The effects of slope aspect on litter and top soil properties in Anatolian black pine forests

Abstract

In this study, the effects of slope aspect (North-South) on topsoil and forest floor properties were investigated in the Anatolian Black Pine (Pinus nigra Arnold subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) forest in the semi-arid ecosystem. The physical and chemical properties of the soils taken on the basis of horizon from the top soil (0-15 cm) and the soil pits dug in each sampling area at 60 points in the 50x50 m grid system in the two determined sampling areas (400 m2) were examined. In addition, forest floor samples taken with metal frames measuring 25×25x10 cm were examined. Soil organic matter was determined as 8.02%, bulk density 0.86 g cm-3, pH 6.69, in the northern aspect top soils, the same properties were determined as soil organic matter 4.14%, bulk density 0.90 g cm-3, pH 7.31, respectively. It was determined that the top soils of the North and South aspects were statistically significantly different in terms of sand, clay, organic matter, bulk density, lime and soil reaction properties (p< 0.005). It was determined that the average amount of forest floor in the North aspect was 171.71 tons ha-1, and 70.38 tons ha-1 in the South aspect. It was determined that the effect of aspect on the chemical properties of forest floor was not statistically significant. But, in terms of the amount of forest floor, the effect of aspect was found to be statistically significant.

Keywords

• Anatolian Black Pine
• Slope Aspect
• forest floor
• Drought
• Çankırı

Anadolu karaçam ormanlarında bakının ölü örtü ve üst toprak özelliklerine etkileri

Abstract

Bu araştırmada, yarı kurak bir ekosistem bulunan doğal Anadolu karaçamı (Pinus nigra Arnold subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) ormanında bakının (Kuzey-Güney) üst toprak ve ölü örtü özelliklerine etkileri değerlendirilmiştir. Belirlenen iki örnekleme alanında (400 m2), 50x50 m kare sisteminde 60 örnekleme noktasında, üst toprak (0-15 cm) ve 25×25x10 cm ölçülerindeki metal çerçeveler ile alınan ölü örtü örnekleri incelenmiştir. Ayrıca her bir örnekleme alanında açılan toprak çukurunda horizon esasına göre alınan toprakların fiziksel ve kimyasal özellikler incelenmiştir. Kuzey bakı üst topraklarında organik madde %8,02, hacim ağırlığı 0,86 g cm-3, pH 6,69, güney bakıda organik madde %4,14, hacim ağırlığı 0,90 g cm-3, pH 7,31 dır. Kuzey ve Güney bakı üst toprakları kum, kil, organik madde, hacim ağırlığı, kireç ve toprak reaksiyon özellikleri bakımından istatistiksel olarak önemli düzeyde farklıdır (p<0,005). Kuzey bakılı orman altı ölü örtü miktarı ortalama 171,71 ton ha-1, Güney bakıda 70,38 ton ha-1 dır. Bakının ölü örtünün kimyasal özellikleri üzerine etkisi istatistiksel olarak önemli değildir. Ölü örtü miktarı bakımından ise bakının etkisi istatistiksel olarak önemlidir.

Keywords

• Anadolu Karaçam
• Bakı
• Ölü Örtü
• KUraklık
• Çankırı

References

1. Aerts, R., 1997. Climate, leaf litter chemistry and leaf litter decomposition in terrestrial ecosystems: a triangular relationship. Oikos 79, 439–449.
2. Akyürek, B., Akbaş, B., Değer, Z., 1988. 1/100.000 Ölçekli Açınsama Nitelikli Türkiye Jeoloji Haritaları Servisi, Çankırı E-16 Paftası, MTA Gn. Md. Jeoloji Etüt Dairesi, Ankara.
3. Amorim, H.C.S., Ashworth, A.J., Zinn, Y.L., SAuer, T.J., 2022. Soil Organic Carbon and Nutrients Affected by Tree Species and Poultry Litter in a 17-Year Agroforestry Site. Agronomy, 12, 641-654.
4. Anonim, 2001. Eldivan meteoroloji istasyonu 1977-2000 yılları iklim verileri, Meteoroloji Genel Müdürlüğü Kayıtları, Ankara.
5. Anşin, R. 1983. Türkiye'nin flora bölgeleri ve bu bölgelerde yayılan asal vejetasyon tipleri. Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fak. Dergisi, 2 (6), 318-339.
6. Augustine, J.A., Capotondi, A,. 2022. Forcing for multidecadal surface solar radiation trends over Northern Hemisphere continents. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 127, e2021JD036342.
7. Badía-Villas, D., Girona-García, A., 2018. Soil humusc hanges with elevation in Scots pine stands of theMoncayo Massif (NE Spain). Applied Soil Ecology. 123, 617-621.
8. Bayrandvand, M., Kooch, Y., Hosseini, S.M., Alberti, G., 2017. Humus forms in relation to altiutude and forest type in the Northern mountainous regions of Iran. For. Ecol. Manag., 385, 78-86.

