Effects of Prescribed Burning Applications on Microarthropods in Anatolian Black Pine (Pinus nigra) Regeneration Stands

Yıl 2025, Cilt: 10 Sayı: 6, 986 - 994, 30.11.2025

Ayşegül Gözde Tiryaki Güngör , Ömer Küçük , Meriç Çakır , Mehmet Küçük

https://doi.org/10.35229/jaes.1753830

Öz

Prescribed burning is a land management method used to achieve specified management objectives. It is used as a scientific tool for different forestry activities, such as preventing forest fires, sustaining biodiversity, and renewing vegetation. However, prescribed burning, although low-intensity as a surface fire, can directly or indirectly change soil biodiversity and community structure. It is known that it significantly reduces the amount of microarthropods, which constitute a large part of soil biodiversity and destroys a large part of their habitats.
In this study, the effects of prescribed burning on microarthropods in Anatolian black pine (Pinus nigra) regeneration area were investigated. During soil microarthropod sampling, corridors were created, and four experimental areas were established, consisting of three areas within the burned area (upper, middle, and edge effects) and one control area. The organisms were extracted using a modified Berlesse funnel. Additionally, temperature, EC, and pH analyses were performed on soil samples collected from these areas, and the vital activities of the microarthropods were determined. The changes in the number of individuals among the microarthropods and their ability to return to these areas after the burning applications were revealed. During the study period, microarthropods were able to return to the control area (36%), upper area (24%), middle area (24%), and edge effect area (16%). Additionally, 10 families belonging to 10 taxa were identified in these areas. When the findings from the study areas were examined, it was determined that the average number of soil microarthropods (74523individuals.m-2) was higher in the control area compared to the areas where prescribed burning was performed in the black pine forest. The life cycles of microarthropods are directly related to soil moisture. Following the burning application, it was observed that they could reach at least one of the upper, middle, or edge effect zones, particularly in the spring months following the controlled burning application, with higher quantities depending on the presence of dead vegetation in the area and soil moisture.

Anahtar Kelimeler

Prescribed burning , Soil microarthropods , Fire ecology

Proje Numarası

122O425

Anadolu Karaçamı (Pinus nigra) Gençleştirme Meşcerelerinde Kontrollü Yakma Uygulamalarının Mikroeklembacaklılar Üzerine Etkileri

Öz

Kontrollü yakma, belirlenmiş yönetim hedeflerine ulaşabilmek için kullanılan bir arazi yönetim şeklidir. Özellikle orman yangınlarının önlenmesi, biyolojik çeşitliliğin sürdürülebilmesi, bitki örtüsünün yenilenmesi gibi farklı ormancılık faaliyetleri için bilimsel bir araç olarak kullanılmaktadır. Ancak kontrollü yakma her ne kadar örtü yangın olarak düşük şiddetli de olsa toprak biyolojik çeşitliliğini ve topluluk yapısını doğrudan ya da dolaylı olarak değiştirebilmektedir. Toprak biyoçeşitliliğinin büyük bir kısmını oluşturan mikroeklembacaklıların miktarını önemli ölçüde azalttığı, habitatlarının büyük bir kısmını tahrip ettiği bilinmektedir.
Bu çalışmada Anadolu karaçamı (Pinus nigra) gençleştirme meşceresinde yapılan kontrollü yakmanın mikroeklembacaklılar üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Toprak mikroeklembacaklı örneklemesi yapılırken koridorlar oluşturulmuş, yanmış alanın içinden (üst, orta ve kenar etkisi) üç alan ve bir adet kontrol alanı olacak şekilde dört deneme alanı kurulmuştur. Modifiye berlesse hunisi ile canlılar ekstrakte edilmiştir. Ayrıca bu alanlardan alınan toprak örneklerinde sıcaklık, EC ve pH analizleri yapılmış, mikroeklembacaklıların yaşamsal faaliyetleri tespit edilmiştir. Alanlarda yakma uygulamalarından sonra mikroeklembacaklılardaki birey sayılarındaki değişim ve bu alanlara tekrar gelebilme durumları ortaya konulmuştur. Mikroeklembacaklılar çalışma süresince; %36 kontrol, %24 üst alan, %24 orta alan ve %16 kenar etkisi alanına gelebilmişlerdir. Ayrıca bu alanlarda 10 taksona ait 10 familya tespit edilmiştir. Çalışma alanlarından elde edilen bulgular incelendiğinde, karaçam meşceresinde kontrollü yakma yapılan alanlarla kontrol alanı karşılaştırıldığında kontrol alanında toprak mikroeklembacaklılarının ortalama birey sayısının (74523bry.m-2) daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Mikroeklembacaklıların yaşam döngüleri toprak nemi ile doğrudan ilişkilidir. Yakma uygulamasını takiben özellikle ölü örtünün alana gelme durumuna ve topraktaki neme bağlı olarak üst, orta ve kenar etkisi alanlardan en az birine gelebildikleri özellikle kontrollü yakma uygulamasını takip eden bahar aylarında miktar bakımından daha fazla olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Kontrollü yakma , Toprak mikroeklembacaklıları , Yangın ekolojisi.

