Ecoregion-Based Diameter Increment Model for Scots Pine Stands in Kastamonu and Sinop Regions

Abstract

Individual tree and stand development may vary depending on ecological factors. In this study, ecoregion-based individual tree diameter increment model were developed for Scots pine (Pinus sylvestris L.) stands of Kastamonu and Sinop regions. For this purpose, ecoregion classification, which is formed by evaluating various ecological factors, was used in the models and the differences between ecoregions were investigated. The Black Sea Climatic Region, where the study area is located, contains 5 sub-ecological regions (ecoregion), and area studies were carried out in Ecoregion 1, Ecoregion 2 and Ecoregion 3, where Scots pine are densely distributed. The data of 2318 sample trees obtained from 292 sample plots were used as study material. The estimations made with the mixed-effects modeling approach were compared using the non-linear sum of extra squares test. Individual tree models for each ecoregion have been developed to estimate the diameter increments of the last 5 years, and its R2 value is 0,691. As a result of statistical and graphical examinations, it was revealed that there were differences between ecoregions and found appropriate to use ecoregion-based models for Scots pine stands in Kastamonu and Sinop regions.

Keywords

• Individual tree model
• ecoregion
• mixed effects modelling
• Pinus sylvestris

Kastamonu ve Sinop Yöresi Sarıçam Meşcereleri İçin Ekorejyon Tabanlı Çap Artım Modeli

Öz

Tek ağaç ve meşcere gelişimleri ekolojik faktörlere bağlı olarak değişim gösterebilmektedir. Bu çalışmada, Kastamonu ve Sinop yöresi saf ve doğal sarıçam (Pinus sylvestris L.) meşcereleri için ekorejyon tabanlı tek ağaç çap artım modeli geliştirilmiştir. Bu amaçla, çeşitli ekolojik faktörlerin birlikte değerlendirilmesiyle oluşan ekolojik bölge sınıflaması modellerde altlık olarak kullanılmış ve tek ağaçlardaki çap artımlarının ekorejyonlar arasındaki farklılıkları araştırılmıştır. Çalışma alanının yer aldığı Karadeniz İklim Bölgesi 5 alt ekolojik bölgeyi (ekorejyon) barındırmakta olup, çalışma kapsamında sarıçam ağaç türünün yoğunluk gösterdiği Ekorejyon 1 Ekorejyon 2 ve Ekorejyon 3’te arazi çalışmaları sürdürülmüştür. Çalışma materyali olarak 292 örnek alandan elde edilen 2318 adet örnek ağaç verisi kullanılmıştır. Karışık etkili modelleme tekniği ile geliştirilen çap artım modeline ilişkin tahminlerin ekorejyonlar arasındaki farklılığı Doğrusal Olmayan Ekstra Kareler Toplamı yöntemi ile test edilmiştir. Tek ağaç çap artım modeli, ağaca ilişkin göğüs çapı yanında meşcere yaşı, bonitet endeksi, sıklık derecesi ve meşcere orta çapı gibi meşcere özellikleri ile yarışma endekslerine bağlı olarak son 5 yıllık çap artımlarını tahmin etmek üzere geliştirilmiş olup R2 değeri 0,691’dir. İstatistiksel ve grafiksel incelemeler sonucunda çap artımının ekorejyonlar arasındaki farklılıkları ortaya konulmuş olup Kastamonu ve Sinop yöresi doğal sarıçam meşcerelerinde ekorejyon tabanlı modellerin kullanılması uygun bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Tek ağaç modeli
• ekorejyon
• karışık etkili modelleme
• Pinus sylvestris

References

1. Akalp, T. (1978). Türkiye’deki Doğu ladini (Picea orientalis Lk. Carr) ormanlarında hasılat araştırmaları. İstanbul: İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları.
2. Asan, Ü. (1999). Ormancılık Bilgisi. İstanbul: İÜ Orman Fakültesi, 4197/461.
3. Atalay, İ. (2012). Sarıçam (Pinus sylvestris L. var. sylvestris) Ormanlarının Ekolojisi ve Tohum Nakli Açısından Bölgelere Ayrılması. Müdürlük Yayın No: 45, Meta Basım Matbaacılık.
4. Atalay, İ. (2014). Türkiye’nin Ekolojik Bölgeleri. Genişletilmiş 2. Baskı, İzmir: Meta Basım Matbaacılık.
5. Bolat, F. (2021). Ankara Orman Bölge Müdürlüğü Anadolu Karaçamı Meşcerelerinde Artım ve Büyümenin Yapay Sinir Ağları İle Modellenmesi. Doktora Tezi, Çankırı Karatekin Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Çankırı.
6. Burkhart, H. E., & Tomé, M. (2012). Modeling Forest Trees And Stands. Dordrecht: Springer.
7. Calama, R., & Montero, G. (2004). Interregional nonlinear height diameter model with random coefficients for stone pine in Spain. Canadian Journal of Forest Research, 34(1), 150-163.
8. Carus, S. (2005). A diameter increment model for Crimean pine (Pinus nigra Arnold) and Calabrian pine (Pinus brutia Ten.) stands in Isparta region, Turkey. Journal of Environmental Biology, 26(3), 467.

