Avrupa'da Farklı Arazi Kullanımlarında Toprak Organik Karbon ve Besin Stoklarının İklim Duyarlılığı

Abstract

Toprak organik karbonu (SOC) ve besin stokları, biyojeokimyasal döngüleri, bitki üretkenliğini ve sera gazı emisyonlarını etkileyerek iklim değişikliğinin hafifletilmesinde önemli bir rol oynar. Ancak, artan sıcaklık ve azalan yağış ile gelecekteki ısınma senaryolarına tepkileri hala belirsizdir. Bu çalışmanın amacı, 2018 yılında Avrupa Birliği (AB) ve İngiltere (UK) genelindeki farklı arazi kullanımlarının SOC ve besin stoklarını tahmin etmek ve bu stokları farklı ısınma konsantrasyon seçenekleri (RCP2.6, RCP4.5 ve RCP8.5) altında tahmin ederek, SOC ve besin stoklarını istikrarlı bir şekilde koruyabilen arazi kullanımlarını belirlemektir. Toprak hacim ağırlığını tahmin etmek için Random Forest modeli (R² = 0,66) kullanılmıştır. Farklı RCP'ler altında 2050 ve 2070 yıllarına ait stokları tahmin etmek için ortalama yıllık sıcaklık (MAT), toplam yağış (TP), kum ve arazi kullanımları değişken parametreler olarak kullanılmıştır. Sonuçlar, SOC ve N stoklarının az ısınma altında arttığını, ancak RCP8.5 altında özellikle tarım arazilerinde önemli ölçüde azaldığını, P ve K stoklarının ise tüm arazi kullanımlarında artan sıcaklıkla birlikte arttığını ortaya koymuştur. Çayır ve çalılık türü arazi kullanımları dayanıklı bir yapı göstermiştir, çünkü SOC ve N stokları ısınmayla birlikte önemli bir değişiklik göstermemiştir. Ormanlık ekosistemler, özellikle çamların hakim olduğu ormanlık alanlar, bu stoklarda artış gösterirken, ladinlerin hakim olduğu ormanlık alanlar, artan sıcaklıkla birlikte SOC ve N stoklarında önemli bir düşüş göstermiştir. Çalışma, SOC ve besin stoklarını iyileştirmek için en uygun arazi yönetim stratejilerini ortaya koymaktadır. İklime dayanıklı arazi kullanımlarını belirleyerek, bu araştırma, politika yapıcılara gelecekteki iklim senaryoları altında SOC ve besin stoklarını optimize etmek için bir yol haritası sunmaktadır.

Soil organic carbon (SOC) and nutrient stocks play a key role in climate change mitigation by influencing the biogeochemical cycles, plant productivity, and greenhouse gas emissions; however, their responses to the future warming scenarios with rising temperature and decreasing precipitation are still uncertain. The aim of this study was to estimate the SOC and nutrient stocks of different land uses across the European Union (EU) and United Kingdom (UK) in 2018 and predict these stocks under the different representative warming concentration pathways (RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5) in order to identify the land uses that can steadily maintain the SOC and nutrient stocks. A random forest model (R² = 0.66) was employed to estimate soil bulk density. To predict the stocks for 2050 and 2070 under different RCPs, mean annual temperature (MAT), total precipitation (TP), sand, and land uses were used as the variables. The results revealed that SOC and N stocks increased under little warming, but under RCP8.5, they significantly decreased, particularly in croplands, whereas P and K stocks increased with rising temperature in all land uses. Grassland and shrubland showed a resilient nature as SOC and N stock did not show any notable changes with warming. Woodland ecosystems, especially pine-dominated woodland, exhibited an increase of these stocks, while spruce-dominated woodland showed a significant decline of SOC and N stocks with increasing temperature. The study reveals the most suitable land management strategies to improve SOC and nutrient stocks. By identifying the climate-resilient land uses, this research provides a roadmap for policymakers to optimize SOC and nutrient stocks under future climate scenarios.