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK 1001-Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı

Proje Numarası

122O425

Teşekkür

Bu çalışma, Ömer KÜÇÜK danışmanlığında Kastamonu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Mühendisliği Anabilim Dalı'nda 2017-2024 yılları arasında Ayşegül Gözde TİRYAKİ GÜNGÖR tarafından hazırlanmış olup, doktora tezinin bir bölümünü içermektedir. Bununla birlikte, bu çalışma TÜBİTAK 1001-Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı tarafından 122O425 proje numarası ile kısmen desteklenmiştir.

Kaynakça

• Alcañiz, M., Outeiro, L., Francos, M., & Úbeda, X. (2018). Effects of prescribed fires on soil properties: A review. Science of the Total Environment, 613-614, 944-957. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.09.144
• Begum, F., Bajracharya, R.M., Sharma, S., & Sitaula, B.K. (2011). Assessment of soil quality using microarthropod communities under different land system: a case study in the Mid-Hills of Central Nepal. Journal of Life Sciences, 5, 66-73.
• Bilgili, E. (2014). Orman Koruma Dersi Geçici Ders Notları. KTÜ Orman Fakültesi, Trabzon, 155 s. Binkley, D., & Fisher, R.F. (2020). Ecology and Management of Forest Soils. Wiley Blackwell, Chichester.
• Byram, G.M. (1959). Combustion of forest fuels. In: Davis, K.P. (Ed.), Forest fire control and use. pp. 61-89, (McGraw-Hill: New York).
• Certini, G., Moya, D., Lucas-Borja, M.E., & Mastrolonardo, G. (2021). The impact of fire on soil-dwelling biota: a review. For. Ecol. Manag., 488. DOI: 10.1016/j.foreco.2021.118989
• Coleman, D.C., Crossley Jr, D.A., & Hendrix, P.F. (2004). Fundamentals of soil ecology. Second ed. Elsevier Academic Press, USA.
• Çakır, M., & Makineci, E. (2018). Community structure and seasonal variations of soil microarthropods during environmental changes. Applied Soil Ecology, 123, 313-317. DOI: 10.1016/j.apsoil.2017.06.036
• Çakır, M., Akburak, S., Makineci, E., & Bolat, F. (2023). Recovery of soil biological quality (QBS- ar) and soil microarthropod abundance following a prescribed fire in the Quercus frainetto Forest. Applied Soil Ecology, 184, 104768. DOI: 10.1016/j.apsoil.2022.104768
• Doamba, S.W.M.F., Savadogo, P., & Nacro, H.B. (2014). Effects of burning on soil macrofauna in a savanna-woodland under different experimental fuel load treatments. Applied Soil Ecology, 81, 37- 44. DOI: 10.1016/j.apsoil.2014.04.005
• Duyar, A. (2014). Toprak eklembacaklılarının (Arthropoda) Bolu-Aladağ göknar (Abies bornmulleriana Mattf.) ekosistemindeki mevsimsel değişimi. Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Fernandes, P.M., & Botelho, H. (2004). Analysis of the prescribed burning practice in the pine forest of northwestern Portugal. Journal of Environmental Management, 70, 15-26. DOI: 10.1016/j.jenvman.2003.10.001
• Fernandes, P., Matt Davies, G., Fernández, C., Moreira, F., Rigolot, E., Stoof, C., Vega, J.A., & Molina, D. (2013). Prescribed burning in southern Europe: developing fire management in a dynamic landscape. Frontiers in Ecology and the Environment, 11, 4-14. DOI: 10.1890/120298
• Gongalsky, K.B., Malmstro¨m, A., Zaitsev, A.S., Shakhab, S.V., Bengtsson, J., & Persson, T. (2012). Do burned areas recover from inside? An experiment with soil fauna in a heterogeneous landscape. Applied Soil Ecology., 59, 73-86. DOI: 10.1016/j.apsoil.2012.03.017
• Halpern, C.B., & Antos, J.A. (2022). Burn severity and pre-fire seral state interact to shape vegetation responses to fire in a young, Western Cascade Range Forest. Forest Ecology and Management, 507, 120028. DOI: 10.1016/j.foreco.2022.120028
