Investigating the effect of landslide on the changes in topsoil carbon stock in a spruce stand (A case study of Trabzon- Maçka)

Year 2024, Volume: 11 Issue: 1, 55 - 64, 25.06.2024

Filiz Yüksek , Abdurrahman Semercioğlu , Halil Dağdelen , Eray Özdemir , Hakan Ersoy , Murat Karahan

https://doi.org/10.17568/ogmoad.1294991

Abstract

Due to climate change affecting rainfall regimes, there is an increase in the frequency and size of landslides, especially in mountainous topographies with very high rainfall amounts. Although it is known that this situation affects the carbon storage capacity of the land, numerical data on this subject are insufficient. In this study; some soil properties were determined on soil samples taken from the landslide forest area and an adjacent non-landslide forest area in Trabzon Regional Directorate of Forestry. In addition, it was calculated how much carbon was stored in the topsoil in both areas. According to the research results, significant changes were detected in many properties of the forest soil after the landslide. It was determined that 65.33 Mg C/ha of organic carbon was stored in the topsoil in the forest area (spruce stand), while 15.48 Mg C/ha of carbon was stored in the landslide area. Therefore, it was observed that there was a 76.31% decrease in carbon stocks in the topsoil in the forest area after the landslide. It was also concluded that landslides may reduce the carbon storage capacity of the topsoil due to the change in soil texture. Therefore, priority should be given to modeling studies to determine the effect of landslides on carbon sinks in the Black Sea Region, which has a steep topography with high rainfall. In addition, research should be conducted to reduce the effect of the landslide or to reveal the processes related to the carbon storage capacity after the landslide.

Keywords

Landslide, organic carbon, soil properties, spruce, Picea orientalis

Project Number

TZN-03.1102 / (2020-2021)

Ladin meşceresinde heyelanın üst toprak karbon stoğundaki değişime etkisinin incelenmesi (Trabzon –Maçka örneği)

Abstract

İklim değişiminin yağış rejimlerini etkilemesi nedeniyle, özellikle dağlık ve yoğun yağış alan topografyalarda heyelanların meydana gelme sıklığında ve büyüklüğünde artış görülmektedir. Bu durumun arazinin karbon depolama kapasitesini etkilediği bilinse de; bu konudaki sayısal veriler yetersizdir. Bu çalışmada; Trabzon Orman Bölge Müdürlüğü’nde heyelan geçirmiş ormanlık alan ile yakınındaki heyelana uğramamış ormanlık sahadan alınan toprak örnekleri üzerinde bazı toprak özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca her iki nitelikteki alanda üst toprakta ne kadar karbon depolandığı hesaplanmıştır. Araştırma sonuçlarına göre; heyelan sonrası orman toprağının pek çok özelliğinde anlamlı değişimler tespit edilmiştir. Ormanlık alanda 65,33 Mg/ha organik karbon depolanırken heyelan görmüş sahada 15,48 Mg/ha karbon depolandığı belirlenmiştir. Dolayısıyla heyelan sonrası ormanlık alanın üst toprağındaki karbon stoklarında %76,31’lik bir azalma meydana geldiği görülmüştür. Ayrıca toprak tekstüründe meydana gelen değişimden dolayı; heyelanın, üst toprağın karbon depolama kapasitesini de düşürebileceği kanaatine varılmıştır. Bu nedenle yüksek yağış alan dik topografyaya sahip Karadeniz Bölgesinde, heyelanların karbon yutaklarına etkisini belirlemek amacıyla yapılacak modelleme çalışmalarına öncelik verilmelidir. Ayrıca heyelanın etkisini azaltacak ya da heyelan sonrası karbon depolama kapasitesi ile ilgili süreçleri ortaya koyacak araştırmalar yapılmalıdır.

Keywords

Heyelan, organik karbon, toprak özellikleri, ladin, Picea orientalis

Ethical Statement

Bu çalışmanın, özgün bir çalışma olduğunu; çalışmanın hazırlık, veri toplama, analiz ve bilgilerin sunumu olmak üzere tüm aşamalarından bilimsel etik ilke ve kurallarına uygun davrandığımızı beyan ederim.

Supporting Institution

Orman Genel Müdürlüğü, Doğu Karadeniz Ormancılık Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü

Project Number

TZN-03.1102 / (2020-2021)

Thanks

Projenin Orman Genel Müdürlüğü’ne kazandırılması sırasında emeği geçen Jeoloji Mühendisi Osman ÇINAR’a teşekkür ederiz.

