Modelling the potential carbon storage capacity of forests dominated by Pinus sylvestris across European ecological zones

Resumo Técnico: Modelagem da Capacidade Potencial de Armazenamento de Carbono de Florestas de Pinus sylvestris

Definição do Problema
Avaliar com precisão a capacidade máxima das florestas para armazenar carbono na ausência de distúrbios — definida como Capacidade Potencial de Armazenamento de Carbono (CPAC) — é crítico para os Inventários Nacionais de Gases de Efeito Estufa (INGEE) e para o manejo florestal eficaz. As metodologias atuais frequentemente dependem da Capacidade de Carga de Carbono (CCC), definida por florestas primárias, o que pode gerar comparações irreais quando florestas manejadas em locais férteis superam florestas intactas devido à seleção histórica de locais ou supressão de distúrbios. Além disso, as abordagens de mudança de estoque de biomassa existentes, utilizadas nos INGEE, requerem múltiplas medições ao longo do tempo, limitando sua utilidade quando apenas dados de um único ponto temporal estão disponíveis. Há uma necessidade de um arcabouço de referência dependente da qualidade do sítio que permita estimativas comparáveis de Carbono Acima do Solo (CAS) através de diversas zonas ecológicas europeias, possibilitando a avaliação de perdas de estoque de carbono, ganhos potenciais e benefícios de mitigação em relação a um máximo teórico.

Metodologia
O estudo focou em Pinus sylvestris L., a espécie conífera mais difundida na Europa, utilizando um conjunto de dados composto por 34.948 medições de parcelas de Inventários Nacionais de Florestas (INF) de nove países (República Checa, França, Alemanha, Itália, Noruega, Eslováquia, Espanha, Suécia, Suíça) e dois estudos de caso específicos: florestas de idade avançada na Letônia e ensaios de desbaste manejado na Espanha.

1. Quantificação da Qualidade do Sítio: Os autores empregaram o índice de Forma do Sítio (FS), definido pela altura dominante ($H_0$) em um diâmetro dominante de referência ($D_{0ref}$). Diferente do Índice de Sítio tradicional (baseado na idade), a FS é independente da idade, tornando-a adequada para os INF onde os dados de idade são frequentemente ausentes ou pouco confiáveis.
2. Ajuste do Modelo (FS): Utilizando a Abordagem Algébrica de Diferença Generalizada (GADA) com uma equação base de Bertalanffy-Richards, os autores ajustaram curvas dinâmicas para modelar trajetórias de altura dominante. O modelo incorporou variáveis dummy para considerar as diferenças entre as Zonas Ecológicas Globais (ZEG): Boreal, Subtropical e Temperada. Um diâmetro dominante de referência de 32 cm foi selecionado como o preditor ideal.
3. Estimativa da CPAC: A relação entre o CAS (Mg C ha⁻¹) e a FS (m) foi modelada usando uma metodologia de curva guia. Parâmetros assintóticos distintos foram ajustados para diferentes ZEGs para definir o limite superior teórico de armazenamento de carbono. Os modelos foram validados por meio de validação cruzada e análise de resíduos.
4. Estudos de Caso: O arcabouço foi aplicado a:
   • Florestas de idade avançada (Letônia): 31 povoamentos (86 parcelas) para avaliar se as florestas naturais atingem a CPAC.
   • Espanha: 10 ensaios de desbaste com diferentes intensidades (controle, leve, moderada, pesado) para avaliar o impacto do manejo no CAS em relação à CPAC.

Principais Resultados

• Modelagem da Forma do Sítio: O modelo GADA com variáveis dummy para as ZEGs demonstrou alta robustez ($R^2 = 0,999$, RMSE = 0,193 m), confirmando a FS como um proxy eficaz para a produtividade do sítio ao longo do gradiente latitudinal (37° N – 70° N).
• Curvas de CPAC: Curvas de CPAC distintas foram geradas para cada ZEG. Os resultados indicam que a CPAC aumenta com a qualidade do sítio (FS). Florestas boreais de coníferas exibiram valores de CPAC menores em comparação com as zonas temperadas e subtropicais, que mostraram potenciais estoques de carbono semelhantes.
• Descobertas dos Estudos de Caso:
  • Florestas de idade avançada (Letônia): Embora algumas parcelas se aproximassem da CPAC, observou-se uma variabilidade significativa. O estudo concluiu que o status de "idade avançada" por si só não garante que um povoamento tenha atingido seu potencial máximo de armazenamento de carbono; a CPAC serve melhor como um limite de referência para estimar a intensidade dos regimes de distúrbios naturais.
  • Florestas manejadas (Espanha): O CAS diminuiu com o aumento da intensidade do desbaste (Controle > Leve > Moderado > Pesado). No entanto, o estudo observou que a "regra do platô" sugere que, ao longo de uma rotação completa, a soma do estoque em pé e da madeira extraída em parcelas desbastadas pode ser igual ao estoque em pé de parcelas não manejadas, embora o tempo para o estoque máximo seja diferente.
• Desempenho do Modelo: O modelo de CPAC alcançou um $R^2$ de 0,578 com um RMSE de 45,336 Mg C ha⁻¹. Os autores reconhecem que o modelo foca no carbono acima do solo e exclui a biomassa abaixo do solo e a biomassa morta, que podem constituir uma parte significativa do carbono total, particularmente em sistemas de idade avançada.

Significância e Alegações
O artigo postula que estabelecer uma linha de base de CPAC baseada na qualidade do sítio oferece uma solução de contabilidade complementar aos métodos atuais de INGEE. Os autores alegam que este arcabouço é significativo por três razões principais:

1. Avaliação de Perdas: Permite a avaliação consistente de perdas passadas de estoque de carbono devido a distúrbios humanos e naturais, comparando os estoques atuais contra um máximo teórico específico do sítio.
2. Predição de Ganhos: Facilita a previsão de ganhos potenciais de estoque de carbono alcançáveis através de mudanças nas práticas de manejo florestal.
3. Avaliação de Mitigação: Permite a avaliação de benefícios de mitigação perdidos quando as florestas são manejadas com reservas de carbono abaixo de sua capacidade máxima.

O estudo enfatiza que esta abordagem é particularmente relevante para a silvicultura de cobertura contínua (SCC) e sistemas não manejados, onde o potencial máximo de carbono não é definido pela idade de rotação. Alinha-se com estruturas internacionais como o Acordo de Paris e a Estratégia Florestal da UE ao fornecer um mecanismo para "conservar e aumentar" sumidouros de carbono. No entanto, os autores mantêm-se cautelosos, observando que, embora promover a CPAC seja uma estratégia de mitigação, isso pode conflitar com estratégias de adaptação (ex: reduzir a densidade para resiliência à seca) e que a metodologia requer aplicação cuidadosa para evitar a superestimação do potencial em florestas perturbadas ou de baixa naturalidade. O estudo conclui que, embora a metodologia seja desenvolvida para P. sylvestris, o arcabouço tem aplicabilidade potencial para outros tipos florestais.