Development of tree volume equations for natural brutian pine (Pinus brutia Ten.) stands in Kaş District

Abstract

Brutian pine (Pinus brutia Ten.) forests are economically and ecologically one of the most important forests in Turkey. The one of the essential building blocks in forest growth and yield prediction models is the equations for estimating individual tree volume. Individual tree volume estimations can be used to tree and stand volume estimations and to any merchantable limit of this volume, forest management plans arrangement, to projections of forest products industries, and to estimations of biomass and carbon budgets. In this study, tree volume equations were developed for brutian pine stands in Kaş Region. In this study, 517 sample trees destructively measured and then these trees are randomly divided into two groups as model development data and validation data. Nineteen regression models tested in this study. The tested models were compared using five performance criteria (average absolute residuals, root mean square error, coefficient of determination, maximum absolute error, and, Akaike Information criteria) for model development and validation dataset. Accordingly relative rank of models, while the best volume equation is Model 4, the worst equation is Model 3 for tree volume predictions. The results of Model 4 are compared with results of the other volume equations for model validation dataset. The proposed model performed better than the other models for volume estimations. The obtained results showed that, more accurate volume estimations can be obtained using model 4 for natural brutian pine stands of Kaş District.

Keywords

• Brutian pine,Volume equation,Diameter,Height,Relative rank

Kaş Yöresi doğal kızılçam (Pinus brutia Ten.) meşçereleri için ağaç hacim denklemlerinin geliştirilmesi

Abstract

Kızılçam (Pinus brutia Ten.) ülkemizin ekonomik ve ekolojik açıdan en önemli ağaç türlerinden birisidir. Ormanların büyüme ve hasılatına ilişkin tahminlerde kullanılan en önemli yapı taşlarından birisi, hacim tahminleridir. Hacim tahminleri, ağaç ve meşcerelere ilişkin hacmin ve bu hacim miktarının farklı ticari sınıflara dağılımının doğru hesaplanmasında, orman amenajman planlarının düzenlenmesinde, orman ürünleri sanayisinin geleceğine ilişkin projeksiyonların yapılmasında ve biyokütle ve karbon birikim miktarının hesaplanmasında kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Kaş yöresi doğal kızılçam meşcereleri için ağaç hacim denklemleri geliştirilmiştir. Bu amaçla, 517 örnek ağaç ölçülmüş ve bu örnek ağaçlar tesadüfi olarak iki gruba ayrılmıştır. Gruplardan biri model geliştirmek, diğeri ise geliştirilen modellerin test edilmesi amacıyla kullanılmıştır. Çalışmada 19 faarklı regresyon modeli test edilmiştir. En uygun hacim denkleminin seçimi; model geliştirme ve test verileri için, beş farklı uygunluk ölçütü (ortalama mutlak hata, hata kareler ortalamasının karekökü, belirtme katsayısı, maksimum mutlak hata ve Akaike bilgi kriteri) kullanılarak belirlenen model nisbi sıralamalarına göre gerçekleştirilmiştir. Model nisbi sıralarına göre, en başarılı hacim tahmin modeli Model 4 olurken en başarısız model ise Model 3 olmuştur. Model 4 ile test verileri için elde edilen sonuçlar diğer hacim denklemleri ile elde edilen sonuçlar ile de karşılaştırılmış ve Model 4’ün daha başarılı olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar, Model 4 kullanılarak Kaş yöresi doğal kızılçam meşcerelerinde daha doğru hacim tahminleri yapılabileceğini ortaya koymuştur.

