The effect of temperature change due to elevation on soil properties in periglacial landforms in Ilgaz Mountains

Abstract

The aim of the study is to reveal the effect of temperature changes in dependent on elevation
on the physico-chemical properties of different soils formed on periglacial landforms located
on the summit plain of the Ilgaz Mountains. For this purpose, the relationship of the elevation
steps of the non sorted step, the stone cluster, the non sorted circle and the thufurs on the
temperature has been evaluated. The elevation range is considered between 1943 m and
2398 m and soil samples have been taken from the periglacial landforms distributed in this
elevation range and soil properties with different temperature changes have been statistically
correlated. In the statistical approach, there is no statistically significant difference between
the elevation and the values of the soils distributed in periglacial landforms related to some
physico-chemical properties (EC: Electrical conductivity, OM: Organic matter, Na+, K+, clay,
sand, HA: Bulk weight, TK: Field capacity, SN: Wilting point, YS: Useful water, DO: Dispersion
ratio, SSI: Structure stability index, KO: Clay ratio and CF: Crust formation). However,
according to the analysis values, although not statistically, it is determined that there is a
significant decrease in elevation increase, especially in OM and clay formation. It can be said
that this situation is caused by a decrease in the geo-physico-chemical reaction, as well as the
bio-chemical reaction. In addition, it is determined that the chemical properties of lime, Ca,
Mg, pH and physical properties of the soils formed in the considered periglacial landforms are
statistically significant in terms of AS (Aggregate stability) and HI (Hydrological conductivity)
values.

Keywords

• Periglacial landforms
• climate
• statistic
• soil properties
• Ilgaz Mountains
• Turkey.

Ilgaz Dağları’nda yükseltiye bağlı sıcaklık değişiminin periglasyal şekillerdeki toprak özellikleri üzerine etkisi

Abstract

Çalışmanın amacı; yükseltiye bağlı sıcaklık değişimlerinin, Ilgaz Dağları’nın zirve düzlüğünde bulunan
periglasyal şekiller üzerinde oluşmuş farklı toprakların fiziko-kimyasal özelliklerine olan etkisinin
ortaya çıkarılmasıdır. Bu amaçla, girland, taş kümesi, çember ve tufurların bulundukları yükselti
basamaklarının sıcaklıkla olan ilişkisi değerlendirilmiştir. Ele alınan yükselti aralığı 1943-2398 m
arasında olup, bu yükselti aralığında dağılış gösteren periglasyal şekillerden toprak örnekleri alınmış
ve farklı sıcaklık değişimleri ile toprak özellikleri istatistiksel olarak ilişkilendirilmiştir. Yapılan
istatistiksel analizlerde, yükselti ile periglasyal şekillerin bünyesinde bulunan toprakların bazı fiziko-
kimyasal özellikleri (EC: Elektriksel iletkenlik, OM: Organik madde, Na+, K+, kil, kum, HA: Hacim
ağırlığı, TK: Tarla kapasitesi, SN: Solma noktası, YS: Yarayışlı su, DO: Dispersiyon oranı, SSI: Strüktür
stabilite indeksi, KO: Kil oranı ve CF: Kabuk oluşumu) arasında istatistiksel olarak anlamlı bir
fark saptanamamıştır. Fakat, istatistiksel olmasa da analiz değerlerine göre yükselti artışı ile birlikte
özellikle OM ve kil oluşumunda önemli bir azalma olduğu görülmüştür. Bu ise jeo-fiziko-kimyasal
reaksiyonunda azaldığını ifade etmektedir. Ayrıca, incelenen periglasyal şekillerde oluşan toprakların
kimyasal özelliklerinden kireç, Ca, Mg, pH ve fiziksel özelliklerden ise AS (Agregat stabilitesi) ve
Hİ (Hidrolik iletkenlik) değerlerinin istatistiksel olarak anlamlı oldukları saptanmıştır.

Keywords

• Periglasyal şekiller
• iklim
• istatistik
• toprak özellikleri
• Ilgaz Dağları
• Türkiye.

