Estimation of aboveground carbon stock of banana (musa spp.) plantations in the Colombian Caribbean

Abstract

Banana is the most important agricultural product in northern Colombia. It is cultivated using intensive monoculture systems with a significant volume of standing biomass, which contributes to carbon capture. This study aimed to (1) compare field-observed height data with Unmanned Aerial Vehicle (UAV)-estimated height data for estimating Aboveground Biomass (AGB), and (2) quantify the carbon stock in standing banana biomass. The study was conducted on a banana farm in Colombia. Height measurements from the field and UAV estimates were obtained for 54 banana plants in two different Areas: Area 1, which covers 0.5ha (dense), and Area 2, which covers 1.5 hectares (dispersed). Pseudostem samples were collected from 18 banana plants to determine moisture and carbon content in the laboratory. The results showed determination coefficients (R²) of 0.76 for Area 1 and 0.61 for Area 2 when comparing field heights with those estimated from the Canopy Height Model (CHM). Additionally, the results revealed average carbon reserve values in Area 1, derived from field data (1.27kg/plant and 1.01 Mg/ha) and CHM data (1.27kg/plant and 1.02Mg/ha). In Area 2, the average values were 1.34kg/plant and 3.22 Mg/ha in the field, and 1.09kg/ plant and 2.62Mg/ha in CHM. Validation indicates high precision in carbon reserve estimates for Area 1, while precision is lower for Area 2.

El banano es el producto agrícola más importantes al norte de Colombia. Se basa en sistemas intensivos de monocultivo con un gran volumen de biomasa en pie que contribuye a la captura carbono. Este estudio se realizó con el objetivo de (1) comparar los datos de altura observadas en campo y las estimadas a partir de un Vehículo Aéreo no Tripulado (UAV) para la estimación de Biomasa Aérea (AGB), y (2) cuantificar las reservas de carbono de la biomasa en pie de banano. El estudio se llevó a cabo en una finca bananera de Colombia. Se determinaron medidas de altura observadas y estimadas a partir de 54 plantas en dos áreas diferentes: área 1 de 0,5ha (densa) y el área 2 de 1,5ha (dispersa). Se tomaron muestras pseudotallo de 18 plantas de banano para determinar humedad y contenido de carbono en laboratorio. Los resultados mostraron coeficientes de determinación (R²) de 0,76 para el Área 1 y 0,61 para el Área 2, al comparar las alturas obtenidas en campo con las estimadas a partir de Modelo de Altura del Dosel (CHM). Además, mostraron valores promedio de reservas de carbono en el Área 1, obtenidos de datos en campo (1,27kg/planta y 1,01Mg/ha) y de datos CHM (1,27 kg/planta y 1,02 Mg/ha), mientras que en el Área 2 los valores promedio fueron de 1,34kg/planta y 3,22Mg/ha en campo y 1.09 kg/planta y 2,62Mg/ha en CHM. La validación indica una alta precisión en las estimaciones de reservas de carbono en el Área 1, mientras que en el Área 2 la precisión es menor.

A banana é o produto agrícola mais importante no norte da Colômbia. Ela é baseada em sistemas de monocultura intensiva com um grande volume de biomassa em pé que contribui para a captura de carbono. Este estudo foi realizado com os objetivos de (1) comparar os dados de altura observados em campo com os dados de altura estimados por Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) para a estimativa da Biomassa Acima do Solo (BAS) e (2) quantificar o estoque de carbono na biomassa de banana em pé. O estudo foi conduzido em uma plantação de banana na Colômbia. Medidas de altura observadas em campo e estimadas por VANT foram obtidas para 54 plantas de banana em duas áreas diferentes: Área 1, que cobre 0,5ha (densa), e Área 2, que cobre 1,5 ha (dispersa). Amostras de pseudocaule foram coletadas de 18 plantas de banana para determinar o teor de umidade e o conteúdo de carbono no laboratório. Os resultados mostraram coeficientes de determinação (R²) de 0,76 para a Área 1 e 0,61 para a Área 2 ao comparar as alturas obtidas em campo com as estimadas pelo Modelo de Altura de Dossel (CHM). Além disso, os resultados revelaram valores médios de reserva de carbono na Área 1, derivados dos dados de campo (1,27kg/planta e 1,01Mg/ha) e dos dados do CHM (1,27kg/planta e 1,02Mg/ha), enquanto na Área 2 os valores médios foram 1,34 kg/planta e 3,22Mg/ha no campo e 1,09kg/ planta e 2,62Mg/ha no CHM. A validação indica alta precisão nas estimativas de reserva de carbono na Área 1, enquanto a precisão é menor na Área 2.