Assessment of some soil properties and organic carbon and total nitrogen storage capacities of natural and plantation black pine forests in semi-arid regions

Abstract

This research was carried out to investigate some soil properties and carbon and nitrogen storage status in natural and plantation black pine forest establishments in Çankırı province, Eldivan District, Eldivan Mountain. Sample areas (400 m2) were taken from natural and artificial forest areas to determine stand parameters, soil and litter properties. Based on genetic horizon in soil pits and topsoil (0 - 15 cm) sampling in 50x50 m grid system was done in study areas. The physical and chemical properties of soils have been determined. The lowest (0.46 g.cm-3) bulk density has been measured in natural forest topsoil. The organic carbon amounts of the upper soils in hectare are between 30.36 – 66.73 t.ha-1in the natural forest and 20.33 – 53.14 t.ha-1 in the plantation forest. Total nitrogen amounts are between 3.53-6.78 ve 2.05-5.29 ton.ha-1 respectively. The average carbon amount of natural forest top soils in hectare is 47.3 t.ha-1, and 32.2 t.ha-1 of plantation forests, total nitrogen 4.9 ve 3.2 t.ha-1 respectively. According to the results of this research, plantation and natural forest soils showed similar characteristics. This situation has shown that afforestation is successful.

Keywords

• Forest
• Carbon
• Nitrogen
• GIS
• Çankırı

Yarı kurak bölgelerde doğal ve plantasyon karaçam ormanlarının bazı toprak özellikleri ile organik karbon ve toplam azot depolama kapasitelerinin değerlendirilmesi

Abstract

Araştırma alanı, Çankırı İli, Eldivan İlçesi, Karataşbağı Deresi havzası içerisindedir. Araştırmanın amacı doğal ve plantasyon Anadolu Karaçam orman kuruluşlarında toprak özellikleri ile toprak organik karbon ve toplam azot depolama kapasitelerinin değişimini incelemektir. Çalışma için belirlenen örnek alanlarda (400 m2) meşcere parametreleri ile toprak ve ölü örtü özellikleri incelenmiştir. Çalışma alanlarında toprak çukurlarında genetik horizon esasına göre ve 50x50 m grid sisteminde üst toprak (0 - 15 cm) örneklemesi yapılmıştır. Toprakların fiziksel ve kimyasal analizlerine göre doğal ve plantasyon orman toprakları hafif bünyeli, orta kireçli ve hafif alkali özelliktedir. En düşük (0,46 gr.cm-3) hacim ağırlığı doğal orman üst topraklarında ölçülmüştür. Üst topraklarda, depolanan organik karbon miktarları doğal ormanda 30,36 - 66,73 ton.ha-1, plantasyon ormanında 20,33 - 53,14 ton.ha-1, toplam azot miktarları ise sırasıyla 3,53 - 6,78 ve 2,05 - 5,29 ton.ha-1 dır. Doğal orman üst toprakların ortalama karbon miktarı 47,3 ton.ha-1, plantasyon ormanlarının ise 32,2 ton.ha-1, ortalama toplam azot miktarları ise sırasıyla 4,9 ve 3,2 ton.ha-1 dır. Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre plantasyon ile doğal orman toprakları benzer özellikler göstermiştir. Bu durum, ağaçlandırmanın başarılı olduğunu oraya koymuştur.

