ANLISE MULTIVARIADA PARA ESTRATIFICAO ? Segundo Bowling e Zelazny (1992), a estatstica multivariada

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Revista rvoreISSN: 0100-6762r.arvore@ufv.brUniversidade Federal de ViosaBrasilLopes de Souza, Agostinho; de Souza, Deoclides RicardoAnlise multivariada para estratificao volumtrica de uma floresta ombrfila densa de terra firme,Amaznia orientalRevista rvore, vol. 30, nm. 1, janeiro-fevereiro, 2006, pp. 49-54Universidade Federal de ViosaViosa, BrasilDisponvel em: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=48830107 Como citar este artigo Nmero completo Mais artigos Home da revista no RedalycSistema de Informao CientficaRede de Revistas Cientficas da Amrica Latina, Caribe , Espanha e PortugalProjeto acadmico sem fins lucrativos desenvolvido no mbito da iniciativa Acesso Abertohttp://www.redalyc.org/revista.oa?id=488http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=48830107http://www.redalyc.org/comocitar.oa?id=48830107http://www.redalyc.org/fasciculo.oa?id=488&numero=2772http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=48830107http://www.redalyc.org/revista.oa?id=488http://www.redalyc.org49Sociedade de Investigaes FlorestaisANLISE MULTIVARIADA PARA ESTRATIFICAO VOLUMTRICA DE UMAFLORESTA OMBRFILA DENSA DE TERRA FIRME, AMAZNIA ORIENTAL1Agostinho Lopes de Souza2 e Deoclides Ricardo de Souza3RESUMO O objetivo deste estudo foi propor um mtodo de estratificao em classes homogneas de estoquevolumtrico da floresta ombrfila densa de terra firme no explorada, empregando-se as tcnicas de anlisesde agrupamento e discriminante. A pesquisa foi conduzida na Unidade de Manejo Florestal (UMF) da FazendaTracajs (02o3553S e 47o4710W), pertencente empresa Nova Era Agroflorestal, de propriedade do GrupoRosa Madeireira, Municpio de Paragominas, Estado do Par. Foi realizado um censo (100%), no qual se estimaramos volumes do fuste comercial das rvores com dap 45 cm de 55 espcies comerciais em 49 talhes de exploraocom 10 ha cada um. Reuniram-se os volumes estimados do fuste comercial das rvores individuais por talhoem ordem crescente. Elaborou-se uma matriz X de dados desses volumes, em que cada varivel xij representouo i-simo volume classificado no j-simo talho. A matriz X foi utilizada como input nas anlises de agrupamentoe discriminante. A aplicao da anlise de agrupamento, mtodo de Ward, resultou em agrupamentos hierrquicosdos talhes em classes de estoques. A anlise do dendrograma permitiu estratificar o povoamento em trsgrupos homogneos e distintos, denominados classes I, II e III de estoques volumtricos. A anlise discriminante,mtodo de Fisher, indicou que 100% dos talhes foram corretamente classificados. A classificao multivariadada floresta em classes de estoques volumtricos mostrou-se um mtodo eficiente na estratificao de reashomogneas de florestas ineqineas, as quais podem se constituir em estratos, compartimentos, classes destio e unidades de produo anual.Palavras-chave: Floresta tropical, estratificao, anlise multivariada e classes de estoque.MULTIVARIATE ANALYSIS ON THE STRATIFICATION OF AN UNEXPLOREDTERRA FIRME DENSE OMBROPHYLOUS FOREST, EASTERN AMAZONABSTRATCT The objective of this study was to propose a method for stratification of an unexplored terrafirme dense ombrophylous forest into classes of volumetric stocks, by using the techniques of cluster anddiscriminant analysis. The research was carried out at the Forest Management Unit (FMU) in Tracajs Farm(02o 3553 S and 47o 4710W), owned by Nova Era Agroflorestal, in Paragominas, Par, Brazil. An census(100%) was accomplished in which the volumes of commercial whole-tree with dbh 45 cm were estimatedfor 55 commercial species in 49 stands 10 ha each. The estimated volumes of individual commercial whole-trees were organized in a increasing order. A X-matrix was built, in which each variable xij represented thei-th volume classified in the j-th stand. This X-matrix was the input for the cluster and discriminant analysis.The application of the cluster analysis resulted in hierarchical clusters of the stands in stock classes. Theanalysis of the dendrogram allowed the stratification of the forest in three homogeneous and distinct groups,denominated classes of volumetric stock I, II and III. The