3 İTÜ-UHUZAM, Fen Bilimleri Enstitüsü Giriş Katı, 34469, Maslak,

Transkript

1 ARTVİN YÖRESİNDE LADİN (Picea orientalis L. Link.) ORMAN ALANLARINDA BÖCEK ZARARLILARI NEDENİYLE OLUŞAN TAHRİBATIN İZLENMESİNDE UYDU GÖRÜNTÜLERİNİN KULLANIMI Filiz Sunar Erbek 1 Zafer Ölmez 2 Z. Damla Uça Avcı 3 1 İTÜ-İnşaat Fakültesi, Jeodezi ve Fotogrametri Müh. Böl., Uzaktan Algılama Anabilim Dalı, Maslak, 34469, İstanbul, fsunar@ins.itu.edu.tr 2 Kafkas Üniversitesi, Artvin Orman Fakültesi, Artvin, zaferolmez@yahoo.com 3 İTÜ-UHUZAM, Fen Bilimleri Enstitüsü Giriş Katı, 34469, Maslak, İstanbul, damla@cscrs.itu.edu.tr Özet Ülkemizdeki toplam orman alanı 20.7 milyon hektar olup çeşitli nedenlerle azalma eğilimindedir. Orman varlığının azalmasına yol açan başlıca nedenler arasında zararlı böcek ve mantarların yol açtığı doğal yıkımlar gelmektedir ve bu konuda yılda ortalama bin hektar alanda mücadele sürdürülmektedir. Bu zararlılardan en başta gelenleri, Ips typographus, Ips sexdentatus, Dendroctonus micans olup, Doğu Karadeniz yöresi ormanlarının en önemli ağaç türlerinden birisi olan Doğu Ladininde (Picea orientalis L. Link.) çok büyük tahribatlara neden olmaktadır. Bu zararlılardan Ips typographus a karşı yıllarca biyoteknik mücadeleler yapılmasına rağmen tam başarı sağlanamamıştır ve mücadele devam etmektedir. Günümüzde gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler, geleceğe dönük ormancılık faaliyetlerini yersel yöntemlerin yanı sıra Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri gibi yeni teknolojilere bağlı olarak yapmaktadır. Özellikle güç arazi şartları nedeni ile mücadelenin çok zor ve pahalı olduğu orman alanlarında çok-zamanlı uydu görüntü verilerinin kullanımı

2 ile, oluşan doğal tahribatın izlenmesi ve böylelikle gelecekte söz konusu böcek zararlılarına karşı yapılacak olan mücadelenin daha etkin olması ve epideminin yoğun olarak görüldüğü alanlarda mücadeleye ağırlık verilmesi mümkün olmaktadır. Ayrıca yoğun zarar görülen alanlarda gelecekte yapılması gerekecek silvikültürel çalışmaların önceden planlanması mümkün olacaktır. Bu amaca yönelik olarak, bu çalışmada çok-zamanlı SPOT-2 uydu görüntüleri ile pilot bölge olarak seçilen Artvin Atila (Hatilla) Vadisi Milli Parkı orman alanlarında kabuk böceklerinin vermiş olduğu zarar alansal olarak belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Ladin, Picea orientalis L. Link., Ips typographus, Uzaktan algılama, çok zamanlı uydu verileri Abstract In our country, total forest area, 20.7 million hectares, has been declining for various reasons every year. Main reasons are natural damages caused by pest attacks and fungi and the government and administrative departments have been struggling with them in vast area, hectares per year. Among these insects, Ips typographus, Ips sexdentatus, Dendroctonus micans, rank first and have enormous damage to on oriental spruce trees, which are so important forest type in Black Sea region. Although some biotechnique and biomechanical prevention methods were applied against Ips typographus for many years, but not yielded satisfactory results. Today, developed and developing countries are using new technologies such as remote sensing and GIS for the management of their forest resources for future needs besides field measurements. Especially in the forest areas where the struggling are difficult and expensive due to hard field conditions, with the use of the multitemporal satellite images, it is possible to monitor the natural damages

