No description available.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第23946号 / 農博第2495号 / 新制||農||1090(附属図書館) / 学位論文||R4||N5381(農学部図書室) / 京都大学大学院農学研究科森林科学専攻 / (主査)教授 舘野 隆之輔, 教授 北島 薫, 教授 德地 直子 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DGAM

A intensificação ecológica das plantações florestais tropicais (PFT) pela introdução de árvores fixadoras de nitrogênio (AFN) pode levar a maior produção de biomassa e ao aumento dos serviços ecossistêmicos (e.g. manutenção dos recursos hídricos e da biodiversidade, recuperação de áreas degradas e sequestro de carbono). Essa intensificação é particularmente importante nos trópicos, por causa da escassez de solos ricos em nutrientes destinados ao estabelecimento das PFT, e devido aos altos custos ambientais e econômicos do uso de fertilizantes minerais. A facilitação a partir de AFN para não-AFN ocorre pela transferência de N após a decomposição da serapilheira, resíduos culturais, raízes e nódulos e exudados radiculares; ou diretamente com auxílio de redes de micorrizas em comum. Foi usado o traçador 15N para adquirir novas percepções sobre a funcionalidade do nitrogênio de plantações florestais puras e mistas de Eucalyptus e Acacia. O capítulo 2 aborda a variação sazonal da fixação do N2 pela Acacia mangium numa segunda rotação florestal com monoculturas (1111 plantas ha-1) ou associada com Eucalyptus grandis (com 555 plantas por espécie ha-1) (em Itatinga-SP). A competição com árvores de Eucalyptus reduziu o crescimento da Acacia em mistura. Em contraste, Eucalyptus em mistura obtiveram maior crescimento e conteúdo de N por árvore do que em monocultura. Maior fixação de N2 pela Acacia em mistura do que em monocultura pode ser relacionado a mais alta competição das árvores de Eucalyptus do que de Acacia para o N do solo. A maior mineralização do N no monocultivo da Acacia do que no plantio misto após uma rotação florestal pode reduzir a fixação de N2 no monocultivo de Acacia durante a segunda rotação florestal em comparação ao plantio misto. O capítulo 3 focou sobre a transferência de N em curto prazo e abaixo do solo a partir da A. mangium para E. grandis vizinhos, com monitoramento durante 60 dias em um plantio misto com 1111 plantas espécie-1ha-1 (Itatinga-SP). 15N-NO3- foi injetado no fuste de três árvores dominantes de Acacia (com 26 meses de idade). A maior parte das folhas, raízes finas e rizosfera das duas espécies foram enriquecidas com 15N a partir dos 5 dias após a marcação, até 6,2 m a partir da Acacia marcada. Esse estudo destacou que a transferência de N em curto prazo e abaixo do solo poderia prover quantidades significativas do requerimento de N de árvores vizinhas as AFN em florestas mistas. O capítulo 4 abordou os efeitos de resíduos de colheita (RC: folhas, galhos e casca) de A. mangium e E. grandis sobre a dinâmica do N no solo e serapilheira, a absorção de N pelas árvores e a produção de biomassa durante a rotação seguinte de Eucalyptus em monocultivo com 1667 plantas ha-1 (Bofete-SP). O conteúdo de N nos RC da Acacia foi cerca de 3 vezes maior do que RC de Eucalyptus. Os resultados preliminares mostraram que a transferência de N a partir de RC da Acacia para o solo e para árvores de Eucalyptus foi mais rápida (observados aos 3 meses após o replantio) do que a partir de RC de E. grandis (observado aos 7 meses após o replantio). Outros estudos relacionados aos temas abordados em cada capítulo são apresentados nos Apêndices. Esta tese destaca o potencial de uso de AFN para promover a intensificação ecológica de PFT. / Ecological intensification of tropical forest plantations (TFP) through the introduction of nitrogen-fixing trees (NFTs) may lead to higher biomass production and to enhancement of ecosystem services (e.g. maintenance of water resources and biodiversity, land reclamation and carbon sequestration). Such intensification can be particularly important in tropics, because of the scarcity of nutrient-rich land area devoted for TFP, and environmental and economic constraints with the use