Effects of land use change on physical and chemical properties of soil: The case of Western Black Sea

Yıl 2024, Cilt: 10 Sayı: 1, 35 - 44, 11.07.2024

Abdullah Hüseyin Dönmez Eren Baş Neslihan Yılmaz Murat Sargıncı

https://doi.org/10.53516/ajfr.1433344

Öz

Background and aims The aim of this study is to investigate the physical and chemical effects of the conversion of forested areas to agricultural areas on soil structure in Akçakoca district located in the Western Black Sea Region of Türkiye.
Methods In the study, a total of 7 different land use types were determined, including 2 natural forest areas and 5 different areas that were forest land in the past but have been transformed. Soil sampling was carried out in each land use type. Physical and chemical analyzes were carried out in these soil samples.
Results According to the results of the study, the highest bulk density and sand content values were determined in the agricultural area and the highest skeleton content was determined in the pasture area. In terms of soil reaction, it was determined that industrial plantation and pasture areas were close to neutral alkaline, while electrical conductivity was highest in the pasture area. Total lime was higher in the land types that were subjected to change. Organic matter, total carbon, nitrogen and cation exchange capacity (CEC) values were highest in the pasture area.
Conclusions Uncontrolled land use causes many problems. However, today, such problems are ignored in small habitats, thus their number is increasing. Descriptive research such as this study should be carried out in more sample areas and the measures that can be taken should be reported to the decision-makers to ensure control.

Anahtar Kelimeler

Akcakoca, Land use, Forest, hazelnut, grassland, agriculture, Soil properties

Arazi kullanım değişikliğinin toprağın fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkisi: Batı Karadeniz örneği

Öz

Giriş ve Hedefler Çalışmanın amacı Batı Karadeniz Bölgesinde yer alan Akçakoca ilçesindeki ormanlık alanların tarım alanlarına dönüştürülmesinin toprak yapısı üzerindeki fiziksel ve kimyasal etkilerinin araştırılmasıdır.
Yöntemler Araştırmada, değişik 2 doğal ormanlık alan ve geçmişte orman arazisi olup değişime uğramış 5 adet alan olmak üzere toplamda 7 farklı arazi kullanım tipi belirlenmiştir. Her bir arazi kullanım tipinde toprak örneklemeleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu toprak örneklemelerinde fiziksel ve kimyasal analizler yapılmıştır.
Bulgular Araştırmanın sonuçlarına göre en yüksek hacim ağırlığı ve kum içeriği değerleri tarım alanında, en yüksek iskelet miktarı ise mera alanında tespit edilmiştir. Toprak reaksiyonu bakımından endüstriyel plantasyon ve mera alanlarının nötre yakın alkali özellikte olduğu, elektriksel iletkenliğin ise en yüksek mera alanında olduğu belirlenmiştir. Toplam kireç değişime uğrayan arazi tiplerinde daha yüksek değerlerde ölçülmüştür. Organik madde, toplam karbon, azot ve katyon değişim kapasitesi (KDK) değerleri en yüksek mera alanında bulunmuştur.
Sonuçlar Arazi kullanımlarının kontrolsüzce değiştirilmesi birçok problemi beraberinde getirebilmektedir. Ancak günümüzde ufak habitatlarda bu tarz problemler göz ardı edilmekte ve sayıları gittikçe artmaktadır. Sunulan çalışma gibi tanımlayıcı araştırmaların artırılarak daha fazla örnek alanlarda yürütülmesi ve alınabilecek önlemlerin karar mercilerine bildirilerek kontrolün sağlanması gerekmektedir.

