Determination the Effects of the Post-Afforestation Elapse on Soil Properties and Nitrogen Mineralization (Giresun-Şebinkarahisar Case)

Aim of study:In this study, it is aimed to reveal the effects of time on some soil properties and nitrogen mineralization potential in scotch pine afforestation areas.Material and methods:The study was carried out in the afforestation areas in Şebinkarahisar Forest Management Directorate. Soil samples were taken from two depth levels (0-15 cm and 15-30 cmSoil samples were taken from afforestation areas (afforested 1, 5 and 20 years ago) and adjacent unforested(control) areas. Some physical and chemical analyzes as well as nitrogen mineralization measurements were done in the soil samples.Main results: It was determined that the period after afforestation has a statistically significant effect on the change of soil properties.Thus, while the sand and C / N ratio decreased with afforestation, clay, bulk density and pH increased. The difference in the effect of the time passed over planting times in terms of net mineralization data in nitrogen mineralization was found to be statistically insignificant. Equal incubationconditions prevented the difference in planting time.Highlights: With the study, changes in soil properties have been revealed through afforestation studies in areas that are sensitive to erosion and the necessity of improving potantial erosion sites hasemerged.

Ağaçlandırma Çalışmaları Üzerinden Geçen Zamanın Toprak Özellikleri ve Azot Mineralizasyonu Üzerindeki Etkilerinin Belirlenmesi(Giresun-Şebinkarahisar Örneği

Çalışmanın amacı:Bu çalışmada, sarıçam ağaçlandırma sahalarında zamanın bazı toprak özelliklerine ve azot mineralleşme potansiyeline olan etkilerinin ortaya konması amaçlanmıştır.Materyal ve yöntem: Çalışma, Şebinkarahisar Orman İşletme Şefliğinde ağaçlandırma sahalarında gerçekleştirilmiştir. Toprak örnekleri, ağaçlandırma faaliyeti yapılmamış sahadan(kontrol) 1, 5 ve 20 yıllık ağaçlandırılmış alanlardan iki derinlik kademesinden (0-15 cm ve 15-30 cm) alınmıştır. Toprak örneklerinde bazı fiziksel ve kimyasal analizler ve bunun yanında azot mineralizasyon ölçümleri yapılmıştır.Temel sonuçlar:Ağaçlandırma sonrası geçen sürenin, toprak özelliklerinin değişimi üzerinde istatistik olarak önemli düzeyde etkili olduğu belirlenmiştir. şöyleki, kum ve C/Noranı ağaçlandırma ile azalırken, kil hacim ağırlığı ve pH ise artmıştır. Net mineralleşme verileri bakımından dikim zamanı üzerinden geçen sürenin etkisi istatistik düzeyde önemsiz çıkmıştır. İnkübasyon koşullarının eşit olması dikim zamanındaki farklılığı engellemiştir.Araştırma vurguları:Bu çalışma ile birlikte hem erozyona duyarlı alanlardaki ağaçlandırma çalışmaları sonucunda toprak üzerindeki değişimler ortaya konulmuş hem de potansiyel erozyon sahalarının iyileştirilmesinin gerekliliği ortaya çıkmıştır.

PDF

___

Agegnehu, G., Srivastava, A.K.& Bird, M.I. (2017). The role of biochar and biochar-compost in improving soil quality and crop performance: a review. Appl. Soil Ecol.,119, 156-170.

Akdağ, F. (2016). Dikimle Oluşturulmuş Kayın, Kızılağaç ve Kayın-Kızılağaç Sahalarında Azot Mineralleşme Potansiyelinin Belirlenmesi, (Yüksek Lisans Tezi). Artvin Çoruh Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Artvin.

Alcañiz, M., Úbeda, X.& Cerdà, A. (2020). A 13-Year approach to understand the effect of prescribed fires and livestock grazing on soil chemical properties in Tivissa, NE Iberian Peninsula. Forests,11(9), 1013.

Anggria, L., Kasno, A. & Rochayati, S. (2012). Effect of organic matter on nitrogen mineralization in flooded and dry soil. Journal of Agricultural and Biological Science,7(8), 586-590.

Anonim. (2013). Şebinkarahisar İşletme Şefliği Amenajman Planı, Giresun, Şebinkarahisar.

