Biomass and bioethanol production of the shrub Ulex europaeus (Fabaceae) estimated with remote sensor imagery in the Andean paramos

• Osorio-Castiblanco, Diego F. ^[1]
  1. [1] University of Minnesota

     University of Minnesota

     City of Minneapolis, Estados Unidos

     
• Localización: Revista de Biología Tropical, ISSN 0034-7744, Vol. 72, Nº. 1, 2024 (Ejemplar dedicado a: Revista de Biología Tropical (Rev. Biol. Trop.) RBT - January-December, 2024; e57126)
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Producción de biomasa y bioetanol del arbusto Ulex europaeus (Fabaceae) estimada con imágenes de sensores remotos en los páramos andinos
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• Resumen
  • español

    Introducción: El retamo espinoso (Ulex europaeus, familia Fabaceae) es un arbusto perenne originario de Europa e invasor en los páramos andino-tropicales de alta montaña. Objetivo: Cuantificar la extensión de una invasión biológica dentro de un páramo cerca del Parque Nacional Natural Los Nevados en Tolima, Colombia, y evaluar soluciones bioeconómicas para fomentar la erradicación del arbusto y, al mismo tiempo, promover la economía e industria locales. Métodos: Se llevó a cabo una clasificación supervisada basada en objetos utilizando imágenes RGB tomadas con UAS (sistemas de aeronaves no tripulados) y una capa NDVI (índice de vegetación de diferencia normalizada) derivada de Planet, ambas de 2022, para cuantificar el área invadida. Este valor, así como la altura obtenida a partir de un nDSM (modelo digital de superficie normalizado) derivado de las imágenes UAS y un par de ecuaciones alométricas halladas en la literatura, se emplearon para estimar la biomasa aérea (AGB) y el combustible disponible superficial, también conocido como carga de combustible. Luego, se utilizaron estimaciones documentadas de producción de bioetanol para calcular su potencial extracción con base en los valores de AGB. Resultados: El área invadida se cuantificó en 66 465 m2, con una exactitud global del 85.3 %. Además, se encontró que la carga de combustible era aproximadamente la mitad del AGB, lo que representa un alto riesgo de incendio en el ecosistema. Los resultados también sugieren que se podrían generar hasta 88 933.7 dólares estadounidenses, si se explotara todo el retamo espinoso de la zona de estudio para producir bioetanol. Conclusiones: Este estudio resalta la urgencia de gestionar la invasión biológica del retamo espinoso en el páramo andino y sugiere potenciales soluciones bioeconómicas para mitigar el impacto de estas invasiones.

  • English

    Introduction: Gorse (Ulex europaeus, family Fabaceae) is an evergreen shrub native to Europe and invasive in the Andean high-mountain tropical paramos. Objective: To quantify the extent of a biological invasion within a paramo near Los Nevados National Natural Park in Tolima, Colombia, and evaluate bioeconomic solutions to encourage shrub eradication while promoting the local economy and industry. Methods: An object-based supervised classification approach was conducted using UAS (Uncrewed Aircraft Systems)-based RGB imagery and a Planet-derived NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) layer, both from 2022, to quantify the area invaded. This value, the height obtained from a UAS-derived nDSM (Normalized Digital Surface Model), and a pair of allometric equations found in the literature were employed to estimate the gorse aboveground biomass (AGB) and aboveground available fuel, also known as fuel load. Then, documented bioethanol production estimations were applied to calculate its potential extraction based on the AGB values. Results: The invaded area was quantified to be 66 465 m2, with an overall accuracy rate of 85.3 %. Furthermore, the fuel load was found to be approximately half of the AGB, which poses a high risk of fire in the ecosystem. The findings also suggest that up to USD 88 933.7 could be generated if all gorse in the study area is exploited to produce bioethanol. Conclusions: This study underscores the urgency of managing the biological invasion of gorse in the Andean paramo and suggests the potential for bioeconomic solutions to mitigate the impact of these invasions.