Karaçam ormanlarının bitkisel kütle bileşenlerinde karbon içeriklerindeki değişimler: Sündiken Dağları örneği, Eskişehir

Abstract

Ağaç bileşenlerinde karbon içeriklerinin bilinmesi, doğru orman karbon hesaplaması ve iklim değişikliğiyle mücadele çalışmaları açısından büyük önem taşımaktadır. Çalışmada, Türkiye’nin iç kesimlerinde doğal olarak yetişen karaçam (Pinus nigra subsp. pallasiana) ormanlarında odun, kabuk, iğne yaprak ve köklerin karbon içerikleri incelenmiştir. Örnekler, yükseltisi 1000 ile 1600 metre arasında değişen, bakı ve yamaç konumu dikkate alınarak seçilmiş on adet saf ve ağaçlık çağındaki meşcereden toplanmıştır. Karbon içeriği, laboratuvarda elementel analiz cihazı kullanılarak belirlenmiştir. Sonuçlar, ağaç bileşenleri arasında karbon yoğunluğunun önemli farklılık gösterdiğini ortaya koymuştur. En yüksek ortalama karbon oranı odun bileşeninde (%54,96) bulunmuş, bunu kabuk (%53,90) ve iğne yaprak (%52,89) izlemiş, en düşük oran ise köklerde (%51,75) tespit edilmiştir. Toprak üstü ve toplam ağaç biyokütlesine göre ağırlıklı ortalama karbon oranı sırasıyla %54,68 ve %54,19 olarak hesaplanmıştır. İğne yaprak ve köklerin karbon içeriği, bakı ve yamaç konumundan da önemli düzeyde etkilenmiştir. Bu çalışma, ulusal karbon envanterlerinin ve orman temelli karbon kredi projelerinin doğruluğunu artırmak için genel katsayılar yerine, bileşen bazlı ve saha özelliklerine özgü karbon katsayıları kullanılmasının önemine dikkat çekmektedir.

Keywords

• Pinus nigra
• biyokütle
• karbon envanteri
• iklim

Carbon concentration changes in biomass components of black pine forests: Case study from Sündiken Mountains, Eskişehir

Abstract

Understanding carbon concentration in different tree components is essential for accurate forest carbon accounting and climate change mitigation efforts. This study investigated the carbon concentrations of wood, bark, needles, and roots in natural black pine (Pinus nigra subsp. pallasiana) forests located in the central part of Türkiye. Samples were collected from ten pure mature stands between 1000 and 1600 m elevation, considering both aspect and slope position. Carbon content was analyzed using an elemental analyzer. Results showed significant differences in carbon concentration among tree components, with the highest mean carbon concentration found in wood (54.96%), followed by bark (53.90%) and needles (52.89%), while the lowest was found in roots (51.75%). Above-ground and total tree biomass-weighted carbon concentrations were calculated to be 54.68% and 54.19%, respectively. Carbon content in needles and roots was significantly influenced by aspect and slope position. The study highlights the importance of using component-based and site-specific carbon coefficients, rather than default coefficients, to improve the precision of national carbon inventories and forest-based carbon credit projects.

