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Un modello allometrico

Mar 19, 2023Mar 19, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 7527 (2022) Citare questo articolo

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Il rapido tasso di crescita, l’elevata produzione di biomassa e la raccolta annuale rendono il bambù una specie adatta per la produzione commerciale. Sono disponibili equazioni allometriche per molte specie di alberi di latifoglie e conifere. Tuttavia, la conoscenza della produzione di biomassa e delle equazioni allometriche del bambù è limitata. Questo studio mira a sviluppare modelli allometrici specie-specifici per prevedere i valori di biomassa e altezza sintetica come variabile proxy per sette specie di bambù ai piedi dell'Himalaya. Sono stati utilizzati due modelli allometrici basati sulla forma di potenza per prevedere la biomassa fuori terra e quella del culmo utilizzando il diametro all'altezza del seno (D) da solo e D combinato con l'altezza del culmo (H) come variabile indipendente. Questo studio si è esteso anche alla creazione di un modello allometrico H – D che può essere utilizzato per generare valori H sintetici come proxy dell'H mancante. Nelle sette specie di bambù studiate, tra i tre principali componenti della biomassa (culmo, ramo e fogliame), il culmo è la componente più importante con la quota più elevata (69,56–78,71%). La distribuzione della quota percentuale (%) di culmo, ramo e fogliame rispetto al peso fresco fuori terra varia in modo significativo tra le diverse specie di bambù. D. hamiltonii ha la produttività più elevata per i componenti della biomassa fuori terra. È stato stimato il rapporto tra peso secco e peso fresco di sette specie di bambù per culmo, ramo, fogliame e biomassa fuori terra per convertire il peso fresco in peso secco.

I bambù sono un gruppo di piante perenni appartenenti alla famiglia delle Poaceae. Il rapido tasso di crescita, l’elevata produzione di biomassa e la raccolta annuale rendono il bambù una specie adatta per la produzione commerciale. Esistono 1642 specie di bambù che occupano un ampio regime ecologico in tutto il mondo, principalmente nelle regioni tropicali e subtropicali1. A livello mondiale, il bambù cresce su una superficie di oltre 35 milioni di ettari e copre il 3,2% delle aree forestali dei paesi ospitanti, ovvero circa l’1% della superficie forestale globale2,3. L’India è uno dei paesi più ricchi al mondo in termini di risorse genetiche del bambù con 125 specie di bambù appartenenti a 23 generi. L'area coltivata a bambù nel paese è di 15,68 milioni di ettari e fornisce sostentamento a circa 2 milioni di artigiani tradizionali attraverso la raccolta, la lavorazione, l'aggiunta di valore e la vendita di prodotti di bambù4. La domanda di bambù è stimata in 26,69 milioni di tonnellate contro un'offerta di 13,47 milioni di tonnellate nel paese5. Nel complesso, il bambù contribuisce al raggiungimento degli importanti obiettivi di sviluppo sostenibile dell’Agenda 2030 delle Nazioni Unite, in particolare SDG1, SDG7, SDG 11, SDG 12, SDG 13, SDG 15 e SDG 176.

I cambiamenti climatici dovuti alle emissioni di gas serra e all’esaurimento delle risorse di combustibili fossili rappresentano le principali preoccupazioni globali. L’India ha fissato l’obiettivo di ridurre l’intensità delle proprie emissioni del 33-35% tra il 2005 e il 2030 e di ridurre le proprie emissioni di carbonio a zero entro il 2070 in occasione del vertice sulla crisi climatica della Conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (COP26) del 2021 organizzato a Glasgow, nel Regno Unito. . L’India è inoltre impegnata a creare un ulteriore bacino di accumulo di carbonio da 2,5 a 3 miliardi di tonnellate di CO2 equivalente attraverso ulteriore copertura forestale e arborea entro il 2030. Gli approcci alla mitigazione dei cambiamenti climatici includono in generale: (i) sforzi di mitigazione convenzionali (tecnologie e tecniche di decarbonizzazione che riducono la CO2) , (ii) tecniche di emissioni negative (cattura e stoccaggio del carbonio in ambito bioenergetico, biochar, alterazione degli agenti atmosferici, cattura e stoccaggio diretto del carbonio nell'aria, fertilizzazione degli oceani, miglioramento dell'alcalinità degli oceani, sequestro del carbonio nel suolo, imboschimento e rimboschimento, costruzione e ripristino di zone umide) e (iii) tecnologie di geoingegneria della forzatura radiativa (iniezione di aerosol stratosferico, schiarimento del cielo marino, assottigliamento dei cirri, specchi spaziali, schiarimento della superficie e varie tecniche di gestione delle radiazioni)7,8. Le tecnologie di geoingegneria della forzatura radiativa non sono attualmente incluse nei quadri politici7. Finora, le valutazioni dell’IPCC includono due tecnologie a emissioni negative, vale a dire la cattura e lo stoccaggio del carbonio da parte delle bioenergie e l’imboschimento e il rimboschimento per valutare la fattibilità del raggiungimento degli obiettivi dell’accordo di Parigi9.

