Primer Articulo

Miércoles 13 de Febrero del 2013

Universidad Politécnica de Zacatecas.

 Seminario de Energía en Biomasa. 

"CRECIMIENTO DEL ÁLAMO HÍBRIDO EN LOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA: PREDICCIÓN DE BIOMASA CON UN SENCILLO PROCESO BASADO EN MODELO (3PG)."

José Manuel Caraza Solís. 

Resumen:

El establecimiento de plantaciones de rotación corta de árboles para la producción de bioenergía y fibra en tierras agrícolas proporcionaría importantes beneficios ambientales y económicos para las comunidades rurales y la sociedad en su conjunto. El Walker álamo híbrido es una de las variedades más comúnmente usadas para cultivos en Saskatchewan, Canadá, sin embargo, no existen modelos híbridos en crecimiento del álamo en la literatura.

El objetivo de este trabajo fue evaluar y parametrizar el modelo 3PG (Principios fisiológicos en la predicción del crecimiento) para predecir el crecimiento del árbol Walker en el clima y los suelos de Saskatchewan.

Otros importantes beneficios ambientales impulsados ​​por el establecimiento de plantaciones SRC incluyen el secuestro de carbono orgánico del suelo (SOC), de almacenamiento de productos de madera fabricados a partir de la biomasa cosechada y control de la erosión del suelo. Especialmente atractiva es la idea de establecer sistemas de producción SRC en los sitios de disposición de residuos y agrícolamente tierras marginadas, donde el flujo financiero adicional de la producción de biomasa para la energía beneficiará a las comunidades rurales.

La investigación mostró que el álamo híbrido y el sauce que crecen en plantaciones de SRC son ecológica y ambientalmente sostenible. Otros trabajadores indicaron a través de los análisis financieros; incluyendo el establecimiento, el mantenimiento, los costos de cosecha de la tierra y el alquiler de los valores netos de mercado de derechos de tala, que la relación costo-beneficio de los sistemas SRC en Canadá sería de entre 0,73 y 1,25 (quizá sean dólares) cuando se gestionen en óptimas rotaciones económicos que van desde 18 a 24 años. Recientemente, un manual detallado para la producción de biomasa de álamo híbrido en las praderas canadienses incluidas las propiedades del clon, selección del lugar y las prácticas recomendadas de establecimiento de plantaciones fue publicado para ayudar a los agricultores y las empresas que planean establecer sistemas SRC.

El Crecimiento del álamo híbrido y el rendimiento de la biomasa pueden variar significativamente en función de las características del lugar, las propiedades físico-químicas del suelo, las condiciones climáticas y el genotipo de especies. El rendimiento de biomasa por encima del suelo es de 4-años de edad del álamo híbrido que se encuentra en Europa y el centro-norte de EE.UU. con un promedio de entre 2 y 11 Mgha-1 año-1 con diferencias considerables entre los clones. Según mediciones de PFRA (Prairie Farm Rehabilitation Administration) y Agri-Food Canada, que tiene los registros más largos de medición para los diferentes clones de álamos híbridos en oeste de Canadá que oscilan de 4 a 25 años de edad publicado en Anderson y Luckert.

2,1. Los sitios de estudio.

Del Walker existen algunos ensayos de híbridos de álamo que establecieron tres zonas de producción agrícola en el centro de Saskatchewan; para supervisar el desarrollo y soporte de crecimiento de los árboles, para la producción de biomasa. La intención original de estos ensayos del Walker fue estudiar el uso potencial de este clon de álamo híbrido como fuente de materia prima para pulpa local y las fábricas de papel y aserraderos, e investigar los efectos de la separación de árbol en el tipo de productos forestales manufacturados, incluidos los productos de papel, madera aserrada y orientedstrand board (OSB). Debido a las densidades de árboles altos de éstos, el Walker es una oportunidad nueva y única, y fue reconocido para el estudio y el uso potencial de este mismo para la producción de bioenergía.

El trabajo presentado en este artículo tiene como objetivo comprobar el modelo de crecimiento 3PG para predecir el rendimiento de álamo híbrido “Walker” como la producción de biomasa acumulada para la bioenergía, y sin mayor discusión se presentó sobre los bosques alternativa de fabricación del producto.

