Destructive sampling of 20 trees of four tree species in a mixed New England conifer/hardwood stand shows that leaf area comprises 72, 77, and 78 percent of plant area as measured with digital hemispherical photography of the stand in (1) leaf-off, (2) leaf-out and pre-harvest, and (3) leaf-out and post-harvest conditions. Leaf area index values for the stand, estimated through destructive sampling, were 4.42, 5.98, and 5.08 respectively, documenting the progression of leaf growth through post-harvest. Terrestrial lidar scans (TLS) of the stand in (1) leaf-off and (2) leaf-out and pre-harvest conditions provided leaf area index values of 4.49 and 6.00 using the correction applied to observed plant area index, showing good agreement. The method relies on destructive sampling to relate the weight of foliage removed from sample trees to leaf area and fine twig area within the foliage as measured by a flatbed scanner. Two conifer species, eastern hemlock and white pine, and two deciduous species, red maple and red oak, in five diameter-size classes, were harvested from the 50 x 50-m stand in late summer. Leaf and twig areas of these trees provided species-specific allometric equations relating stem basal area to leaf and twig area, and a stand map provided species, counts and diameters of all trees in the plot. These data then allowed estimation of the leaf area of the stand as a whole for comparison with optical methods. The ratios of leaf to fine-branch area for each species vary, with values of 5.33, 25.38, 260.88 and 140.35 for eastern hemlock, white pine, red maple, and red oak respectively. This variance shows that woody-to-total area constants, which are used for calculating leaf area index from plant area index values determined by optical gap probability methods, will be quite dependent on stand composition and questions the common usage of literature constants for this purpose. This study shows how destructive sampling can lead to better estimation of forest leaf area index and wood area index from hemispherical photography and terrestrial lidar scanning, which has the potential to improve modeling of nutrient cycling and carbon balance in ecosystem models.

農林水産研究情報センターで作成したPDFファイルを使用している。

This study aimed at developing allometric equations for the estimation of aboveground biomass of black willow and eastern cottonwood and determine biomass production by these species under several planting spacing and harvest frequency combinations. Logarithmic model with dbh and tree height was the best fitting model for individual tree aboveground biomass estimation of both species. At area level, logarithmic models with stand age, dominant height, and planting density produced the best results. Mixed-effects modeling showed statistically significant effects of harvest frequency for eastern cottonwood but not for black willow. Overall, we conclude that, biomass production of black willow and eastern cottonwood would play a critical role in the fulfillment of the wood energy demands and biomass yields can be enhanced by considering management factors during plantation. These findings will be useful to forest owners in Lower Mississippi Alluvial Valley for estimating biomass without destructive sampling and have optimal biomass production.

農林水産研究情報センターで作成したPDFファイルを使用している。

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruno Cruz de Souza.pdf: 532343 bytes, checksum: 8dec8be4074dd0c056e30ae071d41e56 (MD5) Previous issue date: 2009-08-31 / Among the remaining existing mountainous areas have not yet been characterized for their composition and structure, it is believed that these remnants harbor a high biological diversity. Seeking to expand the knowledge phytoecological caatinga, particularly mountainous areas, this study assessed the species richness, diversity and plant community structure present and, through mathematical models propose drawing the allometric equation for estimating carbon stock in plants of the caatinga. The location of the study was the Serra da Arara in the municipality of São João do Cariri micro Cariri West. The land use history showed that there occurred 40 years extraction of firewood and currently the vegetation is retained. To phytosociological sampling was adopted the usual inclusion criteria for this type 11 of vegetation, characterized by the method of point-and-quadrant, which consisted of randomly selecting 30 sample units, and each plant chosen 6-point. The calculated parameters of diversity were the index of Shannon diversity, richness of taxa, equitability and richness estimators nonparametric Chao 1 and Jackknife 1. For structural analysis were determined by the total density and basal area, and the species in diameter classes and high, estimated to determine the projection area and canopy biomass was used the allometric equations, Copa (m2) = 0 , 1939 x diameter (cm) 1.6311 and Biomass Kg = 0.2627 DAP 1.9010. To elaborate the allometric equation of carbon stock, depending on the measures and DNS HT were tested regression models simple and multiple linear, logarithmic, exponential, geometric and power function. All