of mineral fertilizers. Facilitation from NFTs to non-NFTs can occur through N-transfer after decomposition of litter, roots and nodules and pruning residues, roots exudates or through common mycorrhizal networks. We used 15N tracers to gain insights into nitrogen functioning of pure and mixed-species plantations of Eucalyptus and Acacia. Chapter 2 deals with the seasonal variation of N2 fixation by Acacia mangium in a second stand rotation of monoculture (1111 trees ha-1) or associated with Eucalyptus grandis (with 555 trees ha-1 for each species) (in Itatinga-SP). Competition with Eucalyptus trees depleted Acacia tree growth in mixture. By contrast, individual Eucalyptus tree growth and N content were higher in mixed-species plantations than in monoculture. Higher N2 fixation by Acacia in mixture than in pure stand may be linked to higher competition of Eucalyptus trees than Acacia trees for soil N. Higher soil N mineralization in pure Acacia stand than in mixture after one stand rotation may deplete N2 fixation in Acacia monoculture during the second rotation in comparison to mixture. Chapter 3 focuses on the short-term belowground N transfer from A. mangium to E. grandis neighbors, monitored during 60 days in a mixed-species plantation with 1111 trees ha-1 for each species (Itatinga-SP). 15N-NO3- was injected in the stem of three big Acacia trees (26 months of age). Most of leaves, fine roots and rhizosphere samples of both species were 15N enriched from 5 days after labelling onwards, up to 6.2 m from the labelled Acacias. Our study highlights that short-term belowground N transfer may provide significants amounts of the N requirements of neighbors of N-fixing trees in mixed-species forests. Chapter 4 deals with the effect of harvested residues (HRs: leaves, branches and bark) of A. mangium and E. grandis on litter and soil N dynamics, N tree uptake and tree biomass production during a following rotation of Eucalyptus in monoculture with 1667 trees ha-1 (Bofete-SP). N content of Acacia HRs was 3 times higher than of Eucalyptus HRs. Our preliminary results showed that N transfer from Acacia HR to the soil and to replanted Eucalyptus trees was more rapid (3 months after replanting) than from N transfer from E. grandis HRs (7 months of age). Other studies related to the chapters are presented in Appendices. Our study highlights the potential use of the NFTs to promote the ecological intensification of TFP.

Os riscos de diminuição dos teores de matéria orgânica e nitrogênio no solo são elevados em povoamentos monoespecíficos de eucaliptos. Uma das alternativas para contornar ou reverter este problema é o plantio misto de eucalipto com leguminosas arbóreas fixadoras de N2. O presente estudo teve como objetivo avaliar as interações entre espécies no crescimento da parte aérea e do sistema radicular, na nutrição mineral das plantas e na fixação de nitrogênio em plantios consorciados de e leguminosas arbóreas. O estudo foi conduzido na Estação Experimental de Ciências Florestais de Itatinga, Itatinga, SP. O tipo de solo ocorrente na área foi caracterizado como Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico psamítico. O clima foi caracterizado como mesotérmico úmido (Cwa), segundo a classificação de Köeppen. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso com 3 repetições. As parcelas experimentais tinham 100 plantas, de E. grandis estabelecidas no espaçamento de 3,0m x 3,0m. Nas linhas de plantio, no meio do espaço entre as plantas de E. grandis, foram plantadas intercaladamente (50% da população do E. grandis leguminosas arbóreas nativas de matas brasileiras (Peltophorum dubium, Inga sp, Mimosa scabrella, Acacia polyphylla, Mimosa caesalpiniaefolia) e uma leguminosa exótica (Acacia mangium). O experimento foi medido até os 24 meses pós-plantio. A M. scabrella e a A. Mangium foram às leguminosas que tiveram maior crescimento. O E. grandis, consorciado com a M. scabrella cresceu menos porém, foi o consórcio mais produtivo. Quanto a densidade de raízes