En este ensayo también se habla de tres plantaciones que se realizaron y de las cuales se recabo información del suelo y de temperatura del lugar en que se hizo la plantación.

La figura. 2 - Altura del árbol (m) y el diámetro a la altura del pecho (DAP, cm) de datos para Walker álamo híbrido está establecido en tres niveles de espaciamiento (2,4, 3,0 y 3,7 m) en tres sitios de estudio ubicados en el centro de Saskatchewan, Canadá; Meadow Lake (ML),  Henribourg (HNR) del sitio, y Birch Hills (BL) sitios. Short barras verticales representan los límites de confianza del 95% de la altura y el DAP medio estimado para cada nivel de separación en cada sitio. Letras diferentes (dentro de la misma categoría de edad) por encima de las columnas del gráfico
indican diferencia significativa (al nivel de probabilidad del 95%) de los medios de altura o DAP entre sitios.

Así como también un mapa del lugar:

La figura. 1 - Walker híbridos de álamo de crecimiento ubicaciones de los sitios de estudio (símbolos de estrella) en el centro de Saskatchewan, Canadá, los datos climáticos para el Meadow Lake (ML) sitio se obtuvieron de la estación meteorológica # 4065058, y los datos para la Henribourg (HNR) y Birch Hills (BH ) eran de la estación meteorológica # 4056240.

Árboles enraizados del Walker fueron plantados a mano en tres niveles de espaciamiento, aproximadamente el 2,4, 3,0 y 3,7 m; con densidades de árboles aproximadas de 1682, 1076, y 747 ha, respectivamente. Cada nivel de separación se repitió tres a cinco veces con cada replicación siendo aproximadamente 0,3 hectáreas de tamaño. Tres repeticiones cerca de Meadow Lake (ML) y cinco repeticiones cerca Henribourg (Hnr) que se establecieron en 1997, y cuatro repeticiones adicionales se establecieron cerca de Birch Hills (BL) en 1999. Todos los sitios fueron previamente de uso agrícola y anualmente fueron cultivos antes de la plantación de árboles, con la excepción del sitio Hnr que se dejó en barbecho durante un año. Se analizó un número de propiedades fisicoquímicas del suelo en cada sitio. Los suelos en el sitio ML fueron Brunisolic Luvisol Grey, y Chernozem órtico gris oscuro en el sitio Hnr y Chernozem órtico Negro en el sitio BL con texturas de suelo que van de franco-arenoso (ML),  franco limoso (Hnr) y franco arcilloso (BL). Dentro de la superficie, a 25 cm del suelo, el porcentaje de nitrógeno total del suelo (N) y carbono (C) concentraciones (es decir, 100 * C o N (g) / suelo (g)) varió de 0,01 a 0,49% y 0,13 a 5,76 %, respectivamente, y siguieron tendencias similares entre los sitios de estudio en el orden decreciente BL> Hnr> ML.

Este tipo de árbol “Walker” fue seleccionado, debido a su crecimiento superior observado en los ensayos cortavientos, y su tolerancia con respecto a las lesiones de baja temperatura (es decir, los daños por heladas) temprano y tarde en la estación de crecimiento. Altura del árbol (m) y DAP (cm) fueron medidos cada año entre 2004 y 2007 para 36 árboles seleccionados permanentemente en cada repetición para cada nivel de espacio de cada sitio, con excepción del sitio donde ML 18 árboles permanentemente seleccionados se midieron en cada repetición y el espaciamiento nivel.

2,2. Parametrización del modelo 3PG

El modelo 3PG se basa en los principios conocidos de la utilización de la radiación solar por las plantas para la fotosíntesis y la producción de biomasa y la partición de los componentes del árbol, follaje, tallos, ramas y cortezas y raíces.

