The role of terpenes in carbon and nitrogen cycling in boreal forest soils
Adamczyk S. (2016). The role of terpenes in carbon and nitrogen cycling in boreal forest soils. https://doi.org/10.14214/df.228
Tiivistelmä
Hiilen ja ravinteiden kierto on edellytys ekosysteemin toiminnalle. Hiilen (C) ja typen (N) biogeokemiallisessa kierrossa kasvien, karikkeen ja maan kemiallinen koostumus, mikrobiyhteisöt, entsyymikoneisto ja ilmastolliset olosuhteet ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan terpeenien merkitystä boreaalisten metsämaiden hiilen ja typen kierrossa. Terpeenit ovat yleisiä kasvin sekundääriyhdisteitä. Väitöskirjassa keskitytään joihinkin mono-, di- ja triterpeeneihin.
Laboratoriokokeet osoittivat, että tutkitut terpeenit kiihdyttivät metsämaan hiilen mineralisaatiota, mutta samalla ne hidastivat typen nettomineralisaatiota ja nettonitrifikaatiota. Lisäksi terpeenit lisäsivät mikrobibiomassassa olevat hiilen ja typen määrää todennäköisesti siitä syystä, että ne kiihdyttivät bakteerien kasvunopeutta; sienten kasvunopeus sen sijaan hidastui terpeenien vaikutuksesta. Tulokset viittasivat siihen, että terpeenit toimivat hiilen lähteenä joillekin mikrobeille. Lisäksi terpeenit estivät hiilen, typen, fosforin ja rikin kiertoon liittyvien entsyymien toimintaa, johtuen ainakin osaksi terpeenien kyvystä sitoa entsyymejä.
Kuusen avohakkuulla tutkittiin sekä hakkuutähteen että puun tuhkan vaikutusta maan terpeenikoostumukseen ja hiilen ja typen kierron toimintoihin viisi vuotta hakkuun jälkeen. Hakkuutähde lisäsi joidenkin terpeenien pitoisuutta orgaanisessa kerroksessa. Sekä hakkuutähde että tuhka kiihdyttivät typen nettomineralisaatiota ja nettonitrifikaatiota. Joidenkin terpeenien pitoisuudet korreloivat hiilen ja typen kierron aktiivisuuksien kanssa, mutta kenttäolosuhteissa suhde jäi silti epäselväksi.
Väitöskirja osoitti, että terpeeneillä on kyky vaikuttaa metsämaan hiilen ja typen kiertoon. Todennäköisesti terpeenit muuttavat typen kiertoa niin, että suurempi osa typestä jää orgaaniseen muotoon ja mahdollisesti typpihäviöt metsäekosysteemistä pienentyvät.
Avainsanat
hakkuutähde;
hiilen ja typen kierto;
metsämaa;
terpeenit;
entsyymit;
puuntuhka
-
Adamczyk,
University of Helsinki, Department of Forest Sciences
Sähköposti
sylwia.adamczyk@luke.fi
Julkaistu 13.9.2016
Katselukerrat 4567
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.228 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Adamczyk S., Adamczyk B., Kitunen V., Smolander A. (2011). Influence of diterpenes (colophony and abietic acid) and a triterpene (beta-sitosterol) on N and C transformations in birch (Betula pendula) soil. Biology and Fertility of Soils 47: 715-720.
http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00374-010-0529-x
Adamczyk S., Kiikkilä O., Kitunen V., Smolander A. (2013). Potential response of soil processes to diterpenes, triterpenes and tannins: Nitrification, growth of mi-croorganisms and precipitation of proteins. Applied Soil Ecology 67: 47-52.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0929139313000632
Adamczyk S., Adamczyk B., Kitunen V., Smolander A. (2015). Monoterpenes and higher terpenes may inhibit enzyme activities in boreal forest soil. Soil Biolo-gy and Biochemistry 87: 59-66.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071715001480
Adamczyk S., Kitunen V., Lindroos A-J., Adamczyk B., Smolander A. Soil carbon and nitrogen cycling processes and composition of terpenes five years after clear-cutting a Norway spruce stand: Effects of logging residues. Manuscript.
