Meşe ve gürgen meşcerelerinde kök ayrışmasının zamansal değişimi
Temporal variation of root decomposion in oak and hornbeam stands
Yazar: HALENUR YAVUZ
Danışman: DOÇ. DR. SERDAR AKBURAK
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Bu çalışmada İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Orman Fakültesi Eğitim ve Araştırma Ormanında 2021 – 2022 yılları arasında Macar meşesi (Quercus frainetto Ten.) ve adi gürgen (Carpinus betulus L.) meşcerelerinde kök ayrışmasının zamansal değişimi incelenmiştir. Her iki tür için de farklı çap sınıflarına ait ayrışma keseleri hazırlanmıştır. Bu ayrışma keselerinin içine yerleştirilen köklerin kalan kütle miktarı, ayrışma sabiti "k", lignin ve selüloz miktarı, kökte karbon, azot ve besin içerikleri belirlenmiştir. Ayrıca ayrışmaya etki eden toprak özelliklerinden toprak sıcaklığı, toprak nemi, toprak pH'sı, toprak karbon ve azot içerikleri, mikrobiyal solunum, mikrobiyal biyokütle karbon ve azot miktarları incelenmiştir.  
Bir yıl süren araştırma boyunca meşe türünün kılcal köklerinde yaklaşık %33 ince köklerde ise %30'luk kısım dönüşüm uğrarken gürgende ise kılcal köklerde yaklaşık %36 ince köklerde %48'lik bir dönüşüm söz konusudur. Ayrışma sabiti "k" her iki türde de zamansal olarak azalma göstermiş ve ortalama meşe köklerinde kılcal köklerde 0,56 ince köklerde 0,52 arasında; gürgende ise kılcal köklerde 0,55 ince köklerde ise 0,80 arasındadır. Ayrıca her iki kök sınıfı için %95' nin ayrışması için gerekli zamanın kılcal köklerde 5,4 yıl ince köklerde ise 5,8 yıl olduğu, belirlenirken gürgende kök sınıfının %95'nin ayrışması için gerekli olan zamanın kılcal kökte 5,5 yıl ince kökte ise 3,8 yıl belirlenmiştir Köklerdeki lignin miktarı, meşe türünün kılcal köklerinde  ortalama % 60,91, ince köklerde ise %59,54; gürgen türünde kılcal köklerde %58,25, ince köklerde %62,3 olarak mevcutken selüloz miktarı ise meşe kılcal köklerde ortalama %2,22, ince köklerde %2,79 olarak tespit edilirken gürgen kılcal köklerinde ise %2,85, ince köklerde %4,27 olarak bulunmuştur. Kökteki karbon miktarı meşenin kılcal köklerinde %41 ile %49,9 arasında ince köklerde ise  %43,5 ile %49,54 arasında bulunmuştur. Gürgen kılcal köklerinde karbon %43,2 ile %50,68 arasında mevcutken ince köklerde %41,79 ile %48,5 arasındadır. Azot içeriği ise meşe kılcal köklerde %1,37 ile %1,66 arasında ince köklerde ise %1,28 ile %1,61 arasında bulunmaktadır. Gürgen türünde ise azot oranı kılcal köklerde %1,37 ile %1,66 ince köklerde %1,28 ile %1,61 arasındadır. Bitki besin elementleri ise iki kategori olmak üzere makro (P, K, Mg, Ca ve Na) ve mikro (Al, Fe, Mn, Zn ve Cu) besin elementleri olarak değerlendirilmiştir. Her iki türde makro ve mikro elementler kılcal köklerde yüksek seviyede olduğu tespit edilmiştir. Toprak örneklerinde ise mikrobiyal solunum, mikrobiyal biyokütle azot ve mikrobiyal biyokütle karbon miktarlarına bakılmıştır. Mikrobiyal solunum meşe topraklarında en yüksek haziran ve en düşük eylül ayında, gürgen meşcerelerinde ise en yüksek mart ve nisan aylarında, en düşük aralık ayında belirlenmiştir. Mikrobiyal solunumda her iki türün topraklarında kış aylarında düşüş görülmüştür. Meşe türünün topraklarında mikrobiyal biyokütle azot miktarı en yüksek ekim ayında en düşük mayıs ayında bulunmuştur. Mikrobiyal biyokütle karbon miktarı ise en yüksek nisan ayında en düşük ocak ayında ölçülmüştür. Gürgende ise mikrobiyal biyokütle azot miktarı en yüksek temmuz ayında en düşük kasım ayında mikrobiyal biyokütle karbon miktarı en yüksek nisan ayında en düşük mayıs ayında ölçülmüştür.
 Kök sınıfları dikkate alınarak yapılan korelasyon analizine göre ise meşe köklerinde kalan kütlenin  ayrışma katsayısı, mikrobiyal biyokütle azot ve mikrobiyal biyokütle karbon  ile negatif ilişki olduğu toprak özellikleri arasında ise toprak nemi  ile toprak sıcaklığı, toprak karbonu  ve toprak karbon/azot miktarı  arasında kuvvetli bir negatif ilişki belirlenmiştir. Gürgende ise kök sınıflarında ortak olarak kalan kütle miktarı ile kök karbon/kök azot oranı pozitif yönde; kök azot miktarı, mikrobiyal biyokütle karbon, ve mikrobiyal biyokütle karbon/mikrobiyal biyokütle azot ile negatif ilişkisi tespit edilmiştir.Toprak özellikleri arasındaki ilişki değerlendirildiğinde mikrobiyal solunumun, topraktaki azot miktarı negatif yönde, topraktaki karbon/azot miktarı pozitif yönde ilişkisi tespit edilmiştir. Toprak nemi bakımından toprak sıcaklığı ve pH ile negatif yönde ilişki bulunmaktadır.
Yapılan çalışma sonucu değerlendirildiğinde her iki ağaç türünde de kütle kaybının ilk üç aylık dönemde daha çok olduğu ve mevsimsel değişiminde önemli olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte aynı yetişme ortamı içerisinde ayrışma üzerinde farklı etki faktörlerinin olduğunu ve karmaşık ilişkilerin söz konusu olduğunu göstermiştir