References

• AFAD, 2020. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. Afet Yönetimi Kapsamında 2019 Yılına Bakış ve Doğa Kaynaklı Olay İstatistikleri. afad.gov.tr/kurumlar/afad.gov.tr/e_kutuphane/kurumsal- raporlar/afet istatistikleri-2020-web.pdf (Ziyaret tarihi: 20.02.2023)
• MTA, 2023. Maden Tetkik ve Arama Gn. Müd. 1/5000 Ölçekli Jeoloji Haritaları, mta.gov.tr/v3.0/sayfalar/hizmetler/doc/TRABZON.pdf (Ziyaret tarihi: 20.02.2023)
• Basher, L., Betts, H., Lynn, I., Marden, M., Mcneill, S.J.E., Page, M., Rosser, B., 2018. A preliminary assessment of the impact of landslide, earthflow, and gully erosion on soil carbon stocks in New Zealand. Geomorphology 307: 93-106. Doi:10.1016/j.geomorph.2017.10.006
• Blake, G. R., Hartge, K. H., 1986. Bulk Density and Particle Density. In: A. Klute (Editor), Methods of Soil Analysis Part 1. Physical and Minerological Methods, Agronomy Monograph 9, American Society of Agronomy-Soil Science Society of America, Madison
• Błońska, E., Lasota, J., Piaszczyk, W., Wiecheć, M., Klamerus-Iwan, A, 2018. The effect of landslide on soil organic carbon stock and biochemical properties of soil. Journal of Soils and Sediments 18(7): 2727-2737. Doi 10.1007/s11368-017-1775-4
• Cheng, C. H., Hsıao, Sheng- Che, H., Huang, Y. S., Hung, C. Y., Pai, C. W., Chen, C. P., Menyailo, O. V., 2016. Landslide-induced changes of soil physicochemical properties in Xitou, Central Taiwan. Geoderma 265: 187-195. Doi: 10.1016/j.geoderma.2015.11.028
• Clark, K. E., West, A. J., Hilton, R. G., Asner, G. P., … Malhi, Y., 2015. Storm-triggered landslides in the Peruvian Andes and implications for topography, carbon cycles and biodiversity. Earth Surface Dynamics Discussions 3(3): 631-688. 10.5194/esurfd-3-631-2015
• Cruden, D. M., 1991. A simple definition of a landslide. Bulletin of the International Association of Engineering Geology, 43(1): 27-29. Doi: 10.1007/BF02590167
• Çepel, N., 1978. Orman Ekolojisi, İstanbul Üniv. Yayın No: 2479. Orman Fakültesi Yayın No: 257. İstanbul
• Fidan, S., Görüm, T., 2020. Türkiye’de ölümcül heyelanların dağılım karakteristikleri ve ulusal ölçekte öncelikli alanların belirlenmesi. Türk Coğrafya Dergisi 74: 123-134. doi.org/10.17211/tcd.731596
• Geertsema, M., Pojar, J. J., 2007. Influence of landslides on biophysical diversity- A perspective from British Columbia. Geomorphology 89(1): 55-69. Doi: 10.1016/j.geomorph.2006.07.019
• Grossman, R., B., Reinsch, T., G., 2002. Bulk Density and Linear Extensibility. In: W.A. Dick (Editor), Methods of Soil Analysis, Doi: 10.2136/sssabookser5.4.c9
• Gülçur, F., 1974. Toprağın Fiziksel ve Kimyasal Analiz Metodları, İstanbul Üniv. Yayın No: 1970. Orman Fak. Yay. No: 201, İstanbul
• Jiang, X., Xu, D., Jianjun, R., Ai, X., Ai, S., Su, X., Sheng, M., Yang, S. Zhang, J., Ai, Y., 2021. Landslide and aspect effects on artificial soil organic carbon fractions and the carbon pool management index on road-cut slopes in an alpine region. CATENA 199(1): 105094. Doi: 10.1016/j.catena.2020.105094
• Kacar, B., 1996. Bitki ve Toprağın Kimyasal Analizleri: III. Toprak Analizleri, Ankara Ün. Ziraat Fak. Eğitim. Araştırma ve Geliştirme Vakfı Yayın No: 3, Ankara
• Kantarcı, M. D., 1987. Toprak İlmi, İstanbul Üniv. Yayın No: 3444. Orman Fak. Yayın No: 387, İstanbul
