ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ ÇANKIRI-YAPRAKLI-YUKARIÖZ ORMAN İÇİ MERALARINDA, MERA DURUMU İLE BAZI TOPRAK ÖZELLİKLERİ ARASINDAKİ İLİŞKİLER Ebru GÜL ORMAN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ANKARA 2009 Her hakkı saklıdır
ÖZET Yüksek Lisans Tezi ÇANKIRI-YAPRAKLI-YUKARIÖZ ORMAN İÇİ MERALARINDA MERA DURUMU İLE BAZI TOPRAKÖZELLİKLERİ ARASINDAKİ İLİŞKİLER Ebru GÜL Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Yrd. Doç. Dr Ceyhun GÖL Çankırı ili, yapraklı ilçesi, Yukarıöz orman içi meralarında yürütülen bu çalışmada, toprak özellikleri ile mera karakteristikleri arasındaki ilişkiler belirlenmiştir. Bu amaçla, 9 toprak profilinden 39 adet toprak profili örneği ve 24 adet yüzey örneği ayrı ayrı olarak doğal orman ve mera alanlarından alınmıştır. Toprak örnekleme noktalarının her birinden alanda en fazla görülen 4 bitki (toplam 24) toplanmıştır. Toprağın fiziksel özellikleri (toprağın tekstürü, hacim ağırlığı, hidrolik iletkenlik, agregat stabilitesi, saturasyon oranları, toprağın tutulma karakteristikleri) ve kimyasal özellikleri (ph, EC, organik madde, karbonat içerikleri, katyon değişim kapasitesi, değişebilir katyonlar, nitrojen, azot, fosfor, potasyum) toprak örneklerinde belirlenmiştir. Bitki örneklerinde ise yüzde kül miktarı, organik madde, fosfor, kalsiyum, potasyum, sodyum analizi uygulanmıştır. İklim analizlerinde Thorntwaite ve Emberger yöntemleri kullanılmıştır. Toprak özellikleri arazi kullanımı ve bakıya göre önemli farklılıklar göstermiştir. Özellikle eğim, topraktaki suya dayanıklı agregat stabilitesi, yarayışlı su, hacim ağırlığı, potasyum ve kalsiyum içeriklerinde etkili olmuştur. Bitkideki kül miktarı arazi kullanımından etkilenirken, potasyum, sodyum, fosfor ve kalsiyum etkilenmemiştir. En fazla bitki türü buğdaygil ve baklagil familyalarında bulunmuştur. 26 familyaya ait 77 bitki türü teşhis edilmiştir. En çok tekerrüre sahip olanlar Poa sp., Astragalus sp., Taraxacum sp., Stachys sp. Cirsium Arvense L. türleridir. Fakir mera sınıfına giren araştırma alanında 26 adet Büyük Baş hayvan Birimi (BBHB) sığır ve 163 adet BBHB koyunun otlayabileceği, hayvan başına düşen mera alanının sığırlarda 0.12 ha koyunlarda ise 0.63 ha olabileceği hesaplanmıştır. Şubat, 2009, 177 sayfa Anahtar Kelimeler: Mera, Botanik Kompozisyon, Mera Durumu, Toprak Özellikleri i
ABSTRACT Master Thesis THE RELATİONSHİP BETWEEN GRASSLAND CONDİTİONS AND SOME SOİL PROPERTİES İN FOREST GRASSLAND OF YUKARIÖZ-YAPRAKLI-ÇANKIRI Ebru GÜL Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Forest Engineering Supervisor: Assistant Professor Ceyhun GÖL In this study, the relations between the soil properties and grassland characteristics were determined in Yukariöz forest grassland in Yapraklı, Cankırı Province. For this reason, 39 soil profile samples from 9 soil pits and 24 surface samples were collected from natural grassland and forest, separately. The four most common plant types (totally 24) were sampled from the each soil sampling point. Soil physical properties ( soil texture, bulk density, hydraulic conductivity, aggregate stability, saturation percentages, water retention characteristics,) and chemical properties (ph, EC, organic matter, carbonate content, cation exchange capacity, exchangeable cations, nitrogen, phosphate, potassium,) were determined in the