Modeling of stand height curves for natural brutian pine stands in Burdur-Pamucak region

Year 2024, Volume: 25 Issue: 3, 267 - 274, 30.09.2024

Serdar Carus , Sahra Karakaş

https://doi.org/10.18182/tjf.1452128

Abstract

In this study, a total of 20 diameter-height (h-d) models were tested using 74 sample plot data taken from natural Brutian pine (Pinus brutia Ten.) stands in the Burdur-Pamucak region. The sample plot data was divided into two groups, the first group (n= 50 and nearly 70%) was used to develop models, and the second group (n=24 and nearly 30%) was used to test the developed models. The performances of the developed height-diameter models with two (n=7), three (n=10) or four parameters (n=3) in height estimation were compared using six different statistical criterion values (Mean Absolute Error (2.04), Maximum Absolute Error (8.81), RMSE (2.75), R2 (0.706), Mean Error (-0.18) and AIC (915.30). The most successful results were obtained with the 3-parameter models developed by Seber-Wild, Seber-Wild and 4- parameter model, Zeide, respectively. Similar results were obtained in the evaluation using an independent data set. By using the best h-d equation developed in this study, it is possible to estimate single tree height with the help of diameter at breast height for Brutian pine stands with similar characteristics within the region of Pamucak Forest Directorate.

Keywords

Pinus brutia, Diameter, Height, Stand height development

Burdur-Pamucak yöresi doğal kızılçam meşcereleri için meşcere boy gelişiminin modellenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Burdur-Pamucak yöresinde yer alan doğal yoldan gelmiş kızılçam (Pinus brutia Ten.) meşcerelerinden alınan 74 örnek nokta verisi ile literatürde çok kullanılan toplam 20 adet meşcere boy gelişimi modelinin tahmin başarıları karşılaştırılmıştır. Araştırmada, örnek nokta verileri iki alt gruba ayrılmış olup, birinci grup (n=50 ve yaklaşık %70) model geliştirmek için, ikinci grup ise (n=24 ve yaklaşık %30) geliştirilen modellerin uygunluğu test edilmiştir. Meşcere boy gelişimi modelleri parametre sayısı bakımından iki (n=7), üç (n=10) ya da dört parametreli (n=3) olmak üzere üç gruba ayrılmış ve tek ağaç boyu tahminlerindeki performansları, altı farklı istatistiksel ölçüt (Ortalama mutlak hata (2.04), Maksimum mutlak hata (8.81), Hata karelerinin ortalamasının karekökü (2.75), Belirtme katsayısı (0.706), Ortalama hata (-0.18) ve Akaike bilgi ölçütü (915.30)) kullanılarak karşılaştırılmıştır. Test edilen modeller içinde en başarılı sonuçlar sırasıyla, 3 Parametreli Seber- Wild, 3 Parametreli Seber- Wild ve 4 Parametreli Zeide tarafından geliştirilen modeller ile elde edilmiştir. Bağımsız veri seti ile yapılan değerlendirmede de yakın sonuçlar bulunmuştur. Çalışmada geliştirilen ve başarılı bulunan modeller kullanılarak, Pamucak Orman İşletme Şefliği sınırları içerisinde yer alan benzer özelliklere sahip doğal kızılçam meşcereleri için göğüs çapı yardımıyla tek ağaç boyunun güvenle tahmin edilmesi mümkündür.

