No abstract

Field-growing silver birch (Betula pendula Roth) clones (clone 4 and 80) were exposed to elevated CO 2 and O 3 in open-top chambers for three consecutive growing seasons (1999)(2000)(2001). At the beginning of the OTC experiment, all trees were 7 years old. We studied the single and interaction effects of CO 2 and O 3 on silver birch below-ground carbon pools (i.e. effects on fine roots and mycorrhizas, soil microbial communities and sporocarp production) and also assessed whether there are any clonal differences in these belowground CO 2 and O 3 responses. The total mycorrhizal infection level of both clones was stimulated by elevated CO 2 alone and elevated O 3 alone, but not when elevated CO 2 was used in fumigation in combination with elevated O 3 . In both clones, elevated CO 2 affected negatively light brown/orange mycorrhizas, while its effect on other mycorrhizal morphotypes was negligible. Elevated O 3 , instead, clearly decreased the proportions of black and liver-brown mycorrhizas and increased that of light brown/ orange mycorrhizas. Elevated O 3 had a tendency to decrease standing fine root mass and sporocarp production as well, both of these O 3 effects mainly manifesting in clone 4 trees. CO 2 and O 3 treatment effects on soil microbial community composition (PLFA, 2-and 3-OH-FA profiles) were negligible, but quantitative PLFA data showed that in 2001 the PLFA fungi : bacteria-ratio of clone 80 trees was marginally increased because of elevated CO 2 treatments. This study shows that O 3 effects were most clearly visible at the mycorrhizal root level and that some clonal differences in CO 2 and O 3 responses were observable in the below-ground carbon pools. In conclusion, the present data suggests that CO 2 effects were minor, whereas increasing tropospheric O 3 levels can be an important stress factor in northern birch forests, as they might alter mycorrhizal morphotype assemblages, mycorrhizal infection rates and sporocarp production.

The impact of host mycotrophy on arbuscular mycorrhizal fungal (AMF) markers was studied in a temperate agricultural soil cropped with mycorrhizal barley, flax, reed canary-grass, timothy, caraway and quinoa and non-mycorrhizal buckwheat, dyer's woad, nettle and false flax. The percentage of AMF root colonization, the numbers of infective propagules by the Most Probable Number (MPN) method, and the amounts of signature Phospholipid Fatty Acid (PLFA) 16:1ω5 and Neutral Lipid Fatty Acid (NLFA) 16:1ω5 were measured as AMF markers.  Crop had a significant impact on MPN levels of AMF, on NLFA 16:1ω5 levels in bulk and rhizosphere soil and on PLFA 16:1ω5 levels in rhizosphere soil. Reed canary-grass induced the highest levels of AMF markers. Mycorrhizal markers were at low levels in all non-mycorrhizal crops. NLFA 16:1ω5 and the ratio of NLFA to PLFA 16:1ω5 from bulk soil are adequate methods as indicators of AMF biomass in soil.