discriminant analysis pointed out that 100% ofthe stands were correctly classified. The multivariate classification of the forest into homogeneous classesof volumetric stocks showed to be an efficient method for stratification of uneven-aged forests, which canbe constituted by extracts, compartments, site classes and annual production units.Key words: Tropical forest, stratification, multivariate analysis and stock classesR. rvore, Viosa-MG, v.30, n.1, p.49-54, 20061 Recebido em 21.10.2003 e aceito para publicao em 10.11.2005.2 Departamento de Engenharia Florestal da Universidade Federal de Viosa-UFV. E-mail: .2 Departamento de Engenharia Agronmica da Universidade Federal de Sergipe-UFS. E-mail:.50 SOUZA, A.L. e SOUZA, D.R.1. INTRODUOA floresta equatorial de terra firme apresenta elevadavariabilidade, sobretudo de composio de espcies,grupos ecolgicos, estruturas de idades, tamanhose condies gerais de crescimento e produo (stios),dentro de uma mesma comunidade florestal. Nesse caso,a classificao em reas homogneas permite inferirsobre a capacidade produtiva de cada zona ou classede stio e fundamentar a elaborao e execuo dosplanos de manejo sustentvel.Dentre os principais mtodos usuais de classificaode stio, podem-se citar: medies de fatores do stio,como variveis climticas, edficas e da prpriavegetao; e medies de caractersticas da florestanatural, como o estoque de madeira produzida, ascaractersticas de rvores e espcies de plantas ocorrentesna rea (plantas indicadoras) (HUSCH et al., 1982).As tcnicas estatsticas multivariadas tm sidoamplamente empregadas em estudos envolvendosimultaneamente variveis de clima, solo, relevo,vegetao e geologia na classificao de reas comcobertura florestal. Essas tcnicas so utilizadas comobjetivos bsicos de ordenamento, visando determinara influncia de fatores do meio na composio eprodutividade do local, e de agrupamento, com o propsitode classificao (BURTON et al., 1991).Segundo Bowling e Zelazny (1992), a estatsticamultivariada permite a classificao de stios em diferentesnveis de intensidade (regional, zonal e local). Paratanto, so definidas chaves individuais para aclassificao dos tipos de vegetao, dos tipos e daspropriedades dos solos, bem como de produtividade,criando-se uma rede para a classificao dos stios.A aplicao da estatstica multivariada na reaflorestal pouco freqente, principalmente em estudosque envolvem a classificao multivariada de stios(ASPIAZ, 1979; SOUZA, 1989; SOUZA et al., 1990;BRAGA, 1997; SOUZA et al., 1997; SOLOMO, 1998).Dentre as tcnicas estatsticas multivariadas, as tcnicasde anlises de agrupamento e discriminante so asde maior viabilidade para a classificao de stioshomogneos em florestas naturais ineqineas (SOUZAet al., 1990). O autor ainda afirmou que essas tcnicasde classificao, denominadas anlises de agrupamentoe discriminante, relacionam-se com a separao dedistintos indivduos (rvores, parcelas e talhes) ecom alocao desses em grupos predefinidos, de modoque a anlise de agrupamento constri os agrupamentosa partir das informaes contidas na matriz de dadosmultivariados, e a anlise discriminante aloca indivduosem classes ou agrupamentos previamente estabelecidos.No sentido de identificar diferentes stios dentrode uma mesma comunidade vegetal, este estudo tevecomo objetivo propor um mtodo de ps-estratificaoda floresta ombrfila densa de terra firme no explorada,empregando-se as tcnicas de anlises de agrupamentoe discriminante.2. MATERIAL E MTODOSA pesquisa foi realizada na unidade de manejoflorestal (UMF) da Fazenda Tracajs (02o3553S e47o4710W), pertencente empresa Nova EraAgroflorestal, de propriedade do Grupo Rosa Madeireira,Municpio de Paragominas, Estado do Par, Brasil. Atipologia florestal classificada como floresta ombrfiladensa de terra firme em estdio de sucesso primria(clmax).Considerando que a cobertura florestal da unidadede manejo (UMF) apresenta grande variao em espcies,densidade, dimetro, altura e volume para diferentesstios dentro de uma mesma tipologia florestal, procurou-se estratificar o povoamento em classes homogneasde estoque volumtrico com potencial de exploraocomercial.Na execuo do plano de manejo florestal, destinado produo de madeira para serraria e laminao, foirealizado o censo (100%), no qual se estimaram os volumesde