Hay propiedades de la madera difieren entre distintas especies de árboles como por ejemplo, el incremento de crecimiento, la partición de la biomasa, la mortalidad y la estructura del dosel. Tales propiedades y características son controladas en el modelo 3PG por diferentes parámetros agrupados en cinco categorías principales (Tabla 2): (i) biomasa de partición y volumen de negocios, (ii) modificadores del crecimiento, (iii) la mortalidad de vástago y la auto-adelgazamiento; (iv) canopy estructura y procesos, y (v) la madera y las propiedades del soporte. Para cada variable en estas categorías, se le asigna un valor (es decir, la variable de parámetros) que mejor representaría el crecimiento y desarrollo de soportar álamos híbridos Walker.

Se utilizaron cuatro métodos de parametrización de variables 3PG. En primer lugar - que utilizamos observaciones empíricas del Walker está establecido en nuestros sitios de estudio, en segundo lugar - se utilizaron los datos híbridos de álamo de la literatura asegurando que al menos uno de los padres era híbridos P. deltoides (este de álamo), en tercer lugar - que utilizamos el 3PG defecto de parámetros (es decir, por defecto para las especies de eucaliptos), y cuarto - variamos los parámetros restantes para ajustar los resultados del modelo de salida 3PG a nuestras observaciones Walker para la altura del árbol y el diámetro (Tabla 2).

Dividimos los datos Walker de nuestros sitios de estudio en dos sets. Un conjunto de modelado - datos del sitio Hnr fueron utilizados para parametrizar el modelo 3PG, y un conjunto de datos de prueba - datos de los sitios BL y ML se utilizaron para evaluar las predicciones de crecimiento. Basamos nuestra selección de modelos y conjuntos de datos de prueba sobre el terreno relativo y las diferencias climáticas entre los tres sitios de estudio para permitir una prueba de modelos más vigoroso mientras que los datos necesarios se utilizaron para parametrizar el sistema 3PG.

Sin embargo debido a su edad actual y postura de los Walker; estos ensayos no proporcionan suficiente información con respecto a la competencia del mercado y sus efectos sobre los rendimientos de biomasa, la parametrización 3PG presentado en este documento no refleja todos los aspectos de la competencia por luz, agua y nutrientes. Por lo tanto, como los rodales desarrollados y los efectos de la competencia en marcha podrían ser medidos. Tenemos la intención de reflejar esta nuevos conocimientos en una futura adaptación del modelo 3PG por Walker en macha. Doce de las variables 3PG en la Tabla 2 se parametrizan mediante observaciones soporte del Walker. El conjunto de modelado de datos se utilizó para determinar las relaciones alométricas árboles Walker y para predecir la mortalidad de árboles suponiendo que toda muerte de estos se  producen dentro de la primera estación de crecimiento (Tabla 2). Las estimaciones para la gravedad específica de la madera de los árboles de Walker se obtuvieron de la literatura. También con base en estudios de la literatura, podemos determinar la edad de la cobertura total del follaje, las copas de los árboles Walker en nuestros stands no estaban completamente cerradas en su edad actual.

El modelo 3PG requiere datos climáticos que a menudo están disponibles y se pueden obtener de las estaciones meteorológicas permanentes. Adquirimos datos climáticos diarios de las estaciones meteorológicas más cercanas a cada uno de nuestros sitios de estudio, se dispone de datos en línea del centro nacional de datos climático canadiense. Estos datos fueron en promedio para cada mes durante el período de enero 1997 a diciembre de 2007: mínimo, máximo y la temperatura media mensual del aire (°C), las precipitaciones mensuales (mm), número de días con heladas y lluvias por mes. Las mediciones directas de déficit de presión de vapor (VPD, mbar) estas no estaban disponibles a por parte  de estas estaciones meteorológicas y el VPD se estimó como la mitad de la diferencia entre la presión de vapor saturado a las temperaturas mínimas y máximas diarias. Datos de radiación solar (MJ/m2 día) no estaban disponibles de las estaciones meteorológicas permanentes cerca de nuestros sitios de estudio, por lo que calcula la radiación solar media diaria utilizando el modelo de Thornton-Running. Se utilizó un paquete de software desarrollado por P.E. Thornton (MT-CLIM para Excel, disponible en línea (verificado en octubre, 03, 2008): de http://www.ntsg.umt.edu/bioclimatology/mtclim) para producir la radiación solar; estimaciones basadas en la latitud del sitio, la altitud y precipitación diaria y las temperaturas mínimas y máximas.

