Farklı orman ölü örtülerinin su kalitesi üzerine etkileri
The effect of different forest on water ouality
Yazar: HOSEİN KHOROSHİ EİSALOU
Danışman: PROF. DR. KAMİL ŞENGÖNÜL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Bilindiği gibi yağış havzalarında, bitki örtüsü, su verimi ve kalitesi üzerinde doğrudan etkili bir faktördür. Bir yağış havzasında yağış miktarını ve suyun depolandığı toprak özelliklerini değiştirmek mümkün bulunmamasına karşılık havzanın bitki örtüsünün cinsi, sıklığı, yaşı, yapısı ve toprak yüzeyinde ölü örtü gibi özellikleri hem su verimini hem de su kalitesini doğrudan etkilemektedir. Özellikle bitki ? toprak ? su ilişkileri çerçevesinde ölü örtü önemli bir röle sahiptir. Hidrolojik döngüde, orman ölü örtülerinin, dere akımları ve su verimi üzerindeki etkileri yanı sıra, yağış sularının tutulup toprağa iletilmesi aşamasında, toprak yüzeyinde bir infiltirasyon katmanı işlevi üslenerek su kalitesini de etkilemektedir. Bu araştırmada farklı ölü örtüde sözkonusu etkinin ne kadar olacağını ortaya koymak önem taşımaktadır.Araştırma alanı İstanbul ili, Sarıyer ilçesi, Bahçeköy sınırları içinde yer alan Belgrad Ormanı'nın bir parçası olan Atatürk Arboretumu içerisinde yer almaktadır. Bu araştırmada, farklı orman ölü örtülerinden filtire olan su, orman altı yağış ve açık alana düşen yağmur sularını karşılaştırmak amacı ile rastlantı tekniğine dayanarak yapraklı ve iğne yapraklı olmak üzere üç farklı meşçere tipi belirlenmiştir. Deneme alanları için karaçam (Pinus nigra pallasiana), meşe (Quercus petraea (Mattuschka) Lieb ve Q. robur L) ve kayın ( Fagus orientalis ) meşçereleri olmak üzere üç farklı ağaç türü seçilmiştir. Farklı orman altında gelişen ölü örtülerden infiltire olan suların toplanması amacı ile bir düzenek geliştirilmiştir. Ayrıca karşılaştırmak amacı ile orman ağaçlarının tepe çatısından damlamak suretiyle toprağa ulaşan ve orman altı yağış olarak nitelendirilen yağış ve açık alana düşen yağışlardan da su örnekleri alınması için yağış toplama kapları kullanılmıştır.Deneme alanlarından su örnekleri Aralık 2007 yılında alınmaya başlamış ve Haziran 2009 yılında sona erdirilmiştir. Araştırma süresince toplam 30 kere su örneği alınabilmiştir. Alınan su örnekleri üzerinde Total Kjeldhal Azot, Total Fosfor, Permanganat Potasyum indeksi, Nitrat (NO3)-, Amonyak (NH3) , Sülfat (SO4)2- , Klorürür (Cl)-, Na+, K+, Ca+, Mg2+, Fe, pH, Elektrik İletkenliği (E.C.) ve Kurşun (Pb) miktarı bakımından kimyasal analiz yapılmıştır. Yapılan analiz sonucunda farklı ağaç türlerine ait ölü örtü, orman altı ve yağmur suyuna ilişkin elde edilen veriler birbirleri ile karşılaştırılmış ve gereken istatistik değerlendirmeler yapılmıştır.Yapılan değerlendirmeler sonucu orman altı karaçamda pH miktarının orman altı meşe ve orman altı kayına nazaran daha düşük çıkmıştır ve farklı ölü örtülerde pH miktarının ağaç türlerine göre farklılık gösterdiği ortaya çıkmıştır. Ayrıca iletkenlik açısından ölü örtü meşe, Kayın ve karaçamda bulunan iletkenlik değeri, aynı ağaç türlerine ait orman altı yağış ve yağmur suyuna nazaran ciddi bir artış göstermiştir. Ağaç türlerini dikkate almaksızın ortalama iletkenlik değeri ölü örtü de 131,15 µs olmuştur.Araştırmamız sırasında ölü örtülerde sülfat miktarı önemli derecede azalma göstererek yaklaşık 1 mg/l seviyesine inmiştir. Başka bir ifade ile sülfat ölü örtü tarafında tamponlanmıştır. Magnezyum miktarı farklı ağaç türlerine ait ölü örtülerde, aynı ağaç türünün orman altı yağış ve yağmur suyuna göre önemli derecede artış göstermiştir. Bunun yanı sıra amonyak miktarının yağmur suyu ile farklı ağaç türlerine ait orman altı ve ölü örtülerinde önemli bir değer farkı olmamıştır. Diğer taraftan organik madde miktarı göstergesi olan permanganat indeksi, farklı ağaç türlerine ait orman altı su örneklerinde yağmur suyuna kıyasla önemli derecede artış göstermiştir. En fazla permanganat indeksi değeri ise karaçam ölü örtüsünde ortaya çıkmıştır. Diğer bir değim ile iğne yapraklı olan karaçamda organik madde miktarının daha fazla olduğunu söylemek mümkündür.Ortalama alüminyum değeri yağmur suyunda 0.37 mg/l olmuştur ve farklı ağaç türlerin orman altlarına (OA Meşe, OA Kayın ve OA Karaçam) ait alüminyum değerleri statiksel anlamda yağmur suyu ile önemli bir farklılık göstermemiştir. Ölü örtü meşe, Kayın ve karaçamda alüminyum değeri aynı ağaç türlerinin orman altı ve yağmur suyuna nazaran ciddi anlamda artış göstermiştir. Farklı ağaç türlerine ait ölü örtülerini dikkate aldığımızda alüminyum değeri açısından türler arası farklılık önemli olmamıştır.Ortalama TKN değeri yağmur suyunda 1.02 mg/l olmuştur. Farklı ağaç türlerin orman altılarına (OA Meşe, OA Kayın ve OA Karaçam) ait TKN değerleri ile yağmur suyu arasında önemli bir farklılık olmamıştır. Diğer bir ifade ile ağaç dal ve yapraklarından akan su TKN değeri üzerinde etkili olmamıştır. Buna karşılık ölü örtü meşe, Kayın ve karaçamda TKN miktarı önemli derecede artmıştır.