• Hutchings, L., Jarre, A., Lamont, T., & van den Berg, M. (2011). St Helena Bay 1950s to 2000s: Muted climate signals, large human impact. Internal Report, MA-RE Institute, University of Cape Town. DOI: 10.2989/1814232X.2012.689672
• Jonsson, M., Yeates, G.W., & Wardle, D.A., (2009). Patterns of invertebrate density and taxonomic richness across gradients of area, isolation, and vegetation diversityin a lake-island system. Ecography 32, 963-972. DOI:10.1111/j.1600- 0587.2009.05784.x
• Joo, S.J., Yim, M.H., & Nakane, K. (2006). Contribution of microarthropods to the decomposition of needle litter in a Japanese cedar (Cryptomeria japonica D. Don) plantation. Forest Ecology and Management, 234, 192-198. DOI: 10.1016/j.foreco.2006.07.005
• Karaöz, M.Ö. (1992). Yaprak ve ölü örtü analiz yöntemleri. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 42, 57-71.
• Kiss, L., & Magnin, F. (2006). High resilience of Mediterranean land snail communities to wildfires. Biodiversity & Conservation, 15, 2925- 2944. DOI: 10.1007/s10531-005-3430-4
• Köster, K., Aaltonen, H., Berninger, F., Heinonsalo, J., Köster, E., Ribeiro-Kumara, C. ..., & Pumpanen, J. (2021). Impacts of wildfire on soil microbiome in Boreal environments. Current Opinion in Environmental Science & Health, 22. DOI: 10.1016/j.coesh.2021.100258
• Küçük, M., Tiryaki Güngör, A.G., & Küçük, Ö. (2024). Doğal Örtü Yangını ve Kontrollü Anız Yangınının Bazı Toprak Özellikleri Üzerine Etkilerinin Araştırılması. Anadolu Çev. Hay. Bil. Derg, 9(1), 13-22. DOI: 10.35229/jaes.1391056
• Küçük, Ö., Bilgili, E., & Dinç Durmaz, B. (2005). Yangın Potansiyelinin Belirlenmesinde Yanıcı Madde Haritalarının Önemi. SDÜ Orman Fakültesi Dergisi, A(1), 104-116. DOI: 10.18182/tjf.11012
• Küçük, Ö., Bilgili, E., Dinç Durmaz, B., Sağlam, B., & Baysal, İ. (2009). Örtü yangınının tepe yangınına geçişinde etkili olan faktörler. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 9(2), 80- 85.
• Laird, N.M., & Ware, J.H. (1982). Random-effects models for longitudinal data. Biometrics, 963- 974. DOI: 10.2307/252987
• Lucas-Borja ME, Plaza-Álvarez PA, Gonzalez-Romero J, Sagra J, Alfaro-Sánchez R, Zema DA, Moya D., & de las Heras J (2019). Short-term effects of prescribed burning in Mediterranean pine plantations on surface runoff, soil erosion and water quality of runoff. Sci Total Environ., 674, 615-622. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.04.114
• Massman, W.J., Frank, J.M., & Mooney, S.J. (2010). Advancing investigation and physical modeling of first-order fire effects on soils. Fire Ecology, 6, 36-54. DOI: 10.4996/fireecology.0601036
• Mehtatalo, L., & Lappi, J. (2020). Biometry for forestry and environmental data: With examples in R. Chapman and Hall/CRC. New York, 426pp. DOI: 10.1201/9780429173462
• Memoli, V., Santorufo, L., Panico, S. C., Barile, R., Natale, G. Di, Trifuoggi, M., Marco, A. De & Maisto, G. (2021). Stability of Mediterranean burnt soils under different plant covers. Catena 206. DOI: 10.1016/j.catena.2021.105581
• Metting, F.B. Jr. (1993). Soil microbial ecology. Application in Agricultural and Environmental Management. Marcel Dekker, Inc. New York. Neary, D.G., & Leonard, J.M. (2021). Restoring fire to forests: contrasting the effects on soils of prescribed fire and wildfire. Soils and landscape restoration. Elsevier, Amsterdam, pp 333-355. DOI: 10.1016/B978-0-12-813193-0.00012-6
• Neyişçi, T., Şirin, G., & Sarıbaşak, H. (2002). Batı Akdeniz Bölgesinde Orman Yangını Tehlikesinin Düşürülmesinde Denetimli Yakma Tekniğinin Uygulanma Olanakları. TOD Yayın No 2. ISBN 975-93478-1-4, 63 s. Ankara.
• Özdamar, S. (2010). Determination of forest fire effects using landsat tm satellite data. Süleyman Demirel University, Faculty of Forestry, Forest Engineering Department. Bachelor’s Degree Thesis, 26 p., Isparta, Turkey.