Aunque el modelo 3PG se pueden ejecutar con promedios a largo plazo mensuales, se utilizó datos meteorológicos reales mensuales para dar cuenta de los episodios de sequía (o precipitación relativamente baja), en particular, combinados con períodos de temperatura media relativamente alta y alta radiación solar que ocurrió durante los meses de verano de 2001 y de 2002 a nuestros sitios (Fig. 3).

La figura. 3 - Diez años resumen de datos climáticos, desde enero de 1997 hasta diciembre de 2007 para los tres sitios híbridos de álamos Walker en el centro de Saskatchewan, Canadá; Meadow Lake (ML), sitio Henribourg (HNR), y sitios de Birch Hills (BL). El área sombreada representa el número de días con heladas monthL1; columnas indican la precipitación en forma de lluvia mensual (cm), graficada en cm para una mejor presentación, la línea fina indica que la temperatura media mensual (8C); línea gruesa indica el promedio mensual de la radiación solar diaria (MJm-2 day-1); símbolos rectangulares indican medios mensuales déficit de presión de vapor (VPD, mBar; 10mBar=[1 kPa), y las flechas a lo largo del eje X marca inicio de cada año.

Por último, hemos utilizado los datos disponibles suelos para parametrizar el agua disponible en el suelo (ASW), y las variables de clase textura del suelo requeridas por 3PG. Asignación de clases de textura franco arenosa del suelo fueron (Hnr y sitios ML), y franco arcilloso (sitio BH). La gama de ASW fue de 100 a 150 mm (sitio Hnr), y de 150 a 200 mm (ML y sitios BH).

2,3. Evaluación del rendimiento del modelo 3PG.

Se evaluó el desempeño del modelo 3PG que se ha parametrizado específicamente para predecir el crecimiento árbol Walker, como se describió anteriormente, en contra de los datos empíricos de nuestro conjunto de pruebas Walker. Se utilizaron medidas de altura y DAP de nuestros datos de prueba para calcular el sesgo de predicciones 3PG, así como el R-cuadrado de regresiones lineales predichos (variable dependiente) frente a los datos observados (variable independiente). Para tener en cuenta los posibles efectos de la densidad de árboles en las predicciones de crecimiento inicial Walker realizadas por el modelo 3PG, se realizó un análisis por separado de la evaluación con los datos de observación de cada uno de los sitios de prueba y de estudio para los diferentes niveles del espacio de árbol. Estas técnicas de evaluación del modelo (sesgo y las estimaciones de R-cuadrado) eran análogas a los métodos utilizados en otros estudios.

Se estimó el sesgo como la suma de la diferencia absoluta entre los valores predichos y observados, dividido por el número de observaciones. El R-cuadrado de las regresiones lineales fueron estimados en Microsoft Excel mediante la adición de una línea de tendencia para los múltiples puntos de datos en un gráfico que representa predicha frente a los datos observados; los modelos de regresión lineal fueron de la siguiente forma general, predijo=a * observed + b, donde a y b son coeficientes del modelo.

2,4. Modelo de análisis de sensibilidad.

Debido a la escasez de datos Walker híbridos de álamos en la literatura, hemos parametrizado algunas de las variables del modelo 3PG basados en ciertas suposiciones. Por estas razones, se realizó un análisis de sensibilidad para evaluar los efectos de los cambios relativos en estas variables en las predicciones 3PG. Aunque la duración de las rotaciones de los sistemas híbridos de álamo de producción de bioenergía no se ha establecido todavía, podrían variar dependiendo de las condiciones edafológicas y climáticas, así como tratamientos de manejo (por ejemplo, la fertilización y el riego). Se ha demostrado que las rotaciones álamo híbrido podría variar entre 15 y 25 años, cuando los árboles se cultivan para la producción de pulpa de madera, y para árboles más grandes de tamaño (SAW-logs) rotaciones podría ser incluso más largo, 20-30 años.

