Orman ekosistemlerinin erozyonu önleme fonksiyonunun amenajman planlama sürecine entegrasyonu
Integrating erosion control value of forest ecosystems into forest management planning process
Yazar: CAN VATANDAŞLAR
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET YAVUZ
Artvin Çoruh Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Orman amenajman planları = Forest management plans ; Su erozyonu = Water erosion ; Sürdürülebilir ormancılık = Sustainable forestry ; Toprak erozyonu = Soil erosion

Özet:
Toprak erozyonuyla oluşan arazi tahribatı, dünyanın birçok yerinde olduğu gibi Türkiye'de de en önemli çevresel sorunlardan biridir. Orman ekosistemleri, doğru yönetildikleri takdirde, bu sorunun çözümünde kilit rol oynamaktadırlar. Bu rolün daha da etkinleştirilmesi için ormanların odun üretimi gibi ekonomik fonksiyonlarının yanı sıra, erozyonu önleme gibi ekolojik fonksiyonlarının da Ekosistem Tabanlı Fonksiyonel/Çok Amaçlı Planlama (ETFOP) yaklaşımıyla hazırlanan orman amenajman planlarına yansıtılmaları gerekmektedir.
Bu çalışmanın amacı; ormanların erozyonu önleme fonksiyonunun Türkiye'deki ETFOP sistemine entegrasyonudur. Bu amaçla; Veliköy ve Olur Planlama Birimleri (PB)'nin (i) yıllık potansiyel toprak kaybı ve erozyonu önleme fonksiyonlarını sayısallaştırarak haritalamak, (ii) amenajman planlarında erozyonu önleme fonksiyonuna ayrılması gereken alanları belirlemek, (iii) bunun için gerekli olan kriter ve göstergeleri geliştirmek ve (iv) Toprak Koruma İşletme Sınıfları'nda toprak kaybını minimize edecek optimal orman kuruluşunu ortaya koymak hedeflenmiştir. Her iki PB'nde toplam 250 örnek alanda ağaç serveti ve artım envanteri yapılmıştır. Örnek alanlarda ölü örtü kalınlığı, diri örtü yüksekliği gibi birçok ilave değişken de ölçülmüş ve üst toprak örnekleri toplanmıştır. Erozyon risk haritaları ise Yenilenmiş Evrensel Toprak Kaybı Eşitliği (RUSLE) kullanılarak çok yüksek çözünürlüklü hava fotoğrafları ile üretilmiştir. Ormanların erozyonu önleme fonksiyonunu sayısallaştırmak için sahada hiç bitki örtüsünün olmadığını varsayan ve mevcut durumu modelleyen senaryolar tasarlanmıştır. Böylece sahadaki maksimum erozyon, potansiyel erozyon, önlenen erozyon ve toprak koruma performans indisi (TKPİ) gibi kantitatif göstergeler elde edilmiştir. Bu göstergeler yardımıyla, erozyonu önleme fonksiyonunu meşcere yapısıyla sayısal olarak ilişkilendirmek mümkün olmuştur.
Veliköy ve Olur PB'lerinde ormanların erozyonu önleme fonksiyonu sayesinde önlenen toprak kaybı miktarı sırasıyla 2,59 ve 5,08 Mt yıl-1'dır. Normal (>%10) kapalılıktaki ormanlar, bulundukları sahadaki erozyonu çıplak saha koşullarına göre %95'e varan oranlarda azaltabilmişlerdir. Değişik yaşlı seçme ormanlarda GD, GLD, LA rumuzlu kuruluşların; aynı yaşlı maktalı ormanlarda ise Çsc3, Çscd3, LGÇscd3 gibi meşcere tiplerinin ilgili fonksiyonu en iyi şekilde yerine getirdikleri anlaşılmıştır. Bu meşcerelerde neredeyse hiç erozyon yaşanmamıştır. Veliköy ve Olur'daki tüm bitki örtüsünün erozyonu önleme fonksiyonuna rağmen, sahadaki potansiyel toprak kaybı miktarlarının sırasıyla ort. 7,8 ve 15,8 t ha-1 yıl-1 olduğu tahmin edilmiştir.
Erozyon haritaları altlık olarak kullanılarak, potansiyel toprak kaybı tolere edilebilir miktarın (5 t ha-1 yıl-1) üzerinde olan orman alanları erozyonu önleme fonksiyonuna ayrılmış ve bu tür alanlara eta verilmemiştir. Diğer yandan, daha önce planlarda doğayı koruma fonksiyonuna ayrılmış olan fakat erozyon riski bulunmayan ormanlar tespit edilerek, bunların bir kısmı üretime aktarılmıştır. Yeni düzenlemeyle, Veliköy ve Olur PB'lerindeki erozyon azaltıldığı gibi, toplam periyodik (20 yıllık) eta miktarları da sırasıyla %12,3 ve %1,8 oranlarında artmıştır. Dolayısıyla, ilgili mevzuatta erozyonu önleme ve doğayı koruma fonksiyonlu ormanları belirlerken kullanılan ayrım kriterleri gözden geçirilmelidir.    