Keywords

• Pinus nigra
• biomass
• carbon inventory
• climate

References

1. Anşin, R., Özkan, Z.C., 1993. Tohumlu Bitkiler. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Orman Fakültesi Yayın No: 19, Trabzon
2. Berg, B., McClaugherty, C., 2008. Plant Litter: Decomposition, Humus Formation, and Carbon Sequestration. Springer-Verlag. Berlin- Heidelberg
3. Bert, D., Danjon, F., 2006. Carbon concentration variation in the roots, stem and crown of mature Pinus pinaster (Ait.). Forest Ecology and Management 222(1-3): 279-295
4. Çakıl, E., 2008. Zonguldak Orman Bölge Müdürlüğü Karaçam Biyokütle Tablolarının Düzenlenmesi. Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi. Zonguldak
5. Çömez, A., 2004. Sündiken Dağları Kütlesinin Batı Bölümünde (Çatacık İşletmesi) Hava Kirliliğinin Orman Ağaçlarına Etkisinin Yükselti ve Bakıya Göre İncelenmesi. İstanbul University, Institute of Science, Master of Science Thesis, İstanbul
6. Çömez, A., 2012. Sündiken Dağları’ndaki (Eskişehir) Sarıçam (Pinus sylvestris L.) Meşcerelerinde Karbon Birikiminin Belirlenmesi. Research Institute for Forest, Soil and Ecology Publications, Tech. Bulletin No: 2. Eskişehir
7. Day, S.D., Wiseman, P.E., Dickinson, S.B., Harris, J.R., 2010. Tree root ecology in the urban environment and implications for a sustainable rhizosphere. Arboriculture & Urban Forestry, 36(5): 193-205
8. Davis, P. H., 1965. Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Volume 1, Edinburgh Univ. Press, Edinburgh

