Farklı arazi kullanım türleri ve ağaç yaşının bazı toprak özellikleri, karbon ve azot depolamasına etkileri

Abstract

Karbondioksit (CO2) en etkili sera gazıdır. Atmosferdeki yüksek CO2 miktarı, çoğunlukla fosil yakıtların kullanılmasına (yaklaşık %80-85) ve ormanların tahrip edilmesine bağlanmaktadır. Atmosferik karbonun yıllık olarak yaklaşık 2600 milyon ton arttığı tahmin edilmektedir. Aynı zamanda, azot depolama da, fosil yakıtlarının tüketilmesi ve azotlu gübrelerin üretilmesi ve kullanılması gibi insan faaliyetlerinin etkisiyle son 150 yıl içerisinde 10 kattan daha fazla artmıştır. Kullanılabilir azotun artışı, karasal ekosistemde C ve N döngüsünü etkileyebilmektedir. Orman ağaçları, fotosentezle karbonu bağlayan ve fazla karbonu ise biyokütlesinde depolayan CO2 yutağı olarak rol oynarlar. Ormanların uzun dönemde net CO2 kaynağı/depolama dinamikleri, genellikle zamanla ağaçların büyümesine, ölmesine ve çürümesine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Bununla beraber, orman üzerindeki insan etkileri (örneğin; yönetim, arazi kullanım değişikliği) ormanların CO2 kaynağı/depolama dinamiklerini bazı faktörlerle (örneğin fosil yakıt salınımları ve biyokütlenin hasadı/kullanımıyla) daha da fazla etkileyebilirler. Bu sebeplerden dolayı, orman ekosistemlerinin, özellikle orman topraklarının karbon ve azot havuzlarının sera gazlarının azaltılmasındaki rolleri ile orman topraklarının organik karbon ve toplam azot depolama kapasiteleri üzerinde etkili faktörler konusunda daha fazla bilgi edinmeye gereksinim bulunmaktadır. Burada sunulan çalışmanın amacı, Kastamonu yöresinde doğal olarak yetişen Kazdağı göknar (Abies nordmanniana subsp. equi-trojanı (Steven) Spach) ve sarıçam (Pinus sylvestris L.) türlerinin toprak özellikleri, toprak organik karbon ve toplam azot miktarı ve depolama kapasiteleri ile ölü örtü miktarı, kimyasal bileşimi ve ayrışma seyri üzerinde, ağaç yaşı ve arazi kullanım türünün etkisini ortaya koymaktır. İnebolu ve Ilgaz olmak üzere iki alanda çalışmalar yürütülmüştür. Aynı iklim koşulları altında, İnebolu çalışma alanında yetişen 4 farklı yaşlarda göknar (38, 60, 90 ve 100 yaşlarında) ve 2 farklı yaşta sarıçam (18 ve 30 yaşlarında) meşcereleri ile tarım alanından toprak örneklemesi yapılmıştır. Ilgaz çalışma alanında ise 6 farklı yaşta göknar (57, 66, 183, 250, 283 ve 306 yaşlarında) ile mera alanından toprak örneklemesi yapılmıştır. Toprak örnekleri, toprak silindirleri kullanılarak 5 farklı derinlik kademesinden (0-5 cm, 5-10 cm, 10-15 cm, 15-20 cm ve 20-30 cm) alınmış ve daha sonra da bu örneklerin toprak pH, tekstür, toprak besin elementleri, hacim ağırlığı, organik C ve N miktarları ile toprak organik karbon (TOK) ve toplam azot (TA) depolama kapasiteleri belirlenmiştir. Bu çalışmalara ek olarak, İnebolu çalışma alanına ibre ayrışma deneyi arazide kurularak, farklı yaşlardaki göknar ve sarıçam ibrelerinin ayrışma süreçleri izlenmiştir. İbre ayrışma keseleri kullanılarak gerçekleştirilen ibre ayrışma deneyinde, farklı yaşlardaki göknar ibreleri (38, 60, 90 ve 100 yaşlarında) ve sarıçam