تهیه جداول حجم برای صنوبر تبریزی (Populus nigra L.) به‌روش غیرمخرب در استان آذربایجان‌ غربی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار پژوهش، مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 استاد یار پژوهش، بخش تحقیقات جنگل ها ومراتع ، مرکز تحقیقات آموزش وترویج کشاورزی ومنابع طبیعی استان آذربایجان غربی، سازمان تحقیقات

3 کارشناس ارشد پژوهش، مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

4 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات جنگل ها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان غربی، سازمان تحقیقات،

چکیده

مقدمه و هدف: در ایران با توجه به سیاست‌های حفاظتی اخیر و نیاز به چوب صنعتی و محدودیت واردات، توجه به توسعه زراعت چوب با درختان صنوبر افزایش ‌یافته است. با توجه به این موضوع، توسعه ابزارهای علمی برای مدیریت دقیق صنوبرکاری‌ها به امری ضروری تبدیل ‌شده است. جداول حجم، به‌عنوان یکی از این ابزارهای کلیدی، امکان برنامه‌ریزی اقتصادی و بهینه‌سازی بهره‌برداری را فراهم می‌کنند. برای توسعه این جداول، استفاده از روش‌های غیرمخرب که امکان برآورد حجم را بدون آسیب به درختان فراهم می‌کنند، اهمیت بسیاری دارد. در شرایطی که استان آذربایجان غربی سومین استان کشور از نظر سطح زیر کشت صنوبر است و به‌دلیل ویژگی‌های اقلیمی و خاکی مناسب، یکی از مناطق برجسته برای زراعت چوب با گونه‌های صنوبر در ایران محسوب می‌شود، فقدان مدل‌های حجمی دقیق مبتنی بر داده‌های غیرمخرب، خلایی جدی در فرآیند تصمیم‌سازی، پیش‌بینی بهره‌برداری و ارزیابی عملکرد کمی زراعت چوب ایجاد کرده است. از این‌رو، انجام این پژوهش با هدف تهیه جداول حجم برای صنوبر سیاه، گونه ‌تبریزی (Populus nigra L.) پاسخی مستقیم به یک خلأ پژوهشی مشخص و ضرورتی آشکار برای بهبود مدیریت علمی، اقتصادی و اکولوژیکی زراعت چوب در این منطقه است. همچنین این پژوهش می‌تواند ابزارهای علمی لازم برای بهینه‌سازی بهره‌برداری، کاهش هزینه‌ها و تقویت پایداری زیست‌محیطی را فراهم کرده و نتایج آن به‌عنوان مبنایی برای سیاست‌گذاری‌های منطقه‌ای و ملی در زمینه زراعت چوب مورد استفاده قرار گیرد تا به کاهش وابستگی به منابع خارجی و تقویت خودکفایی در تولید چوب یاری رساند.
مواد و روش‌ها: استان آذربایجان غربی، واقع در شمال غرب ایران، به‌دلیل ویژگی‌های اقلیمی و خاکی مناسب، یکی از مناطق برجسته برای زراعت چوب با گونه‌های صنوبر در ایران محسوب می‌شود. در این پژوهش، ابتدا با عملیات میدانی، توده‌های عمده صنوبرکاری‌ با گونه ‌تبریزی در سطح استان آذربایجان غربی شناسایی شدند. سپس در پنج توده صنوبرکاری مختلف با این گونه در شهرستان‌های شاهین‌دژ، ارومیه و خوی در مجموع 57 اصله درخت انتخاب شدند. به‌منظور انتخاب درختان نمونه برای تهیه جداول حجم از روش نمونه‌برداری طبقه‌ای-تصادفی (Stratified random sampling) براساس طبقات قطری استفاده شد و طبقات قطری نیز از ۱۰ تا ۳۰ سانتی‌متر در نظر گرفته شد. در هر طبقه قطری، پنج درخت از پنج توده مختلف به‌صورت تصادفی انتخاب و قطر برابرسینه و ارتفاع کل آنها اندازه‌گیری شد. همچنین قطر در ارتفاعات مختلف تنه درختان منتخب (ابتدا و انتهای قطعات دو متری) تا قطر حداقل