Relationship between growth performance of oak seedlings and site characteristics in Elazığ province of Turkey

Abstract

To reveal the relationship between growth performance of oak seedlings planted for the soil conservation in Elâzığ province, in 1999, and some site characteristics the research was established. Fifty-four sample plots, which were 20x20 m size, were determined homogeneously according to different altitude, aspect, slope degree and slope position. Identification of oak species of all individuals was made in these sample plots, and two individuals were cut at the root collar to confirm that they were at an even age. Height and root collar diameter measurements of the tree species were carried out in 51 sample plots, disturbed and undisturbed soil samples were taken from soil profiles from different depths. In three plots where oak seedlings could not survive, only soil samples were taken to determine whether the failure was related to the soil characteristics. The collected data were analyzed by the classification and regression tree technique with DTREG software. According to the statistical analysis results, the site characteristics (slope, aspect, altitude, parent material) and soil properties (stored sand and clay, topsoil (solum) depth and organic carbon content) were effective on diameter and height growth performance of Quercus brantii L. (Persian oak) and Q. cerris L. (Turkey oak) species which were directly sown to the soil in Elâzığ province.

Keywords

• Quercus sp.
• growth performance
• site properties

Elazığ yöresinde meşe ekimlerinin gelişimi ile bazı yetişme ortamı özellikleri arasındaki ilişkiler

Abstract

Elâzığ ve çevresinde, 1998 yılında toprak muhafaza amacı ile yapılan meşe ekimlerinin gelişimi ile bazı yetişme ortamı özellikleri arasındaki ilişkinin açığa çıkarılması amaçlanmıştır. Bunun için farklı yükselti, bakı, eğim ve yamaç konumuna göre dağılımları homojen yapılmış 20x20 m ebadında 54 adet örnekleme alanı belirlenmiştir. Bu örnekleme alanlarında tüm fertlerin tür teşhisleri yapılmış ve aynı yaşlı olduklarını teyit etmek için her örnekleme alanında iki fert dipten kesilmiştir. 51 adet örnek alanında türlerin boy ve dip çap ölçümleri yapılmış, açılan toprak profillerinden derinlik kademesine göre bozulmuş ve bozulmamış toprak örnekleri alınmıştır. Meşe ekimi yapılmış ancak başarısız olunmuş üç adet örnek alanda ise başarısızlığın toprak özellikleri ile ilişkili olup olmadığını tespit etmek amacıyla sadece toprak örnekleri alınmıştır. Elde edilen veriler sınıflandırma ve regresyon ağacı yöntemi (STRAT) ile analiz edilmiştir. Modelleme DTREG programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İstatistik analiz sonuçlarına göre, Elâzığ ve çevresinde ekimle yetiştirilen Quercus brantii L. (İran palamut meşesi) ve Quercus cerris L. (saçlı meşe) türlerinin çap artımı ve boy büyüme performansı üzerinde, yetişme ortamı özellikleri (Eğim, bakı, rakım, anakaya) ve toprak özellikleri (rezerve kum, kil ve organik karbon içeriği, mutlak toprak derinliği) etkili olmuştur.