ibreleri (18 ve 30 yaşlarında) toplanmış, ibre ayrışma keselerine konulmuş, daha sonra toplandıkları alana tekrar ayrışma keseleri içinde yerleştirmiş ve her altı ayda bir örnekleme yapılarak, 2 yıl boyunca takip edilmiştir. Sonuçlar, toprak özelliklerinin, besin elementlerinin, TOK ve TA içeriğinin ve başlangıçtaki ölü örtü miktarının ve biyokimyasal bileşiminin, ağaç yaşı, arazi kullanım durumu ile toprak derinlik kademeleri arasında değiştiğini göstermiştir. Ağaç yaşı ile TOK ve TA depolama kapasiteleri ve ölü örtü ayrışma hızında önemli farklılıklar belirlenmiştir. İnebolu çalışma alanı topraklarında 0-30 cm derinlik göz önüne alındığında, 30 yaşındaki sarıçam ağaçlarında karbon depolanması en düşük belirlenirken (86,60 t C ha-1 ), bunu sırasıyla tarım alanı (93,70 t C ha-1 ), 90 yaşındaki göknar ağacı (94,10 t C ha-1 ), 18 yaşındaki sarıçam ağacı (115,0 t C ha-1 ), 60 yaşındaki göknar ağacı (120,0 t C ha-1 ), 38 yaşındaki göknar ağacı (146,10 t C ha-1 ) ve 100 yaşındaki göknar ağacı (160,4 t C ha-1 ) takip etmiştir. Toplam azot depolama kapasitesi en yüksek 100 yaşındaki göknar ile 18 yaşındaki sarıçam ağaçlarında bulunurken (8,97 t N ha-1 ve 7,86 t N ha-1 ), en düşük 30 yaşındaki sarıçam ve 60 yaşlarındaki göknar ağaçlarında (5,74 t N ha-1 ve 7,04 t N ha-1 ) belirlenmiştir. Ilgaz çalışma alanında ise; 66 yaşındaki göknar ağaçlarında en düşük karbon depolamasına (96,46 t C ha-1 ) sahip olurken, bunu sırasıyla mera (113,70 t C ha-1 ), 183 yaşındaki (145,30 t C ha-1 ) 250 yaşındaki (145,40 t C ha-1 ), 283 yaşındaki (146,30 t C ha-1 ), 306 yaşındaki (160,50 t C ha-1 ) ve 57 yaşındaki (166,70 t C ha-1 ) göknar ağaçları izlemiştir. Toplam azot depolama kapasitesi ise en yüksek mera topraklarında ve 283 yaşındaki göknar ağaçlarında bulunurken (9,50 t N ha-1 ve 9,07 t N ha-1 ), en düşük 66 ve 250 yaşlarındaki göknar ağaçlarda (6,04 t N ha-1 ve 7,29 t N ha-1 ) belirlenmiştir. İbre ayrışma deneyi sonuçları incelendiğinde, 60 yaşındaki göknar ibrelerinin kütle kaybı en yüksek belirlenirken (%80,2), bunu sırasıyla 100 yaşındaki (%75,8), 90 yaşındaki (%69,4) ve 38 yaşındaki göknar ibreleri (%67,7) takip etmiştir. 18 yaşıdaki sarıçam ibrelerinin ayrışması, 30 yaşındaki sarıçam ibresine nazaran daha hızlı gerçekleşmiştir (%76,7). Farklı yaşlardaki ağaç ibreleri arasındaki ayrışma farklılıkları ile ibrelerin başlangıçta içerdiği C miktarları arasında önemli bir ilişki olduğu tespit edilmiştir (6. ay sonunda r2 =0.723, 12. ay sonunda r 2 =0.514, 18. ay sonunda r 2 =0.946 ve 24. ay sonunda r 2 =0,895). Sonuç olarak, ağaç yaşının ve arazi kullanım değişikliğinin toprak özelliklerini, toprak organik karbon ve toplam azot miktarı ile depolama kapasitelerini, ölü örtü miktarını, kalitesini ve ibre ayrışma dinamiklerini önemli derecede etkileyebileceği bu çalışma ile ortaya konulmuştur. Bu nedenle gelecekteki çalışmalarda ağaç yaşı ile arazi kullanım değişikliklerine bağlı farklılıklar göz önünde tutulmalıdır. Bununla birlikte nihai sonuca ulaşmak için farklı ağaç türlerini kullanarak daha ayrıntılı çalışmalara ihtiyaç bulunmaktadır.