Woody species and taxonomic diversity of black pine plantations in the Inner Anatolian Region

Abstract

The present study was carried out to examine the relationships between the site factors and site classes of Anatolian black pine (Pinus nigra subsp. pallasiana) plantations and woody plant diversity (species diversity and taxonomic diversity) in the Inner Anatolian Region. In this study, site factors and 38 plant species data taken from 90 sample plots were evaluated. The sample plots were divided into 2 categories (i.e. productive (A) and unproductive (B)). Species diversity was estimated using Shannon index (H). For estimation of taxonomic diversity, weighted and unweighted taxonomic diversity (To, uTo), and taxonomic distinctness (To+, uTo+) indices were employed. Shannon (H) is positively associated with site class, slope, elevation, available water capacity, organic carbon and annual precipitation and negatively associated with mean annual temperature and longitude. In terms of taxonomic diversity, taxonomic distinctness and species diversity, significant differences were found among the site classes. In comparison with unproductive sites of black pine, its productive sites are richer in taxonomic diversity and species diversity. The most common taxa gather in a few of similar genera and families in the afforestation areas. This situation may probably be due to reduction in taxonomic diversity and restriction in taxonomic distinctness.

Keywords

• Shannon indices
• taxonomic diversity
• taxonomic distinctness
• site class
• environmental factors

İç Anadolu Bölgesindeki karaçam ağaçlandırmalarının odunsu tür ve taksonomik çeşitliliği

Abstract

Bu çalışmada, İç Anadolu Bölgesi’ndeki Anadolu karaçamı (Pinus nigra subsp. pallasiana) ağaçlandırmalarının yetişme ortamı özellikleri ve bonitet sınıfları ile odunsu bitki çeşitliliği (tür çeşitliliği, taksonomik çeşitliliği) arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Çalışmada 90 örnek alana ait yetişme ortamı faktörleri ile 38 bitki türü verileri kullanılmıştır. Örnek alanlar iyi bonitet (A) ve kötü bonitet (B) olmak üzere iki sınıfa ayrılmıştır. Tür çeşitliliği, Shannon indisi H ile belirlenmiştir. Taksonomik çeşitlik hesabında ağırlıklı ve ağırlıksız taksonomik çeşitlilik (To, uTo) ile taksonomik mesafe (To+, uTo+) indisleri kullanılmıştır. Shannon İndisi (H) ile bonitet sınıfı, eğim, yükselti, faydalanılabilir su kapasitesi, organik karbon ve yıllık yağış arasında pozitif; yıllık ortalama sıcaklık ve boylam arasında ise negatif ilişkiler belirlenmiştir. Taksonomik çeşitlilik, taksonomik mesafe ve tür çeşitliliği bakımından bonitet sınıfları arasında önemli farklılıklar belirlenmiştir. Taksonomik çeşitlilik ve tür çeşitliliği karaçamın verimli olduğu alanlarda daha yüksek bulunmuştur. Karaçam ağaçlandırma alanlarında en sık rastlanan taksonlar, az sayıda benzer cins ve familyaya bağlıdır. Bu durumun taksonomik çeşitlilikte azalma ve taksonomik mesafede daralmaya neden olabileceği düşünülmektedir. 

Keywords

• Shannon indisi
• taksonomik çeşitlilik
• taksonomik mesafe
• bonitet sınıfı
• çevresel faktörler

References

1. Akman, Y., 1999. İklim ve Biyoiklim (Biyoiklim Metodları ve Türkiye İklimleri). Kariyer Matbaacılık, Ankara, Türkiye.
2. Alrababah, M.A., Alhamad, M.A., Suwaileh, A., Al-Gharaibeh, M. 2007. Biodiversity of semi-arid Mediterranean grasslands: impact of grazing and afforestation. Applied Vegetattion Science, 10 (2): 257–264. Doi: 10.1111/j.1654-109X.2007.tb00524.x
3. Andrés, C., Ojeda, F., 2002. Effects of afforestation with pines on woody plant diversity of Mediterranean heathlands in southern Spain. Biodiversity & Conservation, 11(9):1511-1520. Doi: 10.1023/A: 101 6850708890
4. Boydak, M., Çalışkan, S., 2014. Ağaçlandırma. 1. Baskı, OGEM-VAK, Ankara, Türkiye.
5. Braun, A. C., 2015. Taxonomic diversity and taxonomic dominance: the example of forest plantations in south-central Chile. Open Journal of Ecology, 5(05): 199-212.
6. Bremer, L. L., Farley, K. A., 2010. Does plantation forestry restore biodiversity or create green deserts? A synthesis of the effects of land-use transitions on plant species richness. Biodiversity and Conservation, 19(14): 3893–3915. Doi: 10.1007/s10531-010-9936-4
7. Carnus, J.M., Parrotta, J., Brockerhoff, E., Arbez, M., Jactel, H., Kremer, A., Walters, B. 2006. Planted forests and biodiversity. Journal of Forestry, 104 (2): 65–77. Doi: 10.1093/jof/104.2.65
8. Chapman, H. D., Pratt, P. F., 1982. Methods of Analysis for Soils Plants and Waters, University of California, Division of Agricultural Sciences, California, USA.