Anahtar Kelimeler

Akçakoca, Arazi kullanımı, Orman, Fındık, Mera, Tarım, Toprak özellikleri

Kaynakça

• Anonim, 2004. Tarımda kullanılan kimyevi gübrelere dair yönetmelik, Resmî Gazete. https://www.resmigazete.gov.tr. (Erişim Tarihi: 10.01.2023).
• Anonim, 2022. Kimyasal Gübre Üretimi. https://webdosya.csb.gov.tr/db/sanayihavarehberi/icerikler/19_k-myasal-gubre-uret-m--20200103075114.pdf (Erişim Tarihi: 15.02.2023)
• Ay, K., 2019. Fındık tarımındakı̇ dönüşüm ve toplumsal yansımaları: Gı̇resun ilı̇ Duroğlu Beldesı̇ örneğı̇. Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Sosyoloji Ana Bilim Dalı, s. 117, İstanbul.
• Baker, C.J., Saxton, K.E., Ritchie, W.R., Chamen, W.C.T., Reicosky, D.C., Ribeiro, F., Justice, S.E., Hobbs, P.R., 2007. No-tillage seeding in conservation agriculture, C. J. Baker ve K. E. Saxton ed. New York, NY, USA, Food and Agriculture Organization of the United Nations and Cabi Pub, 341 pp.
• Benes, V., Pĕkný, V., Skorepa, J., Vrba, J., 1989. Impact of diffuse nitrate pollution sources on groundwater quality--some examples from Czechoslovakia. Environmental Health Perspectives, 83, 5-24.
• Berg, M.G., Gardner, E.H., 1978. Methods of soil analysis used in the soil testing laboratory at Oregon State University, Corvallis, USA: Agricultural Experiment Station, Oregon State University.
• Bilgin, F., Özalp, M., 2016. Yükselti değişimlerinin orman üstü meraların vejetasyon yapısı ve toprak özellikleri üzerine etkilerinin irdelenmesi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 17(2), 135-147.
• Bremner, J.M., Mulvaney, C.S. 1982. “Nitrogen-total. in: methods of soil analysis. part 2 chemical and microbiological properties (Ed. A.L. Page)”, SSSA Book series No: 9, Madison, pp. 595-622.
• Conyers, M.K., Davey, B.G., 1988. Observations on some routine methods for soil pH determination. Soil Science, 145(1), 29–36.
• Çimen, H., 2019. Farklı arazi kullanımı ve toprak tiplerinin infiltrasyon üzerindeki etkisinin belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Harran Üniversitesi, Fen Bilimleri Entitüsü, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı, s. 52, Şanlıurfa.
• Çulha, Ş., Çakırlar, H., 2011. Tuzluluğun bitkiler üzerine etkileri ve tuz tolerans mekanizmaları. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(2), 11-34.
• Day, P.R., 1965. Particle fractionation and particle size-analysis in Methods of Soil Analysis, Methods of Soil Analysis: Part 1 Physical and Mineralogical Properties, Including Statistics of Measurement and Sampling, Madison, USA: American Society of Agronomy, No. 9, pp. 545–567.
• Dias, F.P.M., Hubner, R., Nunes, F.D., Leandro, W.M., Xavier, F.A.D., 2019. Effects of land-use change on chemical attributes of a Ferralsol in Brazilian Cerrado. Catena, 177, 180-188.
• Dixon, R.K., Brown, S., Houghton, R.A., Solomon, A.M., Trexler, M.C., Wisniewski, J., 1994. Carbon pools and fluxes of global forest ecosystems. Science, 263(5144), 185–190.
• Douglas, A.E., 2006. Phloem-sap feeding by animals: problems and solutions. Journal of Experimental Botany, 57(4), 747-754. DPT, 2021. Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı. Gıda Sanayi Özel İhtitas Komisyonu Raporu. Fındık İşleme Sanayi Alt Komisyon Raporu. DPT:2634, ÖİK: 642, Ankara.
• Duguma, L.A., Hager, H., Sieghardt, M., 2010. Effects of land use types on soil chemical properties in mall holder farmers of Central Highland Ethiopia. Ekológia (Bratislava) 29(1), 1-14.
• Dündar, M., 1987. Toprak organik maddesi ve ekolojik yönden önemi. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 37(1), 99-108.
• Eren, Z., 2021. Zararlı alg patlaması ve Marmara denizindeki müsilaj problemi ilişkisi. JENAS Journal of Environmental and Natural Studies, 3(2), 203-213.