Keywords

• Orman
• Karbon
• Azot
• CBS
• Çankırı

References

1. Asan, Ü., 2012. Türkiye ormanlarındaki yıllık karbon stok değişimi trendinin irdelenmesi ve 2023 yılındaki durumun kestirilmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Doğa Bilimleri Dergisi, 1: 109-120.
2. Atalay, İ., 2006. Toprak oluşumu, sınıflandırılması ve coğrafyası. Çevre ve Orman Bakanlığı, AGM yayınları, III. baskı, Meta Basım, Ankara.
3. Atmış, E., 2020. Türkiye orman varlığıyla ilgili değişimler ve nedenleri, (İçinde: TOD, 2020. Türkiye Ormancılar Derneği’nin 95. kuruluş yıldönümünde: orman varlığımız ve ormancılık üretim faaliyetleri, (Edt: K. Ok), ISBN: 978-975-93478-8-8, 82 sayfa, Ankara.
4. Birgili, Ş., Ünalan, G., Yoldaş, R., 1975. Çankırı-Çorum havzası’nın jeolojisi ve petrol olanakları, MTA Genel Müdürlüğü Raporu, Rap., No: 5621, Ankara.
5. Blake, G.R., Hartge K.H., 1986. Bulk density and particle densty. in: Methods of Soil Analysis Part1. Physical And Minerological Methods. pp: 363-381. Asa. And SSSA. Agronomy Monograph No: 9 Madison, Wiscosin USA.
6. Blumenthal, M., 1948. Bolu civarı ile aşağı Kızılırmak mecrası arasındaki Kuzey Anadolu silsilesi’nin jeolojisi, MTA Genel Müdürlüğü Raporu, Rap No. 2026, Ankara.
7. Bouyoucous, G.J.A., 1951. Recalibration of the hydrometer for making mechanical analysis of soil. Agronomy Journal (Journal of American Society of Agronom) 43: 434-438.
8. Bremner, J.M., 1996 Inorganic form of nitrogen in: C.A. Black Et All. Methods of Soil Analysis Part 2. Agronomy 9: 1179-1237 Am.Soc. of Agron., Inc. Madison, Wiscosin USA.