soil samples. Ash percentage, organic matter, phosphate, calcium, potassium, sodium were analyzed from the plant tissues. Thorntwaite ve Emberger methods were used for the climatic analyses. Soil properties showed important differences regarding to their use, either grassland or forest, and their directions. Slope direction significantly affected to water resistant aggregate stability, plant available water, bulk density, potassium and calcium content of the soil samples. While plant ash content was affected from the slope direction, potassium, sodium, phosphate and calcium did not change with direction. The majority of plant types were determined in wheat and leguminosae family. 77 plant types were identify among the 26 family. The most common of them are Poa sp., Astragalus sp., Taraxacum sp., Stachys sp. Cirsium Arvense L. It has been figured out that 26 CU (cattle unit) cattles and 163 CU sheeps are able to feed in the research area which is a poor grassland. It has been also calculated that a grassland area can be 0.63 ha for cattles and 0.12 ha for sheeps. February, 2009, 177 pages Key Words: Grassland, Botanic Composition, Grassland Conditions, Soil Properties ii
ÖNSÖZ VE TEŞEKKÜR Çankırı-Yapraklı-Yukarıöz Orman İçi Meralarında, Mera Durumu İle Bazı Toprak Özellikleri Arasındaki İlişkiler adlı bu çalışma 2007-2008 yılları arasında hazırlanarak Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü ne Yüksek Lisans tezi olarak sunulmuştur. Çankırı ili Yapraklı İlçesi Yukarıöz orman içi meralarında yürütülen bu çalışmada, bir Mera vejetasyonunu oluşturan bitki topluluklarının özelliklerini ve bu özelliklerin toprakla olan ilişkilerini belirlemek amaçlanmıştır. İki farklı bakıda seçilen (kuzey ve güney) orman ve doğal mera alanlarından alınan toprak ve bitki örnekleri analiz edilmiş ve karşılıklı ilişkileri yorumlanmıştır. Araştırma konusunun seçiminde ve araştırmalarımın her aşamasında yakın ilgi ve önerileri ile beni yönlendiren değerli hocam Yrd. Doç Dr. Ceyhun GÖL e sonsuz teşekkür ederim. Fakülte olanaklarını kullanmamda yardımcı olan Çankırı Karatekin Üniversitesi Orman Fakültesi dekanı Sayın Prof. Dr. Ziya ŞİMŞEK e teşekkür ederim. Araziden alınan bitki örneklerinin teşhisi ve sınıflandırılmasında yardımcı olan değerli hocam Dr. Melda (BAYSAL) DÖLARSLAN, araştırma alanı haritalarının yapımında yardımcı olan Araş. Gör. A. Uğur ÖZCAN a, yazım aşamasında fikirlerinden yaralandığım değerli hocam Dr. Seçil AKILLI, Araş. Gör. E. Şahin DÖLARSLAN, Araş. Gör. Mehmet SEZGİN e teşekkür ederim. Araştırma alanına ait toprak ve bitki örneklerinin istatistiksel olarak değerlendirilmesinde yardımcı olan Sayın A. Tansel SERİM e teşekkür ederim. Arazi çalışmalarında ve toprak analizlerinde yardımcı olan arkadaşım Hüseyin YILMAZ a teşekkür ederim. Ayrıca toprak analizlerinin yapılmasında yardımcı olan ve laboratuvarın bütün olanaklarından yararlanmamı sağlayan T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı Eskişehir Orman Toprak ve Ekoloji Araştırmaları Enstitüsü Müdürlüğü tüm çalışanları ve değerli müdürü Ayhan DEMİR e teşekkür ederim. Bitki analizlerinin yapılmasında yardımcı olan ve laboratuvarın bütün olanaklarından yararlanmamı sağlayan T. C. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Ankara Toprak-Gübre ve Su Kaynakları Merkez Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü tüm çalışanları, değerli müdürü sayın Dr. Bülent SÖNMEZ ve Dr. Hesna ÖZCAN a teşekkür ederim. Araştırma alanı ile bilgileri aldığım Çankırı İl Çevre ve Orman Müdürlüğü ne ve çalışanlarından Şenay SÖNMEZ e, Çankırı Orman İşletme Müdürlüğü ne ve Yapraklı işletme şefi Sayın Serap MENEMENCİOĞLU na teşekkür ederim. Ayrıca arazi çalışmalarımda ve tezimin yazım aşamasında yardımcı olup sabır gösteren ve maddi manevi tüm desteklerini esirgemeyen annem ve babama sonsuz teşekkür ederim. Ebru GÜL Ankara, Şubat 2009 iii
İÇİNDEKİLER ÖZET... i ABSTRACT... ii ÖNSÖZ VE TEŞEKKÜR... iii SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ... vi ŞEKİLLER DİZİNİ... vii ÇİZELGELER DİZİNİ... viii 1. GİRİŞ... 1 2. KAYNAK ÖZETLERİ... 5 3. MATERYAL VE YÖNTEM... 11 3.1 Materyal... 11 3.1.1 Araştırma alanı genel tanıtımı... 12 3.1.1.1 Coğrafik Konum... 12 3 1.1.2 Araştırma alanının jeolojik ve jeomorfolojik yapısı... 20 3.1.1.3 Araştırma alanının sosyal ve ekonomik durumu... 28 3.1.1.4 Araştırma alanının iklimi... 29 3.2 Yöntem... 49 3.2.1 Arazi yöntemleri... 50 3.2.1.1 Araştırma alanında örnekleme alanlarının seçimi ve dağılımı... 50 3.2.1.2 Toprak örneklerinin alınması... 52 3.2.1.3 Vejetasyon inceleme yöntemleri... 56 3.2.1.4 Vejetasyon örneklerinin alınması... 57 3.2.1.5 Vejetasyon kantitatif özelliklerinin ve mera durumunun belirlenmesi.. 57 3.2.1.6 Bitki Örneklerinin Toplanması ve Teşhisi... 63 3.2.2 Laboratuvar yöntemleri... 64 3.2.2.1 Toprak örneklerinin analize hazırlanması... 64 3.2.2.2 Toprak örneklerinin bazı fiziksel ve kimyasal analizleri... 65 3.2.2.3 Bitki örneklerinin analize hazırlanması... 71 3.2.2.4 Bitki örneklerinin bazı fiziksel ve kimyasal analizleri... 71 4. BULGULAR... 73 4.1 Araştırma Alanı Topraklarının Morfolojik Özellikleri... 73 4.2 Kuzey ve Güney Bakıda Bazı Toprak Özelliklerinin Arazi Kullanım TürüneGöre Değişimi... 91 4.2.1 Toprak derinliği... 91 4.2.2 Toprak tekstürü (Bünye)... 92 4.2.3 Suyla Doygunluk (Saturasyon), Elektriksel İletkenlik (EC) ve Tuz... 94 4.2.4 Kritik tansiyonlarda nem kapsamı... 95 4.2.5 Hacim ağırlığı... 97 4.2.6 Suya Dayanıklı Agregat (SDA)... 98 4.2.7 Toprak reaksiyonu (ph)... 99 4.2.8 Organik madde ve toplam azot... 100 4.2.9 Kireç (CaCO 3 )... 102 4.2.10 Hidrolik iletkenlik katsayısı... 103 4.3 Kuzey ve Güney Bakıdan Alınan Yüzey (0-15 cm) Örneklerine Ait Bazı ToprakÖzelliklerinin Arazi Kullanım Türüne Göre Değişimi... 104 4.3.1 Toprak tekstürü (Bünye)... 104 iv
4.3.2 Suyla Doygunluk (Saturasyon), Elektriksel İletkenlik (EC) ve Tuz... 105 4.3.3 Kritik tansiyonlarda nem kapsamı... 106 4.3.4 Hacim ağırlığı... 108 4.3.5 Suya Dayanıklı Agregat (SDA)... 109 4.3.6 Toprak reaksiyonu (ph)... 110 4.3.7 Organik madde ve toplam azot... 111 4.3.8 Kireç (CaCO 3 )... 112 4.3.9 Hidrolik iletkenlik kaysayısı... 113 4.3.10 Katyon Değişim Kapasitesi (KDK)... 114 4.3.11 Sodyum (Na + ), Kalsiyum (Ca ++ ), Magnezyum (Mg ++ ) ve Potasyum (K + ) 116 4.3.12 Yarayışlı Fosfor (P 2 O 5 )... 119 4.4 Araştırma Alanı Bitki Örneklerinin Fiziksel ve Kimyasal Analiz Sonuçları... 120 4.4.1 Yanabilen organik madde, kül miktarı... 120 4.4.2 Bitkide Fosfor (P)... 121 4.4.3 Sodyum (Na + ), Kalsiyum (Ca ++ ) ve Potasyum (K + )... 122 4.5 Toprak ve Bitki Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması... 124 4.6 Araştırma Alanı Vejetasyonu Kantitaif Özelikleri ve Mera Durumu... 