9. Dönmez, İ.E., Dönmez, Ş., 2013. Ağaç kabuğunun yapısı ve yararlanma imkanları. Journal of Süleyman Demirel Üniversitesi Faculty of Forestry, 14: 156-162
10. Durkaya, A., Durkaya, B., Makineci, E., Orhan, I., 2015. Aboveground biomass and carbon storage relationship of Turkish pines. Fresenius Environmental Bulletin, 24(11): 3573-3583
11. Durkaya, A., Durkaya, B., Yagci, H., 2019. Biomass equations in natural black pines. Fresenius Environmental Bulletin, 28(2A): 1132-1139
12. Ercanlı, İ., Şenyurt, M., Günlü, A., Çakır, M., Bolat, F., Bulut, S., 2023. ÇAKÜ Araştırma Ormanı karaçam meşcereleri için tek ve çift girişli toprak üstü ağaç biyokütle denklemlerinin geliştirilmesi. Anatolian Journal of Forest Research, 9(2): 126-134
13. 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
14. Gözler, M.Z., Cevher, F., Ergül, E., Asutay, H.J., 1996. Orta Sakarya ve Güneyinin Jeolojisi. Mineral Research and Exploration General Directorate (MTA; mta.gov.tr). Report No: 9973, Ankara
15. 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
16. 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
17. Güner, Ş.T., Çömez, A., 2022. Carbon concentration in tree components of mature Pinus brutia Ten. forests in the Marmara transition zone. Kastamonu University, Journal of Forestry Faculty 22(3): 193-201
18. Güner, Ş. T., Özdemir, E. G., Çömez, A., Kaya, S., 2025. Bartın ve Kastamonu yöresi doğu kayını ormanlarında ağaç bileşenlerine ait karbon yoğunluklarının değişimi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 11(1): 38–44. https://doi.org/10.53516/ajfr.1599059
19. Han, X., Zhao, Y., Chen, Y., Xu, J., Jiang, C., Wang, X., Zhou, R., Lu, M.Z., Zhang, J., 2022. Lignin biosynthesis and accumulation in response to abiotic stresses in woody plants. Forest Research (Fayettev). 2022. 2(1): 9. Doi: 10.48130/FR-2022-0009
20. Herrero de Aza, C., Turrión, M.B., Pando, V., Bravo, F., 2011. Carbon in heartwood, sapwood and bark along stem profile in three Mediterranean Pinus species. Annals of Forest Science, 68(6): 1067-1076
21. IPCC. 2003. Good Practise Guidance for Land Use, Land-use Change and Forestry, In: IGES. Penman, J., Gytarsky, M., Hiraishy, T., Krug, T., Kruger, D., Pipatti, R., Buendia, L., Miwa, K., Ngara, T., Tanabe, K., Wagner, F. (Eds.), IPCC/OECD/IEA/IGES, Hayama, Japan.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/gpglulucf/gpglulucf_contents.html [Accessed on 17.02.2017]
22. 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). ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/index.html [Accessed on 04.01.2016]
23. IPCC, 2018. Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, H.-O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J.B.R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M.I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, and T. Waterfield (eds.)].
24. Janzen, H.H., 2004. Carbon cycling in earth systems- A soil science perspective. Agriculture, Ecosystems and Environment, 104(3): 399-417
25. Kahveci, E., 2024. Samsun Yöresi Saf ve Karışık Doğal Karaçam (Pinus nigra Arnold. subsp. pallasiana (Lamb.)) Meşcerelerinin Toprak Üstü ve Toprak Altı Biyokütle ve Karbon Depolama Miktarlarının Belirlenmesi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi. Trabzon
26. Kandemir, A., Mataracı, T., 2018. Pinus L. In: Güner, A., Kandemir, A., Menemen, Y., Yıldırım, H., Aslan, S., Ekşi, G., Güner, I., Çimen, A.Ö. (Ed.) Resimli Türkiye Florası 2: 324-354. ANG Vakfı, Nezahat Gökyiğit Botanik Bahçesi Yayınları. İstanbul
27. 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
28. Kaymak, H., 2020. Morfo-klimatik özelliklerin Sündiken Dağları’nda (Eskişehir) bitki örtüsünün dağılışı üzerindeki etkileri. Türk Coğrafya Dergisi, 75: 17-32
29. Koray, E.Ş., Kantarcı, M.D., Çelik, N., Güner, Ş.T., Çömez, A., Karataş, R., 2012. Sündiken Dağlarındaki (Eskişehir) Sarıçam (Pinus sylvestris L.) Kuşağında Yetişme Ortamı Birimlerinin Belirlenmesi. Orman Toprak ve Ekoloji Araştırmaları Enstitüsü Müdürlüğü Teknik Bülten No: 3, Eskişehir
30. Koray, E.Ş., 2017. Türkmen Dağı Karaçam Meşcerelerinde İbre Dökümü ile Ekosisteme Giren Besin Maddesi Miktarları. İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul
31. Kurnaz, L., 2019. Son Buzul Erimeden-İklim Değişikliği Hakkında Bilmek İstediğiniz Her Şey. Doğan Egmond Yayıncılık, İstanbul
32. 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(1-2): 161-169
33. 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(4): 381-388