3. Resultados y discusión

3,1. Parametrización del modelo 3PG

El conjunto de modelado de datos (es decir, desde el sitio Hnr) que se utiliza para la parametrización 3PG constaba de 2232 registros de datos, cada uno con medidas de altura y DAP de plantas establecidos en tres niveles de densidad (2,4, 3,0 y 3,7 m) para Walker álamos híbridos que van desde 6 a 11 años de edad. Los valores medios (analizado por edad) de la altura del árbol en Hnr iban de 4,9 y 9,5 m, y la media DBH varió desde 4,7 hasta 9,7 cm entre la edad del rodal 6 años y 11(Fig. 2).

La biomasa aérea modelo de la figura. 4 mostró que la biomasa del árbol (tronco, corteza y las ramas incluidas) aumentó exponencialmente como árbol DAP aumenta con la edad del rodal, con un promedio de aproximadamente 13 kg árbol-1 a la edad de 11 años (es decir, en DAP media de 9,7 cm observados a la edad de 11 años). El sesgo de este modelo se estimó en -0,038 kg árbol-1, con una diferencia absoluta entre la biomasa predicho y observado un promedio de 0,797 kg árbol-1. El modelo de la altura del árbol en la fig. 5 también indica una correlación positiva de la altura de los árboles y el DAP. Los efectos de la altura de modelado árbol como una función del espaciamiento de los árboles, además de DAP, son menos evidentes en este modelo que muestra que la altura del árbol por término medio, 9,3, 9,6, y 10.1 m en 11 años (es decir, en DAP media de 9,7 cm) en está establecido en 3,7, 3,0 y 2,4 millones de los niveles de espaciamiento de los árboles, respectivamente. Sin embargo, el modelo de altura de los árboles muestran claramente una tendencia que la altura del árbol aumentaría a medida que aumentó la densidad de árboles (es decir, el espacio del árbol disminuye), con el resultado de la mayor competencia por la luz entre los árboles que crecen más juntos, en la densidad de árboles más altos. El sesgo del modelo de altura de los árboles era -0,036 m, con una diferencia absoluta entre la altura del árbol previsto y observado un promedio de 0,58 m.

El modelo de volumen del tronco de la figura. 5 se parecía una función exponencial, y fue similar al modelo de biomasa de los árboles (Fig. 4). Por un lado, se derivan las estimaciones de volumen (m3 ha-1) fueron muy similares a las estimaciones de biomasa de árboles (kg árbol-1) en la que ambos se incluyen los mismos componentes de un árbol, salvo que el volumen de tallo estimado excluidos corteza y las ramas. Por otra parte, el volumen del tronco estima el volumen de biomasa representó a un nivel base, a diferencia de los árboles individuales y, por lo tanto, estas estimaciones fueron afectadas por la densidad de árboles (Fig. 5). Los efectos del espaciamiento de los árboles en las predicciones de volumen madre eran tales que a la edad de 11 años (es decir, en DAP media de 9,7 cm), el volumen de tallo promedio 23,9, 35,6, y ha 58.0m3-1 en el 3,7, 3,0 y 2,4 m de espaciamiento respectivamente.

La figura. 4 - sobre el suelo estimaciones de los modelos de biomasa (kg treeL1, incluyendo el tronco y las ramas) para Walker álamos híbridos desarrollados como una función de árbol DAP (cm) representa a lo largo con los datos empíricos (círculos llenos en el gráfico) medidos a partir de un ensayo en un Walker sitio cerca Henribourg (HNR) en el centro de Saskatchewan, Canadá.

Estos datos también fueron utilizados como datos de modelos establecidos para la parametrización del modelo 3PG para los árboles Walker.

