Determination of Soil Organic Carbon Content Under Different Land Use Types: A Case Study of Alaçam District

Abstract

As a reservoir of organic carbon, soil is under threat due to various factors. Along with soil degradation and erosion, carbon stocks are also decreasing. This study was conducted to reveal the changes in organic carbon content under different land use types. The research was carried out within the Alaçam district in Samsun province. 32 soil samples were collected during fieldwork, half obtained from agricultural lands and the other half from pasture areas. The collected samples were subjected to preliminary processing and then analyzed for specific physical and chemical properties such as texture and organic matter. The results were geostatistically analyzed and mapped using ArcGIS 10.2.2 software. Descriptive statistical analyses were performed using the SPSS 17.0 package. According to the results, although no statistically significant difference was found, organic carbon values in agricultural lands were lower than in pasture areas. It was determined that approximately 8% of the district’s land area exhibited low carbon values ranging from 1.09 to 1.92 tons/ha. In the southern parts, where pastures and forested areas are more concentrated, carbon content reaches 3.70 tons/ha. The study results indicate that the low carbon content in agricultural lands suggests that the agricultural land-use pattern and practices reduce soil carbon stocks.

Keywords

• Soil
• Carbon
• Agriculture
• Pasture

Farklı Arazi Kullanımlarında Toprak Organik Karbon Miktarının Belirlenmesi: Alaçam İlçesi Örneği

Abstract

Organik karbon deposu olan toprak, çeşitli sebeplerle tehdit altındadır. Arazi bozulumu ve erozyonla zarar gören toprakla birlikte, karbon depoları da azalmaktadır. Bu araştırma farklı arazi kullanımları altında organik karbon miktarının değişimini ortaya koymak amacıyla gerçekleştirilmiştir. Araştırma Samsun ili, Alaçam ilçesi sınırlarında gerçekleştirilmiştir. Arazi çalışmaları ile 32 adet toprak örneği alınmıştır. Örneklerin yarısı tarım alanlarından yarısı ise mera arazilerinden alınmıştır. Toplanan örnekler önişlemlerle analize hazır hale getirilmiş, toprak organik madde gibi fiziksel ve kimyasal bazı analizlere tabi tutulmuşlardır. Sonuçlar ArcGİS 10.2.2 programı ile jeoistatistik yapılarak uygun yöntemle haritalandırılmıştır. Tanımsal istatistikler ise SPSS 17.0 paket programı ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmamakla birlikte tarım alanlarında organik karbonun mera arazilerine göre daha düşük değerler gösterdiği tespit edilmiştir. İlçe arazilerinin yaklaşık %8’inde karbon değerlerinin 1.09-1.92 ton/ha gibi düşük değerler gösterdiği belirlenmiştir. Mera arazilerine ve orman alanlarının daha fazla bulunduğu güney kesimlerde ise karbon içeriği 3.70 ton/h kadar çıkmaktadır. Araştırma sonucuna göre, tarım alanlarında karbon miktarının düşük olması sahanın tarımsal arazi deseni ve arazi kullanımının toprak karbonunu azalttığını göstermektedir.

Keywords

• Toprak
• Karbon
• Tarım
• Mera

References

1. Berhane M, Xu M, Liang Z, Shi J, Wei G, Tian X. 2020. Effects of long‐term straw return on soil organic carbon storage and sequestration rate in North China upland crops: A meta‐analysis. Glob Change Biol, 26(4): 2686-2701.
2. Blake GR, Hartge KH. 1986. Bulk density. In: Klute A (ed) Part 1—Physical and Mineralogical Methods. Am Soc Agron—Soil Sci Soc Am, Madison, Wisconsin, US, pp: 65-87.
3. Budak M, Günal H. 2018. Yukarı Dicle Havzasında farklı arazi kullanımları altındaki toprakların karbon depolama potansiyelleri. Anadolu J For Res, 4(1): 61-74.
4. Chappell A, Webb NP, Leys JF, Waters CM, Orgill S, Eyres MJ. 2019. Minimising soil organic carbon erosion by wind is critical for land degradation neutrality. Environ Sci Policy, 93: 43-52.
5. Ekberli İ, Dengiz O. 2017. Bazalt Ana Materyali ve Farklı Topografik Pozisyonlar Üzerinde Oluşmuş Toprakların Bazı Topografik ve Fiziko-Kimyasal Özellikleri Arasındaki Doğrusal Regresyon Modellerinin Belirlenmesi. Toprak Su Derg, 15: 15.
6. Herrick JE, Neff J, Quandt A, Salley S, Maynard J, Ganguli A, Bestelmeyer B. 2019. Prioritizing land for investments based on short- and long-term land potential and degradation risk: A strategic approach. Environ Sci Policy, 96: 52-58.
7. İmamoğlu A, Dengiz O. 2017. Determination of soil erosion risk using RUSLE model and soil organic carbon loss in Alaca catchment (Central Black Sea region, Türkiye). Rend Lincei 28(1): 11-23.
8. İmamoğlu A, Dengiz O. 2019. Mikro havza ölçeğinde toprak organik karbon içeriği ile arazi kullanımı-arazi örtüsü ilişkisinin belirlenmesi. II. Uluslararası Coğrafya Eğitimi Kongresi, 3-5 Ekim, Eskişehşr, Türkiye, pp: 2195-2204.

9. Lal R. 2002. The potential of soils of the tropics to sequester carbon and mitigate the greenhouse effect. In: Advances in Agronomy, pp:1-30.
10. Li T, Wang S, Liu S, Zhang X, Dong H, Dai S, Ma X. 2025. Trade-offs of organic amendment input on soil quality and crop productivity in saline-alkali land globally: A meta-analysis. Eur J Agron, 164: 127471.
11. Liu D, Song C, Xin Z, Fang C, Liu Z, Xu Y. 2023. Agricultural management strategies for balancing yield increase, carbon sequestration, and emission reduction after straw return for three major grain crops in China: A meta-analysis. J Environ Manage, 340: 117965.
12. Nelson DW, Sommers LE. 1982. Total Carbon, Organic Carbon and Organic Matter. In: Methods of Soil Analysis, Madison, Wisconsin, US, pp: 539-579.
13. Özyazıcı MA, Dengiz O, Aydoğan M, Bayraklı B, Kesim E, Urla Ö, Yıldız H, Ünal E. 2016. Orta ve Doğu Karadeniz Bölgesi tarım topraklarının temel verimlilik düzeyleri ve alansal dağılımları. Anadolu J Agric Sci, 31(1): 136.
14. TÜBİTAK Bilgem YTE. 2018. Toprak Organik Karbonu Projesi. Toprak Organik Karbonu Miktarı Tahminleme Modeli Raporu (No. 100311), Ankara, Türkiye.
15. Yılmaz M, Dengiz O. 2021. Bazı toprak özellikleri ile ilişkili olarak arazi kullanımı ve arazi örtüsünün toprak organik karbon stokuna etkisi. Turk J Agric Res, 8(2): 154-167.