Kayın (Fagus orientalis, Lipsky) ekosistemlerinde farklı saha hazırlama işlemlerinin besin kaybına etkisi

Abstract

Ormancılık faaliyetleri toprak ve orman tipine göre etkileri değişmekle birlikte toprağın fiziksel, biyolojik, kimyasal özelliklerini değiştirmektedir. Fakat bu değişimlerin süresi ve verimliliğe etkileri belirgin olarak ortaya konmamıştır. Kısa vadeli bazı çalışma sonuçları bulunmasına rağmen kısa vadeli veriler uzun vadeli etkileri tahmin etmede yetersiz kalabilmektedir.Doğu kayını (Fagus orientalis Lipsky) Karadeniz Bölgesi ormanlarının odun üretimi açısından en önemli ağacıdır. Kayın ormanlarının alt tabakasında çok sık olarak bulunan orman gülü (Rhododendron ponticum L.) tüm sahalarda tohum çimlenmesini ve fidan büyümesini olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle ormanda yapılan gençleştirme çalışmaları sırasında orman gülünün temizlenmesi gerekmektedir.Yıllardır bu ormanlarda çok farklı diri-örtü temizliği ve saha hazırlama yöntemleri kullanılmış olmasına rağmen son yıllarda taraklı-dozerle diri örtü temizliği en çok hatta tek başına kullanılan yöntem haline gelmiştir. Fakat dozerle diri örtü temizliği sırasında organik madde (OM) ve bir miktar üst toprağın taşınmasının ekosistemde önemli besin kayıplarına yol açabileceği ve hatta gençlikte beslenme sorunları yaratabileceğine dair kuşkular doğmuştur.Bu nedenle bu çalışmanın amacı, Karadeniz kayın ekosistemlerinde doğal gençleştirme sırasında uygulanan farklı saha hazırlama işlemlerinin toprağın bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerine ve uzun vadede toprak verimliliğine etkileri araştırılmıştır.Araştırma sahaları, Batı Karadeniz kayın ekosistemlerini temsilen Bolu Orman Bölge Müdürlüğüne Bağlı kayın meşcerelerinden belirlenmiştir. Deneme alanlarından ilki Akçakoca Orman İşletme Müdürlüğü, Deredibi Orman İşletme Şefliği'nde ve kuzey bakıda (AK: Akçakoca Kuzey) 310 07' 53'' kuzey enlemi ile 400 59' 46'' doğu boylamında, ikincisi ise aynı yerde fakat kuzey batıda (AKB: Akçakoca kuzeybatı) 310 07' 37'' kuzey enlemi ile 400 59' 46'' doğu boylamında yaklaşık 750 m yüksekliklerde bulunmakta olup AK bloğunun eğimi yaklaşık % 35 AKB bloğunun eğimi ise % 10-20 arasındadır. Kıyıdan daha iç bölgede bulunan diğer araştırma sahası Düzce Orman İşletme Müdürlüğü Asar Orman İşletme Şefliği sınırlarında 400 41' 04'' ? 410 41' 02'' kuzey enlemleri ile 310 19' 17'' ? 310 19' 20'' doğu boylamları arasında yer almaktadır. Denizden yüksekliği 1050 m olup kuzey bakıda yer almakta ve % 30 eğime sahiptir. Çalışmada arazi koşullarındaki değişkenlik dikkate alınarak en uygun deneme deseni olduğu kararlaştırılan Tamamen Rast gele Blok Deseni kullanılmıştır. Kayında bol tohumun olduğu 2006 yılı sonbaharında diri-örtü sahadan insan gücü, kontrollü yangın ve makine kullanılarak uzaklaştırılmıştır.Her blokta işlemlerden önce rast gele yöntemle 6 adet 1 m2 lik diri-örtü örnekleme üniteleri oluşturulmuştur. Diri-örtünün toprak-üstü, toprak-altı kısmı ve kuru madde oranı belirlenmiştir. Daha sonra hektardaki toplam diri-örtü biyokütlesi hesaplanmıştır. Ayrıca örneklerden makro besin analizleri yapılmış ve toplam besin miktarları hesaplanmıştır. Her bir deneme ünitesinde rast gele belirlenen 5 noktadan ölü-örtü tamamen toplandıktan sonra OM biokütlesi ve içerdiği besin elementleri miktarları hesaplanmıştır. OM örnekleri alındıktan sonra aynı yerden 0?10 ve 10?20 cm derinliklerden toprak örnekleri alınmıştır. Ayrıca her deneme ünitesinden rast gele belirlenen 5 noktada toprak profilleri açılmıştır. Toprak örnekleri ve profillerden hacim ağırlığı, toprak derinliği, besin içeriği, pH, fiziksel analiz, iskelet oranı vb. bilgiler elde edilmiştir.Yapılan analizler sonucu ormanın alt tabakasında hektarda yaklaşık 45 ton ormangülü bulunduğu belirlenmiştir. Ayrıca ormangülünün en az 22 ton karbon (C ) depoladığı ve en az 300 kg azot (N), 15 kg fosfor (P) içerdiği belirlenmiştir.Yakma ve dozer kullanılan sahalarda işçi ile diri-örtünün söküldüğü sahlardan yaklaşık % 64 daha az ölü-örtü organik maddesi bulunmaktadır. Makineli işlem gören sahalarda bulunan organik madde C'sinin kontrol ve işçi ile işlem gören sahalara oranla yaklaşık 3.5 kat azaldığı belirlenmiştir. Yine makineli işlem görmüş sahalarda işçi ile diri- örtü sökümü yapılan ve hiç işlem yapılmayan sahlara oranla yaklaşık 4.4 kat daha az N, 4.2 kat daha az P, 7.3 kat daha az kalsiyum (Ca) ve 4.1 kat daha az magnezyum (Mg) olduğu hesaplanmıştır. Ayrıca makineli işlem görmüş sahalarda ölü-örtünün potasyum K içeriğinin işçi ile diri-örtü sökümü yapılan sahalardakinden yaklaşık 3.4 kat daha az olduğu bulunmuştur. Dozerle çalışma yapılan sahalarda toprağın diğer sahalara oranla ilk 10 cm'sinin % 34, ilk 20 cm'sinin ise % 26 daha fazla sıkıştırıldığı hesaplanmıştır. Hiç işlem görmemiş sahalarla en fazla tahrip gören dozerle işlenen sahalarda toprağın katyon değişim kapasitesi (KDK)'sı işçi ile söküm yapılan ve yakılan sahalardan yaklaşık % 31 daha düşük çıkmıştır. İşçi ile söküm yapılan ve yakılan sahalarda toprak tepkimesinin hiç işlem görmemiş ve dozerle üst toprağın sıyrıldığı sahalara oranla yaklaşık yarım pH birimi arttığı ortaya çıkmıştır. Toprağın ilk 20 derinliğinde dozerle işlem görmüş sahalardaki C ve N miktarları yakma ve kontrol sahalarındakinden yaklaşık % 32 ve % 20 daha düşük çıkmıştır. Dozerle işlem görmüş sahalardaki K miktarı ise işçi ile diri-örtü sökümü yapılan ve hiç işlem yapılmayan sahalar ortalamasından yaklaşık % 45 daha azdır. Dozerle işlem görmüş sahalardaki Ca miktarı ise işçi ile diri-örtü sökümü yapılan sahalardan yaklaşık 4.2 kat daha düşük çıkmıştır.Anahtar kelimeler: Ekosistem, sürdürülebilirlik, verimlilik, kayın, orman gülü, saha hazırlama, Düzce