9. Cangir, C., 1982. Kireçli materyaller üzerinde oluşmuş kahverengi, kırmızımsı-kahverengi, terra rossa, rendzina ve grumusol toprakların morfoloji ve genesisleri, Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Toprak Bölümü, Ankara.
10. Çakır, M., Akbudak, S., Sargıncı, M., 2019. Çankırı bölgesi karaçam (Pinus nigra Arnold.) meşcerelerinde ölü örtü ayrışması ile mikroeklembacaklılar ve mikrobiyal aktivitenin zamansal değişimi ve toprağa verilen besin maddeleri. TÜBİTAK Proje Raporu, Proje No: 215O572, Ankara.
11. Değirmenci, A.S., Zengin, H., 2016. Ormanlardaki karbon birikiminin konumsal ve zamansal değişiminin incelenmesi: Daday planlama birimi örneği. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 17(2): 177-187.
12. DSİ, 1962. Çankırı, Dümeli, Karadere havza ıslah projesi, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Ankara.
13. Erkan, N., 1998. Elazığ yöresindeki sedir ve karaçam ağaçlandırmalarında büyüme analizleri, Orman Bakanlığı, Güneydoğu Anadolu Ormancılık Araştırma Müdürlüğü, Yayın No: 4, Elazığ.
14. FAO, 2016. Global Forest Resources Assessment 2015. U.N. Food and Agricultural Organization of The United Nations FAO) Yayını. Roma-İtalya.
15. Gökmen, B., 2007. Çankırı ili coğrafyası. Ankara Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Coğrafya (Türkiye Coğrafyası) Anabilim Dalı, Doktora Tezi, Ankara.
16. Göl, C., 2002. Çankırı Eldivan yöresinde arazi kullanım türleri ile bazı toprak özellikleri arasındaki ilişkiler. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara.
17. Göl, C., Dengiz, O., 2007. Çankırı-Eldivan Karataşbağı deresi havzası arazi kullanım-arazi örtüsündeki değişim ve toprak özellikleri. OMÜ. Ziraat Fakültesi Dergisi, 22 (1): 86-97.
18. Göl, C., 2009. The effects of land use change on soil properties and organic carbon at Dağdamı river catchment in Turkey. Journal of Environmental Biology, 30(5): 825-830.
19. Göl, C., Sezgin, M., Dölarslan, M., 2010. Evaluation of soil properties and flora under afforestation and natural forest in semi arid climate of central Anatolia. Journal of Environmental Biology, 31(1-2): 21-31.
20. Güner, D., Özkan, K., 2019. Türkiye’deki karaçam ağaçlandırma alanlarında besin stoklarının belirlenmesi. Ormancılık Araştırma Dergisi, 6(2): 192-207.
21. Güner, Ş.T., Çömez, A., Karataş, R., Çelik, N. ve Özkan, K., 2011. Eskişehir ve Afyonkarahisar illerindeki Anadolu Karaçamı (Pinus nigra Arnold. subsp. pallasina (Lamb.) Holmboe) ağaçlandırmalarının gelişimi ile bazı yetişme ortamı özellikleri arasındaki ilişkiler, ÇOB, Orman, Toprak ve Ekoloji Araştırmaları Enstitüsü Müdürlüğü, Teknik Bülten No: 1, Eskişehir.
22. 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). İstanbul University, Journal of the Faculty of Forestry, 67(2): 109-115.
23. IPCC, 2007. Climate Change 2007: The physical science basis. (Ed: Solomon, S., Qin, D., Manning, M., Marquis, M., Averyt, K. B., Tignor, M.M.B., Miller, H.L.M. and Chen, Z.) Frequently Asked Questions and Selected Technical Summary Boxes. Canada IPCC, 2014a. Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. (Ed: Edenhofer, O. R., Pichs-Madruga, R., Sokona, Y., Minx, J.C., Farahani, E., Kadner, S., Seyboth, K., Adler, A., Baum, I., Brunner, S., Eickemeier, P., Kriemann, B., Savolainen, J., Schlömer, S., von Stechow, C. and Zwickel, T.). Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA, pp. 1435.
24. IPCC, 2014b. Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, pp: 151.
25. Kalıpsız, A., 1963. Türkiye’de karaçam meşcerelerinin tabii bünyesi ve verim kudretleri üzerine araştırmalar, OGM Yayın No: 349/8, Ankara.
26. Kandemir, A., Mataracı, T., 2018. Resimli Türkiye Florası, Cilt 2. (Edt: Güner, A., Kandemir, A., Menemen, Y., Yıldırım, H., Aslan, S., Ekşi, G., Güner, I., Çimen, A. Ö). ss: 324-354. A NG Vakfı Nezahat Gökyiğit Botanik Bahçesi Yayınları. İstanbul.
27. Kantarcı, M.D., 1980. Belgrad ormanı toprak tipleri ve orman yetişme ortamı birimlerinin haritalanması üzerine araştırmalar. İ.Ü. Orman Fak. İ.Ü. Yayın No: 2636, Fak. No: 275, İstanbul.
28. Kantarcı, M.D., 2000. Toprak İlmi Ders Kitabı (2. baskı), İ.Ü. Yayın No: 4261, Orman Fakültesi Yayın No: 462, (XII+420), Çantay Basımevi, ISBN: 975-505-588 -7, İstanbul.
29. Karakaya, E., Sofuoğlu, E., 2015. İklim değişikliği müzakerelerine bir bakış: 2015 Paris iklim zirvesi. International Symposium on Eurasia Energy Issues. 28-30 Mayıs, İzmir.
30. Karatepe, Y., 2004. Gölcük (Isparta)’ te karaçam (Pinus nigra Arn. supsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) meşcerelerinin topraklarındaki toplam azot ve organik karbon ile ölü örtülerindeki toplam azot ve organik madde miktarlarının araştırılması. Süleyman Demirel Üniversitesi, Orman Fakültesi Dergisi, A(2): 1-16.