پنج سانتی‌متر با استفاده از دستگاه لیزری لایکا مدل D810 به‌صورت سرپا ثبت شد. حجم واقعی تنه درختان صنوبر با بهره‌گیری از رابطه اسمالیان برای قطعات دو متری به‌دست آمد و براساس آنها حجم واقعی کل تنه هر درخت صنوبر منتخب محاسبه شد. به‌منظور ارزیابی صحت اندازه‌گیری قطر درختان با استفاده از دستگاه لایکا از تعداد ۱۳ اصله درخت صنوبر که از قبل برای قطع برنامه‌ریزی شده بودند، استفاده شد. به‌طوری که قطر این درختان در ارتفاعات مختلف تنه قبل و پس از قطع به‌ترتیب با استفاده از دستگاه لایکا و کالیپر اندازه‌گیری و با استفاده از آزمون تی جفتی مقایسه شدند. سپس برای تهیه جداول حجم، داده‌های قطر، ارتفاع و حجم تنه درختان نمونه با استفاده از مدل‌های رگرسیونی غیرخطی تحلیل شدند. برای این ‌منظور از تعداد 7 مدل یک‌عامله (فقط براساس قطر برابرسینه) و 9 مدل دوعامله (براساس قطر برابرسینه و ارتفاع کل) به‌ترتیب برای برازش داده‌های قطر با حجم واقعی تنه و قطر و ارتفاع با حجم واقعی تنه درختان استفاده شد. سپس از شاخص‌های کارایی آکائیکه (AIC)، جذر میانگین مربعات خطای مدل (RMSE)، میانگین خطای مطلق مدل (MAE)، ضریب کارایی نش‌ساتکلیف (NSE) و شاخص ویلموث (WI) برای ارزیابی عملکرد مدل‌ها و در نهایت انتخاب بهترین مدل استفاده شد.
یافته‌ها: براساس نتایج، میانگین قطر در ارتفاع برابرسینه 57 درخت منتخب برابر 9/19 سانتی‌متر، میانگین ارتفاع کل 9/17 متر و میانگین حجم واقعی تنه آنها 29/0 مترمکعب بود. نتایج آزمون تی جفتی نشان داد که تفاوت بین مقادیر اندازه‌گیری شده قطرهای متناظر بین دو دستگاه کالیپر و لایکا معنی‌دار نیست، به‌عبارت دیگر دو دستگاه برای اندازه‌گیری قطر یکسان عمل می‌کنند. نتایج مربوط به رتبه‌بندی مدل‌های مورد استفاده برای تهیه جداول حجم یک‌‌عامله و دوعامله برای گونه ‌تبریزی با استفاده از معیارهای در نظر گرفته ‌شده نشان داد که در بین مدل‌های یک‌‌‌‌عامله، مدل Hohenadl_Krenn و در بین مدل‌های دوعامله، مدل Takata بهترین مدل است که به‌ترتیب از آنها برای تهیه جداول حجم یک‌عامله و دوعامله استفاده شد.
نتیجه‌گیری کلی: این پژوهش نشان داد که روش‌های غیرمخرب با حفظ سلامت درختان و جلوگیری از قطع غیرضروری، ابزاری کارآمد برای جمع‌آوری دقیق مشخصه‌های لازم به‌منظور برآورد حجم هستند. این رویکرد ضمن کاهش هزینه‌ها و زمان آماربرداری، امکان پایش مستمر و مدیریت بهینه صنوبرکاری‌ها را فراهم می‌آورد. با توجه به اینکه استان آذربایجان غربی ظرفیت زیادی برای زراعت چوب صنوبر دارد، دسترسی به جداول دقیق حجم برای برنامه‌ریزی‌های مدیریتی و اقتصادی بسیار حیاتی است. در نهایت می‌توان بیان کرد که این پژوهش با ارائه جداول حجم دقیق و تأکید بر روش‌های غیرمخرب، گام مهمی در راستای مدیریت پایدار صنوبرکاری‌ها در استان آذربایجان غربی برداشته و امید است که نتایج این تحقیق، مبنایی برای تصمیم‌گیری‌های آگاهانه و راهبردی در زمینه توسعه زراعت چوب در این استان باشد تا به تحقق اهداف توسعه پایدار منابع طبیعی کمک کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Development of volume tables for Populus nigra L. using a non-destructive sampling in the West Azerbaijan province of Iran

نویسندگان [English]