fuste com casca das rvores individuais com dap 45 cm de 55 espcies comerciais autorizadas paracorte pelo IBAMA, em 49 talhes de explorao de10 hectares cada um, perfazendo um total de 490 hectares.No censo (inventrio 100%) das rvores comerciaiscom dap 45 cm (dimetro mnimo de corte), foramidentificadas e marcadas as rvores-matriz, as rvoreslocalizadas nas reas de proteo ambiental e aquelasselecionadas para corte. Reuniram-se os volumesestimados de fuste comercial dessas rvores por talho,em ordem crescente. Elaborou-se uma matriz X de dadosdesses volumes, em que cada varivel xij representouo i-simo volume classificado no j-simo talho.A matriz X foi utilizada como input nas anlisesde agrupamento e discriminante. Utilizaram-se a distnciaeuclidiana simples e o mtodo de Ward, com o empregodas expresses:R. rvore, Viosa-MG, v.30, n.1, p.49-54, 200651Anlise multivariada para estratificao volumtrica em que dij = distncia euclidiana estimada entre ostalhes i e j, xhi = volume no talho i, xhj = volume notalho j e d2ij = distncia entre as mdias das classesde estoque I e J.Para a definio das classes homogneas de estoquevolumtrico, traou-se a linha de corte ou linha fenon,que uma linha paralela ao eixo horizontal dodendrograma obtido da anlise de agrupamento (SOUZAet al., 1990).A anlise discriminante foi utilizada para verificara distino e classificao das classes homogneasde estoque volumtrico obtidas pela anlise deagrupamento.Na anlise de agrupamentos, os talhes ou unidadesde trabalho formaram grupos homogneos e distintos,agrupados nas classes I, II e III de estoques volumtricos.Em cada classe de estoque foram instaladasaleatoriamente cinco parcelas de 100 x 100 m (1 ha)cada uma, para medio dos indivduos com dap 15 cm. No centro de cada parcela foi instalada umasubparcela de 10 x 100 m (0,1 ha), para a medio dosindivduos com 5 cm dap < 15 cm.Nas parcelas foram feitas as seguintes avaliaespara cada rvore (SOUZA, 2003): nomes cientfico evulgar, medio do dimetro a 1,30 m do solo (dap),alturas total (ht) e comercial (hc), qualidade de fuste(QF), iluminao de copa (IC), cobertura de copa (CC),infestao de cips (C) e danos naturais (D).As espcies foram identificadas no campo, pormos indivduos no identificados no local tiveram seusmateriais botnicos coletados para identificao noHerbrio do Museu Paraense Emlio Goeldi (MPEG),Estado do Par.No clculo do nmero de parcelas, considerou-se um erro de amostragem mximo de 20 a 95% deprobabilidade (IBAMA, 1998).A composio florstica foi analisada com basena distribuio dos indivduos em espcies (S) e pormeio dos ndices de diversidade mxima (Hmx) e deShannon-Weaver (H), conforme Brower e Zar (1984).O volume de fuste com casca de rvoresindividuais foi estimado pelo emprego da equao comR2=0,9652 e F=2994,78, desenvolvida por Queiroz (1984).3. RESULTADOS E DISCUSSOO dendrograma obtido da anlise de agrupamento(Figura 1) apresenta no eixo vertical a distncia euclidianasimples, em porcentagem, variando de zero a 100, eno eixo horizontal os talhes com seus volumes, formandoas classes homogneas de estoque volumtrico.Na anlise do dendrograma (Figura 1) foi traadauma linha de corte no nvel de homogeneidade de 20%,destacando-se trs grupos distintos, denominados classesI, II e III de estoques volumtricos, sendo a classeI de estoque formada pelos talhes I10 a I8, a classeII de estoque pelos talhes J3 a I13 e a classe III deestoque pelos talhes L14 a I5.As classes I, II e III de estoques volumtricosenglobaram talhes com baixo, mdio e alto estoquesvolumtricos, com os respectivos volumes mnimo,mdio, mximo e os desvios-padro (Quadro 1).A anlise discriminante apresentou probabilidadesde 0,30; 0,37; e 0,33, respectivamente, nas classes I,II e III de estoques volumtricos. O procedimento finalde classificao indicou que 100% dos talhes foramcorretamente classificados nas classes de estoque(Quadro 2).A classificao multivariada da floresta em classesI, II e III de estoques volumtricos mostrou-se um mtodoeficiente na estratificao de reas homogneas deflorestas ineqineas, que podem se constituir emestratos, compartimentos, classes de stio e unidadesde produo anual (UPA). Esse mtodo pode ter aplicaoem inventrio florestal, na elaborao e execuo deplanos de manejo, na delimitao de zonas de florestasde produo e proteo