor al 10%; la medición del
diámetro del fuste como variable independiente, usando ecuaciones intermedias (clon
y edad) es suficiente por lo tanto, para predecir la biomasa aérea eficientemente y con
un aceptable error (Telenius y Verwijst 1995).
Podemos encontrar referencias de investigadores que han realizado trabajos en esta
temática, así Zewdie et ál. (2009), utilizaron 10 funciones de correlación entre diámetro
a la altura de corte, altura total y una combinación de ambos, para estimar la
producción de biomasa. Las funciones que utilizan D (diámetros) y H (alturas) son las
que tienen mejores correlaciones. Cuando solo se usa una variable, se obtienen
mejores resultados con el diámetro.
Benetka et ál.(2007), en 12 clones de Populus nigra y un clon de Populus..
maximowiczii x Populus trichocarpa, observaron una muy alta correlación a partir del
diámetro de los fustes a los 50 cm con la altura de los mismos; Vande Walle et ál.
(2007), establecieron curvas de correlación entre el peso seco de la biomasa de fustes
y el diámetro a los 30 cm, en Betula péndula, Acer pseudoplatanus, Populus
trichocarpa x Populus deltoides `Hoogvorst´ y Salix viminalis, con turno de corta de 4
años; Linderson et ál. (2007) usaron la ecuación WB = 79,6497 – 14,5253 SD +
1,59616 SD2; donde, WB = biomasa leñosa y SD=diámetro del brote a los 50 cm, para
estimar pesos en Salix viminalis, Salix dasyclados x Salix bujatica y Salix viminalis x
Salix schewerinii de tres años de edad.
Al Afas et ál. (2008), utilizaron para álamos en el segundo año de crecimiento de un
tercer ciclo de rotación de 4 años, la ecuación de predicción M= a Db, donde M es la
biomasa seca; a y b coeficientes de regresión y D el diámetro del fuste a 22 cm.
Arevalo et ál. (2007) adaptaron funciones estimadoras de biomasa a Salix discolor,
Salix alba, Salix dasyclados y Salix sachalinensis; especies cultivadas en el noreste de
Norteamérica. Telenius y Verwijst(1995) analizaron datos alométricos de Salix
viminalis y Salix dasyclados en 124 sitios de Suecia usando un modelo no-linear de
dos parámetros (diámetro y altura).
Laureysens et ál. (2005), en cultivos de 17 clones de álamos de tres años de edad
(segunda rotación), establecieron como función de predicción: DM = a.db, donde a y b
son coeficientes de correlación entre DM (materia seca) y d (diámetro del fuste a los
22cm).
En Salix viminalis de 5 años, Adler et ál. (2005), midieron la sección de los fustes a 55
cm, para establecer una ecuación de correlación que les permitiera conocer la
proporción de corteza de dicho fuste, estableciendo que: BP = a1 + b1 . Dc1; donde BP
es el porcentaje de corteza del fuste; D es el diámetro a 55 cm y a, b, c, son los
parámetros estimadores. R2 = 0,93.
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Materiales y Métodos
La parcela experimental se instaló en una propiedad rural que posee riego con aguas
de afluentes domiciliarios tratados, ubicada en una de las ACRE (Área de Cultivos
Restringidos Especiales) que posee la provincia, ubicada a aproximadamente 20 km.
al norte de la ciudad capital de Mendoza.
El material vegetal utilizado fue: Salix babilónica var. sacramenta Hortus, ‘Sauce
americano’
Como material de plantación se usó estacas leñosas de un año, de 30 cm de longitud,
las que se colocaron en dos marcos de plantación distinta:
1) en una doble hilera con distancia de 75 cm, luego 150 cm, otra doble hilera, y así
alternativamente, con un distanciamiento entre plantas de 90 cm en el sentido de la
hilera, obteniendo una densidad de 10.000 plantas por hectárea.
2) en una doble hilera con distancia de 60 cm, luego 120 cm, otra doble hilera, y así
alternativamente, con un distanciamiento entre plantas de 55 cm en el sentido de la
hilera, obteniendo así una densidad de 20.000 plantas por hectárea.
Al cabo del primer ciclo de corta (tres años desde plantación; dos años desde el
recepe), se cortaron todos los fustes producidos por 20 plantas por parcela a 10 cm de
la superficie del suelo.
Con calibre digital se midió el diámetro en todos los fustes producidos por cada planta
a la altura del corte y a 60cm y 100cm de altura sobre el mismo, y se pesaron in situ
para así obtener el peso fresco individual de cada brote.
Resultados
Relación entre diámetro base en mm y peso fresco:
Al relacionar el diámetro en la base de los fustes al primer ciclo de corta (en mm), con
su correspondiente peso fresco (en g), se advierte según el gráfico de dispersión para
309 pares de datos (Gráfico 1), su relación tipo curvilíneal.
Sauce americano
Peso fresco (g)
13493,8
10120,3
6746,9
3373,4
0,0
8
29
50
72
93
Diámetro Base (mm)
Gráfico 1: Relación entre el diámetro en la base de fustes de sauce americano y su
peso fresco.
Es por ello que se realiza una transformación logarítmica de ambas variables y se
realiza un análisis de regresión simple lineal. El modelo lineal resultante es ln(Peso)= 2.51 + 2.65 ln(DB).
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Su ajustamiento dio un R2 = 0,96.
Las pruebas de significancia para el modelo (prueba de F) y para cada uno de los
coeficientes (prueba de t) resultaron significativas (p-valor<0.0001). El análisis de sus
residuos estandarizados nos indica que el supuesto de homogeneidad de varianzas se
cumple, no se advierte patrón no aleatorio en los residuos y los mismos se encuentran
dentro del intervalo (-3; +3). Un análisis Q-plot de los residuos no indica un problema
de falta de normalidad (r=0,98).