Anonim. (2018). OGM 2018 Yılı Ağaçlandırma Faaliyet Raporu, Türkiye

Atmaca, F. & Tuluhan, Y. (2006). Turan emeksiz kıyı kumul ağaçlandırmasının bazı toprak özellikleri üzerine etkisi. Doğu Akdeniz Ormancılık Araştırma Müdürlüğü Doğa Dergisi, 12, 207-226.

Balesdent, J., Chenu, C.& Balabane, M. (2000). Relationship of soil organic matter dynamics to physical protection and tillage. Soil And Tillage Research, 53(3-4), 215-230.

Bergamasco, M.A.M., Braos, L.B., Lopes I. G. & Cruz, M. C. P. (2019). NitrogenMineralization and Nitrification in Two Soils with Different pH Levels, Communications in Soil Science and Plant Analysis, 50(22),2873-2880.

Bremner, J. M. & Keeney, D. R. (1965). Steam distillation methods for determination of ammonium, nitrate and nitrite. Analalytica Chemica Acta, 32, 485-495.

Cerdà, A., Borja, M.E.L., Úbeda, X., Martínez-Murillo, J.F.& Keesstra, S. (2017). Pinus halepensisM. versus Quercus ilex subsp. Rotundifolia L. runoff and soil erosion at pedon scale under natural rainfall in Eastern Spain three decades after a forest fire. Forest ecology and management,400, 447-456.

Chen H., Jia, Y., Xu, H., Wang, Y., Zhou, Y., Huang, Z., Yang L., Yan L., Chen, L. & Guo, J. (2020). Ammonium nutrition inhibits plant growth and nitrogen uptake in citrus seedlings. Scientia Horticulturae, 272,109526

Curtin, D., Campbell, C. & Jalıl, A. (1998). Effects of acidity on mineralization: ph-dependence of organic matter mineralization in weakly acidic soils. Soil Biology and Biochemistry, 30, 57-64.

Deng, L.& Shangguan, Z.P. (2017). Afforestation drives soil carbon and nitrogen changes in China. LandDegrad. Dev.,28, 151-165

Deng, Q., Cheng, X., Hui, D., Zhang, Q., Li, M. & Zhang, Q. (2016). Soil microbial community and its interaction with soil carbon and nitrogen dynamics following afforestation in central China. Sci. Total Environ.,541, 230-237.

Dündar, M. (1988). Aladağ’da (Bolu) bazı sarıçam meşcerelerinde yıllık yaprak dökümü miktarı ve bu yolla toprağa verilen azot ’un tespiti üzerine araştırmalar. İ.Ü. Orman Fakültesi Toprak İlmi ve Ekoloji Anabilim Dalı, Bahçeköy -İstanbul. A.38.1.

Ekinci, S. (2016). Yarıkurak alanlarda azot mineralizasyonunun belirlenmesi (Yusufeli Örneği) (Yüksek Lisans Tezi). Artvin Çoruh Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Artvin.

Gökçeoğlu, M. (1988). Nitrogen mineralization in volcanic soil under grassland, scrub and forest vegetation in aegeon region of Turkey. Oecologia, 77, 242-249.

Göl, C. (2002). Çankırı-Eldivan yöresinde arazi kullanım türleri ile bazı toprak özellikleri arasındaki ilişkiler (Doktora Tezi), Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.

Grerup, U.F., Brink, D. J. & Brunet, J. (2006). Land use effects on soil n, p, c and ph persist over 40-80 years of forest growth on agricultural soils. Forest Ecology and Management, A2,17-29.. ISSN: 1302-7085,

Groffman, P. M. & Fisk., M. C. (2011). Calcium constrains plant control over forest ecosystem nitrogen cycling. Ecology,92,2035-42

Gubry-Rangin C, Nicol G.W. & Prosser J.I. (2010). Archaea rather than bacteria control nitrification in two agricultural acidic soils. FEMS Microbiol Ecol.74,566-574.

Gülçur, F. (1974). Toprağın fiziksel ve kimyasal analiz yöntemleri. İ.Ü. Orman Fakültesi Yayınları,O.F Yayın No, 201, Kurtuluş Matbaası, İstanbul, 225.