  • REZA akavan 1
  • Majid Pato 2
  • Mohamadhosein sadeqzadehalaj 3
  • Jalal henareh 4
1 Associate Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
2 Assistant Professor (Forests & Rangelands Research Department) (West Azerbaijan/Urmia)
3 Senior research expert, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
4 Assistant Professor in Forest Management at West Azarbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center (AREEO), Urmia, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: In Iran, due to recent conservation policies and the need for industrial wood and import restrictions, attention has increased to development of poplar wood farming. In this view, the development of tools for the precise management of poplar plantations has become essential. Volume tables, as one of these key tools, enable economic planning and optimization of exploitation. For the development of these tables, the use of non-destructive sampling that allow estimating volume without damaging the trees is of a great importance. In the situation that West Azerbaijan province is the third province in the country in terms of poplar farming area, the lack of accurate volume models has created a serious gap in the decision-making process, exploitation forecasting, and quantitative evaluation of wood farming. Therefore, conducting this research with the aim of development of volume tables for black poplar, (Populus nigra L.) in the west Azerbaijan province of Iran using non-destructive methods is a direct response to a specific research gap and a clear necessity to improve the scientific, economic, and ecological management of wood farming in this region. This study can also provide the necessary scientific tools to optimize exploitation, reduces costs, and enhances environmental sustainability. Furthermore, its results can be used as a basis for regional and national policies in the field of wood farming, help reduction dependence to foreign resources and enhance self-sufficiency in timber production.
Materials and Methods: The west Azerbaijan province, located in the northwest of Iran, is considered as one of the prominent areas for wood farming with poplar species in Iran due to its suitable climatic and soil characteristics. In this study, firstly, the major poplar stands in the west Azerbaijan province were identified through field surveys. Then, a total of 57 trees were selected from five different poplar stands planted with P. nigra in the cities of Shahindej, Urmia, and Khoy. In order to select sample trees for developing volume tables, a stratified random sampling method was used, based on diameter classes, and diameter classes were considered from 10 to 30 cm. In each diameter class, five trees from five different stands were randomly selected and their diameter at breast height (DBH) and total height were measured. Furthermore, the diameters at different heights of the selected trees' stem (beginning and end of each two-meter sections) up to a diameter of at least five cm were recorded with a Leica D810 laser device. The actual volume of each two-meter sections of each polar tree were calculated using the Smalian's formula, and by summing them, the actual volume of the entire stem of each selected poplar tree was calculated. To evaluate the accuracy of the Leica D810 device in measuring stem diameters at various heights, a set of 13 poplar trees, which were previously scheduled for felling, were used. The diameters of these trees at different stem heights before and after felling were measured using a Leica device and Caliper, respectively, and compared using a paired Student’s t-test. To develop volume tables, data on diameter, height, and stem volume of sample trees were analyzed using nonlinear regression models. For this purpose, seven single-entry models (based on DBH alone) and nine double-entry models (based on both DBH and total height) were fitted to the data of diameter with actual stem volume as well as diameter and height with actual stem volume of trees, respectively. Then, model performance was evaluated using AIC (Akaike Information Criterion), RMSE (Root Mean Square Error), MAE (Mean Absolute Error), NSE (Nash-Sutcliffe Efficiency), and WI (Willmott Index of Agreement) to select the best model.
Results: Based on the results, the average DBH of 57 selected trees, total height, and actual volume of the stem were 19.9 cm, 17.9 m and 0.29 m3, respectively. The results of the paired t-test showed that no significant difference (P>0.05) between the Leica and caliper in diameter measurements; in other words, the two devices performed equally for measuring diameter. Results of ranking the models to select the most accurate model to develop the volume tables for P. nigra using the five criteria showed that among the one-factor models, the Hohenadl-Krenn model and among the two-factor models, the Takata model were the best models, which were used to develop single-and double-entry volume tables, respectively.
Conclusion: This study showed the used non-destructive sampling is an efficient tool for accurately collecting the necessary data for volume estimation by preserving the health of trees and preventing unnecessary cutting. This approach, while reducing costs and time for surveying, allows for continuous monitoring and optimal management of poplar plantations. Given that west Azerbaijan province has a high potential for poplar farming, access to accurate volume tables is very crucial for management and economic planning. Finally, it can be said that this study, by providing accurate volume tables and emphasizing on non-destructive sampling, has taken an important step towards sustainable management of poplar plantations in this province. It is hoped that the results of this study would be a basis for informed and strategic decisions in the field of wood farming development in this province and help achieve the goals of sustainable development of natural resources.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Diameter classes
  • Black poplar
  • Hohenadl_Krenn model
  • Standing volume
  • Takata model