Plant secondary compounds and soil microbial processes in carbon and nitrogen cycling in relation to tree species
Kanerva S. (2007). Plant secondary compounds and soil microbial processes in carbon and nitrogen cycling in relation to tree species. https://doi.org/10.14214/df.52
Tiivistelmä
Kasvien tuottamien tiettyjen sekundääristen yhdisteiden on havaittu vaikuttavan maan hiilen ja typen kierron prosesseihin. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää mahdollisia eroja metsämaan hiilen ja typen kiertoon liittyvissä mikrobiaktiivisuuksissa sekä kahden tärkeän kasvien sekundääriyhdisteryhmän, terpeenien ja fenolisten yhdisteiden, pitoisuuksissa koivikko-, kuusikko- ja männikkömaassa, sekä tutkia, miten maan altistaminen haihtuville monoterpeeneille tai fenolisiin yhdisteisiin kuuluville tanniineille vaikuttaa maan mikrobiaktiivisuuksiin. Tutkimuksessa käytetty puulajikoe sijaitsee Kivalossa, Pohjois-Suomessa, ja käsittää vierekkäiset, alun perin samanlaiselle maaperälle perustetut noin 70-vuotiaat metsiköt, joiden pääpuulajit ovat rauduskoivu, kuusi ja mänty. Maan hiilen ja typen mineralisaationopeudet sekä mikrobibiomassan hiilen ja typen määrät olivat korkeampia koivikko- ja kuusikkomaan orgaanisen kerroksen kaikissa eri osissa, eli karike- (L), multautumis- (F) ja humusainekerroksessa (H), verrattuna männikkömaahan. Mono-, seskvi-, di- ja triterpeenien pitoisuudet olivat selvästi korkeampia havupuumaissa kuin koivikkomaassa, kun taas vesiliukoisten totaalifenolien sekä tanniinien pitoisuudet olivat korkeampia tai vähintään yhtä korkeita kuusikko- kuin koivikko- tai männikkömaassa. Erot maan mikrobiaktiivisuuksissa sekä sekundääriyhdisteiden pitoisuuksissa olivat puulajien välillä yleisesti ottaen pienempiä H-kerroksessa kuin ylemmissä kerroksissa. Hiilen mineralisaationopeus sekä hiilen määrä maan mikrobibiomassassa korreloivat positiivisesti maan vesiliukoisten totaalifenolien sekä tanniinien pitoisuuden kanssa, viitaten siihen, että näiden yhdisteiden pitoisuus maassa voi toimia indikaattorina sille, kuinka pitkälle maan orgaanisen aineksen hajoaminen on edennyt. Terpeenit saattavat puolestaan vaikuttaa maan mikrobiaktiivisuuksia heikentävästi, sillä matalimmat mikrobiaktiivisuudet havaittiin runsaasti terpeenejä sisältävässä männikkömaassa, kun taas aktiivisessa koivikkomaassa terpeenien pitoisuudet olivat hyvin matalat. Haihtuvat monoterpeenit sekä kuusen ja männyn neulasista eristetyt tanniinit vaikuttivat maan hiilen ja typen kierron prosesseihin, mutta vaikutukset riippuivat yhdisteestä ja sen molekyylirakenteesta. Monoterpeenit vähensivät epäorgaanisen typen määrää maassa ja niillä oli mahdollisesti myrkyllinen vaikutus osaan maan mikrobeista, kun taas osa maan mikrobeista näytti voivan käyttää monoterpeeneitä hiilen lähteenään. Molekyylipainoltaan kevyemmät tanniinit (sekä muut kevyemmät yhdisteet) näyttivät olevan hiilen lähteitä maan mikrobeille, kun taas molekyylipainoltaan raskaammilla tanniineilla oli mikrobien toimintaa estäviä vaikutuksia. Kaiken kaikkiaan kasvien sekundääriyhdisteillä saattaa olla hyvinkin suuri rooli metsämaan hiilen ja typen kierron säätelyssä, mutta niiden merkityksen todellista suuruusluokkaa on mahdoton arvioida.
Avainsanat
kuusi;
fenoliset yhdisteet;
hiilen ja typen kierto;
koivu;
maan mikrobiaktiivisuus;
metsämaa;
mänty;
terpeenit
-
Kanerva,
University of Helsinki, Department of Applied Chemistry and Microbiology
Sähköposti
sanna.kanerva@metla.fi
Julkaistu 3.12.2007
Katselukerrat 5040
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.52 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Kanerva, S. & Smolander, A. 2007. Microbial activities in forest floor layers under silver birch, Norway spruce and Scots pine. Soil Biology and Biochemistry 39: 1459-1467.
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2007.01.002
Kanerva, S., Kitunen, V., Loponen, J. & Smolander, A. 2008. Phenolic compounds and terpenes in soil organic horizon layers under silver birch, Norway spruce and Scots pine. Biology and Fertility of Soils 44: 547-556.
https://doi.org/10.1007/s00374-007-0234-6
Smolander, A., Ketola, R.A., Kotiaho, T., Kanerva, S., Suominen, K. & Kitunen, V. 2006. Volatile monoterpenes in soil atmosphere under birch and conifers: Effects on soil N transformations. Soil Biology and Biochemistry 38: 3436-3442.
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2006.05.019
Kanerva, S., Kitunen, V., Kiikkilä, O., Loponen, J. & Smolander, A. 2006. Response of soil C and N transformations to tannin fractions originating from Scots pine and Norway spruce needles. Soil Biology and Biochemistry 38: 1364-1374.
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2005.10.013
Kanerva, S. & Smolander, A. 2008. How do coniferous needle tannins influence C and N transformation in birch humus layer? European Journal of Soil Biology 44: 1–9.