• Pakdemirli, B., & Küçük, Ö. (2021). Orman Yangınlarının Yönetiminde Kullanılan Yeni Teknolojiler. Ekoloji ve Ekonomi Ekseninde Türkiye’de Orman ve Ormancılık, 3-21 s.
• Pressler, Y., Moore, J.C., & Cotrufo, M.F. (2019). Below-ground community responses to fire: Meta-analysis reveals contrasting responses of soil microorganisms and mesofauna. Oikos 128, 309-327. DOI: 10.1111/oik.05738
• Rantalainen, M.L., Haimi, J., Fritze, H., Pennanen, T., & Setälä, H. (2008). Soil decomposer community as a model system in studying the effects of habitat fragmentation and habitat corridors. Soil Biol. Biochem., 40, 853-863. DOI: 10.1016/j.soilbio.2007.11.008
• Robertson, G.P., Coleman, D.C., Bledsoe, C.S., & Sollins, P. (1999). Standard soil methods for long-term. Ecological Research. Oxford University Press. Romeo, F., Marziliano, P.A., Turrion, M.B., & Muscolo, A. (2020). Short-term effects of different fire severities on soil properties and Pinus halepensis regeneration. J for Res, 31(4), 1271-1282. DOI: 10.1007/s11676-019-00884-2 Sabais, A.C.W., Scheu, S., & Eısenhauer, N. (2011). Plant species richness drives the density and diversity of Collembola in temperate grassland. Acta Oecologica. DOI: 10.1016/j.actao.2011.02.002
• Salmon, S., Mantel, J., Frizzera, L., & Zanella, A. (2006). Changes in humus forms and soil animal communities in two developmental phases of Norway spruce on an acidic substrate. Forest Ecology And Management, 237, 47-56. DOI: 10.1016/j.foreco.2006.09.089
• Santorufo, L., Memoli, V., Panico, S.C., Santini, G., Barile, R., Giarra, A., Natale, G. Di, Trifuoggi, M., Marco, A. De, & Maisto, G. (2021). Combined effects of wildfire and vegetation cover type on volcanic soil (functions and properties) in a Mediterranean region: comparison of two soil quality indices. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(11). DOI: 10.3390/ijerph18115926
• Santorufo, L., Memoli, V., Zizolfi, M., Santini, G., Di Natale, G., Trifuoggi, M. ..., & Maisto, G. (2024). Microarthropod responses to fire: vegetation cover modulates impacts on Collembola and Acari assemblages in Mediterranean area. Fire Ecology, 20(1), 97. DOI: 10.1186/s42408-024-00332-5
• Shannon, C., & Weaver, W. (1949). The mathematical theory of communication. University of Illinois Pres: Urbana.
• Smilauer, P., & Lep’s, J. (2014). Multivariate analysis of ecological data using CANOCO 5. 2nd edn. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 362.
• Yıldız, O., & Dönmez, H.A. (2021). Küresel ısınma, yangın ve orman ekosistemleri. Orman ve Av Dergisi, Eylül-Ekim, 18-25.
• Zaitsev, A.S., Gongalsky, K.B., Persson, T., & Bengtsson, J. (2014). Connectivity of litter islands remaining after a fire and unburned forest determines the recovery of soil fauna. Applied Soil Ecology, 83, 101-108. DOI: 10.1016/j.apsoil.2014.01.007
• Zhang, M.Y., Wang, W.J., Tang, L., Heenan, M., Wang, D.J. & Xu, Z.H. (2021). Impacts of prescribed burning on urban forest soil: minor changes in net greenhouse gas emissions despite evident alterations of microbial community structures. Appl Soil Ecol., 158. DOI: 10.1016/j.apsoil.2020.103780
• Zhang, Y., & Biswas, A. (2017). The effects of forest fire on soil organic matter and nutrients in boreal forests of North America: A review. In: Rakshit A, Abhilash PC, Singh HB, Ghosh S (eds) Adaptive Soil Management: From Theory to Practices. Springer, Berlin, pp 465-476.
• Zhou, X., Sun, H., Outi-Maaria, S., Pumpanen, J., Heinonsalo, J., K¨oster, K., & Berninger, F. (2020). Wildfire effects on soil bacterial community and its potential functions in a permafrost region of Canada. Applied Soil Ecology 156, DOI: 10.1016/j.apsoil.2020.103713