31. Kayacık, H., 1980. Orman ve Park Ağaçlarının Özel Sistematiği: Gymnospermea. İ.Ü. Orman Fakültesi yayın, No: 281, İstanbul.
32. Lal, R., 2008. Carbon sequestration. Philesophical Transactions, 363: 815-830.
33. Lu, D., Mausel, P., Brondı´zio, E., Moran, E., 2004. Change detection techniques. International Journal of Remote Sensing, 25: 2365-2407.
34. Mann, L., 1986. Changes in soil carbon storage after cultivation. Soil Science. 142, p.279-288.
35. Miles, L., Kapos, V., 2008. Reducing greenhouse gas emissions from deforestation and forest degradation: Global land-use implications. Science, 320: 1454-1455.
36. Nelson, D.W., Sommers, L.E., 1996. Total carbon, organic carbon and organic matter. In: Sparks, D.L. (Ed.), Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods, SSSA Book Ser. 5. 3. Soil Science Society of America, Madison, USA, pp. 961-1010.
37. OGM, 1958. Karadere su toplama havzası ön etüt raporu ve tatbikat raporu. Ankara Orman Başmüdürlüğü, Toprak Muhafaza ve Mera Islâhı Tatbikat Grup Müdürlüğü, Ankara.
38. OGM, 2015a. Türkiye Orman Varlığı 2015. T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Orman Genel Müdürlüğü, 32s., Ankara.
39. OGM, 2015b. 1996-2015 Amenajman Planı, Ankara Orman Bölge Müdürlüğü, Çankırı Orman İşletme Müdürlüğü, Merkez İşletme Şefliği Amenajman Planı, Çankırı.
40. OGM, 2021. Ormancılık İstatistikleri 2019. https://web.ogm.gov.tr/ekutuphane/Sayfalar/ Istatistikler.aspx? RootFolder=%2 Fekutuphane%2FIstatistikler%2FOrmanc%C4 % B1l%C4%B1k%20%C4% B0statistikleri&FolderCTID= 0x012000301D182F8CB9FC 49963274E712A2DC00& View={4B3B693B-B532-4C7F-A2D0-732F715C89CC}, Erişim: 29.03.2021. Polat, S., Polat, O., Kantarcı, M.D., Tüfekçi, S., 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. Ormancılık Araştırma Dergisi, 1A(1): 22-37.
41. Pluske, W., Murphy, D., Sheppard, J., 2013. Note on Total organic carbon; http://soilquality.org.au/factsheets/ organic-carbon, Erişim: 30.05.2021.
42. Raich, J.M., Schlesinger, W.H., 1992. The global carbondioxide flux in soil respiration and its relationship to vegetation and climate. Tellus, 44B: 81–99.
43. Rhoades, J.D., 1996. Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods. Soil Science of America and American Society of Agronomy. SSSA Book Series No.5. Madison-USA. pp: 417-437
44. Richard, H.L., Donald, L.S., 1996. Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods. Soil Science of America and American Society of Agronomy. SSSA Book Series No. 5. Madison-USA. pp: 437-475.
45. Sarıyıldız, T., Varan, S., Duman, A., 2008. Ölü örtü ayrışma oranları üzerinde kimyasal bileşenlerin ve yetişme ortamı özelliklerinin etkisi: Artvin ve Ankara yöresine ait örnek bir çalışma. Kastamonu Üni., Orman Fakültesi Dergisi, 8(2): 109-119.
46. Saatçioğlu, F., 1969. Silvikültür I, silvikültürün biyolojik esasları ve prensipleri. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, 323s, İstanbul.
47. Seif, A., Mokarram, M., 2012. Change detection of gil playa in the northeast of Fars province. Iran Am. J. Sci. Res. 86: 122-130.
48. Seki, M., Sakıcı, O.E., Büyükterzi, M., Sağlam, F., 2017. Taşköprü Orman İşletme Müdürlüğü ormanlarında karbon stoğunun zamansal değişimi. Uluslararası Taşköprü Pompeiopolis Bilim Kültür Sanat Araştırmaları Sempozyumu, 10-12 Nisan, Taşköprü, Kastamonu, s. 1564-1577. Soil Survey Staff, 1999. Soil Taxonomy. A Basic of Soil Classification for Making and Interpreting Soil Survey. USDA Handbook No: 436, Washington D.C.
49. Tolunay, D., 2015. Türkiye’de ormansızlaşma ile kaybedilen karbon miktarları. 6. Ulusal Hava Kirliliği ve Kontrolü Sempozyumu,7-9 Ekim 2015, İzmir.
50. Tolunay, D., Çömez, A., 2008. Orman topraklarında karbon depolanması ve Türkiye’deki durum. Küresel İklim Değişimi ve Su Sorunlarının Çözümünde Ormanlar. 13-14 Aralık 2007, İstanbul, ss: 97-108.
51. Tuttu, G., Akkemik, Ü., 2017. Çankırı-Korubaşı tepe ve civarındaki jipsli alanların florası. Ot Sistematik Botanik Dergisi, 24(1):45-88.
52. Türkeş, M., 2008. İklim değişikliğiyle savaşım, Kyoto protokolü ve Türkiye. Mülkiye, XXXII (259): 103-133.
53. U.S. Salinity Laboratory Staff, 1954. Diagnosis improvement of saline and alkali soils. Agri. Handbook, No: 60, USDA.
54. Yazıcı, N., Babalık, A.A., 2011. Anadolu karaçamı (Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe.) fidanları için uygun sulama aralığının belirlenmesi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 13(19): 100-106.
55. Yazıcı, N., Turan, A., 2016. Effect of forestry afforestation on some soil properties: A case study from Turkey. Fresenius Environmental Bulletin, 25(7): 2509-2513.
56. Yüksek, T,. 2012. The restoration effects of black locust (Robinia pseudoacacia L.) plantation on surface soil properties and carbon sequestration on lower hillslopes in the semi-humid region of Coruh Drainage Basin in Turkey. Catena, 90: 18-25.