finas (drf), para o E. grandis, esta só variou na camada de 0-30cm de profundidade enquanto que para a M. scabrella e a M. caesalpiniaefolia as variações de drf ocorreram logo abaixo dessa camada. Isso indica que estas leguminosas procuraram explorar camadas onde a competição com o E. grandis era menor. A A. mangium e a M. caesalpiniaefolia apresentaram as menores drf (< 0,3 cm cm-3). A M. scabrella apresentou maior drf, a qual chegou a 0,84 cm cm-3 aos 24 meses. Apenas o consórcio E. grandis mais M. scabrella apresentou maior acúmulo de N na soma de todos os seus compartimentos em relação ao povoamento solteiro de E. grandis. Proporcionalmente, as quantidades de N acumuladas na biomassa da M. scabrella, da M. caesalpiniafolia e da A. mangium foram maiores do que no E. grandis. A M. scabrella foi bem mais eficiente do que as demais leguminosas para incorporar N na biomassa aérea. O E. grandi acumulou mais N nas folhas do que no lenho, ao contrário do que foi observado para a M. scabrella e a M. caesalpiniafolia. Pela análise isotópica foi constatado que a M. scabrella possui maior eficiência para fixar N2 atmosférico do que as outras espécies de leguminosas. Dentre as leguminosas nativas, esta espécie foi a que demonstrou maior potencial para uso em plantios consorciados. / The risks of reduced organic matter content and soil nitrogen are elevated in pure stands of eucalypt. One of the alternatives to avoid or solve this problem is the use of mixed plantation of eucalypt with leguminous N2-fixing trees. The objective of the present study was to evaluate the above and belowground growth interactions between species, the mineral nutrition of the plants and nitrogen fixation in mixed stands of E. grandis and native leguminous N2-fixing trees. The study was carried out at the Experimental Station of Forest Sciences of Itatinga, Itatinga, São Paulo, Brazil. The soil was characterized as loam Red-Yellow Latosol. The climate is characterized as humid mesothemic according to the classification of Köeppen. The experimental design was in 3 blocks with each block having 7 parcels. The experimental parcels had 100 plants of E. grandis established with the space of 3,0m x 3,0m. Within the lines of the E. grandis seedlings (50% of the population of the E. grandis) was intercropped with native leguminous N2-fixing trees (Peltophorum dubium, Inga sp, Mimosa scabrella, Acacia polyphylla, Mimosa caesalpiniaefolia) and one exotic leguminous plant (Acacia mangium). The experiment was evaluated for 24 months after planting. The M. scabrella and A. mangium are the legume trees that had highest growth. Although E. grandis and M. scabrella had the lowest growth, it was the most productive combination. The fine root density of E. grandis only varied in the layer of 0-30cm deep whereas for the M. scabrella and the M. caesalpiniaefolia the root density variations occurred below this layer. This indicates that these legume trees explore layers where competition with E. grandis is least. A. mangium and M. caesalpiniaefolia produced the lowest root density (< 0,3 cm cm-3). The M. scrabella produced the highest root density of 0,84 cm cm-3 within 24 months. E. grandis and M. scabrella was the only combination that had the highest accumulation of N in relation to all evaluated compartments of the pure stand of E. grandis . Proportionally, the amounts of accumulated N in the biomass of M. scabrella, M. caesalpiniafolia and A. mangium was higher than E. grandis. M. scabrella was the most efficient legume tree in incorporation of N in the above and belowground biomass. E. grandis accumulated more N in the leaves than in the stems contrary to what was observed in M. scabrella and M. caesalpiniafolia. . Using the isotopic analysis it was observed that M. scabrella had greater efficiency in fixing atmospheric N2 than the other species of leguminous trees. Amongst the native leguminous trees, M. scabrella was the one that demonstrated a greater potential for use in mixed stands.

No description available.