Monimuotoisuudella tarkoitetaan pellossa elävien, siitä ravintonsa saavien tai siellä tavattavien eläin-, kasvi-, hyönteis- ja mikrobistolajien moninaisuutta. Pellon monimuotoisuuteen kuuluu myös viljelykasvien geneettinen ja lajimääräinen monimuotoisuus. Tapa jolla pellon monimuotoisuutta hoidetaan, vaikuttaa pellon yksisoluisista organismeista lähtien aina maisemaan, maaseudun elinvoimaisuuteen ja maataloustuotteiden kauppaan saakka. Eri lähteiden mukaan voidaan erottaa ainakin neljä tekijää, joilla on havaittu olevan vaikutusta monimuotoisuuteen. 1) Torjunta-aineiden vähentäminen; 2) Kevytmuokkauksen suosiminen; 3) Typpilannoituksen vähentäminen ja 4) Viljelykierrot ja viljelykasvilajiston lisääminen.MTT:ssä vuonna 2003 alkaneessa MONIKASVI-tutkimuksessa tuotetaan monitieteellisesti tietoa erikoiskasvien avulla tapahtuvasta peltoluonnon monimuotoisuuden lisäämisestä. Tietoa tuotetaan täsmällisten viljelykierto- ja viljelykasvilajiston lisäämisen suositusten laatimiseksi. Tavoitteet ovat 1) Tuottaa tietoa neljän yksivuotisen (kinua, kitupellava, tattari ja öljypellava) ja neljän kaksi- tai monivuotisen (kumina, morsinko, nokkonen, ruokohelpi) erikoiskasvin monimuotoisuuteen vaikuttavista ominaisuuksista sekä kasvien viljelyn mikroympäristön monimuotoisuudesta; 2) Laskea valittujen erikoiskasvien viljelyn kannattavuus; 3) Selvittää viljelijöiden käsityksiä ja halukkuutta ryhtyä erikoiskasviviljelijäksi; 4) Luoda erikoiskasveille monimuotoisuusarvo, funktio, jossa kasvit erityisen hyvin monimuotoistavat peltoa; 5) Kehittää tiloille atk-pohjaista menetelmää, jolla viljelykasvit voidaan sijoittaa oikein peltolohkoille monimuotoisuuden lisäämiseksi ja ravinteiden huuhtoutumisriskin vähentämiseksi. Erikoiskasvien viljely viljelykasvilajiston monipuolistamisessa ja osana viljelykiertoa on perusteltua. 1) Erikoiskasvit sisältävät suuren ominaisuuksien kirjon, mikä on hyvä lähtökohta pellon monimuotoisuuden edistämisessä. 2) Viljely on Suomessa laajentunut lähes satakertaisesti kymmenen viime vuoden aikana ja jo nyt erikoiskasveja viljellään tuhansilla tiloilla; 3) Erikoiskasvien viljely on maataloutta ja maaseudun yritystoimintaa aktivoivaa toimintaa; 4) Kun monimuotoisuutta ylläpidetään kuluttajaa kiinnostavien ja arvostavien 'vihreitä' hyötyaineita tuottavien erikoiskasvien avulla, saanee viljelytukien maksu suurenkin yleisön hyväksynnän; 5) Ympäristön monimuotoisuuden kannalta monimuotoista, usean viljelykasvin maataloutta harjoittavilla tiloilla on erityinen tilaus tulevaisuudessa. Kaksisirkkaisten ja monivuotisten erikoiskasvien viljelyn lisääminen on pellon monimuotoisuuden kannalta oleellista, vaikka tutkimukset ovatkin vielä kesken. Se, miten eri kasveilla voidaan täsmällisemmin vaikuttaa eri eliöiden monimuotoisuuteen ja minkälaisissa viljelykierroissa niitä tulisi viljellä, tarvitsee lisätutkimuksia, joita Monikasvissakin tehdään. Lisätietoa tulee saada myös eri eliöiden laji- ja populaatiomäärien muutoksista, jotta viljelytoimenpiteet voitaisiin kohdistaa ainakin uhanalaisten eliöiden suojelemiseksi. Erikoiskasvien viljely monimuotoisuuden lisäksi myös ravinnehuuhtoutumisriskin vähentämiseksi tekee kokonaisuuden hallitsemisen vieläkin haasteellisemmaksi, vaikka monet toimenpiteet edesauttavat molempia ympäristöongelmia. Tämän takia on tärkeää, että menetelmiä monimuotoisuuden edistämiseksi ja ravinteiden vähentämiseksi kehitetään. Tulevaisuudessa on hyvinkin mahdollista, että voimme erikoiskasvien funktionaalisiin ominaisuuksiin ja pellon paikkatietoihin perustuen laatia kasvilajiston laajentamisesta ja viljelykierroista täsmäsuosituksia 'lääkkeeksi’ pellon monimuotoisuuden edistämiseksi ja ravinnehuuhtoutumisten vähentämiseksi.