Forestry operations have an impact on soil physical, biological and chemical properties. Extend of impact may vary with soil and forest types. However, extend and durations of these changes have not clearly documented. Data are available for short-term studies. But, results from short-term experiments may not be adequate to speculate for the long-term predictions.Eastern beech (Fagus orientalis Lipsky) is one of the most important tree species of Turkey in terms of wood production. The understories of beech forest in the Black Sea region are occupied with very dense purple ?flowered rhododendron (Rhododendron ponticum L.). Since these woody weed prevent seed germination and seedling growth it must be cleared from the site during the regeneration of beech stands.Different site preparation and weed control techniques have been used for many years. However, machine (bulldozer equipped with a rake) becomes the sole technique lately. But, using machine for site preparation may remove some of the top soil during the operation. Thus these methods may result in significant nutrient losses from the ecosystem and eventually reduce seedling growth.The objectives of this study, to investigate the effects of different site preparation methods on some of the soil physical and chemical properties and long-term site productivity in beech natural regeneration sites in the western Black Sea region.Two of the experimental sites were chosen from beech stands located in the Deredibi Forest Management Cheifship of the Akçakoca Management Directorate (310 07? 53?? N, 400 59? 46?? E and (310 07? 37?? N, 400 59? 46?? E). These two experimental sites are 750 m above the sea level and one is on the north aspect with an average 35 % slope and the other One is facing northwest aspect with 10- 20 % slope. The third block is located in an inland site compared to the other two blocks (400 41? 04?? N, 310 19? 17?? E). The elevation of the third block is about 1050 m and it is facing North aspect with an average of 30 % slope.Randomized block design were used for the experiment. Weeds were cleared from the sites using labor force (grubbing), prescribed fire and bulldozer during a mast year of the beech in 2006. Understory were sampled on 6 randomly chosen 1 m2 sampling quadrates before the treatment on each block. Biomass of above and below-ground part of understory and their macro-nutrient contents were calculated as kg on a hectare base. Forest floor organic matter (OM) was sampled on 5 randomly chosen spot on each experimental unit. Then OM biomass and nutrient contents were calculated. Intact soil core samples were taken from 0-10 and 10-20 cm depth on 5 randomly chosen locations on each experimental unit. And 5 soil profiles on randomly chosen spots on each block were dug. Then soil depth, nutrient content, pH, texture of soil were determined.Data revealed that there are 45 ton understory biomass containing at least 22 ton carbon ( C), 300 kg nitrogen (N), and 15 kg phosporus (P) per hectare forests. There are 64 % less forest-floor organic matter (OM) biomass on burned and machine cleared sites than those of the grubbing sites. Organic matter C on the machine site is 3.5 times less than those of the control and grubbing sites. Nitrogen, P, calcium (Ca) and magnesium (Mg) content of the OM on machine site were 4.4, 4.2, 7.3 and 4.1 times less than those of control and grubbing sites, respectively. Potassium content of OM on machine site is 3.4 times less than that of grubbing site.Soil bulk densities in the first 10 and 20 cm soil depth are 34 % and 26 % higher on machine sites than those of the other treatments, respectively. Soil cation exchange capacities (CEC) are 31 % lower in control and machine sites than those of the grubbing and burning sites. Grubbing and burning sites have half a degree higher soil pH than those of machine and control sites.The first 20 cm soil depth have 32 and 20 % lower C and N content in machine site than those of the burned and control sites. Soil K content on machine site is 45 % lower than those of grubbing and control sites. Soil Ca content on machine site is 4.2 times less than that of grubbing site.Key words: Ecosystem, sustainability, productivity, beech, rhododendron, site-preparation, Düzce