 3 years old) were harvested randomly for each species in each clump. The age of mature culms in the clumps was determined on the basis of culm sheath, colour of culms, position of the culms, and growth and development of branches and leaves41. The summary statistics for biometric parameters of different bamboo species studied are given in Table 1.The diameter of each bamboo culm was measured at breast height with the help of a caliper. After harvesting the culm, its height was measured with the tape and separated into different components viz., leaf, branch and culm. Fresh weights were taken for respective components in the field. Subsamples from upper, middle, and lower portions of the culms of different ages were oven-dried at 65 °C to constant weight for determining the ratio of dry weight to the fresh weight42./p> 3 years old bamboo plantations, three allometric equations [allometric form (1) in A1 and A2; allometric form (2) in A3] were established for the fresh aboveground biomass (AGB) and fresh culm weight for the seven bamboo species. Furthermore, utilising diameter at breast height (H) as a predictor of bamboo height (H), allometric model A1 was established once more. The ranging value of adjusted-R2 (Adj.R2) (0.82–0.97), AIC (190.24–562.79) and BIC (205.57–580.74) for the three models suggested differential fitting accuracy, but high Adj.R2 and low AIC and BIC value for the three model, evidenced appropriateness of adopting allometric models (Table 5)./p> 0.7 except the species B. nutans with Adj.R2 = 0.69 (Table 9). B. bambos, on the other hand, had the highest Adj.R2 (0.89), lowest AIC (156.04) and BIC (497.83). In contrast, the highest AIC (497.83) and BIC (485.78) value were found in D.hamiltonii. Further, the prediction accuracy of the fitted models H–D was evaluated, and it was discovered that the bias of the fitted models was extended between − 1.57 (in B. vulgaris) and − 3.91 (in D. stocksii). The RMSE ranged between 1.16 (in D. strictus) to 2.70 (in D. hamiltonii). The lowest value of MAPE (9.34) was found in B. bambos, while the highest MAPE (20.52) was observed for D. hamiltonii (Table 10)./p> B. balcooa > B. nutans > D. hamiltonii > D. strictus > B. bambos > D. stocksii. Branch biomass was highest in B. nutans followed by B. balcooa and minimum in D. strictus, while foliage biomass was highest in B. nutans followed by B. vulgaris. Total biomass was highest in B. balcooa (212.6 Mg ha−1), followed by B. nutans (209.2 Mg ha−1). The mean total biomass ranged from 11.87 Mg ha−1 y−1 in D. stocksii to 30.37 Mg ha−1 y−1 in B. balcooa. The biomass carbon storage in the present study ranged from 40.8–104.2 with annual carbon storage rate of 5.83–14.88 Mg ha−1 yr−1 (Table 11)./p> 0.7) except B. nutans (0.69). The highest fitting accuracy was observed in B. bambos, whereas the lowest value observed in D. hamiltonii (Tables 9 and 10). Similar, result was also pointed out by Kempeset al.24 and Sileshi25. The H–D relationship was developed using > 3-year-old bamboo plantation where H reached to plateau i.e., there is no growth in diameter and height65. As per our knowledge, for the first time, this study has established allometric modelling for quantifying H–D relationship between the seven-bamboo species viz., B. bambos, B. nutans, D. stocksii, B. vulgaris, B. balcooa, D. hamiltonii, and D. strictus./p> 20-year-old clump) dry tropical bamboo savannah with density of 253–267 ha−1 66 and 30–49 Mg ha−1 in 3–5-year-old D. strictus plantation in a dry tropical region67. The values for B. bambos (89.23 Mg ha−1) is comparatively much lower than reported values of 109–167 Mg ha−1 for B. bambos plantation in eastern India68 and 287 Mg ha−1 for B. bambos in south India69. The lowest biomass in B. bambos is attributed to the large scale mortality of new bamboo shoots after the first harvest of clump in 2018. The values for B. balcooa and B. vulgaris 208 and 212 Mg ha−1 for 7 years with mean productivity of 29–30.3 Mg ha−1y−1 are higher than biomass produced from Miscanthus (5.9–13 Mg ha−1y−1)70 but comparable to the values of 121.5 Mg ha−1 for 4 years with mean productivity of 30.4 for mix stand of B. cacharensis, B. vulgaris and B. balcooa in north east India71./p>

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