Abstract:
In this study, the temporal changes in root decomposition were investigated in the oak (Quercus frainetto Ten.) and hornbeam (Carpinus betulus L.) stands in the Istanbul University-Cerrahpaşa Faculty of Forestry Education and Research Forest between 2021 and 2022. Decomposition bags were prepared for different diameter classes for both species. The remaining mass of roots placed in these decomposition bags, decomposition coefficient "k", lignin and cellulose content, carbon and nitrogen content in the roots, and nutrient contents were examined, while the soil samples affecting decomposition were analyzed for soil temperature, soil moisture, soil pH, soil carbon and nitrogen content, microbial respiration, and microbial biomass carbon and nitrogen content.

During the one-year study period, approximately 33% of fine roots and 30% of coarse roots of oak underwent decomposition, while in hornbeam, approximately 36% of fine roots and 48% of coarse roots underwent decomposition. The decomposition coefficient "k" showed a temporal decrease in both species, ranging from 0.56 to 0.52 in oak fine roots and 0.55 to 0.80 in hornbeam fine roots. Additionally, the time required for 95% decomposition for both root classes was determined to be 5.4 years for fine roots and 5.8 years for coarse roots in oak, while in hornbeam, it was 5.5 years for fine roots and 3.8 years for coarse roots. The lignin content in oak roots averaged 60.91% in fine roots and 59.54% in coarse roots, while in hornbeam roots,it was 58.25% in fine roots and 62.3% in coarse roots. The carbon content in oak roots ranged from 41% to 49.9% in fine roots and from 43.5% to 49.54% in coarse roots, while in hornbeam roots, it ranged from 43.2% to 50.68% in fine roots and from 41.79% to 48.5% in coarse roots. The nitrogen content in oak roots ranged from 1.37% to 1.66% in fine roots and from 1.28% to 1.61% in coarse roots, while in hornbeam roots, it ranged from 1.37% to 1.66% in fine roots and from 1.28% to 1.61% in coarse roots.Plant nutrient elements were evaluated as macro (P, K, Mg, Ca and Na) and micro (Al, Fe, Mn, Zn, and Cu) nutrient elements. Macro and micro elements were found to be at high levels in fine roots in both species. Soil samples were analyzed for microbial respiration, microbial biomass nitrogen, and microbial biomass carbon. Microbial respiration in oak soils was highest in June and lowest in September, while in hornbeam stands, it was highest in March and April and lowest in December. Both species showed a decrease in microbial respiration during winter months. The microbial biomass nitrogen in oak soils was highest in October and lowest in May, while microbial biomass carbon was highest in April and lowest in January. In hornbeam, microbial biomass nitrogen was highest in July and lowest in November, while microbial biomass carbon was highest in April and lowest in May.

Correlation analysis based on root classes revealed a negative relationship between remaining mass and decomposition coefficient, microbial biomass nitrogen, and microbial biomass carbon in oak roots. Among soil properties, a strong negative relationship was found between soil moisture and soil temperature, soil carbon, and soil carbon/nitrogen ratio. In hornbeam, a positive correlation was observed between remaining mass and root carbon/root nitrogen ratio, while a negative correlation was observed with root nitrogen content, microbial biomass carbon, and microbial biomass carbon/microbial biomass nitrogen. Evaluation of the relationship between soil properties showed a negative relationship between microbial respiration and soil nitrogen content and a positive relationship with soil carbon/nitrogen ratio. Soil moisture was negatively correlated with soil temperature and pH.

In conclusion, the study indicated that mass loss was higher in the first three months and varied seasonally in both tree species. However, it has been shown that there are different influencing factors on decomposition within the same growing environment and that there are complex relationships