Uusi suomalaistutkimus kasvien juurten ja sienten vuorovaikutuksesta lisää ymmärrystä maaperän hiilenkierrosta

Kaksi uutta tieteellistä julkaisua korostavat entisestään mikrobien roolia orgaanisen aineksen kertymisessä. Uudet löydökset lisäävät ymmärrystä hiilen kierrosta maaperässä ja auttavat siten luomaan nykyistä parempia hiilenkiertomalleja ja luotettavampia ilmastoskenaarioita.

Ryhmä suomalaisia ja ulkomaalaisia tutkijoita on todennut, että kasvien juurten ja sienten välinen vuorovaikutus säätelee hiilen stabiloitumista maaperässä. Tutkijat tarkastelivat orgaanisen aineksen muodostumisen ja hajoamisen mekanismeja pohjoisella metsävyöhykkeellä. Tutkimuksissa keskityttiin kasvien, maaperän ja mikrobien yhteisvaikutukseen sekä mikrobien ja kasvien biokemialliseen vuorovaikutukseen.

”Tutkimukset vahvistavat olettamuksemme siitä, että tanniinit, joita esiintyy paljon kasvien polyfenoleissa, sekä kitiini, joka on sienien soluseinämissä runsaana esiintyvä polymeeri, vaikuttavat sieniperäisen kuolleen biomassan stabiloimiseen. Havainto on merkittävä, koska juuri- ja sienikariketta syntyy paljon”, sanoo tutkimusten vastaava kirjoittaja tohtori Bartosz Adamczyk Lukesta.

”Kenttäkokeemme osoittivat myös, että kasvien juuret tukevat hieman erilaista maaperän typpitaloutta, jossa orgaanisen typen pitoisuus maaperässä on suurempi kuin epäorgaanisen typen. Kun näitä tutkimustuloksia tarkastellaan yhdessä, voidaan niistä koostaa uudenlainen malli ja ymmärrys siitä, miten kasvien juuret vaikuttavat orgaanisen aineksen hajoamiseen ja stabiloitumiseen.”

Ilmastonmuutos on lisännyt pakottavaa tarvetta ymmärtää hiilen stabiloitumista hitaasti kiertäviin hiilivarastoihin.  Merkittävä osa maapallon hiilivarastoista on sitoutunut pohjoisen metsävyöhykkeen metsiin ja erityisesti niiden maaperään. Orgaanisen aineksen hajoamisen ja stabilisoitumisen mekanismeja ei tähän mennessä ole vielä kunnolla tunnettu.

”Tähän asti tutkijat ovat keskittyneet lähinnä karikkeeseen ja maaperän mikrobiyhteisöjen rooliin karikkeen hajoamisessa. On myös tutkittu kasvien yhteyttämisen tuloksena syntyvien liukoisten hiiliyhdisteiden kuten sokereiden vaikutuksia maaperässä, sillä niiden on osoitettu monissa tapauksissa kiihdyttävän orgaanisen aineksen hajoamista”, sanoo dosentti Jussi Heinonsalo Helsingin yliopistosta ja Ilmatieteen laitokselta.

”Meidän tutkimuksemme valaisee, miten kasviperäiset aktiiviset biomolekyylit muuttavat mikrobien kuolleen biomassan stabiiliksi orgaaniseksi ainekseksi. Tutkimuksen näkökulma lisää tietoa hiilen monimutkaisesta kiertokulusta maaperässä ja korostaa entisestään kasvien aktiivista roolia orgaanisen aineksen muodostamisessa, hajoamisessa ja stabiloimisessa.”

Tutkimukset ovat osa NITROFUNGI-projektia, ja tulokset on julkaistu Nature Communications- ja New Phytologist -julkaisuissa. Heinonsalon koordinoiman NITROFUNGI-projektin on rahoittanut Suomen Akatemia akatemiatutkijahankkeena. Luonnonvarakeskus ja Helsingin yliopisto tekivät tutkimuksen yhteistyössä Ilmakehätieteiden tutkimuskeskuksen (INAR), Ilmatieteen laitoksen, Wienin yliopiston ja Itä-Suomen yliopiston kanssa.

Lisätietoa:

Bartosz Adamczyk, tutkija, dosentti, Luke, bartosz.adamczyk@luke.fi, 0295 322 222.

Jussi Heinonsalo, tutkija, dosentti, Helsingin yliopisto ja Ilmatieteenlaitos, jussi.heinonsalo@helsinki.fi.

Julkaisut:

Adamczyk B, Sietiö O-M, Straková P, Prommer J, Wild B, Hagner M, Pihlatie M, Fritze H, Richter A, Heinonsalo J (2019) Plant roots increase both decomposition and stable organic matter formation in boreal forest soil. Nature Communications 3982 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-11993-1

Adamczyk B, Sietiö O-M, Biasi C, Heinonsalo J (2019) Interaction between tannins and fungal necromass stabilizes fungal residues in boreal forest soils. New Phytologist 223:16-21.

DOI: https://doi.org/10.1111/nph.15729

Katso myös professori Stephan Hättenschwilerin kommentti:

Hättenschwiler S, Sun T, Coq S (2019) The chitin connection of polyphenols and its ecosystem consequences.  New Phytologist 223:5-7.

DOI: https://doi.org/10.1111/nph.15840