34. Li, B., Gao, G., Luo, Y., Xu, M., Liu, G., Fu, B., 2023. Carbon stock and sequestration of planted and natural forests along climate gradient in water-limited area: A synthesis in the China’s Loess Plateau. Agricultural and Forest Meteorology, 333. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109419
35. Litton, C.M., Raich, J.W., Ryan, M.G., 2007. Carbon allocation in forest ecosystems. Global Change Biology, 13(10): 2089-2109, Doi: 10.1111/j.1365-2486.2007.01420.x
36. 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.
37. Ma, S., He, F., Tian, D., Zou, D., Yan, Z., Yang, Y., Zhou, T., Huang, K., Shen, H., Fang J., 2018. Variations and determinants of carbon content in plants: a global synthesis, Biogeosciences, 15 (3): 693-702, Doi: 10.5194/bg-15-693-2018
38. Malmsheimer, R.W., Bowyer, J.L., Fried, J.S., Gee, E., Izlar, R.L., Miner, R.A., Munn, I.A., Oneil, E., Stewart, W.C., 2011. Managing Forests because Carbon Matters: Integrating Energy, Products, and Land Management Policy. Journal of Forestry 109(Supplement 1). ISSN: 1938-3746
39. Nunes, L.J.R., 2023. The rising threat of atmospheric CO2: A review on the causes, impacts, and mitigation strategies. Environments, 10: 66. Doi.org/10.3390/environments10040066
40. OGM, 2021. Orman Genel Müdürlüğü (ogm.gov.tr). Türkiye Orman Varlığı 2020. ISBN: 978-605-7599-68-1, Ankara
41. Pan, Y., Birdsey, R.A., Fang, J., Houghton, R., Kauppi, P.E., Kurz, W.A., Phillips, O.L., Shvidenko, A., Lewis, S.L., Josep, G., Ciais, P., Jackson, R.B., Pacala, S., Mcguire, A.D., Rautiainen, A., Sitch, S., Hayes, D., 2011. A large and persistent carbon sink in the world’s forests. Science, 333(6045): 988-993. Doi: 10.1126/science.1201609
42. Prescott, C. E., 2010. Litter decomposition: what controls it and how can we alter it to sequester more carbon in forest soils? Biogeochemistry, 101(1):133-149, Doi: 10.1007/s10533-010-9439-0
43. Saranay, S., 2017. Ankara Orman Bölge Müdürlüğü’ndeki Genç Doğal Karaçam (Pinus nigra) Meşcerelerinde Bitkisel Kütlenin Belirlenmesi. İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul
44. Sarıyıldız, T., 2003. Litter decomposition of Picea orientalis, Pinus sylvestris and Castanea sativa trees grown in Artvin in relation to their initial litter quality variables. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 27(4): 237-243
45. Sariyildiz, T., Anderson, J.M., 2003. Interactions between litter quality, decomposition and soil fertility: a laboratory study. Soil Biology & Biochemistry, 35(3): 391-399
46. Serengil, Y., 2018. İklim Değişikliği ve Karbon Yönetimi. Tarım/Orman ve Diğer Arazi Kullanımları. Orman Genel Müdürlüğü, Ankara
47. SPSS, 2015. SPSS 22.0 Guide to Data Analysis. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, USA
48. Soto-Cervantes, J.A., Corral-Rivas, J.J., Domínguez-Calleros, P.A., López-Serrano, P.M., Montiel-Antuna, E., García-Montiel, E., Pérez-Luna, A., 2023. Comparison of carbon content between plantation and natural regeneration seedlings in Durango, Mexico. PeerJ, 11, e14774. Doi 10.7717/peerj.14774
49. Şenyurt, F., 2016. Taşköprü Orman İşletme Müdürlüğü Karaçam (Pinus nigra J.F. Arnold) Meşcereleri İçin Topraküstü Biyokütle Tablolarının Düzenlenmesi ve Uyumlu Biyokütle- Hacim Denklemlerinin Geliştirilmesi. Kastamonu Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü. Yüksek Lisans Tezi, Kastamonu
50. 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(3): 659-662. Doi: 10.1016/j.jenvman.2006.04.022
51. Tolunay, D., 2009. Carbon concentration of tree components, forest floor and understory in young Pinus sylvestris stands in north-western Turkey. Scandinavian Journal of Forest Research, 24(5): 394-402
52. 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
53. 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
54. Tutin, T.G., Burges, N.A., Chater, A.O., Edmondson, J.R., Heywood, V.H., Moore, D.M., Valentine, D.H., Walters, S.M., Webb, D.A., 1993. Flora Europaea. Second Edition Volume 1, Psilotaceae to Platanaceae, Cambridge University Press, Cambridge, England
55. Vidaković, M., 1991. Conifers Morphology and Variation. Grafički Zavod Hrvatske, Zagreb
56. Yan, C.F., Han, S.J., Zhou, Y.M., Wang, C.G., Dai, G.H., Xiao, W.F., Li, M.H., 2012. Needle-age related variability in nitrogen, mobile carbohydrates, and δ13C within Pinus koraiensis tree crowns. PLOS ONE, 7(4): e35076. Doi.org/10.1371/journal.pone.0035076
57. Zhang, Q., Zhou, Z., Zhao, W., Huang, G., Liu, G., Li, X., Wu, J., 2023. Effect of slope position on leaf and fine root C, N and P stoichiometry and rhizosphere soil properties in Tectona grandis plantations. Journal of Forestry Research, 34(6), 1997–2009. https://doi.org/10.1007/s11676-022-01582-2