Allometric models to estimate tree height in northern Amazonian ecotone forests / Modelos alométricos para estimar altura de árvores em florestas ecotonais do norte da Amazônia

ABSTRACT

Allometric models defining the relationship between stem diameter and total tree height in the Amazon basin are important because they refine the estimates of tree carbon stocks and flow in the region. This study tests different allometric models to estimate the total tree height from the stem diameter in an ecotone zone between ombrophilous and seasonal forests in the Brazilian state of Roraima, in northern Amazonia. Stem diameter and total height were measured directly in 65 recently fallen trees (live or dead). Linear and nonlinear regressions were tested to represent the DH relation in this specific ecotone zone. Criteria for model selection were the standard error of the estimate (Syx) and the adjusted coefficient of determination (R²adj), complemented by the Akaike Information Criterion (AIC). Analysis of residuals of the most parsimonious nonlinear models showed a tendency to overestimate the total tree height for trees in the 20-40 cm diameter range. Application of our best fitted model (Michaelis-Menten) indicated that previously published general equations for the tropics that use diameter as the independent variable can either overestimate tree height in the study area by 10-29% (Weibull models) or underestimate it by 8% (climate-based models). We concluded that our site-specific model can be used in the ecotone forests studied in Roraima because it realistically reflects the local biometric relationships between stem diameter and total tree height. Studies need to be expanded in peripheral areas of northern Amazonia in order to reduce uncertainties in biomass and carbon estimates that use the tree height as a variable in general models.(AU)

RESUMO

Modelos alométricos que definem o relacionamento entre diâmetro do tronco e a altura total da árvore na bacia amazônica são importantes porque refinam as estimativas de fluxo e estoques de carbono arbóreo na região. Este estudo testou diferentes modelos alométricos para estimar a altura total de árvores a partir do diâmetro do tronco em uma zona de ecótono entre florestas ombrófilas e sazonais no estado de Roraima, norte da Amazônia. Diâmetro do tronco e altura total foram medidos de forma direta em 65 árvores tombadas recentemente (vivas e mortas). Regressões linear e não-linear foram testadas para representar a relação DH nesta zona específica de ecótono. Os critérios de seleção dos modelos foram o erro padrão da estimativa (Syx), o coeficiente de determinação ajustado (R²adj) e o Critério de Informação de Akaike (AIC). A análise dos resíduos dos modelos não-lineares mais parcimoniosos mostrou uma tendência de superestimar a altura total para árvores entre 20-40 cm de diâmetro do tronco. A aplicação do modelo melhor ajustado (Michaelis-Menten) indicou que equações gerais publicadas previamente para os trópicos que usam diâmetro como variável independente podem superestimar em 10-29% (modelos Weibull) ou subestimar em 8% (modelos baseados no clima) a altura das árvores na área de estudo. Nós concluímos que o modelo de melhor ajuste pode ser usado nas florestas ecotonais estudadas em Roraima, porque ele reflete realisticamente o relacionamento biométrico local entre diâmetro do tronco e altura total da árvore. É necessário expandir os estudos para outras áreas periféricas do norte da Amazônia, com o intuito de reduzir as incertezas em estimativas de biomassa e carbono arbóreo que adotem altura da árvore como uma variável em modelos gerais.(AU)