Determining the nutrient stocks in black pine plantation areas in Turkey

Abstract

This study was carried out to determine nutrient stocks in black pine  plantations. Samplings were done in 46 plots differing in yield class, development stages and canopy closure. N, P, K, Ca, Mg, S, Na, Fe, Zn, Mn and Cu analyses were performed in soil, forest floor, ground cover and tree component samples. Changes in nutrient concentrations (%, ppm) and stocks (kg/ha) data belonging to various ecosystem compartments were evaluated by using analysis of variance. Nutrient concentration in tree components decreased with stand age. The highest N, P, K, Mg, S, Zn and Mn concentrations were found in needle. The highest Na and Fe concentrations were measaured in dead branch while dead wood and bark included the highest Ca concentration. It was concluded that macro nutrients were notably stored in needle and bark. Whereas a substantial part of total nutrient stock were found in soil, except for S and Fe. S stock were found the highest in trees in development stage c (dbh=20.0-35.9 cm, 58,9 kg/ha) while Fe stock in forest floor in development stage b (dbh=8.0-19.9 cm) and c. Forest floor should be retained in the forest because of the fact that it is a notable resourse of Fe stock. Special care should be paid to leave the needles, dead branches, barks and roots following the logging to prevent loss of nutrients as much as possible. 

Keywords

• Pinus nigra,ecosystem,nutrient,thinning

Türkiye’deki karaçam ağaçlandırma alanlarında besin stoklarının belirlenmesi

Abstract

Bu çalışma, karaçam (Pinus nigra subsp. pallasina) ağaçlandırma alanlarındaki besin stoklarını belirlemek amacıyla yapılmıştır. Örneklemeler Eskişehir, Afyonkarahisar, Kastamonu, Çanakkale, Balıkesir ve Kütahya illerinde verim sınıfı, gelişim çağı ve kapalılık bakımından farklılık gösteren toplam 46 alanda yapılmıştır. Araştırmada, ESK-10(6303) numaralı araştırma projesi kapsamında araziden alınan toprak, ölü örtü, diri örtü ve ağaç bileşenlerine ait örnekler kullanılmıştır. Laboratuvarda, araziden alınan toprak ve bitki örneklerinde N, P, K, Ca, Mg, S, Na, Fe, Zn, Mn ve Cu analizleri yapılmıştır. Ekosistemin farklı bileşenlerine ait besin yoğunluklarının ve besin stoklarının meşcere tiplerine göre değişimi varyans analizi ile değerlendirilmiştir. Ağaç bileşenlerine ait besin yoğunlukları, genel olarak meşcere yaşına bağlı olarak azalmıştır. N, P, K, Mg, S, Zn ve Mn yoğunluğu ibrelerde, Na ve Fe yoğunluğu kuru dalda, Ca yoğunluğu ise kuru dal ve kabukta en yüksek düzeyde bulunmuştur. Meşcerede ağaçlardaki besin stokları, gelişim çağının ve kapalılığın artmasına bağlı olarak artmıştır. Makro besin elementleri ağaçlarda en fazla ibre ve kabukta depolanmaktadır. Karaçam ağaçlandırma alanlarında, S ve Fe dışındaki besin stoklarının en önemli kısmını toprak oluşturmaktadır. Kükürt stoğu c meşcerelerinde (d_1,3=20,0-35,9 cm) ağaçlarda, Fe stoğu ise b (d_1,3=8,0-19,9 cm) ve c meşcerelerinde ölü örtüde en yüksek düzeyde bulunmuştur. Fe stoğunun önemli bileşeni olması sebebiyle ölü örtünün korunmasına önem verilmelidir. Besin kaybını en az düzeye indirmek amacıyla ekonomik değeri olmayan ibre, kuru dal, kabuk ve kökün ormanda bırakılmasına azami özen gösterilmelidir.