9. Carus, S., & Çiçek, E. (2007). Adapazarı-Süleymaniye dişbudak plantasyonlarında (Fraxinus angustifolia Vahl.) tek ağaçlar için bir çap artım modeli. Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 8(1), 34-48. Carus, S., & Gülden, Y. (2014). Ağlasun yöresi kızılçam (Pinus brutia Ten.) ağaçlandırmalarında tek ağaçlarda çap artımının modellenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 15, 102-107.
10. Cieszewski, C.J., & Strub, M. (2008). Generalized algebraic difference approach derivation of dynamic site equations with polymorphism and variable asymptotes from exponential and logarithmic functions. Forest Science, 54, 303-315.
11. Curtis, R.O. (1970). Stand density measures: An interpretation. Forest Science, 16(4), 403-414.
12. Curtis, R. O., Clendenan, G., & DeMars, D. J. (1981). A new stand simulator for coast douglas-fir: DFSIM users guide. Portland: USDA Forest Service General Technical Report, PNW-128.
13. Çatal, Y. (2009). Batı Akdeniz Bölgesi Kızılçam (Pinus brutia Ten.) Meşcerelerinde Artım ve Büyüme. Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Isparta.
14. Çatal, Y., Carus, S., Özçelik, R., & Alkan, O. (2014). Tek ağaçta çap artımı üzerinde artımın ölçüldüğü periyot süresi ve meşcere sıklığının etkisinin incelenmesi (Ağlasun kızılçam ağaçlandırmaları örneği). II. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 170-178, Isparta.
15. Eler, Ü. (2001). Orman Amenajmanı. Isparta: Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Yayın No:17.
16. Eler, Ü. (2013). Dendrometri. (Gözden Geçirilmiş, İkinci Baskı). Isparta: Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Yayın No: 30.
17. Eler, Ü., & Carus, S. (2006). Orman Hasılat Bilgisi. Isparta: Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Yayın No:66, 201s.
18. Eraslan, İ. (1982). Orman Amenajmanı. İstanbul: İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi, Yayın No:318.
19. Ercanlı, İ. (2010). Trabzon ve Giresun Orman Bölge Müdürlükleri Sınırları İçerisinde Yer Alan Doğu Ladini (Picea orientalis (L.) Link)-Sarıçam (Pinus sylvestris L.) Karışık Meşcerelerine İlişkin Büyüme Modelleri. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Trabzon.
20. Ercanlı, İ., Kahriman, A., & Yavuz, H. (2012). Trabzon Orman Bölge Müdürlüğü doğu ladini-sarıçam karışık meşcereleri için karışık etkili doğrusal olmayan regresyon denklemleri ile Doğu ladini çap-boy modellerinin geliştirilmesi. SDÜ Orman Fakültesi Dergisi, 13, 75-84.
21. Ercanlı, İ. (2015). Nonlinear mixed effect models for predicting relationships between total height and diameter of oriental beech trees in Kestel, Turkey. Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente, 21(1),185-202.
22. Ford, E.D., & Sorrensen, K.A. (1992). Theory and models of inter-plant competition as a spatial process. Pages 363-407 in D. DeAngelis and L. Gross, editors. Individual based models and approaches in ecology. New York, USA: Chapman and Hall.
23. Gadow, K. V., & Hui, G. (1999). Modeling forest development. Dordrecht: Springer.
24. Günel, A. (1981). Orman Hasılat Bilgisi Ders Notları. İstanbul: İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi (Basılmamıştır).
25. Huang, S. (1994). Ecologically based ındividual tree volume estimation for major alberta tree species. Edmonton, AB: AB Sustainable Resource Development Public Lands and Forests Division.
26. Huang, S., Price, D., & Titus, S. J. (2000). Development of ecoregion-based height diameter models for white spruce in boreal forests. Forest Ecology and Management, 129(1-3), 125-141.
27. Huang, S., & Titus, S. J. (1995). An individual tree diameter increment model for White spruce in Alberta. Canadian Journal of Forest Research, 25(9), 1455 1465.
28. IBM SPSS 20, (2011). IBM SPSS Statistics for Windows, version 20.0. IBM Corporation.
29. Kahriman, A. (2011). Karadeniz Bölgesi Sınırları İçerisinde Yer Alan Sarıçam (Pinus sylvestris L.) - Doğu Kayını (Fagus orientalis Lipsky) Karışık Meşcerelerine İlişkin Büyüme Modellerinin Geliştirilmesi. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Trabzon.
30. Kahriman, A., & Yavuz, H. (2012). Doğu Karadeniz Göknarı-Doğu Ladini karışık meşcerelerinde çeşitli yarışma endekslerinin tek ağaçların çap artımındaki etkilerinin incelenmesi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 13(2), 235-249.