9. Berg, B., 2018. Decomposing litter; limit values; humus accumulation, locally and regionally. Applied soil ecology 123, 494-508.
10. Berg, B., McClaugherty, C., 2014. Plant litter, Decomposition, humus formation, carbon sequestration. Third Edition. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg.
11. Blake, G. R., Hartge K. H., 1986. Bulk density and particle densty.in: Methods of Soil Analysis Part1. Physical and Minerological Methods. P: 363-381. Asa. and Sssa. Agronomy Monograph No: 9 Madison, Wiscosin USA.
12. Bot, A., Benites, J., 2015. The Importance of Soil Organic Matter, Key to Drought-resistant Soil and Sustained Food and Production. FAO, Rome.
13. Bouyoucous, G. J. A., 1951. Recalibration of the hydrometer for making mechanical analysis of soil. Agronomy Journal (Journal of American Society of Agronom) 43, 434-438.
14. Cantlon, J.E., 1953. Vegetation and microclimates on north and south slopes of cushetunk mountain, New Jersey. Ecol. Monogr. 23, 241–270.
15. Chu, H., Xiang, X., Yang, J., Adams, J., Zhang, K., Li, Y., Shi, Y., 2016. Effects of slope aspects on soil bacterial and arbuscular fungal communities in a boreal forest in China. Pedosphere 26, 226-234.
16. Cobo, J.G., Barrios, E., Kass, D.C.L., Thomas, R.J., 2002. Decomposition and nutrient release by green manures in a tropical hillside agroecosystem. Plant Soil 240, 331-342.
17. Çakır, M., Akburak, S., 2017. Litterfall and nutrients return to soil in pure and mixed stands of oak and beech. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University 67(2), 185-200.
18. Çakır, M., Akburak, S., Sargıncı, M., 2019. Çankırı Bölgesi Karaçam (Pinus nigra Arnold.) Meşcerelerinde Ölüörtü Ayrışması ile Mikroeklembacaklılar ve Mikrobiyal Aktivitenin Zamansal Değişimi ve Toprağa Verilen Besin Maddeleri. TÜBİTAK Proje Raporu, Proje No: 215O572, Ankara.
19. Çakır, M., Çakır, F., Yalçıntekin, H.İ., 2020. Çankırı Karatekin Üniversitesi, Orman Fakültesi Araştırma ve Uygulama Ormanında humus formlarının belirlenmesi ve değerlendirilmesi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 6(2), 82-90.
20. Çepel, N., 1995. Orman Ekolojisi, İ. Ü. Orman Fak. Yayınları, ISBN: 975-404-061-3, İstanbul.
21. Çepel, N., Dündar, M., 1980. Bolu-Aladağ orman ekosistemlerinde Sarıçam’ın (Pinus silvestris L.) boy artımı ile relief ve toprak özellikleri arasındaki ilişkiler. İ.Ü. Orman Fakültesi Dergisi, A (30), 1.
22. Demir, K., Göl, C., 2018 TÜBİTAK 2209-A 1919B11602812 No.lu Üniversite Öğrencileri Yurt İçi Araştırma Projesi sonuç raporu, Ankara.
23. Eruz, E., 1984. Balıkesir Orman Başmüdürlüğü Bölgesindeki Saf Karaçam Meşcerelerinin Boy Gelişimi ile Bazı Edafik ve Fizyografik Özellikler Arasındaki İlişkiler. İ.Ü. Orman Fakültesi Yayınları, İ.Ü. Yayın No: 3244, O.F.Yayın No: 368, İstanbul, s. 72.
24. Gibos, K.E., 2010. Effect of slope and aspect on litter layer moisture content of lodgepole pine stands in the eastern slopes of the Rocky Mountains of Alberta. Faculty of Forestry, University of Toronto.