La figura. 5 - La altura del árbol (m), gráfico de la izquierda, y volumen del fuste (m3 HAL1), gráfico de la derecha, los modelos de Walker álamos híbridos desarrollados en función de la densidad de árboles (N, árboles HAL1) y DAP (cm). Los datos empíricos (círculos en ambos gráficos) se obtuvieron a partir de un sitio de estudio cerca de Henribourg (HNR) en el centro de Saskatchewan, Canadá está establecido en tres niveles de densidad de árboles - N igual a 1682 árboles HAL1 (círculos blancos), 1076 (oscuros árboles HAL1 círculos), y 747 árboles HAL1 (círculos grises). Estos datos se ajustaron a los modelos que figuran en los gráficos y se utiliza para parametrizar el modelo 3PG para los árboles Walker.

Utilizando los valores de los parámetros 3PG en la Tabla 2, que predijo la altura media de los árboles y media DBH por Walker híbridos de álamos y comparamos estos resultados con las observaciones de los datos de nuestros modelos establecidos para cada nivel de espacio entre los árboles, 2,4, 3,0 y 3,7 m; resultados para la separación de 2,4-m se muestran en la figura. 6. Este análisis comparativo se realizó para establecer una línea base de rendimiento de 3PG para las predicciones de crecimiento de Walker cuando el modelo 3PG se utilizó para predecir el crecimiento de árboles en bosques que los datos empíricos fueron utilizados para la parametrización 3PG. Los resultados de un modelo de prueba más vigorosa 3PG hecho contra dos conjuntos independientes Walker datos (es decir, conjuntos de datos de prueba de BH y sitios ml) se presentan más adelante en el texto.

La figura. 6 - Predicciones de Edad de la población de Walker híbridos de álamo (de 3PG modelo) de la altura del árbol (m) y DAP (cm) trazado junto con los datos empíricos de plantas establecidos con un espaciamiento de 2,4 m cerca Henribourg (HNR) en el centro de Saskatchewan, Canadá (datos de modelos establecido), dejó dos gráficos. Justo dos gráficos muestran la misma altura y DAP datos presentados según lo predicho (a partir del modelo 3PG) versus observada. Las líneas discontinuas representan el potencial de 1:1 entre los valores predichos y observados, y la línea continua representa la regresión lineal de predicciones del modelo como una función de los valores observados.

Las debilidades del modelo 3PG en lo que respecta a las predicciones de crecimiento de los árboles Walker derivan del hecho de que 3PG fue diseñado para su uso en las poblaciones de especies de hoja perenne, como el eucalipto y el pino [20,22]. Por lo tanto, las ecuaciones de hojarasca que se utilizaron en 3PG no estaban destinados para las especies de hoja caduca con hojarasca eventos anuales, como el álamo. Además, el modelado mortalidad de los árboles en la versión actualmente disponible de 2,5 el software 3PGpjs (3PG modelo basado en hojas de cálculo Microsoft Excel y codificado en el lenguaje de programación Visual Basic) no fue simulada como una función del suelo y las condiciones climáticas [38,40]. Por último, con el fin de predecir la producción de biomasa en las masas Walker que podrían ser parcialmente adelgazado (o dañado), nuevas relaciones alométricas debe ser desarrollada entre media soporte DBH, densidad de árboles, biomasa de los árboles, el volumen del tronco, y la altura del árbol, todos basados ​​en soporte nuevo observaciones (ver Tabla 2).

3,2. Evaluación del rendimiento del modelo 3gp en contra de conjunto de datos independientes del Walker

Los resultados de los análisis de evaluación de rendimiento 3PG hecho contra dos conjuntos independientes de datos Walker, cada uno incluyendo datos de altura y DAP de plantas establecidas en tres niveles de espaciamiento (2,4, 3,0, y 3,7 m), mostraron un sesgo positivo y uno negativo de las predicciones del modelo (Fig. 7, Tabla 3).

El rendimiento del modelo 3PG fue superior para el sitio BH. En general, la altura del árbol y el sesgo de DBH predicción estaba dentro de 1,5 m y 0,7 cm, respectivamente. Estos resultados fueron consistentes a través de los niveles de espaciamiento y ponte edad; datos de 2,4 m distancia se muestra en la figura. 7. Las predicciones para 3PG altura de los árboles y el DAP en el sitio ML fueron sistemáticamente inferiores a las mediciones observadas, con un sesgo de estimación de hasta 2,6 cm de DAP y altura 1,8 m árbol (Fig. 7, Tabla 3). Para los tres niveles de separación en ML, el modelo subestima 3PG Walker DAP a través de todas las edades soporte (Fig. 7) sin una tendencia observable. 

