Determining the Carbon Storage Potential of Soils under Different Land Uses in the Bafra Plain

Abstract

Sustainable soil management requires increasing soil carbon stocks. This study was conducted to determine the soil organic carbon (SOC) storage potential of soils under different land use types in the Bafra Plain. Surface soil samples (0-20 cm) were taken from areas under different land uses (field crops, forest, pasture) on the left bank of the Bafra Plain and some soil physicochemical properties, SOC, and SOC stock values were determined for each sampling point in different land use area. The SOC stock amount in the study area varied between 8.48 and 97.61 Mg ha-1, with an average value of 51.46 Mg ha-1. In particular, land uses were found to have a statistically significant effect on SOC stock. While the highest SOC stock amount in areas under different land uses was determined in forest areas with 84.09 Mg ha-1, the lowest SOC stock amount was calculated in areas under field crops with 45.98 Mg ha-1. It was concluded that the most important reason for the determination of low SOC-stock values in field crop cultivated areas is the organic matter losses due to traditional intensive soil tillage practices and burning of harvest residues, and this situation has a negative effect on SOC-stock in the Bafra Plain. To achieve this, sustainable soil management practices such as planting vegetation, mulching, appropriate fertilization, and irrigation should be utilized in agricultural lands.

Keywords

• Soil organic carbon stock
• land use
• soil physico-chemical properties
• Bafra plain

Bafra Ovası Üzerinde Farklı Arazi Kullanımları Altındaki Toprakların Karbon Depolama Potansiyellerinin Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışma, Bafra Ovası’nda farklı arazi kullanım türleri altındaki toprakların toprak organik karbon (TOK) depolama potansiyelini ortaya koymak amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bafra Ovası sol sahilinde farklı arazi kullanımları altındaki alanlardan (tarla bitkileri, orman, mera) yüzey (0-20 cm) toprak örnekleri alınmış ve farklı kullanım alanlarında her bir örnekleme noktası için bazı toprak fiziko-kimyasal özellikleri ile TOK ve TOK-stok değerleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre çalışma alanı topraklarında kum, OM, TOK ve TOK-stoku içeriği değerleri yüksek değişkenlik göstermiştir. Çalışma alanındaki TOK stoku miktarı 8.48 ile 97.61 Mg ha-1 arasında değişim göstermekte olup, ortalama değeri 51.46 Mg ha-1 olarak tespit edilmiştir. Özellikle, arazi kullanımlarının TOK stoku üzerine istatistiksel olarak önemli düzeyde etki ettiği belirlenmiştir. Farklı arazi kullanımları altındaki alanlarda en yüksek TOK-stoku miktarı 84.09 Mg ha-1 ile orman alanlarında belirlenirken, en düşük TOK-stoku miktarı ise 45.98 Mg ha-1 tarla bitkileri ekili alanlarda hesaplanmıştır. Tarla bitkisi ekili alanlarda TOK-stok değerlerinin düşük olarak belirlenmesinin en önemli nedeni, geleneksel yoğun toprak işleme uygulamaları ve hasat artıklarının yakılmasına bağlı olarak oluşan organik madde kayıpları olduğu ve bu durumun Bafra Ovası’nda TOK- stoku üzerine olumsuz etki yaptığı sonucuna ulaşılmıştır. Bunun için de tarım arazilerinde, toprak yüzeyini bitkilendirme, malçlama, uygun gübreleme ve sulama gibi sürdürülebilir toprak yönetimi uygulamalarından faydalanılmalıdır.

Keywords

• Toprak organik karbon stoku
• arazi kullanımı
• toprak fiziko-kimyasal özellikleri
• Bafra Ovası

References

1. Akgöz, R., Doğan, M., Tınaz, A.C., Dengiz, O., Erpul, G., 2025. Korunan alanlarda karbon yutak potansiyelinin değerlendirilmesi: Sarıkum Milli Parkı’nda (Sinop) arazi kullanımının toprak organik karbon ve azot stokları üzerindeki etkisi. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 12(3): 275-286.
2. Akpa, S.I., Odeh, I.O., Bishop, T.F., Hartemink, A.E., Amapu, I.Y., 2016. Total soil organic carbon and carbon sequestration potential in Nigeria. Geoderma, 271: 202-215.
3. Ali, D., Hussain, A., Begum, F., Lin, C., Ali, S., Ahsan, W.A., Hussain, F., 2025. Assessing the impact of land use and land cover changes on soil properties and carbon sequestration in the upper Himalayan Region of Gilgit, Pakistan. Sustainable Chemistry One World, 5: 100038.
4. Amundson, R., 2001. The carbon budget in soils. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 29(1): 535-562.
5. Anonim, 2026. Meteorolojik Veriler. (https://www.mgm. gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-il celer-istatistik.asp x?k=H), (Erişim Tarihi: 17.02.2026).
6. Anonymous, 1999. Soil taxonomy: A basic system of soil classification for making and interpreting soil surveys. USDA, Handbook No: 436: 336-337, Washington D.C., USA.
7. Avnimelech, Y., Ritvo, G., Meijer, L.E., Kochba, M., 2001. Water content, organic carbon and dry bulk density in flooded sediments. Aquacultural Engineering, 25: 25-33.
8. Blake, G.R., Hartge, K.H., 1986. Bulk density and particle density. In: Arnold Klute (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part I (Vol. 9, 2nd Ed.), Physical and Mineralogical Methods, Madison: ASA and SSSA Agronomy Monograph, pp: 363-381.