Güleryüz, G. & Gökçeoğlu, M. (1994). Uludağ (Bursa) alpin bölgesi bazı bitki topluluklarında mineral azot oluşumu ve yıllık verim, Turkish Journal of Botany, 18, 65-72.

Hooper, D.U. & Vitousek. P.M. (1997). The effects of plant composition and diversity on ecosystem processes, Science, 277, 1302-1305.

Inouye, R.S. & Tilman, D. (1995). Convergence and divergence of old-field vegetation after 11 year of nitrogen addition, Ecology,76, 1872-1887.

Kacar, B. (1977). Bitki Besleme, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları No, 637, Ders Kitabı No, 200, Ankara, 318.

Kacar, B. (2009). Toprak Analizleri. Nobel Yayın dağıtım. Genişletilmiş 2. Baskı. Ankara, 467.

Kara, Ö. & Bolat, İ. (2008). The effect of different land uses on soil microbial biomass carbon and nitrogen in Bartın province. Turkish Journal of Agriculture and Forestry,32 (4), 281-288.

Keenan, R.J., Reams, G.A., Achard, F., de Freitas, J.V., Grainger, A. & Lindquist, E. (2015). Dynamics of global forest area: results from the FAO global forest resources assessment 2015. Forest Ecology and Management, 352,9-20.

Keesstra, S., Mol, G., de Leeuw, J., Okx, J., de Cleen, M.& Visser, S. (2018). Soil-related sustainable development goals: Four concepts to make land degradation neutrality and restoration work. Land, 7(4), 133.

Knoepp, J.D., Coleman, D.C., Crossley, Jr. D.A. & Clark, J.S. (2000). biological indices of soil quality: an ecosystem case study of their use. Forest Ecology and Management, 138, 357-368.

Korkanç, S.Y. (2014). Effects of afforestation on soil organic carbon and other soil properties. Catena, 123,62-69.

Küçük, M., Yener, İ. & Duman, A. (2019). Effects of vegetation cover/land use and slope aspect on surface soil properties near the copper smelter factory in Murgul, Turkey. Applied Ecology and Environmental Research,17(5), 12305-12321.

Küçük, M. & Yener, İ. (2019) Farklı arazi kullanımlarının toprakların bazı özellikleri ve azot mineralizasyonu üzerindeki etkisi (Rize, Kalkandere Örneği). Journal of Bartin Faculty of Forestry, 21(3), 899-910.

Küçük, M. (2013). Farklıeğim ve bakı gruplarında bulunan meşe meşcerelerinde ve mera alanlarında azot mineralizasyonu ve toprak solunumunun (Doktora Tezi). Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.

Lauber, C.L., Ramirez, K.S., Aanderud, Z., Lennon, J. & Fierer, N. (2013). Temporal variability in soil microbial communities across land-use types. ISME J. 7, 1641-1650.

Li, D.Z., Niu, S.L. & Luo, Y.Q. (2012). Global patterns of the dynamics of soil carbon and nitrogen stocks following afforestation: meta-analysis. New Phytologist,195,172-181.

Mamolos, A.P., Veresoglou, D.S. & Barbayiannis, N. (1995). Plant species abundance and tissue concentrations of limiting nutrients in low-nutrient grasslands: a test of competition theory. Journal of Ecology, 83, 485-495.

Nadelhoffer, K.J., Giblin, A.E., Shaver, G.R. & Laundre, J.A. (1991). Effects of temperature and substrate quality on element mineralization in 6 arctic soils. Ecology, 72, 242-253.

Naeem, S., Thompson, L.J., Lawler, S.P., Lawton, J.H. & Woodfin, R.M. (1994). Declining biodiversity can alter the performance of ecosystems. Nature, 368, 734-737.

Nugroho, R.A, Röling, W.F.M., Laverman, A. M.& Verhoef, H.A. (2007). Low nitrification rates in acid scots pine forest soils are due to pH-related factors. Microb Ecol.53,89-97.

Nunes, J.P., Naranjo Quintanilla, P., Santos, J.M., Serpa, D., Carvalho-Santos, C., Rocha, J., Keizer, J.J. & Keesstra S.D. (2018). Afforestation, subsequent forest fires and provision ofhydrological services: A model based analysis for a Mediterranean mountainous catchment. Land Degrad.Dev., 29(3), 776-788.