Juuret ja maaperän mikrobit elävät kiinteässä vuorovaikutussuhteessa. Kasvilajien tiedetäänkin vaikuttavan maaperän mikrobiston määrään ja laatuun suosimalla eri mikrobeja juuristossaan. Maaperän mikrobeilla on suuri merkitys maaperän keskeisissä prosesseissa, kuten ravinteiden kierrossa ja kasvitautien luontaisessa torjunnassa. Viljeltyjen kasvilajien määrä on vähentynyt huomattavasti ja viljely on yksipuolistunut, mikä on johtanut eloperäisen aineksen ja monimuotoisuuden vähenemiseen viljelymaissa. Kasvattamalla maaperän mikrobi-monimuotoisuutta nostetaan samalla hyödyllisten mikrobien todennäköisyyttä esiintyä maaperässä. Vaikka maamikrobien ja kasvin juuriston välisiä yhteyksiä on tutkittu melko aktiivisesti, on tutkimukset useimmiten tehty tavallisimmilla viljelykasveilla. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää erikoiskasvien vaikutusta maaperän mikrobiyhteisöihin ja verrata erikoiskasvien vaikutusta kontrollikasvina toimineeseen ohraan. Tässä erikoiskasveilla tarkoitetaan kasveja, joita tällä hetkellä käytetään viljelykasveina melko vähän, mutta joilla on potentiaalia viljelykasveiksi.Esityksessä kerrotaan tuloksia kahdesta astiakokeesta. 1. astiakoe toteutettiin kesällä 2003. Kokeessa oli mukana kaksi yleisesti viljeltyä kasvia, ohra (Hordeum vulgare) ja timotei (Phleum pratense) sekä yhdeksän erikoiskasvia. Erikoiskasvit olivat kumina (Carum carvi), ruokohelpi (Phalaris arundinaceae), värimorsinko (Isatis tinctoria), kinua (Chenopodium quinea), öljyhamppu (Cannabis sativa), kitupellava (Camelina sativa), pellava (Linum usitatissimum), tattari (Fagopyrum esculentum) ja nokkonen (Urtica dioica). Kasvit kylvettiin/istutettiin hienoa hietaa sisältäviin astioihin toukokuussa 2003. Astioita pidettiin lasikattoisessa astiakoehallissa, jossa on verkkoseinät. Näytteet yksivuotisista kasveista otettiintuleentumisen aikaan ja monivuotisista kasveista elokuun lopussa. 2. astiakoe tehtiin kolmella eri maalla (savi, hietasavi, hieno hieta) kasvihuoneessa talvella 2004-05. Mukana olivat erikoiskasvit tattari ja kumina sekä kontrollikasvi ohra. Näytteet otettiin kukinnan aikaan (tattari, ohra) tai kuminalla ohran näytteenoton jälkeen. Jokaisesta ruukusta otettiin kaksi näytettä, löyhästi juuristoon sitoutuneesta maasta maanäyte ja juurten pinnalta ritsosfäärinäyte. Näytteistä analysoitiin mikrobibiomassa ja mikrobiyhteisön rakenne solukalvojen fosfolipidien rasvahappoanalyysin avulla. Suurimmalla osalla kasveista mikrobibiomassa oli suurempi ritsosfäärissä kuin maassa, ja lisäksi mikrobibiomassa oli juuristossa suurempi suurimmalla osalla erikoiskasveista kuin kontrollikasvilla ohralla. Ainoastaan tattarilla ei ollut tilastollisesti merkitsevää eroa juuristo- ja maanäytteiden välillä ja tattarilla oli ohraan verrattuna pienempi mikrobibiomassa juuristonäytteissä. Mikrobiyhteisön rakenne oli erilainen juuristo- ja maanäytteissä, lisäksi kasvilajilla oli merkitystä juuristo- ja maanäytteiden erojen suuruuteen. Kuminalla, värimorsingolla, kinualla ja öljyhampulla oli suurimmat erot juuristo- ja maanäytteiden välillä ja ohraan verrattuna. Eri maissa oli toisistaan poikkeavat mikrobiyhteisöt, mutta ritsosfäärimikrobiston koostumukseen kasvilaji vaikutti maata enemmän.Astiakokeiden tulosten perusteella voidaan olettaa, että tietyillä erikoiskasveilla voidaan muuttaa peltomaan mikrobiyhteisön suuruutta ja rakennetta. Viljelykasvien valinnalla voitaisiin siten ohjata maaperän mikrobiyhteisöä viljelyn kannalta suotuisaan suuntaan.