3 occured and than to make the struggling efficiently that will be done later on and to focus on the areas where intense epidemic disease are seen. Besides, it will also be possible to preplan the silvicultural studies to be done in future. For this purpose, in this study, the damage (as an areal extent) caused by these insects in the selected pilot area, Artvin- Atila (Hatilla) Valley National Park and neighbourhood, was assessed by using multitemporal SPOT-2 satellite images. Keywords: Oriental Spruce, Picea orientalis L. Link., Ips typographus, Remote Sensing, Multi-spectral satellite images Giriş Biyolojik bir ekosistem olan ormanlar, temiz su ve oksijen üretmek, iklim değişikliğini, hava kirliliğini ve erozyonu önlemek, toprak-su-karbon dengesini sağlayarak doğadaki tüm sistemlerin geliştirilmesini sağlamak gibi önemli ve ekonomik değeri ölçülemeyen çok sayıda yaşamsal fonksiyonu yerine getirmektedir. Ülkemizdeki toplam orman alanı 20.7 milyon hektar olup çeşitli nedenlerle (yangınlar, hastalıklar, zararlı böcek ve mantarların yol açtığı doğal yıkımlar, rüzgar ve kar devirmeleri, yasa dışı müdahaleler vb.) azalma eğilimindedir (Göktürk, 2003). Yapılan son bilimsel araştırmalara göre Dünya ormanlarından yılda ortalama 9 milyon hektar orman alanlarının yok olduğu saptanmış olup insan müdahaleleri dışında buna sebep olan etkenlerin en başında zararlı böcekler gelmektedir. Böcekler biyolojik özelliklerinden kaynaklanan geniş uyum yetenekleri sayesinde neredeyse tüm dünyaya yayılmış durumda olup, üreme hızlarının çok yüksek olması nedeniyle çok kısa zamanda çoğalarak bütün bir ormanı tehdit edebilmekte ve verdiği zararın orman yangınlarının yol açtığı zarardan genel olarak ortalama 5 katı daha fazla olduğu kabul edilmektedir.

4 Bu zararlı kabuk böceklerinden bazıları Artvin yöresinde, ladin ormanlarında çok büyük tahribatlara ve servet kaybına neden olmaktadır (Göktürk, 2003). Bu bölgedeki zararlı böcekler sırasıyla D.micans (Kug), I. typographus (L), I. sexdentatus (Boern), P. sipinidens (Reitt), Orthotomicus erosus (Woll), Prtyophthorus pityographus (Ratz) olarak bilinmektedir (Ünal,1998). I.typographus un Doğu Karadeniz Bölgesi ladin ormanlarındaki varlığı ilk olarak 1984 yılında Artvin de tespit edilmiştir (Alkan, 1985). I.typographus, değişik kaynaklara göre Avrupa da, özellikle Fransa, Almanya, İsviçre, Avusturya, İsveç, Çek Cumhuriyeti, Belçika, çok önemli ekonomik kayıplara neden olmuş ve milyonlarca metreküp ağacın kesilmesine yol açmıştır (Barbey, 1925; Eidmann, 1992; Raty ve ark., 1997; Gregoire, 1998; Wermelinger ve ark., 1999; Bawbilt, 2000; Franklin ve Gilbert, 2000). Son yıllarda yoğun zarar yaparak Doğu Ladini ormanlarını kurutan kabuk böceklerine karşı, Artvin Orman Bölge Müdürlüğü nce yılda yaklaşık 1 milyon ABD doları para harcanarak mücadele yapılmaya çalışılmaktadır. Ayrıca son 5 yıldır Artvin yöresi ormanlarında yaklaşık ortalama m 3 ve son yıl (2004 te) ise m 3 ağacın kurumasına neden olmuştur. Bu durum, doğal ve yapay olarak gençleştirilmesi zaten sorun olan Doğu Ladini ormanları ile doğanın ekolojik dengesini tehdit etmektedir. Günümüzde uzaktan algılama ve bilgisayar teknolojisindeki hızlı gelişim birçok alanda olduğu gibi orman yangını sonrasında yanmış alanların belirlenmesi, zararlı böcek tehdidi altındaki orman alanların haritalanması gibi birçok ormancılık uygulamalarında bilgiye kısa sürede erişebilme ve çözüm üretebilme olanağı sağlamaktadır (Sunar ve Taberner, 1998; Özkan, 1998). Sinoptik görüş imkanı nedeniyle büyük alanların hızlı ve doğruluklu haritalanması, hızlı değişim gösteren alanları periyodik gözleme olanağı ve analizi, elde edilen bilgilerin mevcut orman