Keywords

• Meşe
• büyüme performansı
• yetişme ortamı özellikleri

References

1. Asutay, H. J., 1985. Baskil (Elâzığ) çevresinin jeolojik ve petrografik incelenmesi: Doktora tezi (yayımlanmamış), A.Ü. Fen Fak. Jeoloji Müh. Bölümü, Ankara.
2. Auchmoody, L.R., ve Clay Smith H., 1979. Oak soil- Site relationship in Northwestern West Virginia. Forest service research paper NE-434.
3. Barbier, S., Gosselin, F. & Balandier, P., 2008. Influence of tree species on understory vegetation diversity and mechanisms involved ‐ a critical review for temperate and boreal forests. Forest Ecology and Management 254: 1‐15.
4. Berges, L., Chevalier, R., Dumas, Y., Frannc, A., Gilbert, J.M., 2005. Sessile oak (Quercus petraea Liebl.) site index variations in relation to climate, topography and soil in even-aged high-forest stands in northern France. Ann. For. Sci. 62 (2005) 391–402, © INRA, EDP Sciences, 2005, DOI: 10. 1051/ forest:2005035.
5. Berges, L., ve Balandier, P., 2010. Revisiting the use of soil water budget assessment to predict site productivity of sessile oak (Quercus petraea Liebl.) in the perspective of climate change. Eur J Forest Res (2010), 129:199–208. DOI: 10. 1007/s10342-009-0315-1.
6. Bernicchia, A., Benni, A., Venturella, G., Gargano, M. L., Saitta, A. ve Gorjón, S. P., 2008. Aphyllophoraceous wood‐inhabiting fungi on Quercus spp. in Italy. Mycotaxon 104: 445‐448.
7. Beyarslan, M., 1996. Kömürhan Ofiyolit Birimi’nin Petrografik ve Petrolojik İncelenmesi. Fırat Üniversitesi, Fen Fakültesi Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı, Doktora Tezi, 103 s.
8. Bonfils, P., Horisberger, D. ve Ulber, M., 2005. Förderung der Eiche. Strategie zur Erhaltung eines Natur‐ und Kulturerbes der Schweiz. Schriftenreihe Umwelt Nr. 383. proQuercus; Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL, Bern. Bowersox, T. W., ve Ward, W.W., 1972. Prediction of oak site index in the ridge and valley region of Pennsylvania. For. Sci. 18: 192-195.