La figura. 7 - Predicción (de 3PG modelo) frente a la altura del árbol observado (m) y DAP (cm) de datos para Walker álamo híbrido, datos empíricos fueron obtenidos de plantas establecidos con un espaciamiento de 2,4 m en dos sitios de estudio - cerca de Birch Hills (BH), a la izquierda dos gráficos, y el Lago Meadow (ML), derecha dos gráficos, ubicados en el centro de Saskatchewan, Canadá. Las líneas discontinuas representan el potencial de 1:1 entre los valores predichos y observados, y la línea continua representa la regresión lineal de predicciones del modelo como una función de los valores observados.

3,3. Análisis de sensibilidad del Modelo 3PG.

En general, dependiendo de la magnitud del cambio de valores de los parámetros 3PG, los efectos sobre las predicciones de la altura a la edad de 11 años variaron de -10,3% (lo que indica subestimación) a 14,3% y varió de -16,5 a 19,2% para las predicciones DAP.

Esta relación era biológicamente razonable y se muestra cómo los procesos implícitos en el modelo de producción controlada 3PG biomasa de los árboles sobre la base de valores de parámetros.

Los resultados del análisis de sensibilidad indica que los efectos más pronunciados sobre Walker híbrido de álamo altura y DAP predicciones podría ser debido a la parametrización de la temperatura óptima para el crecimiento, área de superficie de las hojas de árboles maduros, la edad de cierre del dosel, y mínimo disponibilidad en el suelo de capacidad de agua. A medida que el valor de la temperatura óptima para el crecimiento disminuyó en un 20%, las predicciones de la altura y DAP aumentaron en un 7,2 y 8,5%, respectivamente. En contraste, cualquier aumento en esta resultó en una disminución hasta 10,3 y 16,5% de la altura y las predicciones de DAP, respectivamente. Esta relación estaba de acuerdo con los hallazgos de otros estudios que mostró una mayor producción de biomasa en las latitudes del norte (es decir, la disminución de las temperaturas medias diarias) por clones de álamos híbridos que eran relativamente más tolerantes al frío.

La disminución del valor del parámetro área de superficie de las hojas de árboles maduros resulto en  diferentes cambios en las predicciones 3PG. La magnitud de la desviación de la altura y el DAP debido a este valor, el  cambio fue <=4,2% para cualquiera de los escenarios analizados (aumentar o disminuir) a excepción de la reducción del 40% para los que DAP disminuyó en 7,6%. Reducción del valor de la edad de cierre del dosel en un 40%, mayor altura (14,3%) y las predicciones DAP (19,2%), la relación inversa también fue significativa - altura y DAP disminuyó a medida que aumentó la edad de cierre del dosel. En particular, como la altura y el DAP mayor, muy probablemente debido a mejores condiciones de los árboles de crecimiento (es decir, el suelo más adecuado, el sitio y las características climáticas), la copa de los árboles cerró antes (es decir, el valor inferior completo la edad de cierre del dosel); rápido cierre del dosel haría ser el resultado obvio de crecimiento de los árboles mejor. En comparación, si la edad de cierre del dosel era 40% mayor, es decir, mucho más tiempo se necesita para los árboles para cerrar dosel, entonces sería de esperar que los árboles que crecen más lentamente (es decir, disminución de la altura y DAP) probablemente debido a malas condiciones de crecimiento.

Finalmente, los cambios en la altura y el DAP se correlacionó positivamente con cambios en los valores de las variables y FR la capacidad mínima disponible en el suelo de agua en el modelo 3PG. Incluso 40% de desviación en el valor de FR resultó en <= 4,3% en la altura y las estimaciones de DAP. Sin embargo, los efectos de las desviaciones en la capacidad mínima disponible en el suelo de agua sobre la altura del árbol y DAP fueron más apreciables - hasta el 5,1 y 9,2% de disminución, respectivamente, cuando esta se redujo en un 40%. Estos resultados representan algunos de los efectos de las propiedades del suelo (nutrientes y agua) sobre el crecimiento del árbol, con énfasis en el agua del suelo, que parece desempeñar un papel más importante en el crecimiento de los árboles de la calificación global de fecundidad del sitio.