Ouyang, W., Shan, Y.S., Hao, F.H., Chen, S.Y., Pu, X. &Wang, M.K. (2013). The effect on soil nutrients resultingfrom land use transformations in a freeze-thaw agricultural ecosystem. Soil Tillage Res.132, 30-38.

Özalp, M., Dehşet, F., Turgut, B., Yıldırımer, S. & İnanlı, E. (2015). Tahrip edilmiş eğimli arazilerde teraslama ve ağaçlandırma çalışmalarının toprak özelliklerini iyileştirmedeki rolü. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 1(1-2), 74-88.

Özel, H.B. (2008). Bartın-Ardıç yöresindeki orman restorasyonu uygulamalarının bazı toprak özellikleri üzerine etkisi. Ekoloji, 18, 69, 14-19.

Özkan, K. (2004). Sedir korumaormanında toros sedirinin (cedrus libani a. rich.) gelişimi ile yetişme ortamı faktörleri arasındaki ilişkiler. Anadolu ÜniversiteiBilim ve Teknoloji Dergisi, 5 (2), 327-331.

Öztürk, M., Pirdal, M. & Özdemir, F. (1997). Bitki ekolojisi uygulamaları, Ege Üniversitesi, Fen Fakültesi Kitaplar Serisi No, 157, Bornova, İzmir.

Parhizkar, M., Shabanpour, M., Khaledian, M., Cerdà, A., Rose, C. W., Asadi, H., Lucas-Borja,M.E. & Zema, D. A. (2020). Assessing and modeling soil detachment capacity by overland flow in forest and woodland of Northern Iran. Forests, 11(1), 65.

Paul, E.A. & Clark, F.E. (1996). Soil microbiology and biochemistry. 2nd Edition. Academic Press, San Diego, California, 340.

Payn, T., Carnus, J.M., Freer-Smith, P., Kimberley, M., Kollert, W., Liu, S., Orazio, C., Rodriguez, L., Silva, L.N. & Wingfield, M.J. (2015). Changes in planted forests and future global implications. Forest Ecology and Management,352,57-67.

Pramanik, P., Safique, S., Zahan, A., Phukan, M. & Ghosh, S., (2017). Cellulolytic microorganisms control the availability of nitrogen in microcosm of shredded pruning litter treated highly acidic tea-growing soils of Assam in Northeast India. Appl. Soil Ecol. 120,30-34.

Qin, W., Assinck, F.B.T., Heinen, M.& Onenema, O. (2016). Water and nitrogen use efficiencies in citrus production: a meta-analysis. Agric. Ecosyst. Environ.222, 103-111.

Ramos, L., Bettin A., Plaza, B., M. & Jiménez-Becker S. (2017). Effect of water bicarbonate concentration, pH and the presence, or not, of a nitrification inhibitor in the nitrification process. Communications in Soil Science and Plant Analysis48, 2280-87.

Rehder, H. (1971). To the nitrogen household of alpine lawn companions. BerDtsch. 84, 759-767.

Robinson, C.H., Wookey, P.A., Parsons, A.N., Potter, J.A., Callaghan, T.V., Lee, J.A., Press, M.C. & Welker J.M. (1995). Responses of plant litter decomposition and nitrogen mineralisation to simulated environmental change in a high arctic polar semi-desert and a subarctic dwarf shrub heath. Oikos,74,(3), 503-512.

Runge, M. (1974). The stickst-off mineralization in soil of a sauerhumus beech forest. i. mineral nitrogen content and net mineralization. Oecologia Plant, 9, 201-208.

Sahrawat, K.L. (2008). Factors affecting nitrification in soils. Commun. Soil Sci. Plant Anal:39, 1436-1446.

Sariyildiz, T. (2003). Litter decomposition of picea orientalis, pinus sylvestris and castanea sativa trees grown in Artvin in relation to their initial litter quality variables. Turk J Agric For, 27, 237-243.

Sariyildiz, T., Savaci, G. & Maral., Z. (2017). Effect of different land uses (mature and young fir stands pasture and agriculture sites) on soil organic carbon and total nitrogen stock capacity in Kastamonu region. Kastamonu Univ., Journal of Forestry Faculty2017,17 (1), 132-142.