31. Kalıpsız, A. (1998). Orman Hasılat Bilgisi. İstanbul: İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları.
32. Kapucu, F. (2004). Orman Amenajmanı. Trabzon: Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları.
33. Klos, R. J., Wang, G. G., Dang, Q. L., & East, E. W. (2007). Taper equations for five major commercial tree species in Manitoba, Canada. Western Journal of Applied Forestry, 22(3), 163-170.
34. Köse, S., Yavuz, H., Mısır, M., & Mısır, N. (2001). KTÜ Orman Fakültesi Araştırma Ormanı ladin meşcerelerinin hasılat esasları sonuç raporu. Trabzon: Karadeniz Teknik Üniversitesi, Araştırma Fon Başkanlığı. Mehtätalo, L. (2013). Forest Biometrics with Examples in R. University of Eastern Finland School of Computing.
35. Mısır, N. (2003). Karaçam Ağaçlandırmalarına İlişkin Büyüme Modelleri. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Trabzon.
36. Mısır, N., & Yavuz, H. (2013). Ülkemizdeki hasılat tablolarının bilimsel ve uygulama açısından irdelenmesi. Ormancılıkta Sektörel Planlamanın 50. Yılı Uluslararası Sempozyumu, 637-645, Antalya.
37. Neter, J., Kutner, M. H., Nachtsheim, C. J., & Wasserman, W. (1996). Applied Linear Statistical Models. Chicago: Irwin.
38. OGM, (2021). Türkiye Orman Varlığı, 2020. Ankara: Orman Genel Müdürlüğü Yayınları.
39. Özçelik, R., Karatepe, Y., Gürlevik, N., Cañellas, I., & Crecente-Campo, F. (2016). Development of ecoregion-based merchantable volume systems for Pinus brutia Ten. and Pinus nigra Arnold. in southern Turkey. Journal of Forestry Research, 27(1), 101-117.
40. Özdemir, E. (2005). Tek Ağaçta Artım ve Büyümenin Simulasyonu (Sahilçamı Örneği). Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. İstanbul.
41. Özdemir, E. (2011). Karışık Meşcerelerde Artım ve Büyümenin Simülasyonu (Büyükdüz Örneği). Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. İstanbul.
42. Özdemir, (2021). Individual tree basal area increment model for sessile oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) in coppice originated stands. Environmental Monitoring and Assessesment, 193, 357.
43. Pillsbury, N. H., McDonald, P. M., & Simon, V. (1995). Reliability of tanoak volume equations when applied to different areas. Western Journal of Applied Forestry, 10(2), 72-78.
44. Pinheiro, J. C., & Bates, D. M. (2000). Mixed-effects models in S and S-Plus. New York: Springer Verlag.
45. Pretzsch, H. (2009). Forest Dynamics, Growth, and Yield. Berlin, Heidelberg: Springer.
46. R Core Team, (2021). R version 4.0.5 (2021-03-31). The R Foundation for Statistical Computing Platform.
47. Sağlam, F. (2021). Kastamonu ve Sinop Yöresi Doğal Sarıçam (Pinus sylvestris L.) Meşcereleri için Ekolojik Tabanlı Büyüme Modelleri. Doktora Tezi, Kastamonu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Kastamonu.
48. Seki, M. (2020). Kastamonu Orman Bölge Müdürlüğü Karaçam (Pinus nigra J.F. Arnold) Meşcerelerine İlişkin Ekolojik Tabanlı Büyüme Modelleri. Doktora Tezi, Kastamonu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Kastamonu.
49. Seki, M., & Sakici, O.E. (2022). Ecoregion-based height-diameter models for Crimean pine. Journal of Forest Research, 27(1), 36-44.
50. Vanclay, J. K. (1994). Modeling Forest Growth and Yield. Applications to mixed tropical forests. Wallingford: CAB International.
51. Weiskittel, A. R., Hann, D. W., Kershaw Jr, J. A., & Vanclay, J. K. (2011). Forest growth and yield modeling. Chishester: Wiley-Blackwell.
52. Xu, W. (2004). Developing Ecoregion-Based Height-Diameter Models and ReferenceAge Invariant Polymorphic Height and Site Index Curves for Black Spruce and Jack Pine in Manitoba. Master of Science Thesis, University of Manitoba. Manitoba.
53. Yavuz, H. (1997). Yarışma endeksleri ve büyüme modellerinde kullanılması. Karadeniz Teknik Üniversitesi Bahar Yarıyılı Seminerleri, 47-54, Trabzon.
54. Yavuz, H., Mısır, N., Tüfekçioğlu, A., Mısır, M., Altun, L., Ercanlı, İ., Sakıcı, O.E., Kahriman, A., Karahalil, U., Yılmaz, M., Sarıyıldız, T., Küçük, M., Bayburtlu, Ş., Bilgili, F., Meydan, G., Kara, Ö., & Bolat, İ. (2010). Karadeniz bölgesi saf ve karışık sarıçam (Pinus sylvestris L.) meşcereleri için mekanistik büyüme modellerinin geliştirilmesi, biyokütle ve karbon depolama miktarlarının belirlenmesi. Ankara: TÜBİTAK Araştırma Projesi, Proje No: 106O274.