Dry biomass distribution in a Cerrado sensu stricto site in central Brazil

Abstract

The Cerrado has been the main source of firewood and charcoal in Brazil, but despite being one of the hot spots for conservation of the world’s biodiversity, neither plantations of native species nor sustainable management has been adopted in the region. The aim of this work was to investigate the biomass distribution and the potential for energy production of the cerrado species. The study was conducted in a cerrado sensu stricto site at the Água Limpa Farm (15o 56’14’’ S and 47o 46’08’’ W) in the Cerrado Biosphere Reserve. An area of 63.54ha was divided in 20 x 50m plots and, a random sample consisting of ten of these plots, representing 1.56% of the study-site, was assessed. All woody individuals from 5 cm diameter at 30 cm above ground level were identified and measured. Each individual was felled, the twigs thinner than 3cm were discarded while the larger branches and the trunks, both with bark, were weighted separately. After that, 2.5cm transverse sections of the trunk with bark were taken at 0, 25, 50, 75 and 100% of the length. A similar sample was also taken at the base of each branch. A total of 47 species in 35 genera and 24 families were found, with an average density of 673 individuals per ha. The diameter distribution showed a reversed- J shape with 67% of the individuals up to 13cm, while the maximum diameter was 32.30cm. Seven species represented 72% of the total biomass. In general, the species with higher production per tree were among those with higher production per ha. This content was distributed by diameter classes, reaching a maximum of 2.5ton/ha between 9 to 13cm and then, decreasing to 0.96 ton/ha between 29 to 33cm diameter. Carbon sequestering was 6.2ton/ha (until the actual stage of cerrado) based on an average 50% carbon content in the dry matter. The heat combustion of the wood varied from 18,903kj/kg to 20,888kj/kg with an average of 19,942kj/kg. The smaller diameter classes fix more carbon due to the large number of small plants per ha. But, for a species that reached larger dimensions and contained individuals in all diameter classes, Vochysia thyrsoidea, one can verify an increase in carbon fixation from 1.41 kg/ha in the first class (5 to 9cm) to 138,3kg/ha in the last (25 to 33cm). That indicates that it is possible to select species that reach larger size with a higher capacity of carbon accumulation per plant. The species that reached larger dimensions, with a production per tree above average and had high calorific power values were Dalbergia miscolobium, Pterodon pubescens and Sclerolobium paniculatum. These species have potential for use in fuelwood plantations and sustainable management.

O Cerrado foi a principal fonte de lenha e carvão no Brasil, mas, apesar de ser uma das áreas mais conhecidas para conservação da biodiversidade no mundo, ainda não foram feitas plantações de espécies nativas e nem manejo sustentável foi adotado na região. O objetivo deste trabalho foi investigar a distribuição de biomassa e o potencial para produção de energia das espécies de cerrado. O estudo foi realizado em um sítio de cerrado sensu stricto na Fazenda Água Limpa (15o 56’14 ‘’ S e 47o 46’08 ‘’ W), na Reserva de Biosfera do Cerrado. Uma área de 63.54 ha foi dividida em lotes de 20 x 50m, e uma amostra casualizada que consiste em 10 destes lotes, representando 1,56% do local de estudo, foi avaliada. Todos os indivíduos lenhosos de 5 cm diâmetro a 30 cm acima do solo foram identificados e medidos. Cada indivíduo foi cortado, sendo os ramos mais finos que 3 cm descartados e os ramos e troncos maiores, ambos com casca, foram pesados separadamente. Em seguida, seções transversais de 2,5 cm foram removidas do tronco com casca a 0, 25, 50, 75 e 100% do comprimento. Uma amostra semelhante também foi removida na base de cada ramo. Foi encontrado um total de 47 espécies de 35 gêneros e 24 famílias, com uma densidade média de 673 indivíduos por ha. A distribuição de diâmetro apresentou uma forma J-invertida com 67% dos indivíduos até 13 cm, enquanto o diâmetro máximo foi de 32,30 cm. Sete espécies representaram 72% da biomassa total. Em geral, as espécies com produção mais alta por árvore estavam entre as de produção mais alta por ha. Esse conteúdo se distribuiu por classes de diâmetro, alcançando um máximo de 2.5 t/ha entre 9 e 13 cm e, então, diminuindo para 0,96 t/ha entre 29 e 33 cm de diâmetro. O seqüestro de carbono foi de 6,2 t/ha (até a fase atual de cerrado), baseado em uma média de conteúdo de 50% de carbono na matéria seca. O calor de combustão da madeira variou de 18,903 kj/kg a 20,888 kj/kg, com uma média de 19,942 kj/kg. As classes de menor diâmetro fixam mais carbono devido ao grande número de plantas pequenas por ha. Mas, para uma espécies que alcançou dimensões maiores e continha indivíduos em todas as classes de diâmetro, Vochysia thyrsoidea, pode-se verificar um aumento em fixação de carbono de 1,41 kg/ha na primeira classe (5 a 9 cm) para 138,3 kg/ha na última (25 a 33 cm). Isso indica que é possível selecionar espécies que alcançam tamanho maior com uma capacidade mais alta de acumulação de carbono por planta. As espécies que alcançaram dimensões maiores, com uma produção por árvore acima da média, e tiveram valores altos de poder calorífico foram Dalbergia miscolobium, Pterodon pubescens e Sclerolobium paniculatum. Essas espécies têm potencial para uso em plantações de combustível vegetal e manejo sustentável.