بررسی مدل‌های مختلف قطر- ارتفاع ممرز (Carpinus betulus L) در توده‌های جنگلی ناهمسال شصت‌کلاته گرگان

نوع مقاله: علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه جنگل‌داری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانشیار، گروه جنگل‌داری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

بررسی دقیق توسعه توده در طول زمان به دقت مدل‌های قطر- ارتفاع وابسته است. در پژوهش پیش‌رو قابلیت به‌کارگیری مدل‌های مختلف قطر- ارتفاع برای برآورد دقیق ارتفاع درختان ممرز (Carpinus betulus L) در توده‌های ناهمسال آمیخته نامنظم در بخشی از سری‌های یک و دو جنگل شصت‌کلاته گرگان ارزیابی شد. 308 قطعه‌نمونه دایره‌ای‌شکل به‌مساحت 10 آر و به‌روش تصادفی- منظم به‌ابعاد شبکه 200×150 متر و با شدت 33/3 درصد در جنگل مورد مطالعه پیاده شد. در تمام قطعات نمونه، مشخصه‌های گونه، قطر برابر سینه و ارتفاع تمام درختان ممرز با قطر برابر سینه بیشتر از 12/5 سانتی‌متر اندازه‌گیری و ثبت شد. درمجموع 2177 جفت مشاهده قطر- ارتفاع اندازه‌گیری و ثبت شد که 75 درصد (1631 درخت) در فرآیند مدل‌سازی و 25 درصد (546 درخت) برای ارزیابی مدل‌های برآوردی استفاده شدند. با استفاده از 18 مدل رگرسیونی غیرخطی، ارتباط بین ارتفاع به‌عنوان متغیر وابسته و قطر به‌عنوان متغیر مستقل بررسی و تجزیه و تحلیل شد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که نتایج معیارهای ارزیابی مدل، تفاوت زیادی با یکدیگر نداشتند و ازنظر آماری به‌جز مدل پرودان، تفاوت معنی‌داری بین مقادیر برآوردشده با استفاده از مدل‌های مختلف و مقادیر واقعی در سطح اطمینان 95 درصد وجود نداشت. همچنین چهار مدل رگرسیونی غیرخطی هایپربولیک، راتکوفسکی، چاپمن- ریچارد و ویبول با درصد مجذور میانگین مربعات خطای به‌ترتیب 91/12، 92/12، 01/13 و 01/13 درصد و درصد اریبی به‌ترتیب 21/0، 21/0، 22/0 و 22/0 درصد، نتایج مشابه و نزدیک به‌هم داشتند و توانایی خوبی برای برآورد ارتفاع درختان ممرز با دقت مناسب داشتند. این مدل‌ها می‌توانند در برآورد ارتفاع درختان ممرز درصورت تأیید و تکرار این نتایج در مناطق جنگلی دیگر شمال ایران، در جنگل‌های پهن‌برگ استفاده شوند.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of different height-diameter models for hornbeam (Carpinus betulus L.) in uneven-aged stands of Shastkalateh forest of Gorgan

نویسندگان [English]

  • Jahangir Mohammadi 1
  • Sha'ban Shataee 2
1 Assistant Prof., Department of Forestry, Faculty of Forest Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Associate Prof., Department of Forestry, Faculty of Forest Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Projection of stand development over time relies on accurate height-diameter functions. In this study, we evaluated the capability of 18 nonlinear models to estimate hornbeam heights in a portion Shastkalateh experimental forest in Gorgan, Golestan province. We applied a systematic random sampling method to collect field data within a 150×200 meter network (3.33% intensity). It resulted in 308 circular plots with 17.84 m (0.1 ha) radius. In each plot tree species, height and diameter at breast height (DBH) of all trees with DBH>12.5 cm were measured, resulting in 2177 pairs of measured height-diameter. From the available dataset, we included 75% in the model development and the remaining 25% to validate the models. The relationship between height (dependent variable) and DBH (independent variable) was analyzed using 18 non-linear regression models. The results showed no significant difference between the applied model diagnostics, and the applied t-test showed non-significant mean stand height estimation using all models and actual height at 99% confidence level, with the exception of the Prodan model. In addition, the results of Hyperbolic, Ratkofsky, Richard-chapman and Weibull models with RMSE% of 12.91%, 12.92%, 13.01% and 13.01% and Bias% of 0.21%, 0.21%, 0.22% and 0.22%, respectively were almost similar in that they were better predictors of hornbeam height. Based on the results, we conclude that these models can be used for predicting hornbeam height in similar broadleaved stands of northern Iran, provided that comparative studies are conducted elsewhere to approve the results obtained here.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Height-diameter model
  • hornbeam
  • inventory
  • Shast Kalate of Gorgan

- Ahmadi, K., Alavi, J., Tabari, M., and Aertsen, W., 2013. Non-linear height-diameter models for oriental beech (Fagus orientalis Lipsky) in the Hyrcanian forests, Iran. Biotechnology, Agronomy, Society and Environment Journal, 17(3): 431-440 (In Persian).

- Bailey, R.L., 1979. The potential of Weibull-type functions as flexible growth curves: Discussion. Canadian Journal of Forest Research, 10: 117-118.

- Buford, M.A., 1986. Height-diameter relationship at age 15 in loblolly pine seed sources. Forest Science, 32: 812-818.

