Long-term dynamics of BVOC production, storage and emission in boreal Scots pine
Vanhatalo A. (2018). Long-term dynamics of BVOC production, storage and emission in boreal Scots pine. https://doi.org/10.14214/df.253
Tiivistelmä
Kasvit tuottavat osana sekundaarimetaboliaansa tuhansia erilaisia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä eli VOC-yhdisteitä, joita ne hyödyntävät erityisesti puolustusyhdisteinä. Alhaisista pitoisuuksistaan huolimatta nämä yhdisteet osallistuvat ilmakehässä moninaisiin kemiallisiin prosesseihin, jolloin niiden vaikutus ulottuu paljon yksittäisen kasvin kasvuympäristöä laajemmalle. Mänty (Pinus sylvestris L.) tuottaa erityisesti mono- ja seskviterpeenejä, joista valtaosa varastoituu pihkaan. Pihka on tiehyissä paineenalaisena. Tässä tutkimuksessa paineen havaittiin korreloivan positiivisesti sekä ilman lämpötilan että versojen transpiraationopeuden kanssa. Lisäksi sekä korkean pihkanpaineen että ilman korkean lämpötilan havaittiin lisäävän monoterpeenien haihduntanopeutta rungosta.
Monoterpeenisyntaasiaktiivisuus kuvaa neulasten maksimaalista kykyä tuottaa monoterpeenejä. Ympäristötekijöiden vuodenaikaisvaihtelun ja neulasten iän todettiin selittävän suurimman osan neulasten monoterpeenisyntaasiaktiivisuuksien sekä monoterpeenivarastojen ja -päästöjen vaihtelusta. Männynneulasten monoterpeenipitoisuuden vaihtelu vuodenaikojen, eri-ikäisten neulasten ja eri puiden välillä oli puolestaan verrattain pientä. Monoterpeenisyntaasiaktiivisuus oli suurempaa alle vuoden ikäisillä neulasilla kuin tätä vanhemmilla. Saman puun neulasten monoterpeenisyntaasiaktiivisuuksien ja monoterpeenivarastojen yhdistekohtainen koostumus ei heijastunut päästöjen koostumukseen: esimerkiksi δ-3-kareenia oli päästöissä selvästi suurempi osuus kuin varastoissa ja syntaasiaktiivisuuksissa.
VOC-yhdisteiden päästöjä on mitattu puiden yhteyttävistä osista jo pitkään, mutta tässä tutkimuksessa seurattiin ensikertaa puiden puuosien päästöjä usean vuoden ajan. Mittaukseen käytettiin automaattista kammiomittausjärjestelmää ja siihen liitettyä protoninvaihtoreaktiomassaspektrometriä.
Männyn rungosta havaittiin vapautuvan ilmaan monoterpeenejä ja metanolia. Kummankin aineen päästöissä näkyi vuodenaikaisvaihtelua: Metanolipäästöt olivat suurimmillaan keskellä kasvukautta. Monoterpeenipäästöt puolestaan olivat korkeimmillaan paitsi kesien kuumimpina päivinä, myös keväällä puiden yhteytyskapasiteetin palautuessa lepokauden jälkeen. Tutkittujen puiden monoterpeenipäästöjen enantiomeerikoostumuksessa esiintyi vuorokausivaihtelua. Puiden vapauttamien yhdisteiden määrän, yhdisteiden reaktiivisuuden, metsän puulajikoostumuksen ja puiden eri kemotyyppien runsauden havaittiin heijastuvan latvuskerroksen yläpuolisen ilman terpeenikoostumukseen.
Avainsanat
monoterpeeni;
metanoli;
pihka;
runko;
syntaasiaktiivisuus;
mittauskammio
-
Vanhatalo,
University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Institute for Atmospheric and Earth System Research / Forest Sciences
Sähköposti
anni.vanhatalo@alumni.helsinki.fi
Julkaistu 10.4.2018
Katselukerrat 4316
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.253 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Vanhatalo A., Aalto J., Chan T., Hölttä T., Kabiri K., Kolari P., Hellén H., Bäck J. Scots pine stems as dynamic sources of monoterpene and methanol emissions. Manuscript.
Vanhatalo A., Chan T., Aalto J., Korhonen J. F., Kolari P., Hölttä T., Nikinmaa E., Bäck J. (2015). Tree water relations can trigger monoterpene emissions from Scots pine stems during spring recovery. Biogeosciences
12(18): 5353–5363.
https://doi.org/10.5194/bg-12-5353-2015
Vanhatalo A., Ghirardo A., Juurola E., Schnitzler J.-P., Zimmer I., Hellèn H., Hakola H., Bäck J. (2018). Long-term dynamics of monoterpene synthase activities, monoterpene storage pools and emissions in boreal Scots pine. Under review in Biogeosciences Discussions.
https://doi.org/10.5194/bg-2018-17
Rissanen K., Hölttä T., Vanhatalo A., Aalto J., Nikinmaa E., Rita H., Bäck J. (2016). Diurnal patterns in Scots pine stem oleoresin pressure in a boreal forest. Plant, Cell & Environment 39(3): 527‒538.
https://doi.org/10.1111/pce.12637
Yassaa N., Song W., Lelieveld J., Vanhatalo A., Bäck J., Williams J. (2012). Diel cycles of isoprenoids in the emissions of Norway spruce, four Scots pine chemotypes, and in Boreal forest ambient air during HUMPPA-COPEC-2010. Atmospheric Chemistry and Physics 12: 7215–7229.
