Development of merchantable volume equations for natural brutian pine and black pine stands in Eğirdir District

Abstract

Eğirdir Yöresi doğal kızılçam ve karaçam meşcereleri için ticari hacim denklemlerinin geliştirilmesi

Özet: Ağaçlara ilişkin hacim tahminleri, hem odun kaynağının sürdürülebilir yönetimi, hem de pratik ormancılık amaçları için çok gerekli ve yararlıdır. Kızılçam (Pinus brutia Ten.) ve karaçam (Pinus nigra Arnold.), Türkiye’nin orman ürünleri sanayinin önemli hammadde kaynaklarıdır. Sürekli değişen pazar şartları, standartları karşılayacak doğru ve güvenilir çap ve hacim modellerinin geliştirilmesini gerekli kılmaktadır. Maalesef, halen kullanılmakta olan hacim tabloları bu ihtiyacı karşılamak için yetersizdir. Günümüzde ağaç hacim ve biyokütle tahminleri için en güvenilir yollardan birisi gövde çapı ve gövde hacim modelleridir. Bu çalışmada, Eğirdir Yöresi kızılçam meşcerelerinden 132 ve karaçam meşcerelerinden alınan 121 örnek ağaç verisi kullanılarak değişken şekil gövde çapı modelleri geliştirilmiştir. Bu amaçla Lee ve ark. (2003), Kozak (2004) ve Sharma ve Zhang (2004) tarafından geliştirilen  gövde çapı modelleri kullanılmıştır. Hiyerarşik bir kümelenme gösteren verilerde, veri yapısında var olan otokorelasyonun ortadan kaldırılması için ikinci derece otoregresive hata yapısı kullanılmıştır. Çalışmada test edilen modeller, çap ve ticari hacim tahminleri için başarılı sonuçlar vermiştir. Gövde çapı ve ticari boy tahminlerinde, en başarılı model Kozak (2004), ticari hacim tahminlerinde ise, en başarılı model her iki ağaç türü için de Sharma ve Zhang (2004) tarafından geliştirilen model olmuştur. Bu çalışmanın önemli sonuçlarından birisi de, herhangi bir ağaç türü için gövde çapı modelinin seçiminde, modelin hem çap tahminlerindeki başarısı hem de hacim tahminlerindeki başarısı da dikkate alınmalıdır. Sonuç olarak, Eğirdir yöresi kızılçam ve karaçam meşcereleri için gövde çapı ve ticari hacim tahminleri için Sharma ve Zhang (2004) tarafından geliştirilen model önerilebilir.

Anahtar Kelimeler: Gövde çapı denklemi, otokorelasyon, gövde formu, ticari hacim, sayısal iterasyon

Development of merchantable volume equations for natural brutian pine and black pine stands in Eğirdir District

Abstract: Determination of stem standing volume is very useful for both sustainable management of timber resources and practical purposes in forestry. Brutian pine (Pinus brutia Ten.) and black pine (Pinus nigra Arnold.) are important raw material of forest products industry of Turkey. With ever changing market conditions, there is a need to accurately estimate tree volumes utilizing multiple upper stem merchantability limits. This is not currently possible with the existing total stem volume tables for these three species. Nowadays, taper equations are the best way to estimate volume for saw timber and biomass purposes. In this study, variable exponent taper equations evaluated and fitted to data come from 253 destructively sampled trees which were collected in natural brutian pine and black pine stands in Eğirdir district. For this aim, the taper equations of Lee et al. (2003), Kozak (2004), and Sharma and Zhang (2004) were used. A second-order continuous-time autoregressive error structure was used to correct the inherent autocorrelation in the hierarchical data. The proposed models generally performed better for Merchantable tree volume. Results show that the Kozak (2004) taper equation was superior to the other equations in predicting diameter and merchantable height, while The Sharma and Zhang (2004) taper model provided the best predictions for merchantable volume than the other models. The one of the important results of this study, the importance of checking fit statistics of taper equations for both diameters and volume estimations.As a results, Sharma and Zhang (2004) taper model recommended for estimating diameter at a specific height, height to a specific diameter along the stem, and merchantable volume for brutian pine and black pine stands in Eğirdir analyzed

Keywords: Taper equation, autocorrelation, stem form, commercial volume, numerical integration

Received (Geliş tarihi): 20.01.2015 - Revised (Düzeltme tarihi): 29.01.2015 -   Accepted (Kabul tarihi): 02.02.2015