9. Bre´da, N., ve Granier, A., 1996. Intra and inter-annual variation of transpiration, leaf area index and radial growth of a sessile oak stand. Ann Sci For 53: 521–536.
10. Bridge, MC., Gasson, PE. ve Cutler, DF., 1996. Dendroclimatological observations on trees at Kew and Wakehurst Place: event and pointer years. Forestry 69(3): 263-269, DOI 10. 1093/ forestry/9.3.263.
11. Bronisz, A., Bijak, S., Bronisz, K., ve Zasada, ve M., 2012. Climate influence on radial increment of oak (Quercus sp.) in central Poland. Geochronometria 39(4): 276-284, DOI 10. 2478/s13386-012-0011-7.
12. Caprio, E., Ellena, I. ve Rolando, A., 2009. Native oak retention as a key factor for the conservation of winter bird diversity in managed deciduous forests in northern Italy. Landscape Ecology 24: 65‐76.
13. Carmean, Willard., H., 1961. Soil Survey Refinements Needed for Accurate Classification of Black Oak Site Quality in Southeastern Ohio. Soil Science Society of America Journal, 1961 - dl.sciencesocieties.org.
14. Carmean, Willard., H., 1965. Black oak site quality in relation to soil and topography in southeastern Ohio. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 29: 308-312.
15. Carmean, Willard., H., 1970. Site quality for eastern hardwoods. In The silviculture of oaks and associated species. p./ 36-56. U.S. Dep. Agric. For. Serv. Res. Pap. NE-144.
16. Carmean, Willard., H., 1973. Forest soils bibliography for the North- Central Region. [Includes subject matter index through 1972. 1 U.S. Dep. Agric. For. Serv. Gen. Tech. Rep. NC-5. 68 p.
17. Carmean, Willard., H., 1975. Forest site quality evaluation in the United States. Adv. Agron. 27: 209-269. Cedro, A., 2007. Tree-ring chronologies of downy oak (Quercus pubescens), pedunculate oak (Q. robur) and sessile oak (Q. petraea) in the Bielinek Nature Reserve: Comparison of the climatic determinants of tree-ring width. Geochronometria 26: 39-45, DOI: 10. 2478/v10003-007-0005-2.
18. Costa, A., Madeira, M., ve Oliveira, A.C., 2008. The relationship between cork oak growth patterns and soil, slope and drainage in a cork oak woodland in Southern Portugal. www.sciencedirect.com. Forest Ecology and Management 255 (2008) 1525–1535.
19. Çepel, N., Dündar, M., 1980. Bolu- Aladağ Orman Ekosistemlerinde Sarıçam’ın (Pinus sylvestris L.) Boy Artımı ile Reliyef ve Toprak Özellikleri Arasındaki İliskiler, İ.Ü. Orman Fakültesi Dergisi, Seri A, Cilt 30, Sayı 1, 129-140. Çepel, N., 1995. Orman Ekolojisi. İ.Ü. Orman Fakültesi. Üniversite Yayın No, 3886. Orman Fakültesi Yayın No, 433. ISBN 975-404-398-1.
20. Doležal, J., Mazůrek, P., ve Klimešová, J., 2010. Oak decline in southern Moravia: the association between climate change and early and late wood formation in oaks. Preslia 82(3): 289-306.
21. Douglass, A., E., 1941. Crossdating in Dendrochronology. Journal of Forestry 39: 825‐831.
22. Ehrlich, P. R. ve Murphy, D. D., 1987. Monitoring populations on remnants of native vegetation. In: Nature conservation: the role of remnants of native vegetation (eds D. A. Saunders, G. W. Arnold, A. A. Burbidge & A. J. M. Hopkins), pp. 201‐210. Surrey Beatty & Sons Pty Limited, Chipping Norton.
23. Eilman, B., Zweifel, R., Buchman, N., Fonti, P., ve Ridling, A., 2009. Drought-induced adaptation of the xylem in Scots pine and pubescent oak. Tree Physiology 29, 1011–1020. doi:10. 1093/treephys/ tpp035.
24. Einspahr, D., ve Comb, Mc., A., L., 1951. Site Index Of Oaks In Relation To Soil And Topography İn Northeastern Iowa. Journal of Forestry 49: 719-723.
25. Fekedulegn, D., Hicks, Jr., R.R., ve Colbert, J.J., 2003. Influence of topographic aspect, precipitation and drought on radial growth of four major tree species in an Appalachian watershed. Forest Ecology and Management. 177: 409-425.
