Depth-Based Alteration of Cmic and Nmic in Topsoils under the Spruce Stands


Çakıroğlu K., Kara Ö., Bolat İ.

Bartın Orman Fakültesi Dergisi, vol.24, no.3, pp.637-651, 2022 (Peer-Reviewed Journal)

Abstract

ecosystems. Besides, most of the studies on microbial biomass and biogeochemical cycling are performed by focusing on the top surface soil up to 0-30 cm depth. In this study, the variation of characteristics such as organic C, total N, decomposition rate (Corg/Ntotal), microbial biomass C (Cmic) and N (Nmic) of soils under pure oriental spruce (Picea orientalis L.) forest with soil depth were investigated. The research area is located in the Fol Stream Micro Basin within the borders of Vakfikebir and Tonya Districts of Trabzon province in the Eastern Black Sea Region. In the study area, randomly 10 sample points were determined to represent the area, and soil sampling was conducted from two different depth levels (0–15 cm and 15–30 cm depth) from these points. For some physical and chemical analyzes of the soils from the area, a total of 20 soil samples were taken, being 10 from each depth level. Similarly, a total of 20 soil samples were taken from both depth levels for microbial analysis. Microbial biomass C and N contents of the soils were determined by the chloroform-fumigation-extraction method. As a result of the study, according to the soil depth, the physical properties of the soils, % sand, and % silt contents showed statistical differences from each other (P < 0.05). Similarly, organic C, total N, and decomposition rate (Corg/Ntotal) values of chemical properties were microbial biomass C contents of the soils varied between 437.40–1315.20 μg g-1 at the 0–15 cm depth level and 194.20–578.20 μg g-1 at the 15-30 cm depth level. The microbial biomass N contents of the soils are on average 88.08 ± 8.08 μg g-1 at the 0–15 cm depth level and 41.17 ± 4.32 μg g-1 at the 15–30 cm depth level. It was revealed that the soils’ Cmic and Nmic contents showed statistical differences (P < 0.05) according to the soil depth. In addition, it was determined that there was a positive and significant correlation between organic C and total N content of soils and Cmic and Nmic. The results obtained in the study show that soil properties that change with soil depth (with increasing depth) affect microbial biomass C and N contents.

Mikrobiyal canlılar/biyokütle, karasal ekosistemlerde toprak karbonu ve besin döngüsünde çok önemli düzenleyici bir rol oynamaktadır. Bununla beraber mikrobiyal biyokütle ve biyojeokimyasal döngü üzerine yapılan çalışmaların çoğu, 0–30 cm derinliğe kadar olan üst yüzey toprağa odaklanarak yapılmaktadır. Bu çalışmada saf doğu ladini (Picea orientalis L.) ormanı altındaki toprakların özellikle organik C, toplam N, ayrışma oranı (Corg/Ntoplam), mikrobiyal biyokütle C (Cmic) ve N (Nmic) gibi karakteristiklerinin toprak derinliği ile değişimi araştırılmıştır. Araştırma sahası Doğu Karadeniz bölgesi Trabzon ili Vakfıkebir ve Tonya İlçeleri sınırlarında bulunan Fol Deresi Mikro Havzası’nda yer almaktadır. Çalışma alanında alanı temsilen, rastgele 10 adet örnek nokta belirlenmiş ve bu noktalardan farklı iki derinlik kademesinden (0–15 cm ve 15–30 cm derinlik) toprak örneklemesi yapılmıştır. Alandan toprakların bazı fiziksel ve kimyasal analizleri için her derinlik kademesinden 10’ar örnek olacak şekilde toplamda 20 adet toprak örneği alınmıştır. Benzer olarak mikrobiyal analizler için her iki derinlik kademesinden toplamda 20 adet toprak örneği alınmıştır. Toprakların mikrobiyal biyokütle C ve N içerikleri kloroform-fumigasyon-ekstraksiyon metoduyla bulunmuştur. Çalışma sonunda toprak derinliğine göre, toprakların fiziksel özelliklerinden % kum ve % toz içerikleri istatistiki olarak birbirinden farklılık (P < 0,05) göstermiştir. Benzer olarak kimyasal özelliklerden organik C, toplam N ve ayrışma oranı (Corg/Ntoplam) değerlerinin her iki derinlik kademesine göre istatistiksel olarak birbirinden farklı (P < 0,05) olduğu ortaya çıkmıştır. Toprakların mikrobiyal biyokütle C içerikleri, 0-15 cm derinlik kademesinde 437,40–1315,20 μg g-1 ve 15-30 cm derinlik kademesinde 194,20–578,20 μg g-1 arasında değişim gösterdiği tespit edilmiştir. Toprakların mikrobiyal biyokütle N içerikleri, 0–15 cm derinlik kademesinde ortalama 88,08 ± 8,08 μg g-1 ve 15–30 cm derinlik kademesinde ortalama 41,17 ± 4,32 μg g-1’dır. Toprakların hem Cmic hem de Nmic içeriklerinin toprak derinliğine göre istatistiksel farklılık (P < 0,05) gösterdiği ortaya çıkmıştır. Ayrıca toprakların organik C ve toplam N içeriği ile Cmic ve Nmic arasında pozitif ve anlamlı bir korelasyonun olduğu belirlenmiştir. Çalışmada elde edilen sonuçlar, toprak derinliğine (derinliğin artmasıyla) göre değişen toprak özelliklerinin mikrobiyal biyokütle C ve N içerikleri üzerinde etkili olduğunu göstermektedir.