Changes in carbon concentration of tree components for oriental beech forests in Bartın and Kastamonu Region

Abstract

Background and aims According to the Kyoto Protocol, countries must submit annual national inventory reports to the UNFCCC Secretariat, following AFOLU sector guidelines. For accurate reporting, coefficients specific to native tree species must be developed. This study aims to determine the carbon ratios of tree components and the weighted carbon ratios of aboveground and whole tree biomass in oriental beech (Fagus orientalis Lipsky) in the Bartın and Kastamonu regions. Methods Sampling was conducted across four developmental stages [young (dbh < 8 cm), middle-aged (8–19.9 cm), mature (20–35.9 cm), and overmature (≥36 cm)], with four sample plots per stage, totaling 16 plots. Site conditions were selected to reflect variability. In each plot, three dominant trees were sampled. Leaves, branches, wood, bark, and root samples were collected and analyzed in the laboratory for carbon concentration. The data were evaluated using analysis of variance and Duncan’s multiple comparison test. Results Carbon concentrations varied significantly among developmental stages and tree components (P<0.05). Overmature stands had the highest carbon concentration (50.27%). Among components, bark had the lowest (47.99%) and leaves the highest (50.50%). Weighted carbon concentrations were 49.15% for aboveground biomass and 49.27% for whole tree biomass. Conclusions These findings provide species-specific carbon coefficients for oriental beech and support more precise carbon stock estimations. The results are also valuable for monitoring and managing litter decomposition in these forest ecosystems.

Keywords

• Fagus orientalis
• climate change
• carbon content

Bartın ve Kastamonu yöresi doğu kayını ormanlarında ağaç bileşenlerine ait karbon yoğunluklarının değişimi

Abstract

Giriş ve amaçlar Kyoto protokolü gereği taraf ülkeler her yıl ulusal envanter raporlarını Tarım, Ormancılık ve Arazi Kullanımı (AFOLU) kılavuzuna göre hazırlayarak Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi sekretaryasına sunmaktadır. Ancak daha hassas bildirimlerde bulunmak için ülkelerin kendi ağaç türlerine özgü katsayıları üretmesi gerekmektedir. Bu çalışma, Bartın ve Kastamonu yöresi doğu kayını (Fagus orientalis Lipsky.) ormanlarında ağaç bileşenlerinin karbon yoğunluğu ile toprak üstü ve toplam ağaç kütlesine ait ağırlıklı karbon yoğunluklarını belirlemek amacıyla yapılmıştır. Yöntemler Örneklemeler dört gelişim çağı [a (d1,3<8 cm), b (d1,3=8-19,9 cm), c (d1,3=20-35,9 cm) ve d (d1,3 ≥36 cm)] ve her gelişim çağından dört adet olmak üzere toplam 16 alandan yapılmıştır. Örnekleme alanlarının farklı yetişme ortamlarını temsil etmesine özen gösterilmiştir. Öncelikle örnekleme alanlarının yetişme ortamı özellikleri belirlenmiştir. Daha sonra her örnekleme alanında baskın durumda olan üç ağaçtan yaprak, dal, odun, kabuk ve kök örnekleri alınmıştır. Laboratuvarda örnekleme alanlarından alınan ağaç bileşenlerine ait örneklerde karbon analizi yapılmıştır. Elde edilen veriler varyans analizi ve Duncan çoklu karşılaştırma testi ile değerlendirilmiştir. Bulgular Karbon yoğunluğu meşcere gelişim çağları ve ağaç bileşenleri arasında önemli farklılıklar göstermiştir (P<0,05). Karbon yoğunluğu d çağındaki meşcerelerde daha yüksek düzeyde (%50,27) bulunmuştur. Karbon yoğunluğu ağaç bileşenleri arasında en düşük kabukta (%47,99), en yüksek ise yaprakta (%50,50) bulunmuştur. Doğal doğu kayını ormanları için ağırlıklı karbon yoğunluğu toprak üstü ağaç kütlesi için %49,15, toplam ağaç kütlesi için ise %49,27 olarak hesaplanmıştır. Sonuçlar Elde edilen veriler, doğu kayını ormanlarında gerek ağaçlarda gerekse ağaçların farklı bileşenlerinde depolanan karbon stoklarının hesaplanmasında, ölü örtü ayrışma süreçlerinin izlenmesinde ve yönetiminde kullanılabilir.

