Bazı Anadolu karaçamı (Pinus nigra Arnold ssp. pallasiana [Lamb.] Holmboe) orijinlerinin dona ve kuraklığa karşı dayanıklılıklarının ekofizyolojik olarak belirlenmesi
Ecophysiological determination of cold and drought tolerances of some Anatolian black pine (Pinus nigra Arnold ssp. pallasiana [Lamb.] Holmboe) origins
Yazar: BORA İMAL
Danışman: PROF. DR. CEMAL ÜNAL ALPTEKİN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Silvikültür Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Don olayı = Frost incident ; Karaçam = Black pine ; Kuraklık = Drought

Özet:
Bu çalışmada, 6 farklı biyoiklim zonunu temsil eden 7 Anadolu Karaçamı orijininden yetiştirilen fidanlar üzerinde laboratuvar ortamında ölçülen bazı fizyolojik parametreler ile orijinlerin dona ve kuraklığa karşı dayanıklılıkları araştırılmıştır.
Don ve kuraklık testlerinin yapılması kapsamında öncelikle 2010 yılı mart ayında orijinlerden kozalak toplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Toplanan kozalaklardan elde edilen tohumlar yine aynı yılın nisan ayında Bahçeköy Orman Fidanlığında enso tipi kaplara ekilerek kullanılacak olan fidanlar yetiştirilmiştir. Elde edilen 2+0 yaşlı Anadolu Karaçamı fidanları ile kuraklığa dayanıklılık, 3+0 yaşında fidanlar ile de dona dayanıklılık testleri yapılmıştır.
Kuraklık testleri kapsamında fidanlar üzerinde Ağustos ayında yapılan transpirasyon analizleri ile su kayıplarına karşı verilen fizyolojik tepkimede, traspirasyonun birinci aşamasının en önemli aşama olduğu belirlenmiştir. Buna göre söz konusu birinci aşamada stomalarını daha erken kapatan ve daha yüksek su potansiyeline sahip (Ψw1)   Çerkeş, Karaman, Kargı, Kızılcahamam ve Nallıhan orijinleri daha az su kaybetmişlerdir. Traspirasyonun ikinci aşamasında da bu durum benzer şekilde devam etmiştir. Yine birinci ve ikinci aşama sonunda iyi tutum sergileyen orijinlerin kütikular yolla da daha az su kaybettikleri görülmüştür.
Orijinleri temsil eden fidanlarla Ağustos ayında yapılan basınç-hacim (P-V) eğrisi analizlerinde, tam doygun haldeki osmotik potansiyel (Ψπ100), solma noktasındaki ozmotik potansiyel (Ψπ0), yine bu noktadaki, oransal su içeriği (RWCzt) bakımından, orijinler arasında belirgin farklar olmamakla birlikte en iyi fizyolojik tepkiyi Karaman, Nallıhan ve Kızılcahamam orijinleri sergilemiştir. Yine söz konusu analizde kuraklığa karşı dayanıklılığın en belirgin göstergesi olan en yüksek elastik modül (Emax) bakımından orijinler arasında ise farklar belirgindir. En yüksek elastik modül Karaman, Nallıhan ve Kızılcahamam orijinlerinde tespit edilmiştir.        
Kış mevsiminde yapılan dona dayanıklılık testleri kapsamında fidanlar 4 farklı sıcaklık derecesine maruz bırakılmıştır (-20, -25, -30 ve -40 0C). İyon sızıntısı, klorofil floresans ve görsel değelerlendirme yöntemi sonuçlarına göre don zararının orijinler üzerinde -20 0C ile -25 0C arasında başladığı tespit edilmiştir. Ayrıca -25 0C den sonra orijinler arasında farklılaşmalar başlayarak bazı orijinlerin -30 0C düşük sıcaklıklara kadar dayandıkları belirlenmiştir. -40 0C sıcaklık kademesinde ise tüm orijinlere ait fidanlar hayatını kaybetmiştir. Yapılan testler neticesinde dona en dayanıklı orijinler Karaman, Çerkeş ve Kargı olarak belirlenmiştir. Dirgine ise sona en duyarlı orijin olmuştur. 
İlkbahar mevsiminde yapılan dona dayanıklılık testleri kapsamında ise fidanlar 3 farklı sıcaklık derecesine maruz bırakılmıştır (-5, -10 ve -15 0C). İyon sızıntısı, klorofil floresans ve görsel değerlendirme yöntemi sonuçlarına göre don zararının orijinler üzerinde -5 0C ile -10 0C arasında başladığı tespit edilmiştir. İlkbaharda yapılan don testlerinde orijinler arasında herhangi bir fark bulunmamıştır.
Anadolu Karaçamı orijinlerinin kuraklığa ve dona karşı dayanıklılıkları ile temsil ettikleri biyoklimatik zonlar arasında anlamlı ilişkiler tespit edilmiştir. Yaz kuraklığı indisi (S) ve yağış-sıcaklık katsayısı (Q) nispeten düşük olan (daha şiddetli yaz kuraklığı) orijinler (Karaman, Nallıhan ve K.Hamam) transpirasyon ve basınç-hacim (P-V) eğrisi analizleri ile kuraklığa en dayanıklı olarak belirlenmiştir. Yine soğuk zonları temsil eden alanlarda, mutlak minima ve en soğuk ayın minimum sıcaklık ortalama değerleri (m) düşük olan orijinler (Karman ve Çerkeş) uygulanan don testleri sonucunda dona en dayanıklı orijinler olarak tespit edilmiştir. 