data were processed by the software Native forest 2 and Bioestat 5.0. It was recorded 32 species in 11 families who had a rate of taxon richness and diversity of 4.86 Shannon 2.71. Values considered high when compared with work done on other studies of caatinga. The structural parameters showed low values, density (2.395 planta/ha-1), basal area (6.69 m2/ha-1), average height and diameter (3.52 and 8.67 cm), crown area ( 5872 m2 ha-1) and biomass (16.3 kg ha-1). The dominant species were the shrub layer, confirming that the vegetation in Old Cariris presents a face-sized specimens with "low" and are distributed in a scattered way, it is open, however, their diversity is high probably because we it is a mountainous area, indicating that these areas are conserved and thus play role of buffer zones for these locations. After testing the equation modeling carbon stock, it was observed that the variable total height (HT) when evaluated alone showed low values for the coefficient of determination R2 is not recommended for estimating carbon stock (CS). DNS showed the best correlation with the CS, however, the values obtained for the coefficient of determination were insufficient and can explain only 40% of variations. The combination of the DNS with HT resulted in improvement in the value of the coefficient. The models that were best suited to the type potency (CS = a DNS b) and linear regression and multiple (CS = a + bX), however, the small sample did not arrive at an equation for greater accuracy, which allow us to estimate the potential carbon storage in plants of the caatinga. / Dentre os remanescentes existentes, as áreas serranas ainda não foram caracterizadas quanto a sua composição e estrutura, acredita-se que esses remanescentes abrigam uma elevada diversidade biológica. Objetivando ampliar o conhecimento fitoecológico da caatinga, em especial das áreas serranas, nesse estudo avaliou-se a riqueza de espécies, diversidade e estrutura da comunidade vegetal presente e, através de modelos matemáticos propor a elaboração da equação alométrica para estimativa do estoque de carbono em plantas da caatinga. A localidade do estudo foi a Serra da Arara no município de São João do Cariri, microrregião do Cariri Ocidental. O histórico de uso apontou que há 40 anos ocorreu extração de lenha e atualmente a vegetação encontra-se conservada. Para amostragem fitossociológica foi adotado os critérios de inclusão usuais para esse tipo de vegetação, sendo caracterizada 10 pelo método do ponto-e-quadrante, que consistiu na escolha aleatória de 30 unidades amostrais e em cada uma delas escolhidas 6 plantas-ponto. Os parâmetros calculados de diversidade foram o índice de diversidade de Shannon, riqueza de táxons, equabilidade e os estimadores de riqueza não-paramétricos Chao 1 e Jackknife 1 . Para análise estrutural foram determinadas a densidade total e área basal total, sendo as espécies distribuídas em classes de diâmetro e de altura, para determinação estimada da área de projeção de copa e da biomassa, foi utilizadas as equações alométricas, Copa (m2) = 0,1939 x diâmetro (cm)1.6311 e Biomassa Kg = 0,2627. DAP 1,9010. Para elaboração da equação alométrica de estoque de carbono, em função das medidas de DNS e HT, foram testados os modelos de regressão linear simples e múltipla, logarítmico, exponencial, geométrico e função de potência. Todos os dados foram tratados pelos os softwares Mata nativa 2 e Bioestat 5.0. Registrou-se 32 espécies em 11 famílias que apresentaram um índice de riqueza de táxon de 4,86 e a diversidade de Shannon 2,71. Valores considerados elevados quando comparados com trabalhos realizados em outras fisionomias de caatinga. Os parâmetros de estrutura apresentaram valores baixos, densidade (2.395 planta/ha-1), área basal (6,69 m2/ha-1), altura e diâmetro médios (3,52 m e 8,67 cm), área da copa (5.872 m2 ha-1) e biomassa (16,3 Kg ha-1). As espécies dominantes foram do estrato arbustivo, confirmando-se que a vegetação dos Cariris Velhos apresenta uma fisionomia de espécimes com porte baixo e por se distribuírem de forma esparsa, considerase aberta, no entanto, sua diversidade é alta provavelmente por se tratar de uma área serrana, indicando que estas áreas são mais conservadas e assim desempenham função de zonas tampão para essas localidades. Após os testes de modelagem da equação de estoque de carbono, observou-se que a variável altura total (HT) quando avaliada isoladamente demonstrou baixos valores para o coeficiente de determinação R2, não sendo recomendada para estimar o estoque de carbono (EC). O DNS apresentou melhor correlação com o EC, porém, os valores obtidos para o coeficiente de determinação foram insuficientes, sendo possível explicar apenas 40% das variações. A combinação do DNS com a HT resultou em melhoria no valor do coeficiente. Os modelos que melhor se adequaram foram a função do tipo potência (EC= a DNS b) e a regressão linear simples e múltipla (EC = a + bX), no entanto, a baixa amostragem não permitiu formular uma equação, de maior precisão, que possibilitasse estimar o potencial de estoque de carbono em plantas da caatinga.