To cite this article: Özçelik, R., Karaer, K., 2016. Eğirdir Yöresi doğal kızılçam ve karaçam meşcereleri için ticari hacim denklemlerinin geliştirilmesi. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University 66(1): 59-74. DOI: 10.17099/jffiu.24073

Keywords

• -

Eğirdir Yöresi doğal kızılçam ve karaçam meşcereleri için ticari hacim denklemlerinin geliştirilmesi

Abstract

Ağaçlara ilişkin hacim tahminleri, hem odun kaynağının sürdürülebilir yönetimi, hem de pratik ormancılık amaçları için çok gerekli ve yararlıdır. Kızılçam (Pinus brutia Ten.) ve karaçam (Pinus nigra Arnold.), Türkiye’nin orman ürünleri sanayinin önemli hammadde kaynaklarıdır. Sürekli değişen pazar şartları, standartları karşılayacak doğru ve güvenilir çap ve hacim modellerinin geliştirilmesini gerekli kılmaktadır. Maalesef, halen kullanılmakta olan hacim tabloları bu ihtiyacı karşılamak için yetersizdir. Günümüzde ağaç hacim ve biyokütle tahminleri için en güvenilir yollardan birisi gövde çapı ve gövde hacim modelleridir. Bu çalışmada, Eğirdir Yöresi kızılçam meşcerelerinden 132 ve karaçam meşcerelerinden alınan 121 örnek ağaç verisi kullanılarak değişken şekil gövde çapı modelleri geliştirilmiştir. Bu amaçla Lee ve ark. (2003), Kozak (2004) ve Sharma ve Zhang (2004) tarafından geliştirilen gövde çapı modelleri kullanılmıştır. Hiyerarşik bir kümelenme gösteren verilerde, veri yapısında var olan otokorelasyonun ortadan kaldırılması için ikinci derece otoregresive hata yapısı kullanılmıştır. Çalışmada test edilen modeller, çap ve ticari hacim tahminleri için başarılı sonuçlar vermiştir. Gövde çapı ve ticari boy tahminlerinde, en başarılı model Kozak (2004), ticari hacim tahminlerinde ise, en başarılı model her iki ağaç türü için de Sharma ve Zhang (2004) tarafından geliştirilen model olmuştur. Bu çalışmanın önemli sonuçlarından birisi de, herhangi bir ağaç türü için gövde çapı modelinin seçiminde, modelin hem çap tahminlerindeki başarısı hem de hacim tahminlerindeki başarısı da dikkate alınmalıdır. Sonuç olarak, Eğirdir yöresi kızılçam ve karaçam meşcereleri için gövde çapı ve ticari hacim tahminleri için Sharma ve Zhang (2004) tarafından geliştirilen model önerilebilir.

Keywords

• Gövde çapı denklemi, otokorelasyon, gövde formu, ticari hacim, sayısal iterasyon

References

1. Anonim, 2012. Forest Resources. The General Directorate of Forests, Ankara, 159 pp.
2. Bailey, R.L., 1995. Upper stem volumes from stem analysis data: an overlapping bolts method. Canadian Journal of Forest Research 26: 170-173.
3. Bario-Anta, M., Dieguez-Aranda, U., Castedo-Dorado, F., Alvarez, J.G., von Gadov, K., 2007. Merchnatbale volume systems for pedunculate oak in northwestern Spain. Annals of Forest Science 64:511-520. DOI:10.1051/forest/2007028.
4. Behre, L., Arnoldsson, G., 2008. Tree taper models for Cupresus lusitanica plantations in Ethiopia. Southem Forests 70(3): 193-203. DOI.org./10.2989/SF.2008.70.3.2.663.
5. Belsey, D.A., 1991. Conditioning diagnostics, collinearity and weak data in regression, John Wiley and Sons Inc., New York.
6. Brooks, J.R., Jiang L., Ozcelik, R., 2008. Compatible stem volume and taper equations for Brutian pine, Cedar of Lebanon, and Cilicica fir in Turkey. Forest Ecology and Management 256: 147-151.
7. Clark, III A., Souter, R.A., Schlaegel B.E., 1991. Stem profile equations for southern tree species. USDA For. Serv. Res. Pap. SE-282.
8. Corral-Rivas, J.J., Diéguez-Aranda, U., Corral, S., Castedo-Dorado, F. 2007. A merchantable volume systems for major pine species in El Salto, Durango (Mexico). Forest Ecology and Management 238: 118–129. DOI:10.1016/j.foreco.2006.09.074