25. Göl, C., 2002. Çankırı Eldivan Yöresinde Arazi Kullanım Türleri ile Bazı Toprak Özellikleri Arasındaki İlişkiler, A. Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, Ankara.
26. Göl, C., 2009. The effects of land use change on soil properties and organic carbon at Dagdami river catchment in Turkey. Journal of Environmental Biology, 30 (5), 825-830.
27. Göl, C., Sezgin, M., Dölarslan, M. 2010. Evaluation of soil properties and flora under afforestation and natural forest in semi-arid climate of central Anatolia. Journal of Environmental Biology, 31(1), 21-31.
28. Irmak, A. 1967. Türkiye orman toprakları ve ekoloji sahlarındaki araştırmalara toplu bir bakış, İ. Ü. Orman Fakültesi Dergisi, B(II):1.
29. Irmak, A., Çepel, N., 1968. Belgrad ormanında seçilen birer kayın, meşe ve karaçam meşceresinde yıllık yaprak dökümü miktarı ve bu yolla toprağa verilen besin maddelerinin tesbiti üzerine araştırmalar. İ.Ü. Orman Fakültesi Dergisi, A (XVIII), 2.
30. Irmak, A., Çepel, N., 1974. Bazı Karaçam, Kayın ve Meşe meşcerelerinde ölü örtünün ayrışma ve humuslaşma hızı üzerine araştırmalar. İ.Ü. Orman Fakültesi Yayınları, İ.Ü. Yayın No: 1973, O.F.Yayın No: 204, İstanbul, s. 48.
31. Jasińska, J., Sewerniak, P., Markiewicz, M., 2019. Links between slope aspect and rate of litter decomposition on inland dunes. Catena, 172, 501-508.
32. Kantarcı, M. D., 1980b. Aladağ kütlesinin (Bolu) kuzey yamacında Uludağ Göknarı ibrelerindeki mineral madde miktarlarının yükselti-iklim kuşaklarına göre değişimi. İstanbul Üniversitesi, Orman Fakültesi Dergisi, A(30) 2,135-153.
33. Kantarcı, M. D., 2000. Toprak İlmi Ders Kitabı (2. baskı), İ.Ü. Yayın No: 4261, Orman Fakültesi Yayın No: 462, Çantay Basımevi, ISBN: 975-505-588 -7, İstanbul.
34. Kantarcı, M.D., 1980a. Belgrad ormanı toprak tipleri ve orman yetişme ortamı birimlerinin haritalanması üzerine araştırmalar. İ.Ü. Orman Fak. İ.Ü. Yayın No: 2636, Fak.No: 275, İstanbul.
35. Karaöz, Ö., 1991. Atatürk Arberatumu’ndaki Bazı İğne Yapraklı Plantasyonlarda Ölü Örtünün Kimyasal Özellikleri Üzerine Araştırmalar. İ.Ü. Orman Fakültesi Dergisi, A41(2), 68-86.
36. Karatepe, Y., 2004. Gölcük (Isparta)’te Karaçam (Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) Meşcerelerinin topraklarındaki toplam azot ve organik karbon ile ölü örtülerindeki toplam azot ve organik madde miktarlarının araştırılması. Süleyman Demirel Üniversitesi, Orman Fakültesi Dergisi, A(2), 1-16.
37. Koray, E.Ş., Tolunay, D., 2020. Türkmen Dağı karaçam meşcerelerinde döküm ile ekosisteme giren besin maddesi miktarları. Türkiye Ormancılık Dergisi, 21(3), 201-214.
38. Kutiel, P., 1992. Slope aspect effect on soil and vegetation in a Mediterranean ecosystem. Isr. J. Plant. Sci. 41, 243–250.
39. Liao, C., Long, C., Zhang, Q., Cheng, X., 2021. Stronger effect of litter quality than micro-organisms on leaf and root litter C and N loss at different decomposition stages following a subtropical land use change. 36(4), 896-907.