Keywords

• Fagus orientalis
• iklim değişikliği
• karbon içeriği

References

1. Amoo, L.M., Fagbenle, R.L., 2020. Climate change in developing nations of the world, In: R.O. Fagbenle, O.M. Amoo, S. Aliu, A. Falana (Eds.), Applications of heat, mass and fluid boundary layers, Woodhead Publishing, pp. 437–471.
2. Anşin, R., Özkan, Z.C., 1997. Spermatophyta (Tohumlu Bitkiler). Karadeniz Teknik Üniversitesi, Orman Fakültesi Yayın No. 167, Trabzon.
3. Atalay, İ., 1992. Kayın Ormanlarının Ekolojisi ve Tohum Transfer Yönünden Bölgelere Ayrılması. Orman Ağaçları ve Tohumları Islah Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayını, Ankara.
4. Atalay, İ., Mortan, K., 1997. Türkiye Bölgesel Coğrafyası. Inkılap Yayınevi, İstanbul.
5. Bert, D., Danjon, F., 2006. Carbon concentration variation in the roots, stem and crown of mature Pinus pinaster (Ait.). Forest Ecology and Management, 222, 279-295.
6. Chaudhry, S.M., Ahmed, R., Shafiullah, M., Huynh, T.L.D., 2020. The impact of carbon emissions on country risk: Evidence from the G7 economies. Journal of Environmental Management, 265, 110533.
7. Çömez, A., 2012. Sündiken Dağları’ndaki (Eskişehir) Sarıçam (Pinus sylvestris L.) Meşcerelerinde Karbon Birikiminin Belirlenmesi. Orman Toprak ve Ekoloji Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayını, Eskişehir.
8. Dixon, R.K., Brown, S., Houghton, R.A., Solomon, A.M., Trexler, M.C., Wisniewski, J., 1994. Carbon pools and flux of global forest ecosystems. Science, 263(5144), 185–190.

