Developing a new tree volume equation for Pinus brutia distributed in the Yeşilvadi region of Antalya

Year 2024, Volume: 10 Issue: 2, 108 - 113

Ferhat Bolat

https://doi.org/10.53516/ajfr.1566540

Abstract

Background and aims Growing stock and timber increment are crucial factors to consider during the planning stage of forest management. This study aimed to develop a new tree volume equation for Brutian pine (Pinus brutia Ten.) stands located in the Yeşilvadi region of Antalya.
Methods To achieve the mentioned goal, measurements were conducted on sixty-five trees selected from these stands, categorized into different diameter classes. The power-type equation was employed to develop the tree volume equation. The proposed new model was compared with its counterparts, considering error metrics. Additionally, the stability of these models in terms of estimation behavior was analysed using bias and curvature measures.
Results The alternative model resulted in significant uncertainty in tree volume predictions, although it outperformed the proposed model in terms of error metrics. The proposed model provided acceptable tree volume predictions and exhibited a stable estimation behavior.
Conclusions Based on the results, it is recommended to consider the model’s estimation behavior to ensure realistic and reliable tree volume predictions.

Keywords

Allometric relationships, bias analysis, parametric nonlinearity, bootstrap

Antalya-Yeşilvadi yöresinde yayılış yapan kızılçam meşcereleri için yeni bir ağaç hacim modelinin geliştirilmesi

Abstract

Giriş ve Hedefler Ormanların planlanması aşamasında, ağaç serveti ve artımı önemli ölçütlerdendir. Bu çalışmada Antalya-Yeşilvadi yöresinde yayılış yapan saf Kızılçam (Pinus brutia Ten.) meşcereleri için yeni bir ağaç hacim denkleminin geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Yöntemler Söz konusu amacı gerçekleştirmek için ilgili meşcerelerden farklı çap basamakları dikkate alınarak seçilen toplam altmış beş ağaçta ölçümler yapılmıştır. Ağaç hacim denklemini geliştirilmek için üssel model formu esas alınmıştır. Önerilen yeni model, hata ölçütleri dikkate alınarak literatürdeki alternatifiyle kıyaslanmıştır. Ayrıca, yanlılık ve eğrisellik ölçütleri ile söz konusu modellerin tahmin davranışları açısından kararlı bir yapıda olup olmadıkları analiz edilmiştir.
Bulgular Alternatif model, hata ölçütleri bakımından küçük farklarla geliştirilen yeni modelden daha başarılı olsa da tahmin davranışı açısından belirsizlikler içermektedir. Geliştirilen yeni model, hata ölçütleri bakımından kabul edilebilir tahminler üretmiş ve kararlı bir tahmin davranışı sergilemiştir.
Sonuçlar Elde edilen sonuçlara bağlı olarak, gerçekçi ve güvenilir ağaç hacim tahminleri elde etmek için model davranış analizinin dikkate alınması önerilmektedir.

Keywords

Allometrik ilişkiler, yanlılık analizi, parametre etkili eğrisellik, yeniden örnekleme

Ethical Statement

Herhangi bir çıkar çatışması bulunmamaktadır.