5 haritalarıyla CBS de entegrasyon olanağı ve daha düşük maliyet uzaktan algılamanın çevre kaynaklarının izlenmesinde en etkin teknoloji olarak kullanılmasının başlıca sebepleridir. Sağlıklı ve sağlıksız bitki türü ayırımının uzaktan algılama teknolojisi ile kolaylıkla yapılabilmesi nedeniyle literatürde rastlanan benzer uygulamalarda da birçok zararlı böcek türlerinin orman kaynaklarına verdiği zararların izlenmesi ve gerekli önlemlerin alınabilmesinde uydu görüntülerinden yararlanıldığı görülmektedir (Wu Honggan, ve ark., 2001; Wolter, ve ark., 1995; Price ve Jakubauskas, 1998). Bu amaca yönelik olarak, bu çalışmada çokzamanlı SPOT-2 uydu görüntüleri ile pilot bölge olarak seçilen Artvin Atila (Hatilla) Vadisi Milli Parkı orman alanlarında kabuk böceklerinin vermiş olduğu zarar alansal olarak belirlenmiştir. Çalışma Alanı ve Kullanılan Veriler Artvin ormanları, Karadeniz Bölgesi ormanlarının % 7.92 ve ülke ormanlarının % 1.88 ini oluşturmaktadır (Yüksek ve Ölmez, 2002). Artvin Orman Bölge Müdürlüğü sınırları içerisinde ha saf ve ha karışık olmak üzere toplam ha ladin (Picea orientalis L. Link.) ormanı (toplam ormanlık alanın %41.5 i) bulunmaktadır (Anonim, 1984). Çalışma alanı olan Atila (Hatilla) Vadisi Milli Parkı, Doğu Karadeniz Bölgesi, Artvin İli sınırları içerisinde ( N ve E) yer almaktadır ve yüzölçümü ha dır. Alan ve 170 m ile 3224 m yükseltiler arasında yer almaktadır ve Çoruh Nehri nden (170 m), Kurt Dağı na (3224 m) kadar 24.4 km uzunluğunda ve Alacadağ (2844 m) ile Keçi Dağı (2047 m) arasında 14.3 km genişliğindedir (Şekil 1) (Eminağaoğlu ve Anşin, 2003). Amenajman planları verilerine göre, Milli Parkın toplam ormanlık alanı ha olup, burada 950 ha sı saf ve

6 ha sı karışık olmak üzere toplam ha ladin ormanı bulunmaktadır. Şekil 1. Çalışma alanının haritası (Eminağaoğlu ve Anşin, 2003). Figure 1. Map of the study area (Eminağaoğlu ve Anşin, 2003). Bu çalışmada uydu görüntü verisi olarak çok zamanlı SPOT-2 algılayıcısından elde edilen görüntü verileri kullanılmıştır (Tablo 1). 1/ ölçekli topoğrafik haritalar ile arazi fotoğrafları görsel ve dijital görüntü işlemede yardımcı veri olarak kullanılmıştır. Tablo 1. Çalışmada kullanılan uydu verisinin karakteristikleri. Table 1. The characteristics of the satellite data used. Uydu SPOT- 2 XS Tarih Spektral çözünürlük (µm) Uzaysal çözünürlük (m) Uydu yüksekliği (km) Tekrarlama zamanı (gün) Tarama genişliği (km) 1/8/ /9/ m x