9. Crecente-Campo, F., Alboreca, A. R., Dieguez – Aranda, U., 2009. A Merchantable volume system for pinus sylvestris L. İn the major mountain ranges of Spain. Annals of Forest Science 66:1-12. DOI:10.1051/forest/2009078
10. De-Miguel, S., Mehtatalo, L., Shater, Z., Kraid, B., Pukkala, T., 2012. Evaluating marginal and conditional predictions of taper models in the absence of calibration data. Canadian Journal of Forest Research 42: 1383-1394.
11. Dieguez – Aranda, U., Castedo- Dorado, F., Alvarez-Gonzalez, J.G., and Rojo A., 2006. Compatible taper function for Scots pine plantations in Nortwestern Spain. Canadian Journal of Forest Research 36: 1190–1205. DOI:10.1139/X06-008.
12. Ercanlı, İ., Kahriman, A., 2013. Trabzon ve Giresun Orman Bölge Müdürlükleri sınırları içerisnde yer alan Doğu ladini (Picea orientalis (L.) Link) ve sarıçam (Pinus sylvestris L.) karışık meşcereleri için gövde çapı ve gövde hacim denklemlerinin karışık etkili modelleme yaklaşımı ile geliştirilmesi. Ormancılıkta Sektörel Planlamanın 50. Yılı Uluslar arası Sempozyumu Bildiriler Kitabı, s.613-621.
13. Fang, Z., Borders, B.E., Bailey R.L., 2000. Compatible volume taper models for loblolly and slash pine based on system with segmented-stem form factors. Forest Science 46: 1-12.
14. Fortin, M., Schneider, R., Saucier, J.P., 2013. Volume and error variance estimation using integrated stem taper models. Forest Science 59:345-358.
15. Garber, S.M., Maguire, D.A., 2003. Modeling stem taper of three central Oregon species using nonlinear mixed-effects models and autoregressive error structures. Forest Ecology and Management 179: 507-522.
16. Heidarsson, L., Pukkala, T., 2011. Taper functions for lodgepole pine (Pinus contorta) and Siberian larch (Larix sibirica) in Iceland. Icelandic Agricultural Sciences 24:3-11.
17. Jiang, L., Brooks J.R., Wang J., 2005. Compatible taper and volume equations for yellow-poplar in West Virginia. Forest Ecology and Management 213: 399-409.
18. Jordan, L., Berenhaut, K., Souter, R., Daniels, R.F., 2005. Parsimonious and completely compatible taper, total, and merchantable volume models. Forest Science 51:578-584.
19. Kozak, A. 1988. A Variable-Exponent Taper Equation. Canadian Journal of Forest Research 18:1363-1368.
20. Kozak, A., 1997. Effects of multicollinearity and autocorrelation on the variable-exponent taper functions. Canadian Journal of Forest Research 27:619-629
21. Kozak, A., 2004. My last words on taper equations. Forest Chronicle 80, 507–515.
22. Kozak, A., Kozak, R.A., 2003. Does cross validation provide additional information in the evaluation of regression models? Canadian Journal of Forest Research 33: 976–987. DOI:10.1139/X03-022.
23. Kozak, A., Munro, D.O., Smith, J.H.G., 1969. Taper functions and their application in forest inventory. Forest Chronicle 45:278-283.
24. Lee, W.K., Seo, J.H., Son, Y.M., Lee K.H., von Gadow, K., 2003. Modeling stem profiles for Pinus densiflora in Korea. Forest Ecology and Management 172: 69-77.
25. LeMay, V.M., Kozak, A., Muhairwe, C.K., Kozak, R., 1993. Factors affecting the performance of Kozak’s (1988) variable-exponent taper functions. Proceeding of IUFRO Conference on Modern methods of estimating tree and log volume. West Virginia University.
26. Li, R., Weiskittel, A.R., 2010. Comparison of model forma for estimating stem taper and volume in the primary conifer species of the North American Acadian Region. Annals of Forest Science 67:302-317. DOI:10.1051/forest/2009109
27. Li, R., Weiskittel, A.R., Dick, A.R., Kershaw, J.A., Seymour, R.S., 2012. Regional stem taper equations for eleven conifer species in the Acadian Region of North America: development and assessment. Northern Journal of Applied Forestry 29: 5-14.DOI.org./10.5849/njaf.10-037.
