Branch aggregation and crown allometry condition the precision of randomized branch sampling estimators of conifer crown mass

Characterizations of conifer crown biomass are important for assessing forest fuel loadings, bioenergy supplies, carbon stocks, and growth and yield. There is considerable variation in conifer crown mass, but to guide sampling programs, there is little quantitative information available concerning its structure or extent. This research examines several randomized branch sampling (RBS) strategies adapted for excurrent crown forms, as well as the impact of allometric relationships on their precision. The RBS strategies differ in terms of how primary branches (those attached directly to the bole) are aggregated into selection nodes and are evaluated using destructively sampled Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) and western larch (Larix occidentals Nutt.) trees. Strong linear relationships between branch mass and basal area improve the precision of RBS relative to simple random sampling. Yet because the sample trees exhibited area- increasing branching patterns, the RBS strategies could not achieve the same precision as two-pass probability proportional-to-size methods. For the same reason, aggregation of branches improved the precision of RBS. For practical reasons, we recommend aggregating branches by 1 m intervals along the stem. This strategy brought the relative standard errors for crown mass below 20% with sample sizes of four to eight branches, with smaller sample sizes yielding this result for more slender trees. We also report results on the variability of branch area and mass, as well as results that recommend against the practice of allocating equal numbers of sample branches to crown strata of equal length. Key words: randomized branch sampling, crown biomass, crown allometry, excurrent crown form, unequal probability sampling. Il est important de bien caracteriser la biomasse de la cime des coniferes pour evaluer la charge de combustibles, les reserves d' energie, les stocks de carbone ainsi que la croissance et la production dans les forets. La masse de la cime des coniferes varie considerablement mais il y a peu d' information quantitative disponible au sujet de la structure et de l' etendue de cette variation pour orienter les programmes d' echantillonnage. Cette etude examine plusieurs strategies d' echantillonnage aleatoire des branches (EAB) adaptees aux cimes de forme conique ainsi que l' impact des relations allometriques sur leur precision. Les strategies d'EAB different quant a la facon dont les branches primaires inferieures (celles qui partent directement du tronc) sont regroupees en noeuds de selection et sont evaluees par un echantillonnage destructif de tiges de douglas de Menzies (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) et de meleze occidental (Larix occidentals Nutt.). D'etroites relations lineaires entre la masse des branches et la surface terriere ameliorent la precision de l' EAB comparativement a l' echantillonnage aleatoire simple. Par contre, parce que les arbres echantillonnes presentaient des patrons de branchement a surface croissante, les strategies d'EAB ne pouvaient pas fournir la meme precision que les methodes a double passage avec des probabilites proportionnelles a la taille. Pour la meme raison, le regroupement des branches a ameliore la precision de l' EAB. Pour des raisons pratiques, nous recommandons de regrouper les branches par intervalles de 1 m le long de la tige. Cette strategie a reduit les erreurs types relatives pour la masse de la cime au-dessous de 20 % avec des tailles d'echantillon de quatre a huit branches; de plus petites tailles d'echantillon produisaient ce resultat pour les arbres plus effiles. Nous presentons aussi des resultats sur la variabilite de la masse et de la surface des branches ainsi que des resultats qui remettent en question la pratique qui consiste a allouer des nombres egaux de branches echantillons a des strates de cime d' egale longueur. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: echantillonnage aleatoire des branches, biomasse de la cime, allometrie de la cime, cime de forme conique, echantillonnage avec probabilites inegales.
Introduction Tree canopies regulate many aspects of the structure and dynamics of coniferous forests, and information regarding the size and structure of individual crowns is important for a wide and [...]