9. Chen, Y., Cao, Y., 2014. Response of tree regeneration and understory plant species diversity to stand density in mature Pinus tabulaeformis plantations in the hilly area of the Loess Plateau, China. Ecological engineering, 73: 238-245. Doi:10.1016/j.ecoleng.2014.09.055
10. Chen, L. F., He, Z. B., Zhu, X., Du, J., Yang, J. J., Li, J. 2016. Impacts of afforestation on plant diversity, soil properties, and soil organic carbon storage in a semi-arid grassland of northwestern China. Catena, 147: 300-307. Doi:10.1016/j.catena.2016.07.009
11. Çalışkan, S., Boydak, M., 2017. Afforestation of arid and semiarid ecosystems in Turkey. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 41(5): 317-330. Doi:10.3906/tar-1702-39
12. Çepel, N. 1985. Toprak Fiziği, İstanbul Üniversitesi, Orman Fakültesi Yayınları No. 374, İstanbul, Türkiye.
13. Davis, P.H., 1965-1985. Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Edinburg University Press, Vol: 1-9, Edinburg.
14. Deng, Y., 2016. Deng entropy. Chaos, Solitons & Fractals, 91:549-553. Doi: 10.1016/j.chaos.2016.07.014
15. Duan, R. Y., Wang, C., Wang, X. A., Zhu, Z. H., Guo, H., 2009. Differences in plant species diversity between conifer (Pinus tabulaeformis) plantations and natural forests in middle of the Loess Plateau. Russian Journal of Ecology, 40(7): 501–509. Doi: 10.1134/S106741360907008X
16. Fontaine, M., Aerts, R., Özkan, K., Mert, A., Gülsoy, S., Süel, H., Waelkens, M., Muys, B., 2007. Elevation and exposition rather than soil types determine communities and site suitability in Mediterranean mountain forests of southern Anatolia, Turkey. Forest Ecology and Management, 247(1-3): 18-25. Doi: 10.1016/j.foreco.2007.04.021
17. Guzmán-Mendoza, R., Calzontzi-Marín, J., Salas-Araiza, M. D., Leyte-Manrique, A., 2020. Changes in vegetation diversity of temperate forests in central Mexico under different levels of reforestation. Forestist, 70(2): 69-76. Doi: 10.5152/forestist.2020.20011
18. Gülçur, F., 1974. Toprağın Fiziksel ve Kimyasal Analiz Metodları, İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, İÜ Yayın No. 1970, OF Yayın No. 201, Kutulmuş Matbaası, İstanbul, Türkiye.
19. Heinrichs, S., Pauchard, A., Schall, P., 2018. Native Plant Diversity and Composition Across a Pinus radiata D. Don Plantation Landscape in South-Central Chile—The Impact of Plantation Age, Logging Roads and Alien Species. Forests, 9(9): 567. Doi: 10.3390/f9090567
20. Jackson, M. L., 1962. Soil Chemical Analysis, Constable and Company Ld., London, England.
21. Kacar, B., 1994. Bitki ve Toprağın Kimyasal Analizleri: III, Toprak Analizleri, Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Eğitim, Araştırma ve Geliştirme Vakfı Yayınları No: 3, Ankara, Türkiye.
22. Kahveci, G., 2017. Distribution of Quercus spp. and Pinus nigra mixed stands in semiarid northern Central Anatolia. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 41(2): 135-141. Doi:10.3906/tar-1609-14
23. Karaöz, M. Ö., 1990. Topraklarda Katyon Değişim Kapasitesi ve Değiştirilebilir Katyonların Analiz Yöntemleri, İstanbul Üniversitesi, Orman Fakültesi Dergisi, 40B(1): 64-81.
24. Kou, M., Garcia-Fayos, P., Hu, S., Jiao, J., 2016. The effect of Robinia pseudoacacia afforestation on soil and vegetation properties in the Loess Plateau (China): A chronosequence approach. Forest Ecology and Management, 375: 146-158. Doi: 10.1016/j.foreco.2016.05.025
25. Moisen, G. G., Frescino, T.S., 2002. Comparing five modelling techniques for predicting forest characteristics. Ecological Modelling, 157(3-2): 209-225. doi: 10.1016/S0304-3800(02)00197-7