• Kantarcı, M. D., 2005. Orman Ekosistemleri Bilgisi, İstanbul Üniv. Yayın No: 4594. Orman Fak. Yayın No: 488, İstanbul
• Karagül, R., 1994. Trabzon-Söğütlüdere Havzasında Farklı Arazi Kullanım Şartları Altındaki Toprakların Bazı Özellikleri ile Erozyon Eğilimlerinin Araştırılması, K.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Trabzon
• Karaöz, Ö., 1989. Toprakların bazı kimyasal özelliklerinin (pH, karbonat, tuzluluk, organik madde, total azot, yararlanılabilir fosfor) analiz yöntemleri. İstanbul Üniv. Orman Fakültesi Dergisi B39(3): 64-82
• Lin, G.W., Chen, H. Shih, T.Y., Lin, S. 2012. Various links between landslide debris and sediment flux during earthquake and rainstorm events. Journal of Asian Earth Sciences 54-55: 41-48. doi.org/10.1016/j.jseaes.2012.03.012
• Liu, J., Fan, X., Tang, X., Xu, Q., Harvey, E. L., Hales, T. C., Jin, Z. 2022. Ecosystem carbon stock loss after a mega earthquake. CATENA 216(A): 106393, doi.org/10.1016/j.catena.2022.106393.
• MGM, 2020. Meteoroloji Gene Müdürlüğü, Meteoroloji 11. Bölge Müdürlüğü, Trabzon Meteoroloji İstasyonu Yayınlanmamış Rasat Verileri.
• Öztürk, K., 2002. Heyelanlar ve Türkiye’ye etkileri. Gazi Üniv. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi. 22 (2): 35-50
• Özyuvacı, N., 1976. Arnavutkoy Deresi Yağış Havzasında Hidrolojik Durumu Etkileyen Bazı Bitki-Toprak-Su İlişkileri, İstanbul Univ. Yayın No: 2082. Orman Fakültesi Yayın No: 221, İstanbul
• Parlak, M., 2020. Karayolu kenarındaki heyelan bölgesinin bazı toprak özelliklerinin belirlenmesi: Lapseki-Şevketiye (Çanakkale) örnek çalışması. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi 6(2): 282-287. Doi: 10.21324/dacd.583025
• Pradhan, S., Toll, D. G., Rosser, N. J., Matthew, J. B., 2022. An investigation of the combined effect of rainfall and road cut on landsliding, Engineering Geology 307 :106787. doi.org/10.1016/j.enggeo.2022.106787
• Poeplau, C., Vos, C., Don, A., 2017. Soil organic carbon stocks are systematically overestimated by misuse of the parameters bulk density and rock fragment content. Soil Discussions 3, 61–66. Doi: 10.5194/soil-3-61-2017
• Schomakers, J., Jien, S. H., Lee, T. Y., Huang, J. C., Hseu, Z. Y., Lin, Z. L., Lee, L. C., Hein, T., Mentler, A., Zehetner, F., 2017. Soil and biomass carbon re-accumulation after landslide disturbances. Geomorphology 288: 164-174. doi.org/10.1016/j.geomorph.2017.03.032
• Süme, V., Yüksek, T., Kaya, A., 2021. Rize Taşlıdere Havzasında heyelan kontrolü: Örnek olay incelemesi, Kireçhane ve Kırklartepe Yöreleri. Journal of Anatolian Environmental and Animal Sciences 6(4): 526-531. doi.org/10.35229/jaes.994874
• TOB, 2019. Tarım ve Orman Bakanlığı. Ulusal Sera Gazı Envanteri AKAKDO Raporu 1990-2019 (Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi Yükümlülükleri Kapsamındaki Yıllık Rapor Bildirimi)
• Wilcke, W., Valladarez, H., Stoyan, R., Yasin, S., Valarezo, C., Zech, W., 2003. Soil properties on a chronosequence of landslides in montane rain forest, Ecuador. CATENA 53(1): 79-95. doi.org/10.1016/S0341-8162(02)00196-0
• Van Eynde, E., Dondeyne, S., Isabirye, M., Deckers, J., Poesen, J., 2017. Impact of landslides on soil characteristics: Implications for estimating their age. CATENA 157: 173-179. doi.org/10.1016/j.catena.2017.05.003