Sonuç itibariyle, ormanların erozyonu önleme fonksiyonunu maksimize edebilmek için değişik yaşlı seçme kuruluşunun tercih edilmesi gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Bunun mümkün olmadığı yerlerde saf ibreli, çok katlı ve sık meşcereler kurulmalıdır. Hangi meşcere tipi olursa olsun, ormanın kapalılık derecesi olabildiğince yüksek tutulmalıdır. Erozyonu önleme fonksiyonlu Sarıçam işletme sınıfları için optimal idare süresi, 100−120 yıl olmalıdır. Özellikle yüksek eğimli (>%30) sahalarda, 120 yılı aşan idare süresinin yıllık potansiyel toprak kaybı miktarını giderek arttırdığı anlaşılmaktadır. Sarıçam'ın Toprak Koruma İşletme Sınıfları için hedeflenmesi gereken göğüs yüzeyi ise yaklaşık 55 m2 ha-1'dır.
Bu çalışmada üretilen performans göstergeleri ve diğer modellerin, plan yapıcılar için önemli birer veri kaynağı oluşturacağı ve ileride geliştirilecek modelleme yazılımlarına altlık oluşturarak, bilimsel karar verme süreçlerinde yardımcı olacağı düşünülmektedir. Böylece gelişmiş ülkelerde olduğu gibi, Türkiye ormancılığında da gerçek anlamıyla ETFOP uygulamasına bir adım daha yaklaşılmış olacaktır.

Abstract:
Erosion-induced land degradation is considered to be one of the most important environmental problems in Turkey, as well as many parts of the world. Forest ecosystems play a crucial role in solving the problem if properly managed. Improving this role is closely related to integrating the ecological values of forests –such as erosion control− into forest management plans prepared under the Ecosystem-based Multi-functional Forest Planning (EBMFP) concept.
The main objective of this study is to integrate the erosion control value of forests into the EBMFP system used in Turkey. To this end, the aims were to; (i) quantify and map the annual potential soil loss and erosion control value, (ii) determine the forest areas allocated for erosion control in forest management plans, (iii) develop useful performance indicators for the integration process, and (iv) determine optimal forest forms minimizing soil losses in Veliköy and Olur Forest Planning Units (FPUs). Within these FPUs, growing stock and increment inventory was performed on 250 sample plots. In addition to typical inventory parameters; litter thickness, undergrowth height, and surface roughness were measured on the ground. Besides, topsoil samples were collected from each plot. Erosion risk maps were generated using the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) with very-high-resolution aerial photographs. Two scenarios were developed for quantifying the erosion control value. Thus, the amount of maximum, potential, and prevented erosion, as well as the soil protection performance index (SPPI), were calculated for the case study areas. Finally, the erosion control value was quantitatively related to each stand's biophysical structure.
Thanks to the erosion control value of forests, 2.59 and 5.08 Mt yr-1 of soil were retained in place in Veliköy and Olur FPUs, respectively. Productive forests (canopy cover>10%) could reduce erosion rates by as much as 95% compared to the bareland conditions. In terms of soil protection performance, the best stand types were GD, GLD, and LA among uneven-aged forests, while Çsc3, Çscd3, and LGÇscd3 were prominent among even-aged stands. There was almost no soil loss on lands covered by those stand types. Despite the protective effects of all land cover types in the FPUs, the average annual soil losses were predicted to be 7.8 and 15.8 t ha-1 yr-1 for Veliköy and Olur, respectively.
Given the erosion risk maps, the forest lands currently suffering from intolerable soil losses (>5 t ha-1 yr-1) were allocated to erosion control and no wood production activity was planned for those forests. On the other hand, the forest lands previously allocated to the nature protection value, but showing no erosion risk, were detected and some of them were assigned to wood production. Thanks to the new arrangement, potential soil losses were reduced while periodic (20-year) allowable cut amounts increased by 12.3% and 1.8% for Veliköy and Olur FPUs, respectively. Thus, we conclude that the functional land allocation criteria currently used in the Turkish forest management guideline need to be revised.
Overall, an uneven-aged management system should be preferred for maximizing the erosion control value provided by forest ecosystems. If this is impossible due to poor site conditions, the establishment of multiple-layered, dense, and pure coniferous stands should be aimed. No matter which stand type is preferred, the forest's canopy cover ratio must be as high as possible. The optimal rotation age is 100−120 years for Scots pine forests allocated for erosion control. Potential soil loss gradually increases after 120 years, particularly on steep sites (slope>30%) of Scots pine. Finally, a stand basal area of around 55 m2 ha-1 seems to be optimal for these forests. 
The performance indicators, models, and maps presented in this study are expected to be essential data sources for forest management planners and practitioners. These may also help in scientific decision-making by serving as a baseline for national decision support systems to be activated in the future. Thus, Turkey will likely move towards more effective implementation of the EBMFP on the ground, like many developed countries.