26. Oğuzoğlu, Ş., Sinpari, G., Özkan, K. 2013.The relationships between taxonomic diversity and some environmental factors (A case study from Yazılı Canyon Nature Park) / Taksonomik çeşitlilik ile bazı yetişme ortamı faktörleri arasındaki ilişkiler (Yazılı Kanyon Tabiat Parkı örneği). 3rd International Geography Symposium - GEOMED 2013, June 10-13,, Kemer, Antalya, Turkey, s. 509-518.
27. Özdamar, K., 2009. Paket Programlar ile İstatistiksel Veri Analizi, 7. Baskı, Kaan Kitabevi, Eskişehir, Türkiye.
28. Özkan, K., 2018. Taksonomik çeşitliliğin belirlenmesi için yeni önerilen bir eşitlik. Türkiye Ormancılık Dergisi, 19(4): 336-346.
29. Mert, A., Özkan, K., 2017. Studies on axonomic diversity of plant communities and modeling its potential distribution in Yazılı Canyon Nature Park, Turkey. Journal of Environmental Biology 38: 1267-1274. Doi: 10.22438/jeb/38/6/MRN-282
30. Özkan, K., 2016. Biyolojik Çeşitlilik Bileşenleri (Alfa, Beta ve Gama) Nasıl Ölçülür? Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Yayın No: 98, Isparta, Türkiye.
31. Özkan, K., Mert, A., Şenol, A., Özdemir, S., 2018. Macrotakdivozkan, http://www.kantitatifekoloji.net/takdivozkan, Erişim tarihi: 20.07.2020.
32. Özkan, K., 2018: Taksonomik çeşitliliğin belirlenmesi için yeni önerilen bir eşitlik, Türkiye Ormancılık Dergisi, 19(4): 336-346. Doi: 10.18182/tjf.441061
33. Özkan, K., Küçüksille, E. U., Mert, A., Gülsoy, S., Süel, H., Başar, M., 2020. Biyolojik Çeşitlilik Bileşenleri (BİÇEB) hesaplama yazılımı, Türkiye Ormancılık Dergisi, 21(3): 344-348.
34. Paillet, Y., Berges, L., Hjalten, J., Odor, P., Avon, C., Bernhardt-Romermann, M., Bijlsma, R. J., ve ark., 2010. Biodiversity differences between managed and unmanaged forests: meta-analysis of species richness in Europe. Conservation biology, 24 (1): 101–112. Doi: 10.1111/j.1523-1739.2009.01399.x
35. Shannon, C. E., 1948. “A mathematical theory of communication”, Bell System Technical Journal, 27(3): 379-423.
36. Tilman, D., 1999. The ecological consequences of changes in biodiversity: a search for general principles. Ecology, 80(5): 1455–1474. Doi: 10.1890/0012-9658(1999)080[1455:TECOCI]2.0.CO;2
37. Ülgen, N., Ateşalp, M., 1972. Toprakta Bitki Tarafından Alınabilir Fosfor Tayini. Topraksu Genel Müdürlüğü, Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü, Teknik Yayınlar Serisi No. 21, Ankara, Türkiye.
38. Ürgenç, S., 1998. Ağaçlandırma Tekniği. İ.Ü Orman Fakültesi, İ.Ü Rektörlük Yayın No: 3994, Orman Fakültesi Yayın No: 441, Emek Matbaacılık, İstanbul, Türkiye.
39. Vane-Wright, R. I., Humphries, C. J., Williams, P. H., 1991. What to protect?—Systematics and the agony of choice. Biological Conservation, 55(3): 235-254. Doi: 10.1016/0006-3207(91)90030-D
40. Wang, C. T., Long, R. J., Wang, Q. J., Ding, L. M., Wang, M. P. 2007. Effects of altitude on plant-species diversity and productivity in an alpine meadow, Qinghai–Tibetan plateau. Australian Journal of Botany, 55(2): 110-117. Doi: 10.1071/BT04070
41. Warwick, R. M., Clarke, K. R., 2003. Taxonomic Distinctness and Environmental Assessment. Journal of Applied Ecology, 35(4): 532-543. Doi: 10.1046/j.1365-2664.1998.3540532.x
42. Yavuz, H., Mısır, N., Mısır, M., 2004. Karaçam Ağaçlandırmalarına İlişkin Büyüme Modelleri, Proje No: TOGTAG – 2747, Trabzon, Türkiye.
43. Zhang, Q. G., Zhang, D. Y., 2002. Biodiversity and ecosystem functioning: recent advances and controversies. Biodiversity Science 10(1): 49–60. Doi: 10.17520/biods.2002008