9. Bonfatti, B.R., Hartemink, A.E., Giasson, E., Tornquist, C.G., Adhikari, K., 2016. Digital mapping of soil carbon in a viticultural region of Southern Brazil. Geoderma, 261: 204-221.
10. Bouyoucos, G.J., 1951. A recalibration of hydrometer for making mechanical analysis of soils. Agronomy Journal, 43: 434-438.
11. Budak, M., Günal, H., 2018. Yukarı Dicle Havzasında farklı arazi kullanımları altındaki toprakların karbon depolama potansiyelleri. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 4(1): 63-76.
12. Deng, L., Liu, G.B., Shangguan, Z.P., 2014. Land use conversion and changing soil carbon stocks in china’s ‘grain-for-green’ program: A synthesis. Global Change Biology, 20(11): 3544-3556.
13. Don, A., Schumacher, J., Freibauer, A., 2011. Impact of tropical land‐use change on soil organic carbon stocks-A meta‐analysis. Global Change Biology, 17(4): 1658-1670.
14. Ekinci, H., Özer, U., 2025. Kavak Deltası (Gelibolu-Çanakkale) tarıma açılan bakir ve sulak alanlarında toprak organik karbonunun değişimi. Çanakkale Onsekizmart Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 13(1): 216-226.
15. Faggian, V., Bini, C., Zilioli, D.M., 2012. carbon stock evaluation from topsoil of forest stands in ne Italy. International Journal of Phytoremediation, 14(4): 415-428.
16. Hutchinson, J.J., Campell, R.L., Desjardıns R.L., 2007. Some perspectives on carbon sequestration in agriculture. Agricultural And Forest Meteorology, 142(2-4): 288-302.
17. Houghton, R.A., House, J.I., Pongratz, J., Van Der Werf, G.R., Defries, R.S., Hansen, M.C., Le Quéré, C., Ramankutty, N., 2012. Carbon emissions from land use and land-cover change. Biogeosciences, 9(12): 5125-5142.
18. Jobbágy, E.G., Jackson, R.B., 2000.The vertical distribution of soil organic carbon and its relation to climate and vegetation. Ecological Applications, 10(2): 423-436.
19. John, B., Yamashita, T., Ludwig, B., Flessa, H., 2005. storage of organic carbon in aggregate and density fractions of silty soils under different types of land use. Geoderma, 128(1-2): 63-79.
20. Guo, L.B., Gifford, R.M., 2002. Soil carbon stocks and land use change: A meta-analysis. Global Change Biology, 8(4): 345-360.
21. Günal, E., Acir, N., Günal, H., 2020. Orta Karadeniz Bölgesinde tütün ekim alanlarının karbon depolama potansiyeli ve bitki beslenme durumlarının mesafeye bağlı değişkenliği. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 6(2): 68-81.
22. Khresat, S.E., Al‐Bakri, J., Al‐Tahhan, R., 2008. Impacts of land use/cover change on soil properties in the Mediterranean region of northwestern Jordan. Land Degradation & Development, 19(4): 397-407.
23. Laganière, J., Angers, D.A., Paré, D., 2010. Carbon accumulation in agricultural soils after afforestation: a meta-analysis. Global Change Biology, 16(1): 439-445.
24. Lal, R., 2015. Sequestering carbon and increasing productivity by conservation agriculture. Journal of Soil and Water Conservation, 70(3): 55A-62A.
25. Lal, R., Delgado, J.A., Groffman, P.M., Millar, N., Dell, C., Rotz, A., 2011. Management to mitigate and adapt to climate change. Journal of Soil and Water Conservation, 66(4): 276-285.
26. Lu, X., Liao, Y., 2017. Effect of tillage practices on net carbon flux and economic parameters from farmland on the loess plateau in china. Journal of Cleaner Production, 162: 1617-1624.
27. Lozano-García, B., Parras-Alcántara, L., Brevik, E.C., 2016. Impact of topographic aspect and vegetation (native and reforested areas) on soil organic carbon and nitrogen budgets in mediterranean natural areas. Science of the Total Environment, 544: 963-970.