• Eynard, A., Shumacher, T.E., Lindstrom, M.J., Malo, D.D., 2004. Aggregate sizes and stability in cultivated South Dakota prairie ustolls and usterts. Soil Science Society of America Journal 68(4), 1360-1365.
• Gülçur, F., 1974. Toprağın fiziksel ve kimyasal analiz metodları. Kutulmuş Matbaası, İ.Ü. Yayın No. 1970, Orman Fakültesi Yayın No. 201, İstanbul, 225 s.
• Güneş, S., 2012. Türk Çay Kültürü ve Ürünleri. Milli Folklor, 24(94), 234-251.
• IPCC, 2013. The Physical Science Basis: Summary for Policymakers –Working Group I Contribution to the Fifth Assesment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Cambridge University Press, United Kingdom and New York, NY, USA (2013) 1535 pp.
• Kaplan, M., Sönmez, S., Tokmak, S., 1999. Antalya-Kumluca yöresi kuyu sularının nitrat içerikleri. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 23(3), 1-9.
• Kaya, C., Tuna, A.L., 2005. Tarımda potasyumun yeri ve önemi. Ege Üniversitesi’nin 50. Kuruluş Yılı Etkinlikleri Çalıştayı, 3-4 Ekim, Eskişehir, 164-173.
• Kiflu, A., Beyene, S., 2013. Effects of different land use systems on selected soil properties in South Ethiopia. Journal of Soil Science and Environment Management, 4(5), 100-107.
• Knaz, E.R., 2017. Aynı yetişme ortamı altında, farklı ağaç türlerinin bazı toprak özellikleri ile toprak organik karbon ve toplam azot miktarları ve depolama kapasiteleri üzerindeki etkilerinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Kastamonu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı, s. 84, Kastamonu.
• Koçyiğit, R., 2006. Carbon dynamics in tallgrass prairie and wheat ecosystems. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 28(3),141-153.
• Korkmaz, K., 2007. Tarım girdi sisteminde azot ve azot kirliliği. Erişim Adresi: http://www.ziraat.ktu.edu.tr/tarim_girdi.html Kübler, W., Hüppe, H., Jonnel, H., 1985. Bewertung des Nitrat problems für die menshliche Ernährung. Landwirtsch. Fortsch, 37, 58-66.
• Küçük, M., 2013. Farklı eğim ve bakı gruplarında bulunan meşe meşcerelerinde ve mera alanlarında azot mineralizasyonu ve toprak solunumunun belirlenmesi. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı, s. 193, Trabzon.
• Lal, R., 2002. Soil carbon dynamics in cropland and rangeland. Environmental Pollution 116(3), 353-362.
• Logan, T.J., Randall, G.W., Timmons, D.R., 1980. Nutrient content of tile drainage from cropland in the North Central Region. North Central Regional Research Publication 268, September, 1980. Research bulletin 1119. Ohio Agricultural Research and Development Center, Wooster, OH.
• Macit, H.B., İrfan, O., Koçyiğit, R., 2021. Arazi kullanım türü değişikliklerinin toprakların bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkisinin araştırılması. Mediterranean Agricultural Sciences, 34(1), 141-147.
• Margesin, R., Schinner, F., 2005. Manual for soil analysis monitoring and assessing soil bioremediation. Soil Biology, Vol 5., Berlin, 359 pp.
• Namlı, A., 2012. Ankara üniversitesi Açık ders notları Toprağın Kimyasal Özellikleri pH, Tuzluluk, Kolloidler Bitki besin elementleri, Erişim Adresi: https://acikders.ankara.edu.tr/course/view.php?id=9754 Erişim Tarihi: 20.10.2022
• Palta, Ş., Yaman, İ., Baş, E., 2023. Yükseltiye göre meraların bazı toprak ve vejetasyon özelliklerinin karşılaştırılması. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 25(1), 153-169.
• Reis, M., Abız, B., Ataş, S., Tat, S., 2021. Farklı arazi kullanım şekillerinin bazı toprak özellikleri üzerine etkileri. Turkish journal of forest science, 5(2), 382-400.
• Rhoades, J.D., 1996. Salinity: electrical conductivity and total dissolved solids, in Methods of Soil Analysis, Part 3—Chemical Methods, Sparks, D. L. Ed., Madison, Wisconsin, USA: American Society of Agronomy, 5, 417–435 pp.