Es razonable esperar que el rendimiento 3PG para Walker híbrido predicción y crecimiento del álamo puede ser maximizada cuando todos los parámetros específicos de la especie en la Tabla 2 se parametriza basado en observaciones empíricas. Sin embargo, las desviaciones significativas en los valores de algunos parámetros 3PG daría lugar a relativamente mínima (<5%) de cambio de la altura del árbol previsto y DAP. En contraste, las desviaciones significativas de otros valores de parámetros en 3PG, podría resultar en hasta 19% de desviación de altura y predicciones DAP. Por lo tanto, sería más práctico asignar tiempo y recursos de investigación para estudiar y parametrizar mejor los anteriores variables 3PG en lugar de la dispersión de recursos a través de muchas variables 3PG.

4. Conclusiones.

El establecimiento de plantaciones de álamos híbridos, como el álamo híbrido Walker, para la producción de bioenergía en tierras subutilizadas agrícola en Saskatchewan y otras provincias de la pradera en Canadá, proporciona muchos beneficios para la sociedad y el medio ambiente. Biomasa álamo híbrido podría ser utilizado como combustible cuando se quema para producción de calor y electricidad (cuando se utiliza con carbón), o cuando se utiliza para la producción de etanol. Un aspecto importante de los sistemas híbridos de álamo de producción de biomasa es que podrían establecerse sobre subutilizadas (marginal) las tierras agrícolas, proporcionando así el flujo financiero adicional para el agricultor. Por último, cuando la biomasa se ​​utiliza para la producción de energía, las emisiones de CO2 emitido a la atmósfera durante la combustión de biomasa es secuestrada de nuevo en los componentes del árbol (tallo, hojas, raíces) y almacenada en el suelo como carbono orgánico del suelo, durante el desarrollo de álamo híbrido futuro está. En un resumen del ciclo global del carbono, Schlesinger sugiere que el potencial de secuestro de carbono en los ecosistemas terrestres es mucho mayor en la vegetación forestal que en los suelos, lo que haría de reforestación y forestación atractivas a corto plazo de las prácticas de secuestro de CO2 atmosférico en tierra.

Para ayudar a los agricultores y las industrias dispuestas a crecer Walker álamo híbrido para la producción de biomasa, que ha parametrizado el modelo 3PG. El sesgo de las estimaciones oscilaron entre 3PG? 1,76 a 1,45 m de altura de los árboles, y de -2,61 a 0,66 para las predicciones hechas para la DAP está establecido en tres niveles de espacio entre los árboles (2,4, 3,0 y 3,7 m). Nuestros resultados indican que, una vez parametrizado para un híbrido específico, el modelo 3PG podría utilizarse con éxito para predecir el crecimiento del álamo híbrido con una precisión deseable para la tierra agrícola en Saskatchewan.

Referencias:

Beyhan Y. Amichev ^a, Mark Johnston ^a,b, Ken C.J. Van Rees ^a

a Department of Soil Science, University of Saskatchewan, 51 Campus Drive, Saskatoon, SK S7N 5A8, Canada

b Saskatchewan Research Council, Environment and Forestry Division, 125 – 15 Innovation Blvd., Saskatoon, SK S7N 2X8, Canada,

Hybrid poplar growth in bioenergy production systems:

Biomass prediction with a simple process-based model (3PG), BIOMAS AND BIOENERGY (2010) 34 687-702 

 "El presente escrito es una traducción y/o interpretación  del artículo cuya referencia se muestra al final del documento, se realizó  el  blog con fines de divulgación"

       PREGUNTAS:

1.       ¿Por qué fue seleccionado el tipo de árbol “Walker”?

2.       ¿En que se basa el modelo 3PG?

3.       ¿Cuál es uno de los objetivos principales para mejorar el modelo?