No description available.

The objective of this study was to test the line intersect sampling (LIS) methodology using the design-based inference with stratified systematic sampling and two transect shapes: a straight line and a cross shape, both with three different lengths (100, 150, and 200 m) to estimate the number of coarse woody debris (CWD) elements, their volume, biomass and carbon stocks; by decay class; furthermore, we fit and select CWD biomass and carbon models. The study area includes two types of native forest in the State of São Paulo, Brazil: a Seasonal Semi-deciduous Forest (SSF) and a Cerrado sensu-stricto (CSS). Two strata were chosen in each area, and in each stratum ten sampling units were installed according to a systematic sampling protocol. Each sampling unit had one North- South line of 200 m superimposed over the other lengths (100 and 150 m) and three lines (one for each length) in the East-West direction forming the cross shapes, for a total 650 m per sampling unit. All CWD elements with a diameter _ 10 cm that crossed the transect were tallied. For each element, the diameter, length, perpendicular width, decay class, and (when possible) species was recorded. Disc samples were taken from each element, from which cylinder samples were extracted then oven dried to determine density. These cylinders were milled and analyzed to determine carbon content (%). The volume of each element was calculated by taking the difference between cross-sectional area and any hollowed area, then multiplying by the element\'s length. Biomass was calculated by multiplying volume values by density values, and carbon stocks were calculated by multiplying biomass by the carbon percentage factors computed via lab analysis. Total estimators were calculated by area and per hectare for the number of CWD elements, their volume, biomass, and carbon stocks. These estimators were calculated by stratum then combined across the entire sample population. The data from each sampling unit was also used to calculate the wood density and carbon concentration by decay class, as well as to fit linear and nonlinear models. For the SSF area, the most accurate transect design was the 200 m cross shaped; and for the CSS area was selected the 150 m cross shape. Both areas showed lower biomass values (1.3 and 6.7 Mg/ha for the CSS and SSF areas, respectively) than other studies in the Amazon Forest where CWD research has been conducted. In both areas, as the decay class increased (from least to most rotten material), wood density decreased, which follows the same pattern as other literature. Carbon concentration barely changed within decay classes. Using a conversion constant of 50%, similar carbon stock results were obtained. Nonlinear models (using diameter and length as predictor variables) proved an efficient tool for predicting CWD biomass at an element level. As expected, biomass data exhibited heteroscedasticity, which was mitigated by modeling the variance of the residuals with a power function of the combined variable. Adding decay class as an indicator variable also resulted in model improvement. / Este estudo buscou testar a metodologia de amostragem pela linha interceptadora (LIS), usando a inferência baseada no design, com amostragem sistemática estratificada em duas formas de transectos: linha reta e forma de cruz, ambos com três diferentes comprimentos de transectos: 100, 150 e 200 m para estimar o número de elementos, volume, biomassa e estoque de carbono de madeira morta; investigar a densidade da madeira e a concentração de carbono da madeira morta pela classe de decomposição; e, ajustar e selecionar modelos de biomassa e carbono de madeira morta, em dois tipos de floresta nativa no estado de São Paulo, Brasil: uma Floresta Estacional Semidecidual (SSF) e um Cerrado sensu-stricto (CSS). Em cada tipo florestal foram selecionados dois estratos e localidas dez unidades de amostragem em cada. A unidade de amostragem é um transecto Norte-Sul, com 200 m, que sobrepõe os outros comprimentos (100 e 150 m), e três transectos (para cada comprimento) na direção Leste-Oeste, formando a cruz, totalizando 650m. Foram medidos todos os elementos de madeira morta