40. Liu, C., Westman, C.J., Berg, B., Kutsch, W., Wang, G.Z., Man, R., Ilvesniemi, H., 2004. Variation in litterfall‐climate relationships between coniferous and broadleaf forests in Eurasia. Global Ecology and Biogeography 13(2), 105-114.
41. Liu, M., Li, W., Wang, G. 2013. The effects of slope aspect on plant and soil properties in sub-alpine meadow of China. Journal of Food, Agriculture and Environment. 11(3-4), 2639-2643.
42. Meentemeyer, V., 1978. Microcliamte and lignin control of litter decomposition rates. Ecology 59, 465-472. MGM., 2019. Çankırı Meteoroloji İstasyonu İklim Verileri. Tarım ve Orman Bakanlığı, Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Ankara.
43. Mudrick, D.A., Hoosein, M., Hicks, R.R., Townsend, E.C., 1994. Decomposition of leaf litter in an Appalachian forest: effects of leaf species, aspect, slope position and time. Forest Ecology and Management, 68, 231-250.
44. Nelson, D.W., Sommers, L.E., 1996. Total carbon, organic carbon and organic matter. In: Sparks, D.L. (Ed.), Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods, SSSA Book Ser. 5. 3. Soil Science Society of America, Madison, USA, pp. 961-1010.
45. OGM, 2011. 2011-2030 Çankırı Orman İşletme Şefliği Fonksiyonel Amenajman Planı,. Orman Genel Müdürlüğü (OGM), Ankara Orman Bölge Müdürlüğü, Çankırı Orman İşletme Müdürlüğü, Çankırı.
46. OGM, 2015. 1996-2015 Amenajman Planı, Ankara Orman Bölge Müdürlüğü, Çankırı Orman İşletme Müdürlüğü, Merkez İşletme Şefliği Amenajman Planı, Çankırı.
47. OGM, 2021. Ormancılık İstatistikleri 2019. https://web.ogm. gov.tr/ekutuphane/Sayfalar/Istatistikler.aspx?RootFolder=%2Fekutuphane%2FIstatistikler%2FOrmanc%C4%B1l%C4%B1k%20%C4%0statistikleri&FolderCTID=0x012000301D182F8CB9FC49963274E712A2DC00&.
48. Özhan, S., 1976. Belgrad Ormanı Ortadere Yağış Havzasında Ölü Örtünün Hidrolojik Bakımdan Önemli Özelliklerinin Bazı Yöresel Etkenlere Göre Değişimi. İ.Ü. Orman Fakültesi Dergisi A(XXVI), 1.
49. Peng, Y., Holmstrup, M., Schmidt, I.K., Schrijver, A., Schelfout, S., Hedenec, P., Zheng, H., Bachega, L. R., YUe, K., Vesterdal, L., 2022. Litter quality, mycorrhizal association, and soil properties regulate effects of tree species on the soil fauna community. Geoderma, 407, 115570.
50. Ponge, J. F., Jabiol, B., Gégout, J.C., 2011. Geology and climate conditions affect more humus forms than forest canopies at large scale in temperate forests. Geoderma, 162, 187-195.
51. Prescott, C.E., Blevins, L.L., Staley, C.L., 2004. Litter decomposition in BC forests: controlling factors and influences of forestry activities. Br. Columbia J. Ecosyst. Manage, 5, 30-43.
52. Richard, H.L., Donald, L.S., 1996. Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods. Soil Science of America and American Society of Agronomy. SSSA Book Series No. 5. Madison-USA. pp: 437-475.
53. Sarıyıldız, T., Anderson, J.M., 2003. Interactions between litter quality, decomposition and soil fertility: a laboratory study. Soil Biology & Biochemistry, 35, 391-399.
54. Sarıyıldız, T., Anderson, J.M., Kucuk, M., 2005. Effects of tree species and topography on soil chemistry, litter quality, and decomposition in Northeast Turkey. Soil Biol. Biochem., 37, 1695-1706.