28. Max, T.A., Burkhart, H.E., 1976. Segmented polynomial regression applied to taper equations. Forest Science 22:283-289.
29. Meydan-Aktürk, G., 2006. Doğu Ladini (Picea orientalis (L.) Link) İçin Trigonometrik Gövde Profili Denkleminin Oluşturulması, KTU Fen Bilimleri Enstitüsü, Basılmamış Yüksek Lisans Tezi, 120s.
30. Myers, R.H., 1990. Classical and modern regression with applications. PWS-KENT, Boston.
31. Newnham, R.M., 1988. A Variable form taper function. Information Report PI-X-83. Forestry. Canada. 33 pp.
32. Özcelik, R., 2010. Sarıçam İçin Uyumlu Gövde Çapı ve Gövde Hacim Modeli. III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi, Bildiriler Kitabı s.358-366, Artvin.
33. Özçelik, R., Brooks J.R., Jiang L., 2011. Modeling stem profile of Lebanon cedar, brutian pine, and cilicica fir in southern Turkey using nonlinear mixed-effects models. European Journal of Forest Research 130:613-621.
34. Özçelik, R., Brooks, J.R., 2012. Compatible volume and taper models for economically important tree species of Turkey. Annals of Forest Science 69:105-118.
35. Özçelik, R., Bal, C., 2013. Effects of adding crown variables in stem taper and volume predictions for black pine. Turkish Journal of Agriculture and Forestry 37: 231-242.
36. Perez, D.N., Burkhart, H.E., Stiff, C.T., 1990. A variable-form taper function for Pinus oocarpa Schiede in central Honduras. Forest Science 36:186-191.
37. Rojo, A., Perales, X., Sánchez-Rodríguez, F., Álvarez-González, J.G., Gadow, K., 2005. Stem taper functions for maritime pine (Pinus pinaster Ait.) in Galicia (Northwestern Spain). European Journal of Forest Research 124: 177–186. DOI:10.1007/s10342-005-0066-6.
38. Sakıcı, O.E., Mısır N., Yavuz H., Mısır M., 2008. Stem taper functions for Abies nordmanniana subsp. bornmulleriana in Turkey. Scandinavian Journal of Forest Reearch 23: 522-533.
39. SAS Institute Inc. (2013) Base SAS® 9.4 Procedures Guide, Statistical Procedures. SAS Institute Inc, 2 ed. Cary, North Carolina.
40. Schröder, T., Arnoni Costa, E., Felipe Valerio, A., Lisboa, G.S., 2014. Taper equations for Pinus elliottii Engelm. in Southern Parana, Brazil. Forest Science (in press)
41. Sharma, M., Oderwald, R.G., 2001. Dimensionally compatible volume and taper equations. Canadian Journal of Forest Research 31, 797–803.
42. Sharma, M., Zhang, S.Y., 2004. Variable-exponent taper equations for jack pine, black spruce, and balsam fir in eastern Canada. Forest Ecology and Management 198: 39–53.
43. Sharma, M., Parton, J., 2009. Modeling stand density effects on taper for jack pine and black spruce plantations using dimensional analysis. Forest Science 55(3): 268-282.
44. Trincado, G., Burkhart, H.E., 2006 A generalized approach for modeling and localizing stem profiles curves. Forest Science 52: 670-682.
45. Williams, M.S., Reich, R.M, 1997. Exploring the error structure of taper equations. Forest Science 43:378–386.
46. Yang, Y., Huang, S., Meng, S.X., 2009. Development of a tree-specific stem profile model for white spruce: a nonlinear mixed model approach with a generalized covariance structure. Forestry 82(5):541-555
47. Yavuz, H., Saraçoğlu, N., 1999. Compatible and non-compatible stem taper equations for Alder. Turkish Journal of Agriculture and Forestry 23: 1275-1282.
48. Yavuz, H., 1995. Taşköprü Orman İşletmesinde Sarıçam ve Karaçam İçin Uyumlu Gövde Çapı, Gövde Hacmi ve Hacim Oran Denklem Sistemlerinin Geliştirilmesi, KTU Orman Mühendisliği Bölümü, Orman Amenajmanı Anabilim Dalı, Basılmamış Doçentlik Tezi, 101s.
49. Zakrzewski, W.T., 1999. A mathematically tractable stem profile model for jack pine in Ontorio. Northern Journal of Applied Forestry 16:138-143
50. Zimmerman, D.L., Nunez-Anton, V., 2001. Parametric modelling of growth curve data: An overview. Test, 10:1-73.