e, sobretudo, em estudosfitossociolgicos e ambientais, em geral.A aplicao da classificao multivariada eminventrio florestal pode ser constatada pelo mtodode amostragem aleatria estratificada, no qual se estimaramos volumes do fuste comercial das rvores com dap 15 cm (Quadro 3). Foram inventariadas 15 parcelasde 100 x 100 m (1,0 ha), distribudas aleatoriamentena rea total de 490 hectares.R. rvore, Viosa-MG, v.30, n.1, p.49-54, 200652A estratificao de uma populao florestal emsubpopulaes homogneas (Quadro 3) resultou nareduo da varincia total e das varincias dentro decada classe homognea de estoque, com o aumentoda preciso das estimativas e conseqente reduono tamanho da amostra.A mdia estratificada da populao foi de 330,98m3 e o erro-padro da mdia, 18,38 m3/ha. O erro deamostragem encontrado foi de 12 a 95% de probabilidadee atendeu aos critrios estabelecidos para inventariarflorestas tropicais (erro inferior a 20%).Tabela 1 Caracterizao das classes de estoque volumtrico,mediante os valores dos volumes mnimo, mdioe mximo e os desvios-padroTable 1 Characterization of volumetric stock classes, showingminimum, medium and maximum volumes andstandard deviationsClasse de Volume (m3/ha)Estoque Mnimo Mdio Mximo Desvio-PadroI 35,60 45,16 50,89 4,67II 52,55 58,11 63,82 3,41III 69,50 76,77 89,36 6,37Figura 1 Dendrograma mostrando os grupos de talhes representando as classes de estoques volumtricos, obtidos da anlisede agrupamento utilizando a distncia euclidiana simples e o mtodo de Ward, Fazenda Tracajs, Municpio deParagominas, Estado do Par.Figura 1 Dendrogram of stand clusters showing the volumetric stock classes, obtained from cluster analysis using Euclideandistance and Ward method, Tracajs Farm, municipality of Paragominas, Par State.Classe de Estoque Classificao em Classes de Estoque Total Classificao (%)I P = 0,30 II P = 0,37 III P = 0,33I 15 0 0 15 100II 0 18 0 18 100III 0 0 16 16 100Total 15 18 16 49 100Quadro 2 Nmero de classes de estoque e porcentagens de classificao correta obtidas da anlise discriminanteTable 2 Number of stock classes and percentages of correct classification obtained through the discriminant analysisR. rvore, Viosa-MG, v.30, n.1, p.49-54, 2006SOUZA, A.L. e SOUZA, D.R.53R. rvore, Viosa-MG, v.30, n.1, p.43-48, 2006No nvel I de incluso (dap 15 cm), os maioresvalores de riqueza em espcies (S), densidade absoluta(n/ha), volume de fuste comercial (m3/ha), diversidademxima (Hmx) e Shannon-Weaver (H) foram para a classeI de estoque (Quadro 4). Os valores de diversidademxima (Hmx) foram praticamente iguais nas classesI, II e III, apostando que essas reas homogneas deflorestas diferem muito pouco em riqueza de espcies.No nvel II de incluso (5 cm dap < 15 cm), aclasse III de estoque foi a que apresentou maiores valoresde riqueza em espcies (S), densidade absoluta (n/ha),dominncia absoluta (m2/ha), volume de fuste comercial(m3/ha), diversidade mxima (Hmx) e Shannon-Weaver(H) (Quadro 5). Os valores de diversidade mxima (Hmx)foram iguais nas classes I e III de estoque, mostrandoque essas reas homogneas de florestas no diferemem riqueza de espcies.4. CONCLUSES A classificao multivariada dos talhes em classesde estoques volumtricos um mtodo eficiente naestratificao de florestas tropicais naturais. A estratificao dos talhes com baixo, mdioe alto estoques volumtricos permite melhor planejamentoe controle da produo florestal, bem como a execuodas atividades de colheita, de tratamentos silviculturaise de monitoramento ou inventrio florestal contnuo. O mtodo de estratificao proposto permitetambm maior preciso das estimativas do inventrioflorestal e conseqente reduo de tempo e de recursoshumanos e financeiros na execuo dos levantamentosfeitos por amostragem em florestas tropicais naturais.5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICASASPIAZ, C. Classificao de stios florestaismediante trs mtodos de anlise da vegetaonatural. Revista rvore, v.3, n.1, p. 1-15, 1979.BOWLING, C.; ZELANZNY, V. Forest siteclassification in New Brunswick. The ForestryChronicle, v.68, n.1, p. 34-41, 1992.BRAGA, F. A. Uso da anlisediscriminante na identificao decaractersticas ambientaisdeterminantes da capacidadeprodutiva de povoamentos deeucalipto. 1997. 65 f. 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