26. Fralish, J.S., 1994. The eff ect of site environment on forest productivity in the Illinois Shawnee Hills. Ecological Applications. 4: 134-143.
27. Frei, M., 2003. Die Baumflechten des Eichenwitwaldes von Wildenstein. Mitteilungen der Naturforschenden Gesellschaften beider Basel 7: 157‐172.
28. Friedrichs, DA., Trouet, V., Büntgen, U., Frank, DC., Esper,J., 2009. Complex climate controls on 20th century oak growth in Central-West Germany. Tree Physiology, Volume 29, Issue 1, January 2009, Pages 39–51, https://doi.org/10.1093/treephys/tpn003.(Ziyaret tarihi: 04.10.2019).
29. Fritts, H. C., 1976. Tree rings and climate. Academic Press, London.
30. Gaiser, R. N., 1951. Relation between topography, soil characteristics, and the site index of white oak in southeastern Ohio, U.S. Dep. Agric. For. Serv., Central States For. Exp. Stn., Tech. Pap. 121. 12 p.
31. Gülçur, F., 1974. Toprağın Fiziksel ve Kimyasal Analiz Metodları, İ.Ü. Orman Fakültesi Yayınları, İ. Ü. Yayın No: 1970, O. F. Yayın No: 201, Kurtulmuş Matbaası, İstanbul.
32. Gülsoy, S., Şentürk, Ö., ve Karakaya, F., 2016. Kunduz Yöresi (Vezirköprü) Ormanlarında Saçlı Meşe (Quercus cerris L.) Türünün Potansiyel Dağılım Modellemesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. Cilt 20, Sayı 2,281-289.
33. Güner, T. Ş., 2008. Bozkıra Geçiş Bölgesindeki Sarıçam (Pinus sylvestris L. ssp. hamata (Steven) Fomin.) Ormanlarının Gelişimi ile Bazı Yetişme Ortamı Özellikleri Arasındaki İlişkiler Orman Toprak Ve Ekoloji Araştırmaları Enstitüsü Müdürlüğü, Çeşitli Yayınlar Serisi No: 3.
34. Hannah, P. R., 1968. Topography & Soil Relations For White and Black Oak in Southern Indiana. U.S. Forest Service Research Paper, N-25.
35. Irmak, A., 1954. Arazide ve Laboratuvarda Toprağın Araştırılması Metodları, İ.Ü. Yayınları, İ. Ü. Yayın No: 599, O. F. Yayın No: 27, İstanbul.
36. Johnson, P.S., Shifley, S.R., ve Rogers R., 2009. The Ecology and Silviculture of Oaks. 2nd Edition. Website: www.cabi.org. ISBN-13: 978 1 84593 474 3
37. Kabrick, J.M., Shifley S.R., Jensen, R.G., Larsen, D.R., ve Grabner, J.K., 2004. Oak Forest Composition, Site Quality, And Dynamics in Relation to Site Factors in the The Southeastern Missouri Ozarks. https://www.researchgate.net/publication/239616081.
38. Kantarcı, M.D., 2000. Toprak İlmi. İ.Ü Orman Fakültesi Yayınları. İ.Ü. Yayın No: 4261, O.F. Yayın No: 462, İstanbul.
39. Kantarcı, M. D., 2005. Orman Ekosistemleri Bilgisi. İ.Ü. Orman Fakültesi Yayınları, İ.Ü. Yayın No: 4594, O.F. Yayın No: 488, İstanbul.
40. Kantarcı, M.D., 2010. Türkiye Ormanlarındaki Meşe Taksonlarının Yayıldığı Yetişme Ortamı Bölgeleri ve Bu Türlerin Ekolojik İstekleri The Oak Ecology-History Managemen and Plannning II, Bildiriler Kitabı S.17, Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi 01-03 Haziran 2010 Isparta.
41. Karaöz, Ö., 2015. Verimliliğe Etki Eden Faktörler. İ.Ü. Orman Fakültesi. Toprak İlmi ve Ekoloji Ana Bilim Dalı. https://www.researchgate.net/publication/ 273456074. https://doi.org/10.1093/treephys/tpn003. (Ziyaret tarihi: 09.10.2019).
42. Karatepe, Y., Süel, H., ve Yetüt, İ., 2005. Isparta Gölcük Tabiat Parkı'nda Toros sediri (Cedrus libani A. Rich.)'nin Farklı Anakayalardan Oluşmuş Topraklardaki Gelişiminin Ekolojik İrdelenmesi. SDÜ Orman Fakültesi Dergisi, Seri A, 1: 64-75.
43. Kleinschmit,J., 1993. Intraspecific variation of growth and adaptive traits in European oak species. Annales des sciences forestières, 1993 - afs-journal.org.