Anahtar kelimeler: Anadolu Karaçamı, Ekofizyoloji, Kuraklığa dayanıklılık, Dona dayanıklılık, Transpirasyon, Basınç-Hacim eğrisi, Elastik modül, Klorofil floresans, İyon sızıntısı, Görsel değerlendirme

Abstract:
In this study, cold and drought hardiness were investigated in the laboratory using some measured physiological parameters on seedlings representing 6 different bioclimatic regions from 7 Anatolian Black Pine provenances.
Firstly, cones were collected in March of 2010 from provenances. Seedlings were propagated in the containers in April in Bahçeköy Forest Nursery. Drought tolerance was tested on 2+0 years old seedlings and cold tolerances were tested on 3+0 year old seedlings. 
It was found that the first stage of transpiration process was important in physiological arranging of seedlings in transpiration analysis in August. Accordingly, Çerkeş, Karaman, Kargı, Kızılcahamam and  Nallihan provenances which close their stoma earlier and has higher water potential, lose less water in the first stage.  In the second stage of the transpiration, similar situations were continued. In the first 2 stages, provenances lost less water with cuticular transpiration rate. 
According to the results of presure-volume curve (P-V) analysis, very less variations were observed among origins according to full turgor osmotic potentials, zero turgor osmotic potentials, relative water content at zero turgor point in August. With these values, Karaman, Nallıhan and Kızılcahamam provenances were performed best pysiological response. Also, differences became more evident in maximum elastic modules of the provenances. The highest elastic modül were determined in Karaman, Nallıhan and Kızılcahamam. 
In cold hardiness test, the seedlings were exposed to four different freezing temperature in winter (-20, -25, -30 and  -400C). Cold damages on seedlings started from -20 0C and -25 0C according to chlorophyll fluorescence, electrolyte leakage and visible observation methods. In addition, it was found that some provenances survived untill -30 0C. All provenances were died at -40 0C. As as result, it was concluded that most resistant provenaces were Karaman, Çerkeş and Kargı. The most sensitive provenance was Dirgine. 
Cold hardiness test which were done in April the seedlings were exposed to three different freezing temperature (-5, -10 and  -150C). Cold damages on seedlings were started from -5 0C and -10 0C according to chlorophyll fluorescence, electrolyte leakage and visible observation methods. In addition there weren't any significant difference among provenances. 
Significant relations were found between drought and cold tolerances of Anatolian Black Pine provenances and their bioclimatical regions. Provenances (Karaman, Nallıhan ve K.Hamam) which have relatively lower summer drought indice (S) and precipitation-temperature coefficient (Q) were determined as the most tolerant to drought with P-V curve and transpration analysis. Provenances (Karman ve Çerkeş) which have lower absolute minimum and minimum average temperature values of the coldest month (m) were determined as the most tolerant to cold.
March, 2015, 179 Pages 
Keywords: Anatolian Black Pine, Ecophysiology, Drought hardiness, Cold hardiness, Transpiration, Pressure-volume curves, Elastic modulus, Chlorophyll fluorescence, Electrolyte leakage, Visual evaluation