Keywords

• Kızılçam,Hacim denklemi,Göğüs çapı,Boy,Nisbi sıra

References

1. Akindele, S.O., LeMay, V.M., 2006. Development of tree volume equations for common timber species in tropical rain forest area of Nigeria. Forest Ecology and Management, 226: 41-48.
2. Alegria, C., Tome, M., 2011. A set of models of individual tree merchantable volume prediction for Pinus pinaster Aiton in central inland of Portugal. European Journal of Forest Research, 130: 871-879.
3. Alemdağ, Ş., 1962. Türkiye’deki Kızılçam Ormanlarının Gelişimi, Hasılatı ve Amenajman Esasları. Ormancılık Araştırma Enstitüsü Teknik Bülten No:11, 160s., Ankara.
4. Bailey, R.L., 1995. Upper stem volumes from stem analysis data: an overlapping bolts method. Can J. For. Res., 26(1): 170-173 Bi, H., Hamilton, F., 1998. Stem volume equations for native tree species in southern New South Wales and Victoria. Australian Forestry, 61(4): 275-286.
5. Børset, O., 1954. Volume computation of standing aspen. Commun Norweigan For Assoc, 43: 397-447.
6. Bozkuş, H.F., Carus, S., 1997. Toros göknarı (Abies cilicica Carr.) sedir (Cedrus libani Link.)’in çift girişli gövde hacmi tabloları ve mevcut tablolarla karşılaştırılması. Journal of the Faculty of Forestry İstanbul University (JFFIU), 47(1): 51-70.
7. Brooks, J.R., Jiang, L., Özçelik, 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.
8. Brooks, J.R., Wiant, H.V., 2008. Ecoregion Based Local Volume Equations for Appalachian Hardwoods. Northern Journal of Applied Forestry, 25(2): 87-92.