9. Erkan, N., Güner, Ş.T., 2018. Determination of carbon concentration of tree components for Scotch pine forests in Türkmen Mountain (Eskişehir, Kütahya) Region. Forestist, 68(2), 87-92.
10. Erkut, S., 2013. Giresun Orman Bölge Müdürlüğü Akkuş Orman İşletme Müdürlüğü Saf Kayın Meşcerelerinin Ekosistem Bazında Karbon Depolama Kapasitesi. Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Mühendisliği Anabilim Dalı, Trabzon.
11. Erinç, S., 1965. Yağış Müessiriyeti Üzerine Bir Deneme ve Yeni Bir İndis. İstanbul Üniversitesi Coğrafya Enstitüsü Yayını, İstanbul.
12. Guner, S., Yagci, V., Tilki, F., Celik, N., 2010. The effects of initial planting density on above- and below-ground biomass in a 25-year-old Fagus orientalis Lipsky plantation in Hopa, Turkey. Scientific Research and Essays, 5(14), 1856-1860.
13. Güner, Ş.T., Çömez, A., 2017. Biomass equations and changes in carbon stock in afforested black pine (Pinus nigra Arnold. subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) stands in Turkey. Fresenius Environmental Bulletin, 26(3), 2368–2379.
14. Güner, Ş.T., 2019. Changes in carbon concentration of tree components for Kazdağ fir (Abies nordmanniana subsp. equi-trojani) forests. Fresenius Environmental Bulletin, 28(1), 116-123.
15. Güner, Ş.T., Özel, C., Türkkan, M., Akgül, S., 2019. Türkiye’deki sahilçamı ağaçlandırmalarında ağaç bileşenlerine ait karbon yoğunluklarının değişimi. Ormancılık Araştırma Dergisi, 6(2), 167-176.
16. Güner, Ş.T., Çömez, A., 2022. Carbon Concentration in Tree Components of Mature Pinus brutia Ten. Forests in the Marmara Transition Zone. Kastamonu Univ., Journal of Forestry Faculty, 22(3), 193–201.
17. IPCC. 2003. Good Practise Guidance For Land Use, Land-use Change and Forestry, In: IGES, Eds. Penman, J., Gytarsky, M., Hiraishy, T., Krug, T., Kruger, D., Pipatti, R., Buendia, L., Miwa, K., Ngara, T., Tanabe, K., Wagner, F., IPCC/OECD/IEA/IGES, Hayama, Japan.
18. http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/gpglulucf/gpglulucf_contents.html (accessed 17.02.2017).
19. IPCC. 2006. IPCC Guidelines for national greenhouse gas inventories, prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme, In: IGES, Japan (Eds.: H.S. Eggleston, L. Buendia, K. Miwa, T. Ngara and K. Tanabe). http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/index.html (accessed 04.01.2016).
20. IPCC., 2023. Summary for Policymakers. In Core Writing Team, H. Lee, J. Romero (Eds.), Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 1-34).
21. Kahyaoğlu, N., 2017. Sinop Yöresi Doğu Kayını (Fagus orientalis Lipsky.) Ormanlarının Toprak Üstü Biyokütle ve Karbon Depolama Miktarlarının Belirlenmesi. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Mühendisliği Anabilim Dalı, Trabzon.
22. Karataş, R., Çömez, A., Güner, Ş.T., 2017. Sedir (Cedrus libani A. Rich.) ağaçlandırma alanlarında karbon stoklarının belirlenmesi. Ormancılık Araştırma Dergisi, 4(2), 107-120.
23. Lackner, M., Sajjadi, B., Chen, Y., 2022. Introduction to climate change mitigation and adaptation, In: M. Lackner, B. Sajjadi, W.Y. Chen (Eds.), Handbook of climate change mitigation and adaptation (3rd ed), Springer, pp. 3–21.
24. Lamlom, S.H., Savidge, R.A., 2003. A reassessment of carbon content in wood: variation within and between 41 North American species. Biomass and Bioenergy, 25, 381–388.
25. Laiho, R., Laine, J., 1997. Tree stand biomass and carbon content in an age sequence of drained pine mires in southern Finland. Forest Ecology and Management, 93, 161-169.
26. Makineci, E., Ozdemir, E., Caliskan, S., Yilmaz, E., Kumbasli, M., Keten, A., Beskardes, V., Zengin, H., Yilmaz, H., 2015. Ecosystem carbon pools of coppice-originated oak forests at different development stages. European Journal of Forest Research, 134(2), 319-333.
27. MGM., 2025. Meteorolojik Veri. https://www.mgm.gov.tr/ (Erişim tarihi: 05 Mart 2025).
28. Mısır, M., Mısır, N., 2013. Root biomass and carbon storage for Fagus orientalis Lipsky. (Northeastern Anatolia). International Journal of Education and Research, 1(4), 1-8.
29. OGM, 2021. Türkiye Orman Varlığı 2020. T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı, Orman Genel Müdürlüğü, Orman İdaresi ve Planlama Dairesi Başkanlığı, Ankara.
30. Özbayram, A.K., Güvendi, E., 2016. Sinop yöresi doğu kayını (Fagus orientalis Lipsky) meşcerelerinde kalın kök kütlesi ile yetişme ortamı ve meşcere özellikleri arasındaki ilişkiler. Düzce Üniversitesi Ormancılık Dergisi, 12(2), 27-33.
31. Saraçoğlu, N., 1998. Kayın (Fagus orientalis Lipsky) biyokütle tabloları. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 22, 93-100.
32. Serengil, Y., 2018. İklim Değişikliği ve Karbon Yönetimi. Tarım/Orman ve Diğer Arazi Kullanımları. Orman Genel Müdürlüğü, Ankara.
33. SPSS, 2015. SPSS 22.0 Guide to Data Analysis. published by Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, USA. Thomas, S.C., Malczewski, G., 2007. Wood carbon content of tree species in Eastern China: Interspecific variability and the importance of the volatile fraction. Journal of Environmental Management, 85, 659-662.
34. Tolunay, D., Makineci, E., Şahin, A. Özturna, A.G., Pehlivan, S., Abdelkaım, M.A., 2017. İstanbul-Durusu Kumul Alanlarındaki Sahil Çamı (Pinus pinaster Ait.) ve Fıstık Çamı (Pinus pinea L.) Ağaçlandırmalarında Karbon Birikimi. TÜBİTAK TOVAG Proje Nu: 114O797, İstanbul.
35. Tunçkol, B., Aksoy, N., Çoban, S., Zengin, H., 2020. Diversity and ecology of forest communities in Küre Mountains National Park of Turkey. Bosque, 41(3), 289-305.
36. Tunçkol, B., Güner, Ş.T., 2022. Determination of carbon concentration of tree components for stone pine forests in the Marmara Region. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 24(2), 315–323.
37. Tufekcioglu, A., Guner, S., Tilki, F., 2005. Thinning effects on production, root biomass and some soil properties in a young oriental beech stand in Artvin, Turkey. Journal of Environmental Biology, 26(1), 91-95.
38. Ünal, M., 2023. Bartın Çayı Havzası’nın Toprak Coğrafyası. Gazi Kitabevi. Ankara.