Biomass and carbon models for Gmelina arborea trees in clonal plantations

Authors

DOI:

https://doi.org/10.15359/rca.55-1.7

Keywords:

Allometry; climate change; genetic improvement; Gmelina arborea; reforestation.

Abstract

Abstract 

[Introduction]: Assessing biomass and model development is key in determining the mitigation potential of climate change in forest ecosystems. Forests planted year after year occupy a greater area and are becoming more relevant for carbon storage; however, there is little information about biomass and carbon quantification for the diversity of species, sites, and management degree. [Objective]: The objective of the study was to evaluate the biomass of the different tree components (leaves, branches, stem, root). [Methodology]: The study used the destructive and indirect method to build predictive models of biomass and carbon for the different tree components. Models were developed with the ordinary least squares method using the normal diameter as a predictor variable. [Results]: These equations explained more than 92 % of the variability observed in biomass and carbon, with errors of the estimates below 8.5 %, except for carbon in leaves, which had less adjustment (R2 = 78.2) and greater error (10.9 %). Stem represented 65.6 % of the tree's total biomass, with 37 % dry matter and 0.48 carbon fraction. [Conclusions]: Foliage contribution to total tree biomass and carbon is minimal; consequently, allocating time and resources to evaluate this component should be well justified. The models chosen are very practical to use because they only require the diameter as a predictor variable.

Author Biographies

William Fonseca-González, Universidad Nacional

Investigador. Instituto de Investigación y Servicios Forestales-Escuela de Ciencias Ambientales.

Rafael Murillo-Cruz, Universidad Nacional

Investigador. Instituto de Investigación y Servicios Ambientales.

Carlos Ávila-Arias, Universidad Nacional

Investigador. Instituto de Investigación y Servicios Ambientales.

Marilyn Rojas-Vargas, Universidad Nacional

Investigador. Escuela de Ciencias Ambientales.

Romeo Manuel Spínola Parallada, Universidad Nacional

Investigador. Instituto Internacional en Manejo y Conservación de Vida Silvestre.

References

Blujdea, V. N. B., Pilli, R., Dutca, I., Ciuvat, L. y Abrudan, I. V. (2012). Allometric biomass equations for young broadleaved trees in plantations in Romania. For. Ecol. Manag., 264, 172-184. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2011.09.042

Cabrera, C. (2003). Plantaciones forestales: oportunidades para el desarrollo sostenible. Universidad Rafael Landívar, Facultad de Ciencias Ambientales y Agrícolas, Instituto de Agricultura, Recursos Naturales y Ambiente. Guatemala. Serie de documentos técnicos No. 06.

Chave, J., Réjou-Méchain, M., Búrquez, A., Chidumayo, E., Colgan, M., Delitti, W., Vieilledent, G. (2014). Improved pantropical allometric models to estimate the above ground biomass of tropical forests. Global Change Biology, 20, 3177-319. https://doi.org/10.1111/gcb.12629

Costa Rica. (2014). Tercera comunicación nacional a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre cambio climático. San José, Costa Rica: MINAE, IMN, GEF, PNUD. 112 p. ISBN: 978-9977-50-116-1. http://www.cac.int/sites/default/files/crinc3.pdf

FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura). (2018). El estado de los bosques del mundo: las vías forestales hacia el desarrollo sostenible. 132 p. http://www.fao.org/documents/card/es/c/I9535ES/

FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura). (2016). El estado de los bosques del mundo; los bosques y la agricultura: desafíos y oportunidades. 35 p. http://www.fao.org/3/a-i5850s.pdf

Fonseca, W., Alice, F., & Rey-Benayas, J. M. (2009). Modelos para estimar la biomasa de especies nativas en plantaciones y bosques secundarios en la zona Caribe de Costa Rica. Bosque, 30(1), 36-47. https://doi.org/10.4067/s0717-92002009000100006

Fonseca, W., Ávila, C.; Rojas, M. y Murillo, R. (2020). Predicción de biomasa y carbono en plantaciones clonales de Tectona grandis L. F., en prensa.

Husch, B. (1963). Forest mensuration and statistics. Ronal press, New York.

