Predicting branch to bole volume scaling relationships from varying centroids of tree bole volume

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Abstract:

A novel “varying-centroid” method is presented for predicting whole-tree, aboveground stem volume (i.e., bole plus branch volume) to bole volume ratios from changes in the centroid of tree bole volume associated with branching of the bole. The method was derived from a simple fractal-like tree model based on a conceptualization of tree branching architecture by Leonardo daVinci. The method recognizes that the centroid of bole volume (the point at which one half of bole volume is above and one half is below) is always lower than the centroid of whole-tree volume and that shifts in the centroid of bole volume should be predictably related to the size of a tree’s crown. The method assumes that branch-displaced bole volume profiles can be compared with reference bole profiles that are not significantly influenced by branching, at the centroid of bole volume, and that the magnitude of bole centroid displacement predicts the branch volume necessary to cause it. When the method was applied to hardwood trees representing diverse species, sizes, and stand conditions across Michigan, the centroid of bole volume was found to vary predictably with measurable tree crown attributes and bole plus branch wood to bole wood volume ratios were generally predicted within 10% of the true value using the new method.

Cet article présente une nouvelle méthode de centroïde variable pour prédire le rapport entre le volume de bois de la partie aérienne d’un arbre entier (c.-à-d. le volume du tronc et des branches) et le volume du tronc à partir des changements de la position du centroïde du volume du tronc associés à sa branchaison. La méthode a été dérivée d’un modèle fractal simple d’arbre basé sur le concept d’architecture des branches d’un arbre de Leonardo deVinci. La méthode implique que le centroïde du volume du tronc (le point médian séparant les volumes inférieur et supérieur du tronc) est toujours situé plus bas que le centroïde du volume de l’arbre entier et que l’écart entre les deux centroïdes devrait être relié de manière prévisible à la taille de la cime de l’arbre. La méthode suppose, d’une part, que le profil du volume du tronc qui est déplacé à cause des branches peut être comparé à un profil de référence dont le centroïde du volume du tronc n’est pas significativement influencé par la branchaison et, d’autre part, que l’amplitude du déplacement du centroïde du tronc prédit le volume de branches nécessaire pour causer ce déplacement. Lorsque la méthode a été appliquée à travers le Michigan à des arbres feuillus qui se distinguaient par l’espèce, la taille et les conditions de peuplement, le centroïde du volume du tronc variait de manière prévisible en fonction d’attributs mesurables de la cime des arbres et le rapport entre le volume de bois de l’arbre entier et le volume de bois du tronc était généralement prédit avec un écart inférieur à 10% de la vraie valeur en utilisant la nouvelle méthode.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2010

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