44. Klute, A., 1986. Water Retention. In: Klute, A. (Ed.), Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods, 2nd ed. ASA-SSA, Madison, WI, pp. 635-653.
45. Mahmoud, T., Talebi, KH.S., ve Goujani, H.J., 2006. Site Demands and Some Quantitative and Qualitative Characterisctics of Persian Oak (Quercus brantii L.) In Chaharmahal & Bakhtiari Province (Western Iran). Iranian journal Of Forest and Poplar Research Spring, 2006, Volume 14, Number1(23); Page(s) 67 To 79.
46. Oberhuber, W. ve Kofler, W., 2000. Topographic influences on radial growth of Scots pine (Pinus sylvestris L.) at small spatial scales. Plant Ecology 146: 231‐240.
47. Olsen, S. R., Cole, V., Watanabe, F. S. ve Dean, L. A., 1954. Estimation of Available Phosphorus in Soils by Extraction with Sodium Bicarbonate, USDA.
48. Otieno, DO., Kurz-Besson, C., Liu, J., Schmidt, M., Do, R., David, TS., Siegwolf, R., Pereira, JS., ve Tenhunen, JD., 2006. Seasonal variations in soil and plant water status in a Quercus suber L. Stand: roots as determinants of tree productivity and survival in the Mediterranean-type ecosystem. Plant Soil 283:119–135.
49. Özkan, K., Gülsoy, S. ve Mert A., 2006. Buldan Batı Dağlık Bölgesinde Saçlı Meşenin (Q. cerris L. var. cerris) Yayılışını Sınırlandıran Faktörler. Buldan Sempozyumu Bildirileri. Cilt.1, S:587-594.
50. Pausas, J.G., Blade, C., Valdecantos, A., Seva, J.P., Fuentes, D., Alloza J.A., Vilagrosal, A., Bautista, S., Cortina, J., ve Vallejo, R., 2004. Pines and oaks in the restoration of Mediterranean landscapes of Spain: New perspectives for an old practice – a review. Plant Ecology 171: 209–220, 2004. © 2004 Kluwer Academic Publishers.
51. Peñuelas, J. ve Boada, M., 2003. A global change‐induced biome shift in the Montseny mountains (NE Spain). Global Change Biology 9: 131‐140.
52. Pilcher, JR., ve Gray, B., 1982. The relationships between oak tree growth and climate in Britain. Journal of Ecology 70(1): 297-304, DOI 10.2307/2259880
53. Polat, S., Polat, O., Kantarcı, D., Tüfekçi, S., ve Aksay Y., 2014. Mersin-Kadıncık Havzası’ndaki Sedir (Cedrus libani A. Rich.) ve Karaçam (Pinus nigra Arnold.) ağaçlandırmalarının boy gelişimi ile bazı yetişme ortamı özellikleri arasındaki ilişkiler. Rambal, S. 1984. Water balance and pattern of root water uptake by a Quercus coccifera L. evergreen scrub. Oecologia 62;18–25.
54. Ranius, T. ve Jansson, N., 2000. The influence of forest regrowth, original canopy cover and tree size on saproxylic beetles associated with old oaks. Biological Conservation 95: 85‐ 94.
55. Rigo, D.de., Enescu, C.M., Durrant, H.T., ve Caudullo, G., 2016. Quercus cerris in Europe: distribution, habitat, usage and threats. https://www.researchgate.net/ publication/299471050. https://doi.org/10.1093/treephys/tpn003. (Ziyaret tarihi: 02.10.2019).
56. Rohner, B.E., 2012. Growth and mortality of oak (Quercus spp.) A combined analysis of monitoring and tree-ring data from Swiss forest reserves. research- collection. ethz. ch.
57. Rosenberg, N.J., Blad, B.L., ve Verma, S.B., 1983. Microclimate – the biological environment. 2nd ed. New York, NY: Wiley. 528 p.
58. Russell T.E., 1971. Seeding And planting Upland Oaks. Oak symposium proceedings. https://www.nrs.fs.fed.us/ pubs/other/oak_sym/. https://doi.org/10.1093/ treephys/tpn003. (Ziyaret tarihi: 03.10.2019).
59. Saraçoğlu, N., Kantarcı, M.D., 1999. Bartın Yöresi Saplı Meşe (Quercus robur L.) Baltalıklarında Büyümeyi Etkileyen Arazi ve Toprak Özellikleri, TÜBİTAK, Tarım Orman ve Gıda Teknolojileri Araştırma Grubu, Proje No: TARP-2141, Bartın, S:48