28. Maier, M., Weber, T.K., Fiedler, J., Fuss, R., Glatzel, S., Huth, V., Hagemann, U., 2022. Introduction of a guideline for measurements of greenhouse gas fluxes from soils using non‐steady‐state chambers. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 185(4): 447-461.
29. Mohawesh, Y., Taimeh, A, Ziadat, F., 2015. Effects of land use changes and soil conservation ıntervention on soil properties as ındicators for land degradation under a mediterranean climate, Solid Earth, 6(3): 857-868.
30. Nelson, D.W., Sommers, L.E., 1982. Total carbon, organic carbon, organic matter. In: A.L. Madison (Ed.), Methods of Soil Analysis Part 2. Chemical and Microbiological Properties Second Edition, Wisconsin, USA, American Society of Agronomy Inc., pp. 539-579.
31. Ni, H., Liu, C., Sun, B., Liang, Y., 2022. Response of global farmland soil organic carbon to nitrogen application over time depends on soil type. Geoderma, 406: 115542.
32. Pan, J., Zhang, L., He, X., Chen, X., Cui, Z., 2019. Long‐term optimization of crop yield while concurrently improving soil quality. Land Degradation & Development, 30(8): 897-909.
33. Perie, C., Ouimet, R., 2007. Organic carbon, organic matter and bulk density relationships in boreal forest soils. Canadian Journal of Soil Science, 88(3): 315- 325.
34. Post, W., Kwon K.C., 2000. Soil carbon sequestration and land-use change: Processes and potential. Global Change Biology, 6: 317-327.
35. Saha, D., Kukal, S.S., Sharma, S., 2011. Landuse impacts on soc fractions and aggregate stability in typic ustochrepts of northwest ındia. Plant and Soil, 339: 457-470.
36. Sakin, E., 2012. Organic carbon organic matter and bulk density relationships in arid-semi arid soils in southeast anatolia region. African Journal of Biotechnology, 11(6): 1373-1377.
37. Sözüdoğru Ok, S., Akça, M. O., Bayramin, İ. 2025. Yarı kurak iklimlerde arazi kullanımına bağlı karbon stoğu dağılımı: Beypazarı örneği. Ziraat Mühendisliği, 382: 37-50.
38. Waqas, M.A., Smith, P., Wang, X., Ashraf, M.N., Noor, M.A., Amou, M., Liu, S., 2020. The influence of nutrient management on soil organic carbon storage, crop production, and yield stability varies under different climates. Journal of Cleaner Production, 268: 121922.
39. Wilding, L.P., 1985. Spatial variability: It's documentation, accommodation and implication to soil surveys. In: D.R. Nielsen and J. Bouma (Eds.), Soil Spatial Variability, Pudoc, Wageningen, The Netherlands, pp. 166-194.
40. Yadav, G.S., Lal, R., Meena, R.S., Babu, S., Das, A., Bhowmik, S.N., Saha, P., 2019. Conservation tillage and nutrient management effects on productivity and soil carbon sequestration under double cropping of rice in north eastern region of India. Ecological Indicators, 105: 303-315.
41. Yağdı, D.Ş., 2018. Farklı arazi kullanımı altındaki topraklarda depolanan toplam karbon ve toplam azotun belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
42. Yılmaz, M., Dengiz, O., 2021. bazı toprak özellikleri ile ilişkili olarak arazi kullanımı ve arazi örtüsünün toprak organik karbon stokuna etkisi. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 8(2): 154-167.
43. Yüksek, T., Göl, C., Yüksek, F., Yüksel, E.E., 2009. The effects of land-use changes on soil properties: The conversion of alder coppice to tea plantations in the humid northern blacksea region. African Journal of Agricultural Research, 4(7): 665-674.
44. Zan, İ., Sakin, E., 2016. İşlenmiş ve işlenmemiş tarımsal toprakların karbon stoklarının karşılaştırılması: Bir nusaybin örneği. Türk Doğa ve Fen Dergisi, 5(1): 68-72.
45. Zhang, S., Li, Q., Lü, Y., Zhang, X., Liang, W., 2013. Contributions of soil biota to c sequestration varied with aggregate fractions under different tillage systems. Soil Biology And Biochemistry, 62: 147-156.