Sariyildiz, T., Varan, S.& Duman A., (2008). Effects of litter quality and enviromental factors on litter decomposition rates: a case study from Artvin and Ankararegions. Kastamonu Univ., Journal of Forestry Faculty, 2008, 8(2), 109-119.

Shi, S.W., Han, P.F., Zhang, P., Ding, F. & Ma, C.L. (2015). The impact of afforestation on soil organic carbon sequestration on the Qinghai Plateau. China. PloS one, 10(2), e0116591.

Tilman, D., Wedin, D. & Knops, J. (1996). Productivity and sustainability influenced by biodiversity in grassland ecosystems. Nature, 379, 718-720.

Tolay, U., Hazal, A. & Dönmez, E. (1982). Çeşitli toprak işleme yöntemlerinin Kerpe yöresindeki bozuk baltalıklarda ince tekstürlü toprakların fiziksel özellikleri ve ağaçlandırma başarısı üzerine etkileri. Kavak ve Hızlı Gelişen Yabancı Tür Orman Ağaçları Araştırma Enstitüsü, Yıllık BültenNo: 18, İzmit.

Tüfekçioğlu, A., Yüksek, T. & Kalay, H.Z. (2002). Gümüşhane ili Torul ilçesi yalancı akasya ağaçlandırmalarının biyokütle ve bazı toprak özellikleri yönünden incelenmesi. Gümüşhane ve Yöresinin Kalkınması Sempozyumu, Gümüşhane.

Ünver, M.C. (2007). Murat dağı (Uşak, Kütahya) Alpin ve Subalpin bölgesinin bazı bitki topluluklarında azot dönüşümleri üzerinde araştırmalar (Doktora Tezi), Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.

Villacís, J., Casanoves, F., Hang, S., Keesstra, S.& Armas, C. (2016). Selection of forest species for therehabilitation of disturbed soils in fields in the Ecuadorian Amazon. Science of the total environ.566-567, 761-770.

Visser, S., Keesstra, S., Maas, G.& De Cleen, M. (2019). Soil as a Basis to Create Enabling Conditions for Transitions Towards Sustainable Land Management as a Key to Achieve the SDGs by 2030. Sustainability11(23), 6792.

Waldrop, M.P., Holloway, M.J., Smith, D.B., Goldhaber, M.B., Drenovsky, R.E., Scow, K.M., Dick, R., Howard, D., Wylie, B., & Grace, J.B., 2017. The interacting roles of climate, soils, and plant production on soil microbial communities at a continental scale. Ecology98, 1957-1967.

Wan, S.Z., Gu, H.J., Yang, Q.P., Hu, X.F., Fang, X.M., Singh, A.N. & Chen, F.S., (2017). Longterm fertilization increases soil nutrient accumulations but decreases biological activity in navel orange orchards of subtropical China. J. Soil Sediment17,2346-2356.

Yu, J., Ning, K., Li, Y., Du, S., Han, G., Xing, Q., Wu, H., Wang, G.& Gao, Y., 2014. Wet and dry atmospheric depositions of inorganic nitrogen during plant growing season in the coastal zone of Yellow River Delta. The Scientific World J.Article ID 949213,1-8.

Yüksek F., Küçük M., Erdoğan Yüksel E. & Güner S. (2010). Artvin merkez Seyitler köyünde erozyon kontrol amaçlı yapılan ağaçlandırma çalışmasının bazı toprak özelliklerine etkisi. III. Ulusal Karadeniz OrmancılıkKongresi Bildiriler Kitabı, Artvin, 973-980.

Zhai J., Cong L., Yan, G., Wu, Y., Liu, J., Wang, Y., Zhang, Z.& Zhang, M . (2019). Influence of fungi and bag mesh size on litter decomposition and water quality. Environ. Sci. Pollut. Res. 26 (18), 18304-18315.

Zinn, Y.L., Marrenjo, G.J. & Silva, C.A. (2018). Soil c:n ratios are unresponsive to and use change in brazil: a comparative analysis. Agriculture, Ecosystems and Environment,255,62-72