7 Şekil 2. Artvin Atila (Hatilla) Vadisi Milli Parkı orman alanlarına ait SPOT-2 XS uydu görüntüsü (bant 2/3/1). Figure 2. SPOT-2 XS satellite image (band 2/3/1) of the forest areas in the Artvin-Atila (Hatilla) Valley National Park Uygulama Farklı tarihlerde alınan görüntülerde mevsimsel farklılıktan doğabilecek yansıtım farklılıkları gidermek için görüntülere atmosferik düzeltme ve bu verilerin aynı koordinat sisteminde tanımlanabilmesi için geometrik düzeltme işlemi uygulanmıştır. Geometrik düzeltmede, öncelikle 2 uydu görüntüsü baz olarak seçilen 1997 görüntüsüne kayıt edilerek tek bir görüntü dosyasında birleştirilmiş ve daha sonra UTM (Universal Transverse Mercator) projeksiyon sistemine 1: ölçekli topoğrafik haritalar yardımıyla kayıt edilmiştir. Harita projeksiyon sistemine dönüşümde homojen dağılmış 20 yer kontrol noktası kullanılarak elde edilmiştir. 2. dereceden dönüşüm yapılmış ve ± 1 piksel rms hatası

8 Epideminin yoğun olarak görüldüğü alanlarda arazide GPS ölçümleri yapılarak görüntüde bu alanlara karşılık gelen piksel yansıtımları analiz edilmiştir (Tablo 2). Tablodan da görüldüğü gibi seçilen test alanlarında yansıtım değerleri 2002 yılında oldukça azalma göstermektedir. Tablo 2. Test orman alanlarına ait yansıtım değerleri. Table 2. Reflectance values of test forest areas Yakın kızılötesi bant yansıtma değerleri Test orman alanı Min. Ortalama Maks. (2002) (1997) Böcek zararı gören orman alanlarının alansal miktarını belirlemek için sınıflandırma işlemi uygulanmış ve bölgenin tematik haritası elde edilmiştir. Sınıflandırma adımında amaç, görüntüde var olan farklı özellik tiplerini, doğal spektral yansıtma ve yayma özelliklerine bağlı olarak farklı gruplara kategorize etmektir (Lillesand ve Kiefer, 1987). Bu aşamada eldeki önsel bilgiler ve haritalar beraberinde belirlenen arazi örtüsü sınıflarını temsil edici nitelikte homojen ve yeterli sayıda kontrol bölgeleri seçilmiştir. Çalışma alanının sınıflandırılmasında 12 sınıf seçilerek, En Çok Benzerlik kontrollü sınıflandırma algoritması uygulanmıştır (Şekil 3). Sınıflandırma sonrasında böcek zararı gören alanlar 203 hektar olarak hesaplanmıştır. Sınıflandırma doğruluğu için görüntüde rastgele her sınıfın %10 u oranında test pikseli seçilerek hata matrisi ve Kappa katsayısı hesaplanmıştır. Tablo sonuçları görsel ve Orman il Müdürlüğü nden elde edilen bilgiler ışığında değerlendirilmiştir. Sonuç olarak çok zamanlı SPOT- 2 veri seti için % 82.6 genel sınıflandırma doğruluğu elde edilmiş ve Kappa katsayısı 0.82 olarak hesaplanmıştır.

9 Şekil 3. Kontrolü sınıflandırma yöntemine göre elde edilen tematik harita. Figure 3. Satellite thematic map obtained from the supervised classification method. Sonuçlar Ormanlar ekolojik, ekonomik ve sosyal fonksiyonlarından dolayı önemli doğal kaynak olmalarına karşın başta böcek zararlıları olmak üzere çeşitli nedenlerden dolayı azalma eğilimindedirler. Günümüzde orman böcek ve hastalıklarına karşı en uygun, etkili ve ekonomik