References

1. Altın, T. (2006). Aladağlar ve Bolkar Dağları üzerinde görülen periglasyal jeomorfolojik şekiller, Türk Coğrafya Dergisi, 46, 105- 122. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tcd/issue/21235/227865.
2. Anonim. (1988). Türkiye Gübre ve Gübreleme Rehberi. T.C. Tarım Orman Köy İşleri Bakanlığı, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, 151, Teknik Yayınlar, T-59.
3. Ardel, A., Kurter, A. & Dönmez, Y. (1969). Klimatoloji Tatbikatı, İstanbul Üniversitesi Yayınları, 1123, Edebiyat Fakültesi Coğrafya Enstitüsü Yayınları, 40, Taş Matbaası.
4. Atalay, İ. (1982). Toprak Coğrafyası, Ege Üniversitesi, Sosyal Bilimler Fakültesi Yayınları, 8.
5. Ballantyne, C. K. (1996). Formation of miniature sorted patterns by shallow ground freezing: A field experiment. Permafrost and Periglacial Processes, 7(4), 409-424. https://doi.org/10.1002/(SICI) 1099-1530(199610)7:4<409::AID-PPP230>3.0.CO;2-3.
6. Barrows, T. T., Stone, J. O. & Fifield, L. K. (2004). Exposure ages for Pleistocene periglacial deposits in Australia, Quaternary Science Reviews, 23, 697-708. https://10.1016/j.quascirev.2003.10.011.
7. Beret, B. (1956). Çakırgöl Dağı’nda glasyal izler, Türk Coğrafya Dergisi, 15-16, 115-125. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tcd/issue/ 21268/228333.
8. Bilgin, T. (1960). Kaz Dağı ve üzerindeki periglasyal şekiller hakkında, Türk Coğrafya Dergisi, 20, 114-123. https://dergipark.org.tr/tr/ pub/tcd/issue/21265/228296.

