Riina Jalonen

Belowground pathways for nitrogen transfer from a tropical legume tree to an associated fodder grass

Jalonen R. (2012). Belowground pathways for nitrogen transfer from a tropical legume tree to an associated fodder grass. https://doi.org/10.14214/df.153

Tiivistelmä

Typensiirron maanalaiset mekanismit trooppisen palkokasvipuun ja viljelykasvin välillä peltometsäviljelyssä Maailmalta tunnetaan tuhansia puulajeja, jotka muodostavat symbioosin ilmakehän typpeä sitovien bakteerien kanssa. Nämä palkokasvipuut voivat auttaa ylläpitämään tai parantamaan maaperän hedelmällisyyttä maatalousmailla ja vähentää samalla kemiallisten typpilannoitteiden tarvetta. Tavat, joilla ilmakehästä sidottu typpi siirtyy viljelykasvien käyttöön, tunnetaan kuitenkin huonosti. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin palkokasvipuiden typpipitoisten juurieritteiden sekä mykorritsasienten muodostamien verkostojen merkitystä kasvienvälisessä typensiirrossa. Mykorritsasymbionttien sienirihmat voivat sulautua ja muodostaa maaperässä verkostoja, joita pitkin typpeä voi siirtyä kasvista toiseen. Tutkimuksessa käytettiin esimerkkinä trooppista rehuntuotantoon tarkoitettua peltometsäviljelmää, jossa Gliricidia sepium -palkokasvipuita kasvatetaan Dichanthium aristatum -rehuheinän kanssa. Vaikka puut latvotaan säännöllisesti ja latvokset kuljetetaan pois koealalta, puulta on aiemmissa tutkimuksissa havaittu siirtyvän runsaasti typpeä heinälle. Tässä tutkimuksessa typensiirtoa mitattiin lisäämällä puun lehtiin luonnossa harvinaista typen 15-isotooppia ja mittamalla muutokset heinän typpi-15-pitoisuudessa. Puista eri tavoin vapautuvan typen isotooppikoostumuksen vaihtelua tutkittiin kasvihuonekokeiden sekä matemaattisen mallinnuksen avulla. Puu ja heinä muodostivat koealalla symbiooseja saman mykorritsasienilajin kanssa. Typensiirto kasvista toiseen mykorritsasienten verkostojen kautta on siten mahdollista. Kasvihuonekokeissa jopa 14 prosenttia heinän typestä 10 viikon aikana oli peräisin maanalaisesta typensiirrosta puulta, pääasiassa juurieritteistä. Typensiirto mykorritsasienten verkostoja pitkin vastasi 2,5 prosenttia heinän kokonaistypestä ja 18 prosenttia kaikesta maanalaisesti siirtyneestä typestä. Typpeä myös siirtyi sitä enemmän, mitä tehokkaammin sienet olivat kolonisoineet puun juuret ja mitä pienempi oli heinän typpipitoisuus. Arviot typensiirrosta vaihtelivat moninkertaisesti puun erittämän typen oletetun isotooppikoostumuksen mukaisesti. Isotooppikoostumuksen huolellinen arviointi on siksi tärkeää luotettavien tulosten saamiseksi. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että juurieritteet ja mykorritsasienten verkostot mahdollistavat merkityksellisen maanalaisen typensiirron palkokasvipuilta viljelykasveille. Perinteinen käsitys, että typpeä vapautuisi palkokasvipuilta muiden kasvien käyttöön ensisijaisesti puiden lehtikarikkeen tai latvosten hajotessa, näyttää uuden tutkimustiedon valossa riittämättömältä. Peltometsäviljelmien suunnittelua ja hoitomenetelmiä tulisi arvioida uudelleen ja kehittää, niin että ne hyödyntävät lajien luontaisia vuorovaikutuksia, edistävät maanalaista typensiirtoa ja parantavat siten maatalouden ekologista kestävyyttä.

Avainsanat
juurieritteet; mykorritsasienten verkostot; Gliricidia sepium; Dichanthium aristatum; Rhizophagus intraradices; isotooppitekniikat

Julkaistu 2.11.2012

Katselukerrat 4159

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.153 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Jalonen, R., Timonen, S., Sierra, J. & Nygren, P. 2012. Arbuscular mycorrhizal symbioses in a cut-and-carry forage production system of legume tree Gliricidia sepium and fodder grass Dichanthium aristatum. Agroforestry Systems, July 2012, published ahead of print.

https://doi.org/10.1007/s10457-012-9553-1

Jalonen, R. & Sierra, J. 2012. Temporal variation of N isotopic composition of decomposing legume roots and its implications to N cycling estimates in 15N tracer studies in agroforestry systems. Applied and Environmental Soil Science, 2012, Article ID 506302.

https://doi.org/10.1155/2012/506302

Jalonen, R., Nygren, P. & Sierra, J. 2009. Transfer of nitrogen from a tropical legume tree to an associated fodder grass via root exudation and common mycelial networks. Plant, Cell and Environment 32:1366-1376.

https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.02004.x

Jalonen, R., Nygren, P. & Sierra, J. 2009. Root exudates of a legume tree as a nitrogen source for a tropical fodder grass. Nutrient Cycling in Agroecosystems 85:203-213.

https://doi.org/10.1007/s10705-009-9259-6

---