References

• Alkan, O., Özçelik, R., 2020. Stem taper equations for diameter and volume predictions of Abies cilicica Carr. in the Taurus Mountains, Turkey. J. Mt. Sci., 17, 3054–3069.
• Alkan, O., Özçelik, R., 2021. Toros göknarı için uyumlu hacim ve gövde çapı modelleri. Turkish Journal of Forestry, 22, 408–416.
• Archontoulis, S.V., Miguez, F.E., 2015. Nonlinear regression models and applications in agricultural research. Agronomy Journal, 107, 786–798.
• Bates, D.M., Watts, D.G., 1980. Relative curvature measures of nonlinearity. Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Methodological) 42, 1–16.
• Baytaş, S., Seki, M., 2023. Safranbolu Yöresi Kazdağı Göknarı (Abies nordmanniana subsp. equi-trojani) meşcereleri için ağaç hacim tabloları. Turkish Journal of Forestry, 24, 61–68.
• Bolat, F., Ürker, O., Günlü, A., 2022. Nonlinear height-diameter models for Hungarian oak (Quercus frainetto Ten.) in Dumanlı Forest Planning Unit, Çanakkale/Turkey. Austrian Journal of Forest Science, 139, 199–220.
• Bolat, F., 2023. Gompertz büyüme modelinden türetilen farklı model formlarının bazı eğrisellik ve yanlılık ölçütleri ile değerlendirilmesi. International Applied Statistics Congress, September 26-29, Sarajevo / Bosnia and Herzegovina, pp. 393-397.
• Bolat, F., Ercanlı, İ., Günlü, A., 2023. Yield of forests in Ankara Regional Directory of Forestry in Turkey: comparison of regression and artificial neural network models based on statistical and biological behaviors. iForest - Biogeosciences and Forestry, 16, 30–37.
• Box, M.J., 1971. Bias in nonlinear estimation. Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Methodological) 33, 171–190.
• Bulut, S., Günlü, A., Aksoy, H., Bolat, F., Sönmez, M.Y., 2024. Integration of field measurements with unmanned aerial vehicle to predict forest inventory metrics at tree and stand scales in natural pure Crimean pine forests. International Journal of Remote Sensing, 45, 3846–3870.
• Diel, M.I., Sari, B.G., Krysczun, D.K., Olivoto, T., Pinheiro, M.V.M., Meira, D., Schmidt, D., Lúcio, A.D., 2019. Nonlinear regression for description of strawberry (Fragaria x ananassa) production. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 94, 259–273.
• Ercanlı, İ., Bolat, F., Yavuz, H., 2023. A comparison of artificial neural networks and regression modeling techniques for predicting dominant heights of Oriental spruce in a mixed stand. Forest Systems, 32, e004.
• Fernandes, T.J., Muniz, J.A., Pereira, A.A., Muniz, F.R., Muianga, C.A., 2015. Parameterization effects in nonlinear models to describe growth curves. Acta Scientiarum. Technology, 37, 397–402.
• Fischer, C., Schönfelder, E., 2017. A modified growth function with interpretable parameters applied to the age–height relationship of individual trees. Canadian Journal of Forest Research, 47, 166–173.
• OGM, 2023. Türkiye ormancılık istatistikleri. Orman Genel Müdürlüğü. https://www.ogm.gov.tr/tr/e-kutuphane/resmi-istatistikler.
• Hall, K.B., Stape, J., Bullock, B.P., Frederick, D., Wright, J., Scolforo, H.F., Cook, R., 2020. A Growth and Yield Model for Eucalyptus benthamii in the Southeastern United States. Forest Science, 66, 25–37.
• Kahriman, A., Sönmez, T., Şahin, A., 2017. Antalya ve Mersin Yöresi kızılçam meşcereleri için ağaç hacim tabloları. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 17, 9–22.
• Kahriman, A., Şahin, A., Sönmez, T., Yavuz, M., 2023. Growth models for natural stands of Calabrian pine in the central Mediterranean region of Türkiye. Šumarski list, 147(3-4), 107-119.
• McRoberts, R.E., Westfall, J.A., 2014. Effects of uncertainty in model predictions of individual tree volume on large area volume estimates. Forest Science, 60, 34–42.
• Paine, C.T., Marthews, T.R., Vogt, D.R., Purves, D., Rees, M., Hector, A., Turnbull, L.A., 2012. How to fit nonlinear plant growth models and calculate growth rates: an update for ecologists. Methods in Ecology and Evolution, 3, 245–256.
• Ratkowsky, D.A., 1986. Statistical properties of alternative parameterizations of the von Bertalanffy growth curve. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 43, 742–747.
• Sağlam, F., Sakıcı, O.E., 2024. Ecoregional height–diameter models for Scots pine in Turkiye. J. For. Res., 35, 103.
• Sahin, A., 2024. Analyzing regression models and multi-layer artificial neural network models for estimating taper and tree volume in Crimean pine forests. iForest - Biogeosciences and Forestry, 17, 36-44.
• Seki, M., Sakıcı, O.E., 2017. Dominant height growth and dynamic site index models for Crimean pine in the Kastamonu–Taşköprü region of Turkey. Can. J. For. Res., 47, 1441–1449.
• Seki, M., Sakıcı, O.E., 2022a. Ecoregional variation of Crimean pine (Pinus nigra subspecies pallasiana [Lamb.] Holmboe) stand growth. Forest Science, 68, 452–463.
• Seki, M., Sakıcı, O.E., 2022b. Ecoregion-based height-diameter models for Crimean pine. Journal of Forest Research, 27, 36–44.
• Tolunay, D., 2011. Total carbon stocks and carbon accumulation in living tree biomass in forest ecosystems of Turkey. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 35, 265–279.
• Tolunay, D., 2012. Bolu-Aladağ’daki genç sarıçam meşcereleri için oluşturulan bitkisel kütle denklemleri ve katsayıları. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 62, 97–111.
• Vatandaşlar, C., Bolat, F., Abdikan, S., Pamukcu-Albers, P., Satiral, C., 2024. Modeling aboveground carbon in flooded forests using synthetic aperture radar data: a case study from a natural reserve in Turkish Thrace. iForest - Biogeosciences and Forestry, 17, 277-285.