Keywords

Kızılçam, Çap, Boy, Meşcere boy gelişimi

References

• Alkan, O., Koparan, B., 2023. Sustainable forestry: a comprehensive review of Türkiye's national forest inventory and monitoring strategies (Ed., Bozdoğan, N.Y., Bozdoğan A.M), Platanus Publishing, Ankara, pp. 273-284.
• Ahmadi, K., Alavi, S.J., Kouchaksaraei, M.T., Aestern, W., 2013. Non-linear height-diameter model for Oriental beech (Fagus orientalis Lipsky) in the Hyrcanian Forests, Iran. Biotechnology Agronomy Society and Environment. 17(3): 431-440.
• Arabatzis, A.A., Burkhart, H.E., 1992. An evaluation of sampling methods and model forms estimating height-diameter relationships in Loblolly pine plantations. Forest Science, 38: 192-198.
• Bolat, F., Ülker, 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(3): 199-220.
• Carus, S., 1998. Aynı yaşlı doğu kayını (Fagus orientalis Lipsky) ormanlarında artım ve büyüme. Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Carus, S., Akguş, Y., 2018. Tarsus yöresi fıstıkçamı (Pinus pinea L.) meşcereleri için çap-boy modellerinin geliştirilmesi. Türkiye Ormancılık Dergisi, 19(1): 1-8. Castedo Dorado, F., Dieguez-Aranda, U., Barrio Anta, M., Sanchez Rodriguez, M., Gadow, K., 2006. A generalized height-diameter model including random components for radiata pine plantations in northwestern Spain. Forest Ecology and Management, 229: 202-213.
• Colbert, K.C., Larsen, D.R., Lootens, J.R., 2002. Height-diameter equations for thirteen midwestern bottomland hardwood species. Northern Journal of Applied Forestry, 19(4): 171-176.
• Curtis, R.O., 1967. Height-diameter and height- diameter age equations for second growth Douglas- fir. Forest Science, 13: 365-375.
• Çatal, Y., 2012. Göller yöresinde yalancı akasya, Anadolu karaçamı ve Toros sediri ağaç türleri için çap-boy modeli. Süleyman Demirel Üniversitesi, Orman Fakültesi Dergisi, 13(2): 92-96.
• Çepel, N., 1984. Ekosistem kavramı ve ekosistem amenajmanı. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 34(2): 23-32.
• Diamantopoulou, M.J., Özçelik, R., 2012. Evaluation of different modeling approaches for total tree-height estimation in mediterranean region of Turkey. Forest Systems, 21(3): 383-397.
• Diamantopoulou M.J., Özçelik R., Koparan B., Alkan O., 2023. Artificial intelligence as an alternative modelling strategy for reliable height-diameter predictions of mixed-oaks species. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 47: 228-241.https://doi.org/10.55730/1300-011X.3081
• 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. Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 13: 75-84.
• Göçer, N., 2016. Batı Akdeniz yöresi doğal Toros sediri meşcereleri için karışık etkili çap-boy modellerinin geliştirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
• Huang, S., Titus, S.J., Wiens, D.P., 1992. Comparison of nonlinear height-diameter functions for major Alberta tree species. Canadian Journal of Forest Research, 22: 1297-1304.
• Kalıpsız, A., 1982. Orman Hasılat Bilgisi. İstanbul Üniversitesi, Orman Fakültesi Yayınları, Gençlik Basımevi, İstanbul.
• Kalıpsız, A., Eler, Ü., 1984. Lübnan sediri (Cedrus libani A. Rich.) ağaçlarının gelişmesi üzerine örnekler. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 34(2): 1-17.
• Koparan, B., 2023. Ecosystem dynamics and resource assessment: the role of aboveground biomass estimation in forests (Ed., Bozdoğan, N.Y., Bozdoğan A.M.), Platanus Publishing, Ankara, pp. 257-272.
• Larsen, D.R., Hann, D.W., 1987. Height-diameter equations for seventeen tree species in southwest Oregon. Forest Research Laboratory, Oregon State University, Corvallis, Technical Report, USA.
• Meyer, H.A., 1940. A mathematical expression for height curves. Journal of Forestry, 38: 415-420.
• Mısır, N., 2010. Generalized height-diameter models for Populus tremula L. stands. African Journal of Biotechnology, 92(8): 4348-4355.
• Özçelik, R., Çapar, C., 2014. Antalya yöresi doğal kızılçam meşcereleri için genelleştirilmiş çap- boy modellerinin geliştirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Orman Fakültesi Dergisi, 15(1): 44-52.
• Pearl, R., Reed, L.J., 1920. On the rate growth of the population of United States since 1790 and its mathematical representation. Proc. National Academic Science USA, 6: 275-288.
• Prodan, M., 1968. Forest Biometrics, English ed. Pregamon Press, Oxford.
• Ratkowsky, D. A., 1990. Handbook of Nonlinear Regression. Marcel Dekker, Inc, New York.
• Ratkowsky, D. A., Reedy, T.J., 1986. Choosing near-linear parameters in the four –parameter logistic model for radioligand and related assays. Biometrics, 42: 575-582.
• Richards, E.J., 1959. A flexible growth function for emprical use. Journal of Experimental Biology, 10: 290- 300.
• Seber, G.A.E., Wild, C.J., 1989. Nonlinear Regression. John Wiley, New York.
• Sibbsen, E., 1981. Some new equations to describe phosphate sorption by soils. Journal of Soil Science, 32: 62-74.
• Winsor, C.P.,1932. The gomperts curve as a growth curve. Proc. National Academic Science USA, 18:1-7
• Wykoff, W., 1982. User's guide to the stand prognosis model (Vol. 133). US Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station.Yang, R.C., Kozak, A., Smith, J.H.G., 1978, The potential of weibull-type functions as a flexible growth curve. Canadian Journal of Forest Research, 8:424-431
• Zeide, B., 1993. Analysis of growth equations. Forest Science, 39: 594-616.