9. Burkhart, H.E., Tome, M., 2012. Modeling Forest Trees and Stands. Springer, Dordrecht, 457p.
10. Carus, S., Su, Y., 2014. Antalya–Korkuteli Yöresi Kızılçam Ağaçlandırmaları İçin Tek ve Çift Girişli Ağaç Hacim Tablosunun Düzenlenmesi ve Mevcut Tablolar ile Kıyaslanması. II. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, pp.22-24.
11. Castedo-Dorado, F., Gomez-Garcia, E., Dieguez-Aranda, U., Barrio-Anta, M., Crecente-Campo, F., 2012. Aboveground stand-level biomass estimation: a comparison of two methods for major forest species in northwest Spain. Annals of Forest Science, 69: 735-746.
12. Clutter, J.L., Fortson, J.C., Pienaar, L.V., Bailey, R.L., 1983. Timber Management: A Quantitative Approach. Krieger Publishing Company, Malabar, Florida, 33s.
13. Çatal, Y., 2009. Batı Akdeniz Bölgesi kızılçam (Pinus brutia Ten.) meşcerelerinde artım ve büyüme. Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen bilimleri Enstitüsü, 301s. Isparta.
14. 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. Can. J. For. Res., 42: 1383-1394.
15. Dieguez-Aranda, U., Castedo-Dorado, F., Alvarez-Gonzalez, J.G., Rojo, A., 2006. Compatible taper function for scots pine plantations in Nortwestern Spain. Canadian Journal of Forest, 36(5): 1190-1205.
16. Eriksson, H., 1973. Volymfunktioner för stående träd av ask, asp, klibbal och contorta-tall. [Tree volume functions for ash, aspen, alder and lodgepole pine in Sweden. (Fraxinus excelsior L., Populus tremula L., Alnus glutinosa (L.) Gartn., Pinus contorta Dougl. var. latifolia Engelm.).] Skogshögskolan, Institutionen för skogsproduktion, Stockholm. Rapporter og Uppsatser nr. 26-1973, 26p.
17. Fowler, G.W., Hussain, N.G., 1987. Volume-basal area ratio equations for red pine in Michigan. Michigan DNR, 2(7).
18. Fowler, G.W., 1997. Individual tree volume equations for red pine in Michigan. Northern Journal of Applied Forestry, 14: 53-58.
19. Hjelm, B., Johansson, T., 2012. Volume equations for poplars growing on farmland in Sweden. Scandinavian Journal of Forest Research, 27: 561-566.
20. Honer, T., 1967. Standard volume tables and merchantable conversion factors for the commercial tree species of central and eastern Canada. For Manage Res and Serv Inst, Inf Rep FMR-X-5, Ottawa
21. Kahriman, A., Sönmez, T., Şahin, A., 2017. Antalya ve Mersin Yöresi Kızılçam meşcereleri için ağaç hacim tabloları. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 17(1): 9-22.
22. Kelly, T.F., Beltz, R.C., 1987. A Comparison of Tree Volume Estimation Models for Forest Inventory. USDA Forest Service, Southern Forest Experiment Station, Research Paper SO-233.
23. Lee, D., Seo, Y., Choi, J., 2017. Estimation and validation of stem volume equations for Pinus densiflora, Pinus koraiensis, and Larix kaempferi in South Korea. Forest Science and Technology, 13: 77-82.
24. Mısır, N., Mısır, M., 2004. Developing double-entry tree volume table for Ash in Turkey. Kafkas Üniversitesi, Artvin Orman Fakültesi Dergisi, 3(4): 135-144.
25. Newnham, R.M., 1967. A modification to the combined-variable formula for computing tree volume. Journal of forestry, 65(10): 719-720. Ogaya, N., 1968. Kubierungsformeln und Bestandesmassenformeln. Inaugural (Doctoral dissertation, Dissertation-. Univ., Nat.-Math. Fak, Freiburg).
26. OGM, 2015. Türkiye Orman Varlığı. Orman Genel Müdürlüğü, Ankara.
27. Özçelik, R., Çevlik, M., 2017. Batı Akdeniz Yöresi doğal sedir meşcereleri için hacim denklemleri. Turkish Journal of Forestry, 18: 68-86.
28. Özkurt, A., 2000. Okaliptüs (Eucalyptus grandis W. Hill ex. Maiden) için hacim tablosu. Doğu Akdeniz Ormancılık Araştırma Enstitüsü Dergisi, 6: 87-105.
29. Perez, D., Kanninen, M., 2003. Provisional equations for estimating total and merchantable volume of Tectona grandis trees in Costa Rica. Forests, Trees and Livelihoods, 13(4): 345-359.
30. Perez, D., 2008. Growth and volume equations developed from stem analysis for Tectora grandis in Costa Rica. Journal of Tropical Forest Science, 20: 66-75.
31. 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.
32. Poudel, K.P., Cao, Q.V., 2013. Evaluation of methods to predict Weibull parameters for characterizing diameter distributions. For. Sci., 59(2): 243-252.
33. Rachid Casnati, C., Mason, E.G., Woollons, R., Resquin, F., 2014. Volume and taper equations for P. teada (L.) and E. grandis (Hill ex. Maiden). Agrociencia Uruguay, 18(2): 47-60.
34. Ritchie, M.W., Hann, D.W., 1984. Nonlinear equations for predicting diameter and squared diamter inside bark at breast height for Douglas-fir. Oregon State University, Forest Research Lab., Research Paper 47, 17p.
35. Rodriguez, F., Lizarralde, I., Fernandez-Landa, A., Condes, S., 2014. Non-destructive measurement techniques for taper equation development: a study case in the Spanish Northern Iberian Range. European Journal of Forest Research, 133: 213-223.
36. Sakıcı, O.E., Yavuz, H., 2003. Ilgaz Dağı Göknar meşcereleri için hacim fonksiyonları. Gazi Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 3(2): 155-168.
37. Saraçoğlu, N., 1988. Kızılağaç (Alnus glutinosa Gaertn subsp. Barbata (C.A. Mey.) Yalt.) gövde hacim ve biyokütle tablolarının düzenlenmesi. Doktora Tezi, KTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, 95s (Yayınlanmamıştır).
38. Schumacher, F.X., Hall, F.D.S., 1933. Logarithmic expression of timber-tree volume. J. Agric. Res., 47: 719-734. Spurr, S.H., 1952. Forest Inventory. Ronald Press, New York, pp.476.
39. Stolarikova, R., Salek, L., Zeahradnik, D., Dragoun, L., Jerabkova, L., Marusak, R., Merganic, J., 2014. Comparison of tree volume equations for small-leaved lime (Tilia cordota Mill.) in the Czech Republic. Scandinavian Journal of Forest Research, 29: 757-763.
40. Șahin, A., Sönmez, T., Kahriman, A., 2017. Single Entry Raw Wood Products Table construction for Calabrian pine (Pinus brutia Ten.) in Mersin region. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 17(1): 23-35.
41. Takata, K., 1958. Construction of universal diameter-height-curves. Journal of Japanese Forest Society, 40:1.
42. Teshome, T., 2005. Analysis of individual tree volume equations for Cupressus Lusitanica in Munessa Forest, Ethiopia. Southern African Forestry Journal, 203: 27-32.
43. Yavuz, H., 1999. Taşköprü Yöresinde Karaçam için hacim fonksiyonları ve hacim tabloları. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 23: 1181-1188.