Abstract:
As it is known, vegetation is a directly effective factor on rainfall basins' water yield and quality. In a rainfall basin, it is not possible to change the amount of rainfall and the properties of soil that store water, but the type, thickness, age, and structure of the basin?s vegetation, and properties such as the forest floor on the soil surface, directly affect both water quality and water yield. Especially, within the relations framework of Plant-Soil-Water, the forest floor has an important role. In a hydrological cycle, the forest floor affects not only stream flows and water yield but also water quality by undertaking an infiltration layer function on the soil surface during infiltration of rainfall water to the soil. In this study, it is important to determine the amount of the mentioned effect in different forest floors.The research area is located within Atatürk arboretum that is a part of Belgrad Forest in Bahçeköy, Sarıyer, Istanbul. In this research, throughfall, and rainwater falling on the field based on coincidence technique, including leaved and coniferous, three types of different stand were determined to compare the filtered water from different forest floors. In the experiment area, three kinds of stands including Pinus nigra pallasiana, Quercus Sp (Q. petraea (Mattuschka) Lieb ve Q. robur L). and Fagus orientalis were selected. In order to store the filtered water from developing forest floor under different forests, a mechanism was developed. In addition, in order to compare, rain-gauges were used to get water samples from rainfall that is known as throughfall reaching the soil through dripping from the roof peak of forest trees and also rainfall that drips to open fields.Water samples from the trial areas started to be taken in December 2007 and ended in June 2009. Water samples were taken a total of 30 times during the research period. Chemical analysis was done on the water samples, in point of the amount of total Kjeldhal Nitrogen, total Phosphorus, index of Potassium Permanganate, Nitrate ( NO3 )-, Ammonia ( NH3 ), sulfate ( SO4)2-, chloride (Cl )-, Na+, K+, Ca+, Mg2+, Fe, PH, Electrical Conductance ( E.C ) and lead ( Pb). As a result, the data obtained from forest floor, throughfall, and rainfall belonging to different tree species was compared and the required statistical analyses were done.According to the findings, the pH value of the Throughfall Pinus Nigra was lower than the under forest Oak and the under forest Beech pH value. In different under floors, according to the tree species, the pH values showed a difference. Furthermore, in terms of conductance, the conductance value in the forest floor of Oak, Beech, and Pinus Nigra showed a significant increase compared to the throughfall and rainfall of the same tree species. Regardless of the tree species, the average value of conductance in the forest floor was 131,15 µS/cm.In terms of Sulfate value, the amount of Sulfate in all forest floors including Oak, Beech, and Pinus nigra, by showing a significant decrease, had approximately decreased to 1mg/L level. In other words, the sulfate had been kept by the forest floor. The amount of magnesium in the forest floor of different tree species had increased significantly compared to the throughfall and rainfall water of the same tree species. Moreover, there was not any important difference in the amount of ammonium between rainfall water and throughfall and the forest floor of different tree species.On the other hand, Permanganate index as an indicator of the amount of organic matter had increased significantly at the under floor water samples of different tree species compared to rainfall water. The maximum value of permanganate index had emerged in the forest floor of Pinus Nigra. In other words, it is possible to say that the amount of organic material at coniferous Pinus Nigra is more.The average value of aluminium in rainfall water was 0.37 mg/L. Statistically, an important aluminium value difference was between different tree species? throughfall (OA-Oak, OA-Beech, and OA-Larch) and rainfall water. The aluminium value in the forest floor of Oak, Beech, and Larch showed a more serious increase than the throughfall and rainfall water of the same tree species. When we consider the forest floors of different tree species in terms of aluminium value, there were not significant differences between species.The average value of TKN in the rain water was 1.02 mg /L. There was not any TKN value difference between the throughfall of different tree species and rainfall. In other words, flowing water on the tree branches and leaves had not affected the value of TKN. However, the amount of TKN in the forest floor of Oak, Beech, and Pinus nigra significantly increased.