grossa (CWD) que cruzaram o transecto com um diâmetro _10 cm. Foi medido o diâmetro na interseção, o comprimento, a largura perpendicular, o elemento foi classificado de acordo com a classe de decomposição e, quando possível, a espécie foi identificada. De cada elemento foi retirado um disco de amostra na interseção, este foi fotografado para o cálculo da área oca. De cada disco foram extraídos cilindros, secos em estufa para determinação da densidade, estes foram moídos e analisados para determinação do teor de carbono (%). O volume de cada elemento foi calculado pela diferença da área seccional e área oca, multiplicada pelo comprimento; a biomassa foi calculada multiplicando o volume pela densidade; e o estoque de carbono foi calculado multiplicando a biomassa pela concentração de carbono. Os estimadores do total foram calculados por área e por hectare para o número de elementos de CWD, volume, biomassa e estoque de carbono; foram calculados por estrato, e combinados para a população. Os dados dos 650m de cada unidade foram utilizados para calcular as médias da densidade da madeira e concentração de carbono por classe de decomposição e, para construção de modelos lineares e não-lineares. Para a SSF, o design mais preciso foi transectos em forma de cruz, com 200 m. Para CSS foram selecionados transectos em cruz, com 150 m. As áreas apresentaram valores de biomassa 1.3-6.7 Mg/ha para CSS e SSF, respectivamente. Em ambos tipos florestais foi encontrado que à medida que a classe de decomposição aumenta (mais fresco para mais podre), a densidade da madeira diminui, seguindo os mesmos padrões encontrados na literatura. A concentração de carbono não apresentou mudança dentro das classes de decomposição. Modelos nãolineares com diâmetro e comprimento como variáveis preditoras provaram ser uma ferramenta eficiente para predizer a biomassa e carbono de CWD. Como esperado, os dados de biomassa apresentaram heterocedasticidade, mitigada pela modelagem da variância dos resíduos com uma função de potência. A adição da classe de decomposição como variável indicadora também mostrou melhora nos modelos.

The objective of this study was to test the line intersect sampling (LIS) methodology using the design-based inference with stratified systematic sampling and two transect shapes: a straight line and a cross shape, both with three different lengths (100, 150, and 200 m) to estimate the number of coarse woody debris (CWD) elements, their volume, biomass and carbon stocks; by decay class; furthermore, we fit and select CWD biomass and carbon models. The study area includes two types of native forest in the State of São Paulo, Brazil: a Seasonal Semi-deciduous Forest (SSF) and a Cerrado sensu-stricto (CSS). Two strata were chosen in each area, and in each stratum ten sampling units were installed according to a systematic sampling protocol. Each sampling unit had one North- South line of 200 m superimposed over the other lengths (100 and 150 m) and three lines (one for each length) in the East-West direction forming the cross shapes, for a total 650 m per sampling unit. All CWD elements with a diameter _ 10 cm that crossed the transect were tallied. For each element, the diameter, length, perpendicular width, decay class, and (when possible) species was recorded. Disc samples were taken from each element, from which cylinder samples were extracted then oven dried to determine density. These cylinders were milled and analyzed to determine carbon content (%). The volume of each element was calculated by taking the difference between cross-sectional area and any hollowed area, then multiplying by the element\'s length. Biomass was calculated by multiplying volume values by density values, and carbon stocks were calculated by multiplying biomass by the carbon percentage factors computed via lab analysis. Total estimators were calculated by area and per hectare for the number of CWD elements, their volume, biomass, and carbon stocks. These estimators were calculated by stratum then combined across the entire sample population. The data from each sampling unit was also used to calculate the wood density and carbon concentration by decay class, as well as to fit linear