• Odum, E.P., Barrett, G.W., 2008. Ekolojinin Temel İlkeleri, Işık K., Ed., 5. baskı, Türkiye: Palme Yayıncılık, Ankara, 598 pp. Oğuz, H., 2008. Toprak bilgisi ders notu. Gümüşhane Üniversitesi, 1, s. 53.
• Oral, H.V., 2010. Impacts of land use change on soil respiration and elemental carbon in the forests of Karasu District. Doktora Tezi, Boğaziçi Üniversitesi, Çevre Bilimi Enstitüsü, Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı, s. 220, İstanbul.
• Özkutlu, F., Akkaya, Ö., Özlem, E.T.E., Şahin, Ö., Korkmaz, K., 2015. Rize ilindeki bazı çay bahçelerinin toprak ve yaprak analizi ile besin element düzeylerinin belirlenmesi. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 19(2), 94-103.
• Özyazıcı, M.A., Dengiz, O., Aydoğan, M., 2013. Çay yetiştirilen tarım topraklarının reaksiyon değişimleri ve alansal dağılımları. Toprak Su Dergisi, 2(1), 23-29.
• Sargıncı, M., 2014. Batı Karadeniz orman ekosistemlerinde ölü örtü dinamiği. Doktora Tezi, Düzce Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Mühendisliği Anabilim Dalı, s. 178, Düzce.
• Sargıncı, M., Yeşil, Z.B., Dönmez, A.H., Yıldız, O., 2021. İstanbul kent ormanında arazi kullanım yoğunluğuna bağlı toprak özelliklerinin değişimi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9(2), 899-914.
• Sariyildiz, T., Tüfekçioğlu, A., Küçük, M., 2005. Comparison of decomposition rates of beech (Fagus orientalis Lipsky) and spruce (Picea orientalis (L.) Link) litter in pure and mixed stands of both species in Artvin, Turkey. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 29(6), 429-438.
• Saviozzi, A., Mınzı, R.L., Cardelli, R., Rıffaldı, R., 2001. A compasion of soil quality in adjacent cultivated forest and native grassland soils. Plant and soil, 233(2), 251- 259.
• Schofield, R.K., Taylor, A.W., 1955. The measurement of soil pH, Soil Science Society of America Journal. 19(2), 164–167. Seydoşoğlu, S., 2018. Bazı doğal mera alanlarının bitki örtüsü özellikleri, mera durumu ve sağlığının belirlenmesi. Turkish Journal of Forestry, 19(4), 368-373.
• Sezgin, A. R., Gültekin, Y.S., (2022). Orman Suçlarının Mekânsal ve Sosyoekonomik Analizi: Yığılca İlçesi Örneği. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10(3), 1287-1301.
• Sikora, L.J., Stott, D.E., 1997. Soil organic carbon and nitrogen. Methods for assessing soil quality, 49, 157-167.
• Sönmez, I., Kaplan, M., Sönmez, S., 2007. An ınvestigation of seasonal changes in nitrate contents of soils and irrigation waters in greenhouses located in Antalya-Demre Region. Asian Journal of Chemistry, 19(7), 5639- 5646.
• Sönmez, İ., Kaplan, M., Sönmez, S., 2008. Kimyasal gübrelerin çevre kirliliği üzerine etkileri ve çözüm önerileri. Derim, 25(2), 24-34.
• Sparks, D.L., Page, A.L., Helmke, P.A., Loepert, R.H., Soltanpour, P.N., Tabatabai, M.A., Johnston, C.T., Sumner, M.E., 1996. Methods of Soil Analysis, Part 3: Chemical Methods, Vol. 14, Madison, Wisconsin, USA: American Society of Agronomy. Sumner, M.E., Miller, W.P., (1996). Cation exchange capacity and exchange coefficients, in: Methods of Soil Analysis, Part 3: Chemical methods, Madison, Wisconsin, USA: American Society of Agronomy, 5, 1201–1229 pp.
• Şahin, G., 2016. Türkiye'de gübre kullanım durumu ve gübreleme konusunda yaşanan problemler. Tarım Ekonomisi Dergisi, 22(1), 19-32.
• Şahin, S., Aybek, A., 2020. Kayısı bahçelerinde uygulanan değişik toprak işleme yöntemlerinin toprağın penetrasyon direnci ve hacim ağırlığı üzerine etkileri. Bahri Dağdaş Bitkisel Araştırma Dergisi, 9(1), 72-88.
• Şimşek, U., Aydın, A., 2018. Doğal meralarda vejetasyon ve toprakların bazı fiziko-kimyasal özellikleri arasındaki ilişkiler. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 19(1), 84-92.