10 mücadele için uzaktan algılama verileri çok önemli bir altlık olarak kullanılmaktadırlar. Orman alanlarında oluşan tahribatın coğrafi dağılımının belirlenmesi ve yapılan mücadelenin etkin olup olmadığının ortaya konulması açısından böcek zararlılarının etkili olduğu dönemlerde çok zamanlı uydu görüntü verilerinin kullanılması gerekmektedir. Ayrıca bu görüntüler tahrip olan orman alanlarının belirlenmesini sağlayacağından, yapılması gereken silvikültürel müdahalelerin planlanması bakımından da önemlidir. Bu çalışmada sadece iki farlı tarihte alınan SPOT-2 uydu görüntüleri ile pilot bölge olarak seçilen Artvin Atila (Hatilla) Vadisi Milli Parkı orman alanlarında kabuk böceklerinin vermiş olduğu zarar belirlenmiş ve 203 hektar olarak hesaplanmıştır. Ancak zarar durumu, böceğin yayılışı ve böceğe karşı yapılan biyoteknik mücadelenin etkisini irdelemek için her sene böcek zararının yoğun olduğu dönemlerde daha fazla uydu görüntüsünün alınmasına gereksinim vardır. Bu bölgede gelecekte planlanan ortak araştırma projesi ile bu konuda uydu görüntüsünün etkinliği ve sınırlamaları ortaya konulacaktır. Kaynaklar Alkan, Ş., Şavşat İşletmesi Ormanlarında Dendroctonus micans (Kug.) (Dev Soymuk Böceği), Orman Mühendisliği Dergisi, 22 (1), Anonim, Artvin Orman Bölge Müdürlüğü Amenajman Planları. Barbey, A., Traité D Entomologie Forestiére, Berger Levrault, Paris, 749 s. BAWBILT (Bark and Wood Boring Insects in Living Trees), Project Summary, the UK Coordinator s Hugh Evans, project.htm. Eidmann, H.H., Impact of Bark Beetles on Forests and Forestry in Sweden, J. Appl. Entomol., 114 (2),

11 Eminağaoğlu, Ö., Anşin, R., The Flora of Hatila Valley National Park and Its Close Environs (Artvin), Turk J. Bot., 27, Franklin, A., Gilbert, M., Espèces studied, Scolytides Laboratoire de biologie animale et cellulaire, 5 p. Göktürk, T., Artvin İlinde Orman Ağaçlarında Yaşayan Coleoptera (Insecta) Türleri ile Predatör ve Parazitoidleri, KTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Trabzon, 246 s. Gregoire, J.C., The Greater European Spruce Beetle, Dynamics of Forest Insects Populations, Plenum Publishing Corporation, New York, Lillesand T., Kiefer, R., Remote Sensing and Image Interpretation, John Wiley & Sons. Özkan, C., Uzaktan Algılama Verileriyle Orman Yangını Analizi, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ, Haziran. Price, K.P., Jakubauskas, M.E Spectral retrogression and insect damage in lodgepole pine forests. International Journal of Remote Sensing 19(8): Raty, L., Ciornei, C., Mihalciuc, V., Spatio-temporal Geostatistical Analysis of Ips typographus Monitoring Catches in Two Romanian Forest Districts, J.C. Gregoire, A.M. Liebhold, F.M. Sitephen, K.R. Day, and S.M. Salom, editors, Interating Cultural Tactics into the Management of Bark Beetle and Reforestation Pests, Usda Forest Service General Technical Report NE-236, Sunar, F., Taberner, M., An Evaluation of Forest Burning in the Kapıdağ Peninsula, Turkey, Using Multitemporal Satellite Data, 27. Int. Symp. on Remote Sensing of Environment, Tromso, Norveç, 8-12 Haziran. Wermelinger, B., Obrist, M.K., Duelli, P., Forster, B., Development of the Bark Beetle (Scolytidae) Fauna in Windthrow Areas in Switzerland, Mitteilungen der Schweizerischen Entomologischen Gesellschaft, Bulletin de la Société Entomologique Suisse, 72,

12 Wolter, P. T, Mladenoff, D. J., Host, G. E., Crow, T. R., Improved Forest Classification in the Northern Lake States Using Multi-temporal Landsat imagery, PE&RS 61(9): Wu Honggan, Qiao Yanyou, Shi Jin, Fang Aiping, Wu Jian, Tang Jian, Xue Zhennan, APEC Project, Detecting and controlling forest damage area caused by insects and diseases with Remote Sensing, GIS and GPS, The Publishing House of Surveying & Mapping, Çin. Ünal, S., Artvin Yöresi Ladin Ormanlarında Zarar Yapan Scolytidae (Coleoptera) Türleri, İÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, İstanbul, 142 s. Yüksek, T., Ölmez, Z., Artvin Yöresinde İklim, Toprak Yapısı, Orman Alanları, Ağaç Serveti ve Ormancılık Çalışmalarıyla ilgili genel Bir Değerlendirme, Kafkas Üniversitesi Artvin Orman Fakültesi Dergisi, 3 (1),