9. Bilgin, T. (1969). Gavur Dağı Kütlesinde Glasiyal ve Periglasiyal Topoğrafya Şekilleri, İstanbul Üniversitesi Yayınları, 1494.
10. Bilgin, T. (1972). Munzur Dağları Doğu Kısmının Glasyal ve Periglasyal Morfolojisi, İstanbul Üniversitesi Yayınları, 1757.
11. Bouyoucos, G. J. (1935). The clay ratio as a criterion of soils to erosion. Journal of the American Society of Agronomy, 27: 738-751. https://agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID= US201301776020.
12. Bouyoucos, G. J. (1962). Hydrometer method improved for making particle size analyses of soils 1. Agronomy Journal, 54(5): 464-465. https://doi.org/10.2134/agronj1962.00021962005400050028x.
13. Clark, D. H., Steig, E. J., Potter, N. & Gillespie, A. R. (1998). Genetic variability of rock glaciers. Geografiska Annaler, 80A(3-4): 175- 182. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/j.0435- 3676.1998.00035.x.
14. Colucci, R. R.,Boccali, C., Zebre, M. & Guglielmin, M.(2016). Rock glaciers, protalus ramparts and pronival ramparts in the south-eastern Alps, Geomorphology, 269, 112-121. http://10.1016/j. geomorph.2016.06.039.
15. Çakır, Ç. & Kopar, İ. (2017). Palandöken Dağları’nda tufurlar ve doğal ortam özelliklerinin tufurların oluşumu üzerindeki etkisi, Uluslararası Jeomorfoloji Sempozyumu, 12-14 Ekim 2017, Bildiriler Kitabı, 103-110.
16. Çiner, A. (2004). Turkish glaciers and glacial deposits, Ehlers, J., Gibbard, P. L. (Eds.), In: Quaternary Glaciations: Extent and Chronology, Part I: Europe, Elsevier, Amsterdam, 419-429.
17. Dede, V., Çiçek, İ. & Uncu, L. (2015). Karçal Dağları’nda kaya buzulu oluşumları, Hacettepe Üniversitesi,Yer Bilimleri Dergisi, 36, 2, 61- 80. https://doi.org/10.17824/yrb.90910.
18. Dede, V., Dengiz, O., Demirağ Turan, İ., Türkeş, M., Gökçe, C. & Serin, S. (2020). Ilgaz Dağları periglasyal şekillerinde oluşmuş toprakların fizikokimyasal özellikleri ile bazı erozyon duyarlılık parametreleri arasındaki ilişkilerin belirlenmesi, Ankara Üniversitesi, Coğrafi Bilimler Dergisi, 18, 99-123. https://doi.org/10.33688/ aucbd.689755.
19. Dengiz, O. & Ekberli, İ. (2017). Bazı vertisol alt grup topraklarının fizikokimyasal ve ısısal özelliklerinin incelenmesi. Akademik Ziraat Dergisi, 6(1):45-52. https://dergipark.org.tr/tr/pub/azd/ issue/32198/357596.
20. Dönmez, Y. (1990). Umumi Klimatoloji ve İklim Çalışmaları. İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Yayınları, 3248, İstanbul Üniversitesi Yayınları, 3648.
21. Drewes, J., Moreiras, S. & Korup, O. (2018). Permafrost activity and atmospheric warming in the Argentinian Andes, Geomorphology, 323, 13-24. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2018.09.005.
22. Ekberli, İ. & Dengiz, O. (2017). Bazı inceptisol ve entisol alt grup topraklarının fizikokimyasal özellikleriyle ısısal yayınım katsayısı arasındaki regresyon ilişkilerin belirlenmesi. Toprak Su Dergisi, 5 (2): (1-10). https://doi.org/10.21657/topraksu.268957.
23. Erinç, S. (1949). Uludağ üzerinde glasyal morfoloji araştırmaları, Türk Coğrafya Dergisi, 11-12, 79-94.
24. Erinç, S. (1955). Glasyal ve periglasyal jeomorfoloji bakımından Honaz ve Bozdağ, Türk Coğrafya Dergisi, 13-14, 24-44. https://dergipark. org.tr/tr/pub/tcd/issue/21251/227992.
25. Erinç, S., Bilgin, T. & Bener, M. (1961). Ilgaz üzerinde periglasyal şekiller, İstanbul Üniversitesi Coğrafya Enstitüsü Dergisi, 12, 90-99.
26. Feuillet, T. & Matsuoka, N. (2014). Periglacial Landforms, In Encyclopedia of Planetary Landforms, Springer.
27. French, H. (2007). The Periglacial Environment, Third edition, John Wiley & Sons Ltd. ISBN: 978-1-118-68494-8.
28. Gümüş, İ., Şeker, C., Hegiş, H., Özaytekin, H. H., Karaarslan, E. & Çetin, Ü. (2016). Buğday ekili alanlarda agregat stabilitesine etki eden faktörlerin belirlenmesi. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi TARGİD Özel Sayı, 236-242. https://dergipark.org.tr/tr/download/ article-file/184835.
29. Hughes, P. D. (2018). Little Ice Age glaciers and climate in the Mediterranean Mountains: A new analysis. Cuadernos de Investigación Geográfica 44, 15-46. https://doi.org/10.18172/cig.3362.
30. Jackson, M. L. (1958). Soil chemical analysis. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ, 498 p.
31. Jenny, H. (1994). Factors of Soil Formation. A System of Quantitavive Pedology. Dover Publications, Inc, New York, 191p.
32. Johnson, P. G. (1978). Rock glacier types and their drainage systems, Grizzly Creek, Yukon Territory. Canadian Journal of Earth Sciences 15: 1496-1507. https://doi.org/10.1139/e78-155.
33. Kemper, W. D. & Rosenau, R. C. (1986). Aggregate stability and size distribution. Editor: Klute, A., Methods of Soil Analysis, Part I-Physical and Mineralocigal Methods, 2nd ed., SSSA Book Series No: 5, SSA and ASA, Madison, Wisconsin, pp. 425-442.
34. Kızılkaya, R., Dede, V., Dengiz, O. & Ay, A. (2019). Ilgaz Dağları’nda farklı periglasyal şekiller üzerinde oluşmuş topraklara ait özelliklerin dehidrogenaz enzim aktivitesine etkisi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 7, 121-127. https://doi.org/10.33409/ tbbbd.668882.
35. Knight, J., Harrison, S. & Jones, D. B. (2019). Rock glaciers and the geomorphological evolution of deglacierizing mountains, Geomorphology, 324, 14-24. http://10.1016/j.geomorph.2018.09.020.
