Browsing by Subject "rahkasammal"

In previous studies of Natural Resources Institute Finland it was noticed that Sphagnum moss had almost as good growing media properties as the white horticultural peat. In addition the Sphagnum moss based growing media prevented efficiently seed-borne Alternaria seedling blight and mosses were not molded with Peziza ostracoderma Korf that appears commonly on white horticultural peat. This thesis was part of the project of Natural Resources Institute entitled “Disease suppressive features of Sphagnum mosses”. The research aimed to survey the existence and applicability of fungistasis of Sphagnum moss as growing media. In the greenhouse experiments comparisons were made between mosses from six different sphagnum bog origins in their ability to suppress damping-off caused by Alternaria, Rhizoctonia and Pythium. Disease suppressive features of four sphagnum bogs mosses from three harvest depths were also determined. In the end of experiments the coverage by molds was determined and the fresh weights of seedlings were measured. In laboratory the amounts of common antagonist microbes in Sphagnum mosses were studied using different selective growth media. Results of different experiments were compared to white peat. In greenhouse experiments it was noticed that disease suppressive features varied a lot depending on the origin of the mosses and had different effects against different damp-ing-off pathogens. Mosses in the uppermost layers had best disease suppressive features against all three pathogens. The healthiest and biggest seedlings were obtained in growing media that contained mainly Sphagnum mosses and only a minimum amount of other peatland vegetation. There were only small amounts of molds on the top of Sphagnum moss growth media but also some phytotoxicity on seedlings was obtained Sphagnum mosses had only small amounts of antagonistic microbes as compared with peat. The results indicated that Sphagnum mosses have potential as growing medium that could efficiently prevent damping-off diseases and molds. However variation of disease suppressive was observed, which calls for more experiments to verify these effects. Minor amounts of antagonistic microbes detected in Sphagnum, as compared with white peat, suggests that disease suppressiveness may be caused by the phenolic compounds of Sphganum mosses.

Nitrogen fixation by Sphagnum mosses in a boreal fen ecosystem Emmi Tuokko Master’s Programme in Ecology and Evolutionary Biology Faculty of Biological and Environmental Sciences University of Helsinki May 2022 Faculty: Faculty of Biological and Environmental Sciences Degree programme: Master’s Programme in Ecology and Evolutionary Biology Study track: Ecology and Evolutionary Biology Author: Emmi Tuokko Title: Nitrogen fixation by Sphagnum mosses in a boreal fen ecosystem Level: Master’s thesis Month and year: May 2022 Number of pages: 34 pages + 4 appendix pages Keywords: nitrogen fixation, Sphagnum, boreal fen, acetylene reduction, diazotroph Supervisor: Dr. Juha Mikola Where deposited: HELDA – Digital Repository of the University of Helsinki Abstract: Ecosystems in the North are heavily constrained by nitrogen (N) and the main pathway of N for plants is biological N2 fixation by Sphagnum mosses. Mosses fix N with either free-living, associated or symbiotic diazotrophs and convert it to a plant-accessible form. This way N2 fixation contributes significantly to the level of photosynthesis and carbon sequestration that these ecosystems can maintain. However, diazotrophs are exposed to large fluctuations in abiotic factors and earlier findings have suggested that to affect the rate of N2 fixed. Only a few studies have focused on boreal Sphagnum-dominated fens and thus, I wanted to figure out what environmental factors control N2 fixation activity in this habitat type. Most of the N2 fixing bacteria are heterotrophs but also methanotrophs have been shown to participate in N2 fixation. Therefore, I tested if methane (CH4) flux was connected to N2 fixation activity. As N is a necessary nutrient for plants, I also wanted to see whether the variation in N2 fixation can explain the variation in plant growth and productivity and on the other hand, if the productivity can explain the rate of N2 fixation by