• Taban, S., Okay, Y., Kunter, B., 2000. Değişik dönem ve dozlarda uygulanan yaprak gübresinin çay bitkisi yaprağının kalite ve mineral madde içerikleri üzerine etkisi. Tarım Bilimleri Dergisi, 6(1), 58-62.
• Taşkaya, B., 2004. Tarım ve Çevre. Tarımsal Ekonomi Araştırma Enstitüsü, ISSN: 1303-8346, 5, 1-8.
• Tester, M., Davenport, R., 2003. Na+ tolerance and Na+ transport in higher plants. Annals of botany, 91(5), 503-527.
• Thomas, G.W., 1996. Soil pH and soil acidity, in: Methods of Soil Analysis, Part 3: Chemical methods, Madison, Wisconsin, USA: American Society of Agronomy, 5, 475–490 pp.
• Thomas, P., Packham, J. (2007). Ecology of woodlands and forests: description, dynamics and diversity. Cambridge University Press.
• Thornthwaite, C.W., 1948. An approach toward a rational classification of climate. Geographical review, 38(1), 55-94.
• Tokel, E., 2021. Farklı arazi kullanımlarının toprakların bazı hidro-fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerine etkilerinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Bartın Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Orman Mühendisliği Anabilim Dalı, s. 52, Bartın.
• Tolunay, D., Çömez, A., 2008. Türkiye ormanlarinda toprak ve ölü örtüde depolanmiş organik karbon miktarlari. Hava Kirliliği ve Kontrolü Ulusal Sempozyumu Bildiri Kitabı, s. 22-25.
• Torun, H., Ayaz, F.A. 2019. Tuz stresi koşullarında salisilik asidin zamana bağlı uygulanmasının arpa (Hordeum Vulgare L.) Köklerinin antioksidan savunma sistemi üzerine etkileri. Anadolu University Journal of Science and Technology C-Life Sciences and Biotechnology, 8(1), 69-84.
• Tunçay, T., Saygın, F., İmamoğlu, A., Dengiz, O., Keçeci, M., Usul, M., Başkan, O., 2021. Yarı Kurak Ekolojik Koşullar Altında Tarımsal Arazi Kullanım Planlamasının Hazırlanması: Ankara-Kalecik Örneği. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 9(2), 339-358.
• Turp, G., Sucu, Ç., 2016. Et ürünlerinde nitrat ve nitrit kullanımına potansiyel alternatif yöntemler. Celal Bayar University Journal of Science, 12(2), 231-242.
• Türkmen, C., Müftüoğlu, N., Kavdir, Y., 2013. Change of some soil quality characteristics under different pasture reclamation methods of rangelands. Journal of Agricultural Sciences, 19(4), 245-255.
• USDA, 1987. Textural Soil Classification Study Guide, Soil Mechanics Level I, Module 3-USDA, National Employee Development Staff, Soil Conservation Service.
• Uzun, S., Eroglu, E., Sarginci, M., Dönmez, A.H., Cetin, G., Muderrisoglu, H., 2021. Research on possible damage caused by recreational activities in Yedigöller National Park. International Journal of Environmental Science and Technology, 19(6), 5409-5420.
• Whitbread, A.M., Lefroy, R.D.B., Blair, G.J., 1996. Changes in soil physical properties and soil organic carbon fractions with cropping on a red Brown earth soil. In Proceedings of the 8th Australian Agronomy Conference, Asghar, M. Ed., Department of Agronomy and Soil Science, University of England, Armidale, NSW 2351, 582-585 pp.
• Yıldız, O., Sargıncı, M., Eşen, D., Cromack Jr.K., 2007. Effects of vegetation control on nutrient removal and Fagus orientalis, Lipsky regeneration in the western Black Sea Region of Turkey. Forest Ecology and Management, 240(1-3),186-194.
• Yıldız, O., Eşen, D., Sargıncı, M., Çetin, B., Toprak, B., Dönmez, A.H., 2022. Restoration success in afforestation sites established at different times in arid lands of Central Anatolia. Forest Ecology and Management, 503, 119-808.
• Zhao, W.Z., Xiao, H.L., Liu, Z.M., Li, J., 2005. Soil degradation and restoration as affected by land use change in the semiarid Bashang area, northern China, Cafena, 59(2), 173-186.