Batı Karadeniz Bölgesi aynı yaşlı saf doğu kayını (Fagus orientalis Lipsky.) meşcerelerinin çeşitli iklim senaryolarına göre meşcere özelliklerinin tahmini ve simülasyonu
Estimating and simulation of stand features according to various climate scenarios of even aged pure eastern beech (Fagus orientalis Lipsky.) stands in the west Black Sea Region
Yazar: DAVUT ATAR
Danışman: PROF. DR. İLKER ERCANLI
Çankırı Karatekin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Hasılatı ve Biyometri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Biyoiklim = Bioclimatic ; Kayın ağacı = Beech ; Kayın ormanı = Beech forest

Özet:
Bu çalışmada, ülkemizde önemli bir yayılışa sahip olan asli ağaç türümüz Doğu Kayınının (Fagus orientalis Lipsky.) çeşitli meşcere özelliklerinin farklı iklim senaryolarına göre tahmin edilmesi ve bu özelliklerin simülasyonlarının ortaya konulması amaçlanmıştır. Batı Karadeniz Bölgesinde bulunan Bolu, Kastamonu, Zonguldak ve Sinop Orman Bölge Müdürlüklerinin idari sınırları içerisinde yayılış gösteren aynı yaşlı, doğal, saf ve müdahale görmüş, farklı sıklıktaki Doğu Kayını meşcerelerinde, büyüme ve artım özelliklerindeki değişkenliği yansıtacak şekilde farklı meşcere yaşı, verim gücü ve meşcere sıklıklarından alınmış olan toplam 240 adet örnek alan verisi kullanılmıştır. Bu veriler kullanılarak, doğrusal olmayan bir regresyon model yapısında çeşitli tek ağaç ve meşcere özellikleri ile birlikte yıllık ortalama sıcaklık ve yıllık toplam yağış gibi iklim özelliklerini içeren uzaklıktan bağımsız tek ağaç kabuklu çap artımı modeli, lojistik fonksiyona dayanan tek ağaç kuruma modeli, Gompertz (1825)'in doğrusal olmayan model yapısına dayanan meşcere ağaç sayısı modeli ve Schnute (1981) modeline dayanan genelleştirilmiş boy denklemi geliştirilmiştir. Bu modellerden, R yazılım dilindeki "GenSa" paketi kullanılarak, ağaçların çap artımında etkili olan bağımsız değişkenleri içeren doğrusal olmayan regresyon model yapısında yeni bir uzaklıktan bağımsız tek ağaç artım modelinin geliştirilmiştir. Bu çalışma kapsamında geliştirilen tüm bu alt modellerin büyüme simülatörü sisteminin bir elemanı olarak eş zamanlı olarak çalıştırılabilmesi için, Visual Basic programlama dili kullanılarak, MS Excel programı altındaki Visual Basic Application (VBA) ile bir program oluşturulmuştur. Geliştirilen büyüme simülatörü ile bu alt modellerin birlikte eş zamanlı çalıştırılması sağlanarak örnek alanların 2027, 2032, 2037, 2042, 2047, 2052, 2057, 2062, 2067, 2072, 2077, 2082, 2087, 2092, 2097 ve 2102 yıllarındaki 5 yıllık periyotlarla 16 farklı dönem için meşcere hacmi, göğüs yüzeyi, orta çap, meşcere biyokütlesi ve meşcere karbonu özelliklerinin simülasyon değerleri, Worldclim 2.1'den geleceğe ait iklim senaryolarının veri setleri kullanılarak HadGEM3-GC31-LL küresel iklim modelinin 3 farklı iklim senaryosuna (SSP 126, SSP 245 ve SSP 585) göre tahmin edilmiş ve simülasyon değerleri elde edilmiştir. Bu çalışmada simüle edilen meşcere özellikleri ile iklim özelliklerinde SSP 126, SSP 245 ve SSP 585'ten oluşan iklim senaryolarına göre 0,05 önem düzeyi ile anlamlı farklılıklar belirlenmiş; bu farklılığa ilişkin homojen alt gruplar değerlendirildiğinde; SSP 245 ve SSP 585 iklim
ii
senaryolarının, meşcere özellikleri bakımından aynı grupta ve benzer olduğu, SSP-126 iklim senaryosunun ise diğer iklim senaryolarına göre daha yüksek değerde meşcere özelliklerine sahip olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
The objective of this study is to estimate various stand characteristics of our main tree species, Eastern Beech (Fagus orientalis Lipsky.), which has an widely distribution in our country, under different climate scenarios, and to demonstrate the simulations of these characteristics. A total of 240 sample plot data were used in this study, which was taken to reflect the variability in growth and yield characteristics in Eastern Beech stands of the same age, natural, pure, and managed, within the Western Black Sea Region. These sample plots were selected with different stand ages, site qualities, and stand densities. In this study, several nonlinear regression models were developed utilizing the data mentioned earlier. These models include a distance-independent individual tree diameter increment model incorporating various individual tree and stand characteristics, climate variables such as annual mean temperature and annual total precipitation, a logistic function-based individual tree mortality model, a stand tree count model based on Gompertz (1825) nonlinear model structure, and a generalized height equation based on Schnute (1981) model. Using the "GenSa" package in the R programming language, a new distance-independent individual tree increment model was developed in a nonlinear regression model structure that includes the independent variables affecting the diameter increment of trees. In summary, the primary objective of this study was to develop various growth models, including individual tree increment and mortality models, using sample plot data from Eastern Beech stands in the Western Black Sea Region. Following the development of these models, were then integrated into a growth simulator system using the Visual Basic programming language for further analysis and simulation purposes. The developed growth simulator allowed the simultaneous operation of the sub-models, enabling the estimation and simulation of stand volume, basal area, mean diameter, stand biomass, and stand carbon properties for 16 different periods with 5-year intervals (2027, 2032, 2037, 2042, 2047, 2052, 2057, 2062, 2067, 2072, 2077, 2082, 2087, 2092, 2097, and 2102). The simulation values were obtained using future climate scenarios from Worldclim 2.1 and data sets of the HadGEM3-GC31-LL global climate model for three different climate scenarios (SSP 126, SSP 245, and SSP 585). This study identified significant differences were identified at a 0.05 significance level between the simulated stand properties and climate characteristics under the three climate scenarios (SSP 126, SSP 245, and SSP 585). When evaluating the homogeneous subgroups for these differences, it was determined that SSP 245 and SSP 585 climate scenarios were in the same group and similar in terms of stand properties, while the SSP 126 climate scenario had higher stand property values compared to the other climate scenarios.