providing more energy. To test these interactions, we established the acetylene reduction assay (ARA) on a fen in Northern Finland to measure, how much N2 is fixed. We also recorded environmental factors (soil moisture, soil temperature, air temperature, relative humidity and radiation), measured CO2 and CH4 fluxes and calculated vascular plant coverage and Sphagnum growth from 20 study plots. I expected to find a correlation especially between soil moisture and N2 fixation because earlier studies have shown it to control the fixation activity the most. I found out that leaf area index (LAI) of vascular plants was explained by N2 fixation. This is a significant finding because it has not been proved before. It supports the earlier findings about the connection between N2 fixation and vascular plant photosynthesis. I also discovered that radiation (PAR) and potential gross primary production (GPP1200) explained the variation in N2 fixation in the first measurement. This shows the dependency of N2 fixation on the energy that photosynthesis provides. Contrary to my predictions, none of the other factors explained N2 fixation or were explained by N2 fixation. Further studies about moss-associated N2 fixation are needed especially in the light of future changes in climate and N deposition. Tiedekunta: Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta Koulutusohjelma: Ekologian ja evoluutiobiologian maisteriohjelma Opintosuunta: Ekologia ja evoluutiobiologia Tekijä: Emmi Tuokko Työn nimi: Rahkasammalten typensidonta boreaalisessa suoekosysteemissä Työn laji: Maisterin tutkielma Kuukausi ja vuosi: 5/2022 Sivumäärä: 34 sivua + 4 sivua liitteitä Avainsanat: typensidonta, rahkasammal, boreaalinen, suo, ARA, diatsotrofi Ohjaaja: Dr. Juha Mikola Säilytyspaikka: HELDA - Helsingin yliopiston digitaalinen arkisto Tiivistelmä: Pohjoisen ekosysteemit ovat erittäin typpirajoitteisia, ja kasvit saavat suurimman osan typestä rahkasammalten biologisen typensidonnan kautta. Sammalet sitovat typpeä joko vapaana elävien tai symbionttisten diatsotrofien välityksellä ja muuttavat typen kasvien käytettävissä olevaan muotoon. Tätä kautta typensidonta vaikuttaa merkittävästi koko ekosysteemin fotosynteesin ja hiilensidonnan tasoon. Diatsotrofit ovat kuitenkin alttiita abioottisten tekijöiden suurelle vaihtelulle, ja aikaisemmat tutkimukset ovat todenneet sen vaikuttavan typensidonnan tasoon. Vain harvat näistä tutkimuksista ovat keskittyneet boreaalisiin minerotrofisiin soihin, joilla rahkasammalet dominoivat, joten halusin selvittää, mitkä ympäristötekijät kontrolloivat typensidonnan aktiivisuutta tällaisessa elinympäristössä. Suurin osa typpeä sitovista bakteereista on heterotrofeja, mutta myös metanotrofien on osoitettu osallistuvan typensidontaan. Sen vuoksi halusin tutkia, onko metaanivuo yhteydessä typensidonnan tasoon. Typen ollessa välttämätön ravinne kasveille halusin myös nähdä, voiko vaihtelu typensidonnan tasossa selittää kasvien kasvua ja tuottavuutta, ja toisaalta, voiko tuottavuus selittää typensidonnan vaihtelua tarjoamalla sille lisää energiaa. Testataksemme näitä yhteyksiä mittasimme typensidontaa asetyleenin pelkistysmenetelmällä Halssiaavalla Sodankylässä. Mittasimme myös ympäristötekijöitä (maan kosteus, maan lämpötila, ilman lämpötila, suhteellinen kosteus, säteily), hiilidioksidi- ja metaanivuota, putkilokasvien peittävyyttä ja rahkasammalten kasvua 20 tutkimusruudulta. Odotin löytäväni korrelaation erityisesti typensidonnan ja maan kosteuden väliltä, sillä aikaisemmat tutkimukset ovat todenneet kosteuden olevan merkittävin typensidontaa säätelevä tekijä. Sain selville, että typensidonta selitti ruutujen välistä vaihtelua putkilokasvien lehtipinta-alassa. Tämä on tärkeä löydös, sillä yhteyttä ei olla todistettu aiemmin. Tulos tukee aiempia löydöksiä typensidonnan ja putkilokasvien fotosynteesin yhteydestä toisiinsa. Ensimmäisten mittausten tulokset osoittivat, että säteily ja potentiaalinen bruttoperustuotanto selittivät typensidontaa. Tämä todistaa typensidonnan riippuvuuden fotosynteesin tarjoamaan energiaan. Vastoin odotuksiani muut tekijät eivät selittäneet typensidontaa, eikä typensidonta selittänyt niitä. Lisätutkimukset sammalten typensidonnasta ovat tarpeen erityisesti ilmastonmuutoksen ja lisääntyvän typpilaskeuman valossa.