Dados estos resultados es que se obtiene, por transformación de sus coeficientes, el
siguiente modelo de estimación de peso fresco de fuste (PF) en función de su
diámetro base (DB); PF=0,081. DB2,65 .
Quedando reflejado el mismo en el gráfico 2.
13494
11245
Peso Fresco (g)
8996
6747
4498
2249
0
8
29
50
Diámetro Base (mm)
Peso
72
Estimado
Gráfico 2: Relación entre el diámetro en la base (mm) y su correspondiente peso
fresco (g) y su estimación con PF=0.081. DB2.65 (R2=0,96; n=309)
Relación entre diámetro a 60cm y peso fresco:
Al relacionar el diámetro de los fustes del primer ciclo de corta (en mm) a 60cm, con
su correspondiente peso fresco (en g), se advierte según el gráfico de dispersión para
304 pares de datos (Gráfico 3), su relación tipo curvilíneal.
93
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Relación peso fresco y diámetro a 60 cm
13494
Peso fresco (g)
11245
8996
6747
4498
2249
0
0
18
36
54
71
Diámetro a 60 (mm)
Gráfico 3: Relación entre el diámetro a 60cm de fustes de sauce americano y su peso
fresco.
Es por ello que se realiza una transformación logarítmica de ambas variables y se
realiza un análisis de regresión simple lineal. El modelo lineal resultante es ln(Peso)=
-1,44 + 2,56 ln(D60). Su ajustamiento dio un R2 = 0,96.
Sus pruebas de significancia para el modelo (prueba de F) y para cada uno de los
coeficientes (prueba de t) resultaron significativas (p-valor<0.0001). El análisis de sus
residuos estandarizados nos indica que el supuesto de homogeneidad de varianzas se
cumple, no se advierte patrón no aleatorio en los residuos y los mismos se encuentran
dentro del intervalo (-3; +3). Un análisis Q-plot de los residuos no indica un problema
de falta de normalidad (r=0,98).
Dados estos resultados es que se obtiene, por transformación de sus coeficientes, el
siguiente modelo de estimación de peso fresco de fuste (PF) en función de su
diámetro a 60 cm (D60): PF=0,24. D602,56 .
Quedando reflejado el mismo en el gráfico 4.
13494
Peso Fresco (g)
11245
8996
6747
4498
2249
0
0
12
24
36
48
60
71
Diámetro a 60 (mm)
Peso
Estimación
Gráfico 4: Relación entre el diámetro a 60cm de fustes de sauce americano y su
correspondiente peso fresco (g) y su estimación con PF=0,24. D602.56 (R2=0,96;
n=304)
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Trabajo Técnico
Relación entre diámetro a 100cm y peso fresco:
Al relacionar el diámetro de los fustes del primer ciclo de corte (en mm) a 100 cm, con
su correspondiente peso fresco (en g), se advierte según el gráfico de dispersión para
304 pares de datos (Gráfico 5), su relación tipo curvilíneal.
Relación peso fresco-diámetro a 100cm
13493,8
Peso fresco (g)
11244,8
8995,9
6746,9
4497,9
2249,0
0,0
6
22
38
53
69
Diámetro a 100 (mm)
Gráfico 5: Relación entre el diámetro a 100cm de fustes de sauce americano y su peso
fresco
Es por ello que se realiza una transformación logarítmica de ambas variables y se
realiza un análisis de regresión simple lineal. El modelo lineal resultante es ln(Peso)= 1,10 + 2,53 ln(D100).Su ajustamiento dio un R2 = 0,96.
Sus pruebas de significancia para el modelo (prueba de F) y para cada uno de los
coeficientes (prueba de t) resultaron significativas (p-valor<0.0001). El análisis de sus
residuos estandarizados nos indica que el supuesto de homogeneidad de varianzas se
cumple, no se advierte patrón no aleatorio en los residuos y los mismos se encuentran
dentro del intervalo (-3; +3). Un análisis Q-plot de los residuos no indica un problema
de falta de normalidad (r=0,98).
Dados estos resultados es que se obtiene, por transformación de sus coeficientes, el
siguiente modelo de estimación de peso fresco de fuste (PF) en función de su
diámetro a 100cm (D100): PF=0,33. D1002,53
Quedando reflejado el mismo en el gráfico 6.
Tercer Congreso Internacional de Salicáceas en Argentina
Trabajo Técnico
13904,3
Peso fresco (g)
11586,9
9269,5
6952,2
4634,8
2317,4
0,0
0
17
35
52
69
Diámetro a 100 (mm)
Peso Fresco
Estimación
Gráfico 6: Relación entre el diámetro (en mm), de fustes de sauce americano a 100cm
y su correspondiente peso fresco (g) y su estimación con PF=0,33. DB2.53 (R2=0,96;
n=304)
Conclusiones
De lo expresado se concluye que para Salix babylonica var sacramenta `Sauce
americano`, cultivado en densidades de 10.000 y 20.000 plantas.ha-1, en turnos de
corta bianuales; los diámetros de fuste a la altura de corte, a los 60cm y a los 100 cm,
constituyen buenos estimadores del peso fresco de la biomasa presente en dichos
fustes.
Agradecimientos
A la empresa Cuyoplacas, S.A. que ha cedido el terreno en donde está instalado el
ensayo.
A la Secretaría de Ciencia, Técnica y Posgrado de la UNCuyo, al Instituto de Energía
de la Universidad Nacional de Cuyo y a la empresa YPF S.A., que han financiado la
investigación.
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