Keywords

• Pinus nigra,ağaçlandırma,besin stokları,aralama

References

1. Armolaitis, K., Varnagiryte- Kabasinskiene, I., Stupak, I., Kukkola, M., Miksys, V., Wojcik, J., 2013. Carbon and nutrients of Scots pine stands on sandy soils in Lithuania in relation to bioenergy sustainability. Biomass and Bioenergy 54: 250-259. doi:10.1016/j.biombioe.2013.03.034
2. Balboa-Murias, M.A., Rojo, A., Álvarez, J.G., Merino. A., 2006. Carbon and nutrient stocks in mature Quercus robur L. stands in NW Spain. Annals of Forest Science 63: 557-565. doi:10.1051/forest:2006038
3. Clark, D.A., Brown, S., Kicklighter, D.W., Chambers, J.Q., Thomlinson, J.R., Ni, J., Holland, E.A. 2001. Net primary production in tropical forests: an evaluation and synthesis of existing field data. Ecol App. 11: 371–384. doi:10.1890/1051-0761(2001)011[0371:NPPITF]2.0.CO;2
4. Çepel, N., Dündar M., Özdemir T., Neyişçi, T., 1988. Kızılçam (Pinus brutia Ten.) Ekosistemlerinde İğne Yaprak Dökümü ve Bu Yolla Toprağa Geri Verilen Besin Maddeleri Miktarları. İç Anadolu Ormancılık Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, 20 s, Ankara.
5. Çömez, A., Tolunay, D., Güner, Ş.T., 2019. Litterfall and the effects of thinning and seed cutting on carbon input into the soil in Scots pine stands in Turkey. European Journal of Forest Research 138: 1-14. https://doi.org/10.1007/s10342-018-1148-6
6. Dündar, M., 1989. Bolu-Aladağ Mıntıkasında Saf Sarıçam (Pinus sylvestris L.) Ormanlarının Beslenme-Büyüme İlişkileri. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi A39(1): 80-89.
7. EFC, 2010. Wood Energy For Europe: Status and Outlook. Europen Forestry Commission 35th Session, Lisbon, Portugal. EFC/2010/2.3 Available from, http://www.fao.org/docrep/meeting/018/k7431e.pdf; 27-30 April 2010 [Ziyaret Tarihi: 12.01.13]
8. Eker, M., Acar, H.H., Özçelik, R., Alkan, H., Gürlevik, N., Çoban, H.O., Korkmaz, M., Yılmaztürk, A., 2013. Ormancılıkta Hasat Artıklarının Tedarik Edilebilirliğinin Araştırılması. TÜBİTAK-TOVAG 110O435 Numaralı Proje Sonuç Raporu, 435 s., Isparta.