IMN (Instituto Meteorológico Nacional). (2014). Clima en Costa Rica: clima de Costa Rica y variabilidad climática (en línea). San José, C. R. Consultado 2 mar., 2014. https://www.imn.ac.cr/clima-en-costa-rica

INEC (Instituto Nacional de Estadística y Censos). (2018). Encuesta Nacional Agropecuaria 2018: Resultados generales de la actividad agrícola y forestal. San José, Costa Rica. 81 p. http://inec.cr/multimedia/encuesta-nacional-agropecuaria-2017-resultados-generales-de-la-actividad-agricola-y

Jiménez, L. (2016). El cultivo de la melina (Gmelina arborea Roxb.) en el trópico. ISBN: 978-9978-301-86-9. Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE www.espe.edu.ec Sangolquí, Ecuador. 124 p. http://repositorio.espe.edu.ec/xmlui/handle/21000/11687

Jiménez, L. D., Valverde, J. C. y Arias, A. (2018). Determinación del mejor modelo alométrico para la estimación de biomasa de Gmelina arborea Roxb., procedente de plantaciones con manejo de rebrotes. Revista Forestal Kurú, 15 (Suppl. 01), 53-60. https://doi.org/10.18845/rfmk.v15i1.3775

Jiménez, E., Fonseca, W. y Pazmiño, L. (2019). Sistemas silvopastoriles y cambio climático: Estimación y predicción de biomasa arbórea. La Granja: Revista de Ciencias de la Vida, 29(1), 45-55. http://doi.org/10.17163/lgr.n29.2019.04

Kumar, A. (2007). Growth performance and variability in different clones of Gmelina arborea (Roxb.). Silvae Genetica, (56), 32-36. https://doi.org/10.1515/sg-2007-0005

Lin, K., Lyu, M., Jiang, M., Chen, Y., Li1, Y., Chen, G., Xie, J. and Yang, Y. (2017). Improved allometric equations for estimating biomass of the three Castanopsis carlesii H. forest types in subtropical China. New Forests, 48,115-135. https://doi.org/10.1007/s11056-016-9559-z

Melo, O. (2015). Modelación del crecimiento, acumulación de biomasa y captura de carbono en árboles de Gmelina arborea Roxb., asociados a sistemas agroforestales y plantaciones homogéneas en Colombia. Tesis. Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ciencias Agrarias. Medellín, Colombia. http://www.bdigital.unal.edu.co/50068/1/5937625.2015.pdf

Mensah, S., Kakaï, R. G., Seifert, T. 2016. Patterns of biomass allocation between foliage and woody structure: The effects of tree size and specific functional traits. Ann. For. Res., 59, 1-12. https://doi.org/10.15287/afr.2016.458

MINAE. (2018). Plan de descarbonización: descarbonicemos la economía. Compromiso país 218-2050. San José, Costa Rica. 9 p. https://minae.go.cr/images/pdf/Plan-de-Descarbonizacion-1.pdf

Muñoz, F. y Berrocal, A. (2005). Secado experimental de Gmelina arborea Roxb., proveniente de la Zona Atlántica de Costa Rica. Revista Forestal Kurú, 2(4),1-15. https://revistas.tec.ac.cr/index.php/kuru/article/view/550

Murillo, O., Wright, J., Monteuuis, O. y Montenegro, F. (2013). Capítulo 6: Mejoramiento genético de la teca en América Latina. En: De Camino, R.; Morales, J. P. (eds). Las plantaciones de teca en América Latina: Mitos y realidades. Boletín Técnico 397. CATIE. Turrialba, Costa Rica. 86-111 p.

Onyekwelu, J. (2004). Above-ground biomass production and biomass equations for even-aged Gmelina arborea (ROXB) plantations in south-western Nigeria. Biomass and Bioenergy, 26, 39-46. https://doi.org/10.1016/S0961-9534(03)00100-4

Quirós, S. (2015). Modelos de volumen comercial, perfil de fuste y crecimiento para plantaciones clonales de Gmelina arborea Roxb., ex Sm., en Costa Rica (tesis de pregrado, Ingeniería Forestal). Instituto Tecnológico de Costa Rica, Cartago, Costa Rica. https://repositoriotec.tec.ac.cr/bitstream/handle/2238/6659/Modelos_volumen_comercial_perfil_fuste_crecimiento_plantaciones_clonales%20_gmelina_arborea.pdf?sequence=1