126 4.6.1 Bitki ile kaplı alan... 126 4.6.2 Botanik kompozisyon... 127 4.6.3 Tekerrür yüzdesi... 127 4.6.4 Floristik kompozisyon... 134 4.6.5 Ağırlık ve verim... 141 4.6.6 Otlatma kapasitesi... 141 4.6.7 Mera kalite derecesi... 142 4.7 Toprak özelikleri ile bitki taksonları arasındaki ilişkiler... 142 5. ARAŞTIRMA ALANININ SOSYAL ve EKONOMİK DURUMU... 144 6. TARTIŞMA ve SONUÇ... 144 KAYNAKLAR... 151 EKLER... 156 Ek 1. Araştırma Alanı Sosyal ve Ekonomik Yapısının Belirlenmesi İçin Uygulanan Anket Formu... 157 Ek 2. Araştırma Alanı Vejetasyon Ölçümünde Kullanılan Vejetasyon Çizelgesi... 159 Ek 3 Araştırma Alanı Orman İçi Meralarından Alınan Profil Örneklerine Ait Bazı Fiziksel ve Kimyasal Analiz Sonuçları... 160 Ek 4. Araştırma Alanı Orman İçi Meralarından Alınan Yüzey (0-15 cm) Örneklerine Ait Bazı Fiziksel ve Kimyasal Analiz Sonuçları... 164 Ek 5. Araştırma Alanı Bazı Yüzey Örneği Topraklarına İlişkin Varyans Analizi Sonuçları... 166 Ek 6. Yapraklı Yukarıöz Orman İçi Meralarından Alınan Bitki Örneklerine AitBazı Fiziksel Ve Kimyasal Analiz Sonuçları... 173 Ek 7. Araştırma Alanı Bitki Örneklerine İlişkin Varyans Analizi Sonuçları... 174 ÖZGEÇMİŞ... 177 v
SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ Simgeler Açıklamalar ' Dakika " Saniye % Yüzde C Santigrat Derece EC Elektriksel İletkenlik KDK Katyon Değişim Kapasitesi SDA Suya Dayanıklı Agregat Ca kalsiyum Mg magnezyum K potasyum Na sodyum P fosfor sn saniye sa saat gr gram kg kilogram ds desisiemens m metre mm milimetre cm santimetre km kilometre m 2 metrekare cm 3 santimetreküp ha hektar da dekar lt litre me miliekivalan ppm Milyonda Bir Kısım vd ve diğerleri BBHB Büyük Baş Hayvan Birimi R.S Rasat Süresi var varyete subsp. Alt Tür sp. Türü MTA Maden Tetkik Arama Bkz Bakınız vi
ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 3.1 Araştırma Alanının Topoğrafik Haritası ( G31 b4)... 13 Şekil 3.2 Birinci örnekleme alanı Bakı Haritası... 14 Şekil 3.3 Birinci örnekleme alanı eğim haritası... 15 Şekil 3.4 Birinci örnekleme alanı yükseklik haritası... 16 Şekil 3.5 İkinci örnekleme alanı bakı haritası... 17 Şekil 3.6 İkinci örnekleme alanı eğim haritası... 18 Şekil 3.7 İkinci örnekleme alanı yükseklik haritası... 19 Şekil 3.8 Araştırma alanının jeoloji haritası... 22 Şekil 3. 9 Araştırma alanının aylara göre ortalama sıcaklık değerleri... 32 Şekil 3. 10 Araştırma alanının aylara göre ortalama yağış değerleri... 33 Şekil 3. 11 Araştırma alanında yağışın mevsimlere göre dağılımı... 34 Şekil 3.12 Thorntwaite yöntemine göre Yapraklı nın su bilançosu grafiği... 35 Şekil 3.13 Çankırı ili ombro-termik diyagramı... 45 Şekil 3.14 Yapraklı ilçesi ombro-termik diyagramı... 46 Şekil 3.15 Ilgaz ilçesi ombro-termik diyagramı... 47 Şekil 3.16 Tosya ilçesi ombro-termik diyagramı... 48 Şekil 3.17 Birinci örnekleme alanından bir görünüm... 51 Şekil 3.18 İkinci örnekleme alanından bir görünüm... 52 Şekil 3.19 Birinci örnekleme alanı profil ve lokasyon noktaları... 54 Şekil 3.20 İkinci örnekleme alanı profil ve lokasyon noktaları... 55 Şekil 3.21 Otu biçilen 1 m 2 lik alanlar... 60 Şekil 4.1 Profil 1 çevre arazisi... 73 Şekil 4.2 Profil 2 çevre arazisi... 75 Şekil 4.3 Profil 3 çevre arazisi... 77 Şekil 4.4 Profil 4 çevre arazisi... 79 Şekil 4.5 Profil 5 çevre arazisi... 81 Şekil 4.6 Profil 6 çevre arazisi... 83 Şekil 4.7 Profil 7 çevre arazisi... 85 Şekil 4.8 Profil 8 çevre arazisi... 87 Şekil 4.9 Profil 9 çevre arazisi... 89 Şekil 5.1 Büyük yayladan bir görünüm... 144 Şekil 5.2 Yayla evlerinden bir görünüm... 145 vii
ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 3. 1 Yapraklı meteoroloji istasyonuna ait bazı meteorolojik veriler... 31 Çizelge 3. 2 Thorntwaite yöntemine göre Yapraklı nın su bilançosu... 36 Çizelge 3.3 Araştırma bölgesindeki istasyonların rasat tipleri ve süreleri... 37 Çizelge 3.4 Aylık ve yıllık yağış ortalamaları (mm)... 38 Çizelge 3.5 Yağışın mevsimlere göre dağılışı ve yağış rejimi tipleri... 38 Çizelge 3.6 Aylık ve yıllık ortalama nispi nem değerleri (%)... 39 Çizelge 3.7 En hızlı esen rüzgar yönü ve kuvveti (m/sn)... 40 Çizelge 3.8 Aylık ve yıllık ortalama sıcaklık değerleri ( C)... 40 Çizelge 3.9 Aylık ve yıllık ortalama minimum sıcaklık değerleri ( C)... 39 Çizelge 3.10 Aylık ve yıllık ortalama maksimum sıcaklık değerleri ( C)... 41 Çizelge 3.11 Aylık ve yıllık en düşük sıcaklık değerleri ( C)... 41 Çizelge 3.12 Aylık ve yıllık en yüksek sıcaklık değerleri ( C)... 42 Çizelge 3.13 "Q" ve "m" değerlerine göre istasyonların biyoiklim tipleri... 44 Çizelge 3.14 Biyoiklimsel sentez... 44 Çizelge 3. 15 Mera durumu sıkalası... 63 Çizelge 4.1 Toprak derinliği... 91 Çizelge 4.2 Toprak tekstürü (Bünye)... 93 Çizelge 4.3 Suyla Doygunluk (Saturasyon), Elektriksel İletkenlik (EC) ve Tuz... 95 Çizelge 4.4 Kritik tansiyonlarda nem kapsamı... 96 Çizelge 4.5 Hacim ağırlığı... 98 Çizelge 4.6 Suya Dayanıklı Agregat (SDA)... 99 Çizelge 4.7 Toprak reaksiyonu (ph)... 100 Çizelge 4.8 Organik madde ve toplam azot... 101 Çizelge 4.9 Kireç (CaCO 3 )... 102 Çizelge 4.10 Hidrolik iletkenlik katsayısı... 103 Çizelge 4.11 Toprak tekstürü (Bünye)... 105 Çizelge 4.12 Suyla Doygunluk (Saturasyon), Elektriksel İletkenlik (EC) ve Tuz.. 106 Çizelge 4.13 Kritik tansiyonlarda nem kapsamı... 107 Çizelge 4.14 Hacim ağırlığı... 109 Çizelge 4.15 Suya Dayanıklı Agregat (SDA)... 110 Çizelge 4.16 Toprak reaksiyonu (ph)... 111 Çizelge 4.17 Organik madde ve toplam azot... 112 Çizelge 4.18 Kireç (CaCO 3 )... 113 Çizelge 4.19 Hidrolik iletkenlik katsayısı... 114 Çizelge 4.20 Katyon Değişim Kapasitesi (KDK)... 115 Çizelge 4.21 Kalsiyum (Ca ++ )... 116 Çizelge 4.22 Potasyum (K + )... 117 Çizelge 4.23 Magnezyum (Mg ++ )... 118 Çizelge 4.24 Sodyum (Na + )... 118 Çizelge 4.25 Yarayışlı Fosfor (P 2 O 5 )... 119 Çizelge 4.26 Yanabilen Organik Madde ve Kül Miktarı... 121 Çizelge 4.27 Bitkide Fosfor (P)... 121 Çizelge 4.28 Bitkide Sodyum (Na + )... 123 Çizelge 4.29 Bitkide Kalsiyum (Ca ++ )... 123 Çizelge 4.30 Bitkide Potasyum (K + )... 124 viii
Çizelge 4.31 Bitki türlerinin dip kaplama oranları... 128 Çizelge 4.31 Bitki türlerinin dip kaplama oranları (Devam)... 129 Çizelge 4.32 Bitki türlerinin botanik kompozisyon oranları... 130 Çizelge 4.32 Bitki türlerinin botanik kompozisyon oranları(devam)... 131 Çizelge 4.33 Bitki türlerinin tekerrür oranları... 132 Çizelge 4.33 Bitki türlerinin tekerrür oranları (Devam)... 133 Çizelge 4.34 Meranın kuru ve yaş ot verimi... 141 ix
ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ ÇANKIRI-YAPRAKLI-YUKARIÖZ ORMAN İÇİ MERALARINDA, MERA DURUMU İLE BAZI TOPRAK ÖZELLİKLERİ ARASINDAKİ İLİŞKİLER Ebru GÜL ORMAN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ANKARA 2009 Her hakkı saklıdır