55. Sarıyıldız, T., Savacı, G., Parlak, S., Gencal, A., 2022. Uludağ Göknarı (Abies nordmanniana subsp. bornmülleriana Mattf.) meşcerelerinin toprak organik karbon, toplam azot ve besin element konsantrasyonları ve stokları üzerinde bakı ve yükseltinin etkisi. A.Ç.Ü. Orman Fak Derg., 23(2), 159-174.
56. Sarıyıldız, T., Varan, S., Duman, A., 2008. Ölü Örtü Ayrışma Oranları Üzerinde Kimyasal Bileşenlerin ve Yetişme Ortamı Özelliklerinin Etkisi: Artvin ve Ankara Yöresine Ait Örnek Bir Çalışma. Kastamonu Üni., Orman Fakültesi Dergisi, 8(2), 109-119.
57. Saygılı, R., 2020. http://cografyaharita.com/haritalarim/4mic-anadolu-bolgesi-bolumler-haritasi.png (Erişim Tarihi: 07.12.2022).
58. Schaap, M., Bouten, W., Verstraten, J., 1997. Forest floor water content dynamics in Douglas fir stand. Journal of Hydrology, 201(1-4), 367-383.
59. Scowcroft, P.G., Turner, D.R., Vitousek, P.M,. 2000. Decomposition of Metrosideros polymorpha leaf litter along elevational gradients in Hawaii. Global Change Biology, 6 (1), 73-85.
60. Sevgi, O., 2003. Bayramiç İşletmesi’nde (Kaz Dağları) Karaçam’ın (Pinus nigra Arn. supsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) Yükseltiye Göre Beslenme Büyüme İlişkileri. İ.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Mühendisliği Anabilim Dalı, Toprak İlmi ve Ekoloji Programı Doktora Tezi, İstanbul, s. 221, (Yayınlanmamış).
61. Sevgi, O., Tecimen, H.B., Çobanoğlu, G., Sevgi, E., Yılmaz, O.Y. 2011. Alaçam Dağları Karaçam Ormanlarının Liken Ölü Örtü pH'sının İrdelenmesi. İ.Ü. Orman Fakültesi dergisi, 61(2), 45-52.
62. Sewerniak, P., Jankowski, M., 2017. Topographically-controlled site conditions drive vegetation pattern on inland dunes in Poland. Acta Oecol., 82, 52-60.
63. Shein, E., Bannikov, M., Troshina, O., Churkina, O., 2009. Temperature field of complex soilscapes (by the example of the Vladimir opolie region). Eurasian Soil Science 42(2), 129-136.
64. Tuttu, G., Akkemik, Ü., 2017. Çankırı-Korubaşı tepe ve civarındaki jipsli alanların florası. Ot Sistematik Botanik Dergisi, 24(1), 45-88.
65. U. S. Salinity Laboratory Staff, 1954. Diagnosis improvement of saline and alkali soils. Agri. Handbook, No: 60, USDA.
66. Vitousek, P.M., Turner, D.R., Parton, W.J., Sandford, R.L., 1994. Litter decomposition on the Mauna Loa environmental matrix, Hawaii: patterns, mechanisms and models. Ecology, 75, 418-429.
67. Yaltırık, F., Efe, A., 2000. Dendroloji Ders Kitabı. İ.Ü. Orman Fakültesi, İ.Ü. Y. No: 4265, Fakülte Y. No: 465, İstanbul.
68. Zengin, M., 1998. Farklı Meşçereler Altındaki Ölü Örtü ve Toprakların Bazı Hidro- Fiziksel Özellikleri. Orman Bakanlığı Kavak ve Hızlı Gelişen Tür Orman Ağaçları Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Bakanlık Yayın No: 058, Müdürlük Yayın No:219, İzmit.
69. Zhou, G., Guan, L., Wei, X., Tang, X., Liu, S., Liu, J., Zhang, D., Yan, J., 2008. Factors influencing leaf litter decomposition: an intersite decomposition experiment across China. Plant Soil, 311(1), 61-72.