Rodríguez, M., Arias, D., Valverde, J. C. y Camacho, D. (2018). Ecuaciones alométricas para la estimación de la biomasa arbórea a partir de residuos de plantaciones de Gmelina arborea Roxb., y Tectona grandis L. F. en Guanacaste, Costa Rica. Revista Forestal Kurú, 15 (Suppl. 01),61-68. https://doi.org/10.18845/rfmk.v15i1.3723

Rojas, F., Arias, D., Moya, R., Meza, A., Murillo, O., Arguedas, M. (2004). Manual para productores de melina Gmelina arborea en Costa Rica. 190 p. http://www.fonafifo.go.cr/media/1334/manual-para-productores-de-melina.pdf

Rojas, M. (2014). Carbono almacenado en plantaciones forestales de Pinus caribaea, Cupressus lusitanica y Eucalyptus deglupta en el Proyecto Hidroeléctrico Cachí. Revista de Ciencias Ambientales, 47(1), 5-15. https://doi.org/10.15359/rca.47-1.1

Salas, C. (2002). Ajuste y validación de ecuaciones de volumen para un relicto del bosque de Roble-Laurel-Lingue. Bosque, 23(2), 81-92. https://doi.org/10.4067/S0717-92002002000200009

Salinas, Z. y Hernández, P. (Eds.). (2008). Guía para el diseño de Proyectos MDL forestales y de bioenergía. Turrialba, Costa Rica, CATIE. Serie Técnica, Manual Técnico/CATIE, n.° 83.

Schlegel, B. (2001). Ecuaciones de biomasa de raíces y sus tasas de acumulación en bosques sucesionales y maduros tropicales de Colombia. In Simposio Internacional Medición y Monitoreo de la Captura de Carbono en Ecosistemas Forestales, Valdivia, Chile, del 18 al 20 de octubre de 2001.

Segura, M., y Andrade, H. (2008). ¿Cómo construir modelos alométricos de volumen, biomasa o carbono de especies leñosas perennes? Agroforestería de las Américas, 46, 89-96. http://hdl.handle.net/11554/6935

Sierra, A., del Valle, J. y Orrego, S. (2001). Ecuaciones de biomasa de raíces y sus tasas de acumulación en bosques sucesionales y maduros tropicales de Colombia. In Simposio Internacional Medición y Monitoreo de la Captura de Carbono en Ecosistemas Forestales, Valdivia, Chile, del 18 al 20 de octubre de 2001.

Swamy, S., Kushwaha, S. and Puri, S. (2004). Tree growth, biomass, allometry and nutrient distribution in Gmelina arborea stands grown in red lateriticsoils of Central India. Biomass and Bioenergy, 26, 305-317. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2003.08.007

Vargas, B., López, C., Corral, J., López, J., Aguirre, C. Álvarez, J. (2017). Allometric equations for estimating biomass and carbon stocks in the temperate forest of North-Western Mexico. Forests, 8, 269. https://doi.org/10.3390/f8080269

Walkley, A. and A. I. Black. (1934). An examination of the method for determination soil organic matter, and a proposed codification of the cromic acid titration method. Soil Science, 37,29-38. https://doi.org/10.1097/00010694-193401000-00003

Wayne, M., Samuel, E., Oyamakin, E., Angela, R., Chukwu, U. (2017). A new nonlinear model applied to the height-DBH relationship. Forest Ecology and Management, 397,139-

https://doi.org/10.1016/j.foreco.2017.04.015

Published

2021-01-01

How to Cite

Fonseca-González, W., Murillo-Cruz, R., Ávila-Arias, C., Rojas-Vargas, M., & Spínola Parallada, R. M. (2021). Biomass and carbon models for Gmelina arborea trees in clonal plantations. Tropical Journal of Environmental Sciences, 55(1), 143-159. https://doi.org/10.15359/rca.55-1.7

How to Cite

Fonseca-González, W., Murillo-Cruz, R., Ávila-Arias, C., Rojas-Vargas, M., & Spínola Parallada, R. M. (2021). Biomass and carbon models for Gmelina arborea trees in clonal plantations. Tropical Journal of Environmental Sciences, 55(1), 143-159. https://doi.org/10.15359/rca.55-1.7

Comentarios (ver términos de uso)

Similar Articles

11-20 of 120

You may also start an advanced similarity search for this article.