- Castano-Santamaria, J., Crecente-Campo, F., Fernandez-Martinez, J.L., Barrio-Anta, M. and Obeso, J.R., 2013. Tree height prediction approaches for uneven-aged beech forests in northwestern Spain. Forest Ecology and Management, 307: 63-73.

- Castedo, F., Dieguez-Aranda, U., Barrio, M., Sanchez, M.R. and von Gadow, K., 2006. A generalized height-diameter model including random components for radiate pine plantations in northwestern Spain. Forest Ecology and Management, 229: 202-213.

- Curtis, R.O., 1967. Height-diameter and height-diameter-age equations for secondgrowth Douglas-fir. Forest Science, 13: 365-375.

- Dorado, F.C., Dieguez-Aranda, U., Rodriguez, M.S., Sanchez, M. and Gadow, K.V., 2006. A generalized height-diameter model including random components for radiata pine plantations in northwestern Spain. Forest Ecology and Management, 229: 202-213.

- Fang, Z. and Bailey, R.L., 1998. Height-diameter models for tropical forest on Hainan Island in southern China. Forest Ecology and Management, 110: 315-327.

- Farr, W.A., DeMars, D.J. and Dealy, J.E., 1989. Height and crown width related to diameter for open-grown western hemlock and Sitka spruce. Canadian Journal of Forest Research, 19: 1203-1207.

- Gadow, K.V., Real, P. and Alvarez Gonzalez, J.G., 2001. Modelizacion del Crecimiento y la Evolucion de los Bosques. IUFRO World Series, Vol. 12, Vienna, 21p.

- Huang, S., Titus, S.J. and Wiens, D.P., 1992. Comparison of nonlinear height-diameter functions for major Alberta tree species. Canadian Journal of Forest Research, 22: 1297-1304.

- Larsen, D.R. and Hann, D.W., 1987. Height-diameter Equations for Seventeen Tree Species in Southwest Oregon. Oregon State University, Forest Recourse Laboratory, USA, 49p.

- Lumbres I.R.C., Lee, Y.J., Seo, Y.O., Kim, S.H., Chio, J.K. and Lee, W.K., 2011. Development and validation of nonlinear height-DBH models for major coniferous tree species in Korea. Forest Science and Technology, 7: 117-125.

- Meyer, H.A., 1940. A mathematical expression for height curves. Journal of Forestry, 38: 415-420.

- Morrison, M.L., Marcot, B.G. and Mannan, R.W., 1992. Wildlife Habitat Relationships: Concepts and Applications. University of Wisconsin Press, Madison, 343p.

- Newton, P.F. and Amponsah, I.G., 2007. Comparative evaluation of five height-diameter models developed for black spruce and jack pine stand-types in terms of goodness-of-fit, lack-of-fit and predictive ability. Forest Ecology and Management, 247: 149-166.

- Özçelik, R., Diamantopoulou, M.J., Crecente-Campo, F. and Eler, F., 2013. Estimating Crimean juniper tree height using nonlinear regression and artificial neural network models. Forest Ecology and Management, 306: 52-60.

- Parresol, B.R., 1992. Bald cypress height- diameter equations and their prediction confidence intervals. Canadian Journal of Forest Research, 22(9), 1429-1434.

- Pearl, R. and Reed, L.J., 1920. On the rate of growth of the population of the United States since 1790 and its mathematical representation. Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 6. Baltimore, Maryland, 15 June 1920: 275-288.

- Peng, C., Zhang, L. and Liu, J., 2001. Developing and validating nonlinear height-diameter models for major tree species of Ontario’s boreal forest. Northern Journal Application of Forestry, 18: 87-94.

- Prodan, M. and Gardiner, S.H., 1968. Forest Biometrics. Pergamon Press, Oxford, 447p.

- Ratkowsky, D.A. and Reedy, T.J., 1986. Choosing near-linear parameters in the four-parameter logistic model for radioligand and related assays. Biometrics, 42: 575-582.

- Sharma, M. and Zhang, S.Y., 2004. Height-diameter models using stand characteristics for Pinus banksiana and Picea mariana. Scandinavian Journal of Forest Research, 19: 442-451.

- Stage, A.R., 1975. Prediction of Height Increment for Models of Forest Growth. Research Paper INT-164, Published by U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station, Ogden, Utah, USA, 32p.

- Temesgen, H., Zhang, C.H. and Zhao, X.H., 2014. Modelling tree height-diameter relationships in multi-species and multi-layered forests: A large observational study from northeast China. Forest Ecology and Management, 316: 78-89.

- Vargas-Larreta, B., Dorado, F.C., Lvarez-Gonzalez, G.J., Barrio-Anta, M. and Cruz-Cobos, F., 2009. A generalized height-diameter model with random coefficients for uneven-aged stands in El Salto, Durango (Mexico). Forestry, 82: 445-462.

- Yuancai, L. and Parresol, B.R., 2001. Remarks on height-diameter modelling. Research Note SE-10, USDA, Forest Service, Southern Research Station, Asheville, NC, USA, 8p.

- Zhang, L., 1997. Cross-validation of nonlinear growth functions for modeling tree height-diameter distributions. Annals of Botany, 79: 251-257.