Kasvualustojen tuottajat ovat kiinnostuneita uusista, ilmaston kannalta paremmista vaihtoehdoista turpeen elinkaaren ongelmallisuuden ja epäselvän aseman vuoksi. Rahkasammal on ominaisuuksiltaan hyvä kasvualustatuotantoa varten sekä tuottavuutensa ansiosta potentiaalinen vaihtoehto turpeen keruulle. Rahkasammalta onkin jo muutaman vuoden ajan kerätty tätä käyttötarkoitusta varten. Uuden luonnonvaran hyödyntämiseen liittyy paljon selvitettäviä asioita kestävän käytön huomioimiseksi, kuten ilmastovaikutukset. Kasvihuonekaasuista hiilidioksidilla ja metaanilla on merkitystä ombrotrofisten soiden ilmastopäästöihin. Typpioksiduulia ei tässä kohtaa tarkastella. Hiilidioksidin osalta merkityksellistä on tutkia poistuvan aineksen hiilivarastoja ja metaanin osalta puolestaan kasvillisuuden peittävyyden palautumista ja kasvilajisuhteita. Tässä pro gradu -työssä haluttiin kartoittaa havaintoja rahkasammalen keruun ilmastovaikutuksista mahdollisia jatko-tutkimuksia varten. Keruun ilmastovaikutuksia vertailtiin käsittelemättömiin referenssialueisiin ja sen lisäksi suo-tyyppien välisiä päästöeroja tutkittiin alustavasti. Rahkasammalen keruun ilmastovaikutuksia verrattiin myös kasvu-turpeen vastaaviin lukemiin. Hiilidioksidia tutkittiin kairattujen turvenäytteiden hiilipitoisuuksien avulla. Laskelmissa huomioitiin myös keruun seurauksena kertymättä jääneen turpeen ilmastovaikutus. Metaanin päästöjä tarkasteltiin kasvillisuusruuduista saadun peittävyyden palautumis- sekä kasvilajisuhdeaineiston perusteella. Rahkasammalen keruualueilta kerättiin myös yleistietoa keruualueelle tyypillisistä piirteistä, kuten keruujäljestä, puustosta ja ojien kunnosta. Kenttätyöt tehtiin kesällä 2019 Kihniön seudulla 12 suolla. Yleisilmeeltään keruualueiden kasvillisuutta leimasi voimakas tupasvillan pioneerilajivaikutus. Uusimmat keruualu-eet olivat vielä lähes kasvittomia, mutta tutkimushetkellä kolme kasvukautta toipuneet keruualueet olivat jo alkaneet selvästi palautua kasvillisuuden osalta. Kymmenessä vuodessa kasvillisuus oli palautunut täysin. Suhteellisesti tu-pasvillan osuus oli vanhimmillakin aloilla selvästi vertailualueita suurempi, ja keruualueiden palautunut kasvillisuus oli biodiversiteetiltään vertailualoja köyhempi. Tupasvillan esiintyminen näyttäisi kuitenkin edistävän myös rahka-sammalen leviämistä. Lisäksi keruujäljellä näyttäisi olevan merkitystä ennen kaikkea rahkasammalen palautumiseen. Tasapinta edistää palautumista samoin keräämättä jääneet alueet keruualueiden sisällä. Kasvihuonekaasulaskelmien perusteella rahkasammalen keruualueen päästö oli 10,26 kg/m2 CO2 13 vuodessa. Vertailtaessa eri suotyyppien välisiä eroja huomattiin, että keruu on ilmaston kannalta suotuisampaa lyhytkortisuutta ilmentäviltä soilta kuin rahkasammalvaltaisilta. Rahkasammalen keruu osoittautui selvästi kasvuturpeen keruuta paremmaksi vaihtoehdoksi ilmastonäkökulmasta, kun päästöt jaettiin tuotetuilla kasvualustojen kuivamassoilla. Ilmastopäästöistä suurimman osuuden kokonaispäästöstä muodostaa konkreettinen suolta poistettava kasvualusta-massa. Kasvillisuuden merkitys turvetuotantokentällä ja rahkasammalen keruualueella on kokonaistuloksessa vä-hemmän merkittävä. Tässä tutkimuksessa kartoitettiin rahkasammalen keruun ilmastovaikutuksia alustavasti, sillä aihetta ei ole aiemmin Suomen olosuhteissa tutkittu. Lisää tutkimusta tarvitaan laajemmalla otannalla ja pitemmän aikavälin seurannalla.

Peat is currently the most important raw material for growing media in horticulture. For a while now, alternative raw materials have been tested since there is a demand for more sustainable substrates for horticultural production. The aim of this research was to determine the effects of different Sphagnum L. biomass containing growing media on the vegetative and generative growth on Pelargonium L´Hér and Begonia L., and to determine how the different growing media affect the longevity of the plant in water deficit. There were two types of Sphagnum biomass used for the study and there were eight different compositions of Sphagnum based growing media in total. The growing media consisted of varying amounts of Sphagnum fibre and peat. Peat was amended with either 100%, 75%, 25% or 0% of Sphagnum fibre. 47 days from the beginning of the experiment some of the Begonias and Pelargoniums were transferred to a water deficit treatment in national plant phenotyping infrastructure (NaPPI) for non-destructive imaging. The results showed that the Pelargoniums cultivated in Sphagnum-based growing media had higher fresh and dry weights than the ones cultivated in 100% peat. With Begonia, there were no differences in fresh or dry weights of the plants between the treatments. The leaf areas were in trend with the fresh and dry weights. The higher the fresh and dry weights, the higher was the leaf area. There were no differences in the onset of flowering or the number of flowers in the plants between the different growing media for Pelargonium or Begonia. There were no notable morphological differences in the plants between the treatments either, which indicates that the Sphagnum fibre did not affect the ornamental value of Pelargonium and Begonia. In the water deficit treatment, there were no differences between the growing media in any of the values measured. The results indicate that the vegetative and generative growth of Pelargonium and Begonia on Sphagnum-based growing media was on acceptable level for production. Considering these results, Sphagnum biomass could be used in the growing media to replace peat, either partially or completely, for at least certain ornamentals.