9. Erkan, N., Comez, A., Aydin, A.C., Denli, O., Erkan, S., 2018. Litterfall in relation to stand parameters and climatic factors in Pinus brutia forests in Turkey. Scandinavian Journal of Forest Research 33(4): 338-346. doi: 10.1080/02827581.2017.1406135
10. Fernandez-Moya, J., Murillo, R., Portuguez, E., Fallas, J.L., Rios, V., Kotmann, F., Verjans, J.M., Mata, R., Alvarado, A., 2013. Nutrient concentration age dynamics of teak (Tectona grandis L.f.) plantations in Central America. Forest Systems 22(1): 123-133. doi:10.5424/fs/2013221-03386
11. Foss Tecator 2014. Numune Hazırlama/yakma işlemi. Application Note.
12. Güner, Ş.T., 2006. Türkmen Dağı (Eskişehir, Kütahya) Sarıçam (Pinus sylvestris ssp. hamata) Ormanlarının Yükseltiye Bağlı Büyüme Beslenme İlişkilerinin Belirlenmesi. Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 298s, Eskişehir.
13. Güner, Ş.T., Çömez, A., 2014. Karaçam (Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana) Ağaçlandırma Alanlarında Karbon Stoklarının Belirlenmesi. Orman Genel Müdürlüğü, Orman Toprak ve Ekoloji Araştırmaları Enstitüsü Müdürlüğü, Proje Sonuç Raporu: ESK-10(6303), 46s, Eskişehir.
14. Güner, Ş.T., Makineci, E., 2017. Determination of annual organic carbon sequestration in soil and forest floor of Scots pine forests on The Türkmen Mountain (Eskişehir, Kütahya). Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University 67(2): 109-115. doi:10.17099/jffiu.199494 Hart, P.B.S., Clinton, P.W., Allen, R.B., Nordmeyer A.H., Evans, G., 2003. Biomass and Macro-Nutrients (above-andbelow-ground) in a New Zealand Beech (Nothofagus) Forest Ecosystems: Implications For Carbon Storage And Sustainable Forest Management. Forest Ecology and Management 174: 281-294. doi:10.1016/S0378-1127(02)00039-7
15. Irmak, A., Çepel, N.,1969. Artım ve Beslenme ile Yapraklardaki Besin Maddesi Muhtevası Arasındaki İlişkileri Tespit Gayesi İle Bazı Karaçam Meşcerelerinde Yapılan Araştırmalar. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi A19(1): 1-28.
16. IUSS Working Group WRB, 2015. World reference base for soil resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome.
17. Kacar, B., 1994. Toprak Analizleri. Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Eğitim, Araştırma ve Geliştirme Vakfı Yayınları, 705s, Ankara.
18. Kacar, B., İnal, A., 2008. Bitki Analizleri. Nobel Yayın Dağıtım, Nobel Yayınları, 892s, Ankara.
19. Kairiūkštis, L., Jaskelevičius B., 2003. Forest Energy Resources and Their Utilization in Lithuania. Baltic Forestry 9(2): 29-41.
20. Kandemir, A., Mataracı, T., 2018. Pinus L. Editörler: Güner, A., Kandemir, A., Menemen, Y., Yıldırım, H., Aslan, S., Ekşi, G., Güner, I., Çimen, A. Ö. Resimli Türkiye Florası 2: 324-354. ANG Vakfı Nezahat Gökyiğit Botanik Bahçesi Yayınları. İstanbul.
21. Kantarcı, M.D., 1979. Aladağ Kütlesinin (Bolu) Kuzey Aklanındaki Uludağ Göknarı Ormanlarında Yükselti-İklim Kuşaklarına Göre Bazı Ölü Örtü ve Toprak Özelliklerinin Analitik Olarak Araştırılması. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, 220 s, İstanbul.
22. Kantarcı, M.D., 1980. Aladağ Kütlesinin (Bolu) Kuzey Yamacında Uludağ Göknarı İbrelerindeki Mineral Madde Miktarının Yükselti-İklim Kuşaklarına Göre Değişimi. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi A30(2): 135-145. Kantarcı, M. D., 2005. Orman Ekosistemleri Bilgisi, İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, 379s, İstanbul.
23. Major, J.E., Johnsen, K.H., Barsi, D.C., Campbell, M., 2012. Fine and coarse root parameters from mature black spruce displaying genetic x soil moisture interaction in growth. Can. J. For. Res. 42: 1926-1938. doi:10.1139/x2012-144
24. Novák, J., Dušek, D., Kacálek, D., Slodıčák, M., 2017. Analysis of biomass in young Scots pine stands as a basis for sustainable forest management in Czech lowlands. Journal of Forest Science 63(12): 555-561. doi: 10.17221/136/2017-JFS
25. OGM, 2015. Türkiye Orman Varlığı 2015. T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Orman Genel Müdürlüğü, 32s., Ankara. Özyuvacı, N., 1999. Meteoroloji ve Klimatoloji, İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, 369s, İstanbul.
26. Pamir, H.N., Erentöz, C., 1975. 1/500.000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası Ankara Paftası, Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü Yayınları, Ankara.
27. Ranger, J., Gelhaye, D., 2001. Bellowground biomass and nutrient content in a 47-year-old Douglas-fir plantation. Annals of Forest Science 58: 423-430.
28. Saatçioğlu, F., 1969. Silvikültür I, Silvikültürün Biyolojik Esasları ve Prensipleri. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, 323s, İstanbul.
29. Sargıncı, M., 2014. Batı Karadeniz Orman Ekosistemlerinde Ölü Örtü Dinamiği. Düzce Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 157s, Düzce.
30. Sevgi, O., Makineci, E., Tecimen, H.B., 2001. An İnvestigation of the Nutrient Amounts of Main Conifer Forests in Turkey. Proceedings of the Fifth International Conference on the Development of Wood Science Wood Technology and Forestry, ICWSF 2001, Ljubljana, Slovenia, 175-184.
31. SPSS v.22.0®, 2015. SPSS 22.0 Guide to Data Analysis, published by Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, USA.
32. Tecimen, H.B., Sevgi, O., Makineci, E., 2001. Investigations on Physicial and Chemical properties of Forest Floor in Turkey. Proceedings of the Fifty International Conference on the Development of Wood Science Wood Technology and Forestry, ICWSF 2001, Ljubljana, Slovenia, 185-195.
33. Tolunay, D., 2003. Aladağ’da (Bolu) sıklık çağındaki sarıçam (Pinus sylvestris L.) meşcerelerinde bakımların madde dolaşımına etkileri. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi A53(1): 47-73.
34. Tolunay, D., 2011. Genç sarıçam ormanlarında canlı ağaçların topraküstü kısımlarındaki karbon ve besin maddesi stokları. Ekoloji 2011 Sempozyumu, Bildiri Özetleri s 81, 5-7 Mayıs 2011, Düzce.
35. TSE 8338, 1990a. Topraklar-Fosfor Tayini (Modifiye Bray ve Kurtz No. 1 Metodu). TSE, I. Baskı, Ankara.
36. TSE 8340, 1990b. Topraklar-Fosfor Tayini (Olsen ve Ark. Metodu). TSE, I. Baskı, Ankara.
37. TSE 8341, 1990c. Topraklar-Potasyum Tayini. TSE, I. Baskı, Ankara.
38. Zhao, D., Kane, M., Teskey, R., Markewitz, D., Greene, D., Borders, B., 2014. Impact of Management on Nutrients, Carbon and Energy in Aboveground Biomass Components of Mid-Rotation Loblolly Pine (Pinus taeda L.) Plantations. Annals of Forest Science 71: 843-851. doi:10.1007/s13595-014-0384-2