and nonlinear models. For the SSF area, the most accurate transect design was the 200 m cross shaped; and for the CSS area was selected the 150 m cross shape. Both areas showed lower biomass values (1.3 and 6.7 Mg/ha for the CSS and SSF areas, respectively) than other studies in the Amazon Forest where CWD research has been conducted. In both areas, as the decay class increased (from least to most rotten material), wood density decreased, which follows the same pattern as other literature. Carbon concentration barely changed within decay classes. Using a conversion constant of 50%, similar carbon stock results were obtained. Nonlinear models (using diameter and length as predictor variables) proved an efficient tool for predicting CWD biomass at an element level. As expected, biomass data exhibited heteroscedasticity, which was mitigated by modeling the variance of the residuals with a power function of the combined variable. Adding decay class as an indicator variable also resulted in model improvement. / Este estudo buscou testar a metodologia de amostragem pela linha interceptadora (LIS), usando a inferência baseada no design, com amostragem sistemática estratificada em duas formas de transectos: linha reta e forma de cruz, ambos com três diferentes comprimentos de transectos: 100, 150 e 200 m para estimar o número de elementos, volume, biomassa e estoque de carbono de madeira morta; investigar a densidade da madeira e a concentração de carbono da madeira morta pela classe de decomposição; e, ajustar e selecionar modelos de biomassa e carbono de madeira morta, em dois tipos de floresta nativa no estado de São Paulo, Brasil: uma Floresta Estacional Semidecidual (SSF) e um Cerrado sensu-stricto (CSS). Em cada tipo florestal foram selecionados dois estratos e localidas dez unidades de amostragem em cada. A unidade de amostragem é um transecto Norte-Sul, com 200 m, que sobrepõe os outros comprimentos (100 e 150 m), e três transectos (para cada comprimento) na direção Leste-Oeste, formando a cruz, totalizando 650m. Foram medidos todos os elementos de madeira morta grossa (CWD) que cruzaram o transecto com um diâmetro _10 cm. Foi medido o diâmetro na interseção, o comprimento, a largura perpendicular, o elemento foi classificado de acordo com a classe de decomposição e, quando possível, a espécie foi identificada. De cada elemento foi retirado um disco de amostra na interseção, este foi fotografado para o cálculo da área oca. De cada disco foram extraídos cilindros, secos em estufa para determinação da densidade, estes foram moídos e analisados para determinação do teor de carbono (%). O volume de cada elemento foi calculado pela diferença da área seccional e área oca, multiplicada pelo comprimento; a biomassa foi calculada multiplicando o volume pela densidade; e o estoque de carbono foi calculado multiplicando a biomassa pela concentração de carbono. Os estimadores do total foram calculados por área e por hectare para o número de elementos de CWD, volume, biomassa e estoque de carbono; foram calculados por estrato, e combinados para a população. Os dados dos 650m de cada unidade foram utilizados para calcular as médias da densidade da madeira e concentração de carbono por classe de decomposição e, para construção de modelos lineares e não-lineares. Para a SSF, o design mais preciso foi transectos em forma de cruz, com 200 m. Para CSS foram selecionados transectos em cruz, com 150 m. As áreas apresentaram valores de biomassa 1.3-6.7 Mg/ha para CSS e SSF, respectivamente. Em ambos tipos florestais foi encontrado que à medida que a classe de decomposição aumenta (mais fresco para mais podre), a densidade da madeira diminui, seguindo os mesmos padrões encontrados na literatura. A concentração de carbono não apresentou mudança dentro das classes de decomposição. Modelos nãolineares com diâmetro e comprimento como variáveis preditoras provaram ser uma ferramenta eficiente para predizer a biomassa e carbono de CWD. Como esperado, os dados de biomassa apresentaram heterocedasticidade, mitigada pela modelagem da variância dos resíduos com uma função de potência. A adição da classe de decomposição como variável indicadora também mostrou melhora nos modelos.