60. Scharn-Weber, T., Manthey, M., Criegee, C., Bauwe, A., Schröder, C. ve Wilmking, M., 2011. Drought matters – declining precipitation influences growth of Fagus sylvatica L. and Quercus robur L. in north-eastern Germany. Forest Ecology and Management 262(6): 947-961, DOI 10. 1016/ j.foreco.2011.05.026.
61. Şentürk Ö., Gülsoy, S., ve Tümer, İ., 2014. Aydınca Yöresi (Amasya) Ormanlarında Saçlı Meşe (Quercus cerris L.) Türünün Dağılımı ile Yetişme Ortamı Özellikleri Arasındaki İlişkiler. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi; Cilt: 5 Sayı: 2; 13-21.
62. Sevim, M., 1960. Bazı Önemli Orman ve Kültür Ağaçlarının Yetişme Muhiti Münasebetleri Hakkında Genel Bilgiler. İ.Ü. Orman Fakültesi Dergisi, Seri B, Cilt 10, Sayı 1.
63. Sherrod, P. H., 2014. DTREG Predictive and Modelling Software at www.dtreg.com
64. Shostak, D. I.; Loewenstein, E. F.; Dubois, M. R., 2004. Topographic Position and Site Index: An Oak Regeneration Relationship. Gen. Tech. Rep. SRS–71. Asheville, NC: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Southern Research Station. pp. 243-248
65. Sohar, K., Helema, S., Laanelaid, A., Raisio, J., ve Tuomenvirta, H., 2013. Oak Decline in a Southern Finnish Forest as Affected by a Drought Sequence. Geochronometria, 41(1) 2013: 92–103. DOI 10. 2478/s13386-013-0137-2.
66. Stokes, M. A. ve Smiley, T. L., 1968. An introduction to tree‐ring dating. The University of Chicago Press, Chicago.
67. Talebi, S., Bordbar, K., Pur, H.K., ve Parvar P.M., 2009. Site Demands of Some Forest Tree Species (Q. brantii L.) in Fars Province. AGRIS- agris.fao.org/agris/search/ https://doi.org/10.1093/ treephys / tpn003. (Ziyaret tarihi: 01.10.2019).
68. Tesch, S. D., 1981. The evolution of forest yield determination and site classification. Forest Ecology and Management 3: 169‐182.
69. Trimble, G.R., Jr. ve Weitzman, S., 1956. Site index studies of upland oaks in the northern Appalachians. Forest Science. 2: 162-173.
70. Urbieta, I.R., Garcia, L.V., Zavala, M., ve Maranon, T., 2011. Mediterranean pine and oak distribution in southern Spain: Is there a mismatch between regeneration and adult distribution?. Journal of Vegetation Science 22 (2011) 18–31.
71. Yaltırık, F., 1984. Türkiye Meşeleri Teşhis kılavuzu İ.Ü. Orman Fakültesi. Yenilik Basımevi, İstanbul.
72. Yawney, Harry W., 1964. Oak site index on Belmont limestone soils in the Allegheny Mountains of West Virginia. U.S. Dep. Agric. For. Serv. Res. Pap. NE-30. 16 p.
73. Yawney, H. W., ve Trimble, G.R.Jr., 1968. Oak soil-site relationships in the ridge and valley region of West Virginia and Maryland. U.S. Dep. Agric. For. Serv. Res. Pap. NE-96. 19 p.
74. Weber, P., Bugmann, H. ve Rigling, A., 2007. Radial growth responses to drought of Pinus sylvestris and Quercus pubescens in an inner‐Alpine dry valley. Journal of Vegetation Science 18: 777‐792.
75. White, D.P., 1958. Available water: the key to forest site evaluation. In: Proceedings, 1st forest soils conference. East Lansing, MI: Michigan State University Agricultural Station: 6-11.
76. Wilcox, B. A., 1984. In situ conservation of genetic resources: determinants of minimum area requirements. In: National parks, conservation, and development: the role of protected areas in sustaining society (eds J. A. McNeely & K. R. Miller), pp. 639‐647. Smithsonian Institution Press, Washington.
77. Zang, C., Pretzsch, H., ve Rothe, A., 2012. Size-dependent responses to summer drought in Scots pine, Norway spruce and common oak. Trees – Structure and Function 26(2): 557-569, DOI 10. 1007/ s00468-011-0617-z
78. Zech, W., Çepel, N., 1972. Güney Anadolu’daki Bazı Pinus brutia Meşcerelerinin Gelişimi ile Toprak ve Relief Özellikleri Arasındaki İlişkiler, İstanbul Üniversitesi Yayın No: 1753, Orman Fakültesi Yayın No: 191, İstanbul, 107 s.