36. Kurter, A. (1991). Glaciers of Middle East and Africa-Glaciers of Turkey, In: Satellite Image Atlas of the World, R. S. Williams, J. G. Ferrigno (Eds.). USGS Professional Paper, 1386-G-l, 1-30.
37. Leo, W. M. (1963). A rapid method for estimating structural stability of soils. Soil Science, 96:342-346. http://10.1097/00010694- 196311000-00010.
38. Lozinski, W., von. (1909). Über die mechanische vermitterung der sandsteine im gemassigten Klima, Bulletin International de I’Academiedes Sciences de Cracovie class des Sciences Mathematique et Naturalles, 1, 1-25.
39. MGM, (2021). https://www.mgm.gov.tr/tahmin/il-veilceler.aspx?il=- Kastamonu, Erişim tarihi: 22.09.2021, (MGM: Meteoroloji Genel Müdürlüğü).
40. Noori, K. (1969). Ankara Çevresinde Çeşitli Ana Materyal Üzerinde Oluşmuş Topraklara Ait Örnek Profillerin Önemli Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri ve Bu Özelliklerin Erozyonla İlgisi. Doktora Tezi (Basılmamış), Ankara Üniversitesi.
41. Oliva, M., Sarıkaya, M. A. & Hughes, P. (2020). Holocene and earlier glaciations in the Mediterranean Mountains, Mediterranean Geoscience Reviews, 2, 1-4. https://doi.org/10.1007/s42990- 020-00025-6.
42. Oliva, M., Serrano, E., Gomez-Ortiz, A., Gonzalez-Amuchastequi, M. J., Nieuwendan, A., Palacios, D., Perez-Alberti, A., Pellitero-Ondicol, R., Ruiz-Fernandez, J., Valcarcel, M., Vieira, G. & Antoniades,
43. D. (2016). Spatial and temporal ariability of periglaciation of the Iberian Peninsula, Quaternary Science Reviews, 137, 176-199. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2016.02.017.
44. Oliva, M., Zebre, M., Guglielmin, M., Hughes, P., Çiner, A., Vieira, G., Bodin, X., Andres, N., Colucci, R. R., Garcia-Hernandez, C., Mora, C., Nofre, J., Palacios, D., Perez-Alberti, A., Ribolini, A., Ruiz-Fernandez, J., Sarıkaya, M. A., Serrano, E., Urdea, P., Valcarcel, M., Woodward, J. C. & Yıldırım, C. (2018). Permafrost conditions in the Mediterranean region since the Last Glaciation, Earth-Science Reviews, 185, 397-436. http://10.1016/j.earscirev. 2018.06.018.
45. Philip, G. M. & Watson, D. F. (1982). A precise method for determining contoured surfaces. Journal of the Australian Petroleum Production & Exploration Association 22(1): 205-212. http://10.1071/AJ81016.
46. Pieri, C. (1989). Fertilité desterres de savane. Bilan de trenteannées de recherche et de développement agricole sau Suddu Sahara. IRAT, 444 pp.
47. Planhol, X., de & Bilgin, T. (1961). Karagöl kütlesi üzerinde Pleistosen ve aktüel glasyasyon ile periglasyal şekiller, İstanbul Üniversitesi Coğrafya Enstitüsü Dergisi, 12, 127-146.
48. Sarıkaya, M. A. & Tekeli, A. E. (2014). Satellite inventory of glaciers in Turkey, Global Land Ice Measurements from Space, Kargel, J. S., Leonard, G. J., Bishop, M. P., Kaab, A., Raup, B. (Eds.), Praxis- Springer (Publisher), Berlin Heidelberg, 465-480, 876 pp.
49. Saygın, F., Dengiz, O., İç, S. & İmamoğlu, A. (2019). Bazı fiziko-kimyasal toprak özellikleri ile bazı erodibilite parametreleri arasındaki ilişkilerin mikro havza ölçeğinde değerlendirilmesi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 20 (1), 82-91. https://doi. org/10.17474/artvinofd.481642.
50. Schnachtschabel, P., Blume, P., Brümmer, G., Hartge, K. H. & Schwertmann, U. (1999). Toprak Bilimi, Çev: Özbek, H., Kaya, Z., Gök, M., Kaptan, H., Ç.Ü. Ziraat Fak. Genel Yay. No:73, Ders Kitapları Yayınları, A-16.
51. Soto, A. V. & Alberti, A. P. (2019). Periglacial deposits as indicators of paleotemperatures. A case study in the Iberian Peninsula: The mountains of Galicia, Permafrost and Periglacial Processes, 29, 1-15. https://doi.org/10.1002/ppp.2026.
52. Tricart, J. (1968). Periglacial landscapes. In: Fairbridge, R. W., ed., Encyclopedia of Geomorphology. Reinhold Book Co., p. 829-833.
53. Türkeş, M. & Öztürk, M. Z. (2011). Uludağ’da girland ve çember oluşumları, Coğrafi Bilimler Dergisi, 9, 2, 239-257. https://doi. org/10.1501/Cogbil_0000000127.
54. Uğuz, M. F. & Sevin, M. (2011). 1/100.000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları, Kastamonu F-31 Paftası, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Yayınları, 145.
55. Uxa, T. & Mida, P. (2017). Rock glaciers in the Western and High Tatra Mountains, Western Carpathians. Journal of Maps, 13, 844-857. http:// 10.1080/17445647.2017.1378136.
56. Uxa, T., Mida, P. & Krizek, M. (2017). Effect of climate on morphology and development of sorted circles and polygons, Permafrost and Periglacial Processes, 28, 663-674. https://doi.org/10.1002/ ppp.1949.
57. Ülgen, A. N. & Yurtsever, N. (1995). Türkiye gübre ve gübreleme rehberi. Tarım Orman ve Köy İşleri Bakanlığı Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, 209.
58. Wagner, S., Cattle, S. R., Scholten, T. & Felix-Henningsen, P. (2000). Observing the evolution of soil aggregates from mixtures of sand, clay and organic matter in soil. New Zealand Society of Soil Science. 3: 217-218.
59. Watson, D. F. & Philip, G. M. (1985). A refnement of inverse distance weighted interpolation. Geoprocessing, 2:315-327.
60. Wolter, J., Lantuit, H., Wetterich, S., Rethemeyer, J. & Fritz, M. (2018). Climatic, geomorphologic and hydrologic perturbations as drivers formid to late Holocene development of ice-wedge polygons in the western Canadian Arctic, Permafrost and Periglacial Processes, 29:3, 1-18. https://doi.org/10.1002/ppp.1977.