Os riscos de diminuição dos teores de matéria orgânica e nitrogênio no solo são elevados em povoamentos monoespecíficos de eucaliptos. Uma das alternativas para contornar ou reverter este problema é o plantio misto de eucalipto com leguminosas arbóreas fixadoras de N2. O presente estudo teve como objetivo avaliar as interações entre espécies no crescimento da parte aérea e do sistema radicular, na nutrição mineral das plantas e na fixação de nitrogênio em plantios consorciados de e leguminosas arbóreas. O estudo foi conduzido na Estação Experimental de Ciências Florestais de Itatinga, Itatinga, SP. O tipo de solo ocorrente na área foi caracterizado como Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico psamítico. O clima foi caracterizado como mesotérmico úmido (Cwa), segundo a classificação de Köeppen. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso com 3 repetições. As parcelas experimentais tinham 100 plantas, de E. grandis estabelecidas no espaçamento de 3,0m x 3,0m. Nas linhas de plantio, no meio do espaço entre as plantas de E. grandis, foram plantadas intercaladamente (50% da população do E. grandis leguminosas arbóreas nativas de matas brasileiras (Peltophorum dubium, Inga sp, Mimosa scabrella, Acacia polyphylla, Mimosa caesalpiniaefolia) e uma leguminosa exótica (Acacia mangium). O experimento foi medido até os 24 meses pós-plantio. A M. scabrella e a A. Mangium foram às leguminosas que tiveram maior crescimento. O E. grandis, consorciado com a M. scabrella cresceu menos porém, foi o consórcio mais produtivo. Quanto a densidade de raízes finas (drf), para o E. grandis, esta só variou na camada de 0-30cm de profundidade enquanto que para a M. scabrella e a M. caesalpiniaefolia as variações de drf ocorreram logo abaixo dessa camada. Isso indica que estas leguminosas procuraram explorar camadas onde a competição com o E. grandis era menor. A A. mangium e a M. caesalpiniaefolia apresentaram as menores drf (< 0,3 cm cm-3). A M. scabrella apresentou maior drf, a qual chegou a 0,84 cm cm-3 aos 24 meses. Apenas o consórcio E. grandis mais M. scabrella apresentou maior acúmulo de N na soma de todos os seus compartimentos em relação ao povoamento solteiro de E. grandis. Proporcionalmente, as quantidades de N acumuladas na biomassa da M. scabrella, da M. caesalpiniafolia e da A. mangium foram maiores do que no E. grandis. A M. scabrella foi bem mais eficiente do que as demais leguminosas para incorporar N na biomassa aérea. O E. grandi acumulou mais N nas folhas do que no lenho, ao contrário do que foi observado para a M. scabrella e a M. caesalpiniafolia. Pela análise isotópica foi constatado que a M. scabrella possui maior eficiência para fixar N2 atmosférico do que as outras espécies de leguminosas. Dentre as leguminosas nativas, esta espécie foi a que demonstrou maior potencial para uso em plantios consorciados. / The risks of reduced organic matter content and soil nitrogen are elevated in pure stands of eucalypt. One of the alternatives to avoid or solve this problem is the use of mixed plantation of eucalypt with leguminous N2-fixing trees. The objective of the present study was to evaluate the above and belowground growth interactions between species, the mineral nutrition of the plants and nitrogen fixation in mixed stands of E. grandis and native leguminous N2-fixing trees. The study was carried out at the Experimental Station of Forest Sciences of Itatinga, Itatinga, São Paulo, Brazil. The soil was characterized as loam Red-Yellow Latosol. The climate is characterized as humid mesothemic according to the classification of Köeppen. The experimental design was in 3 blocks with each block having 7 parcels. The experimental parcels had 100 plants of E. grandis established with the space of 3,0m x 3,0m. Within the lines of the E. grandis seedlings (50% of the population of the E. grandis) was intercropped with native leguminous N2-fixing trees (Peltophorum dubium, Inga sp, Mimosa scabrella, Acacia polyphylla, Mimosa caesalpiniaefolia) and one exotic leguminous plant (Acacia mangium). The experiment was evaluated for 24 months after planting. The M. scabrella and A. mangium are the legume trees that had highest growth. Although E. grandis and M. scabrella had the lowest growth, it was the most productive combination. The fine root density of E. grandis only varied in the layer of 0-30cm deep whereas for the M. scabrella and the M. caesalpiniaefolia the root density variations occurred below this layer. This indicates that these legume trees explore layers where competition with E. grandis is least. A. mangium and M. caesalpiniaefolia produced the lowest root density (< 0,3 cm cm-3). The M. scrabella produced the highest root density of 0,84 cm cm-3 within 24 months. E. grandis and M. scabrella was the only combination that had the highest accumulation of N in relation to all evaluated compartments of the pure stand of E. grandis . Proportionally, the amounts of accumulated N in the biomass of M. scabrella, M. caesalpiniafolia and A. mangium was higher than E. grandis. M. scabrella was the most efficient legume tree in incorporation of N in the above and belowground biomass. E. grandis accumulated more N in the leaves than in the stems contrary to what was observed in M. scabrella and M. caesalpiniafolia. . Using the isotopic analysis it was observed that M. scabrella had greater efficiency in fixing atmospheric N2 than the other species of leguminous trees. Amongst the native leguminous trees, M. scabrella was the one that demonstrated a greater potential for use in mixed stands.

A intensificação ecológica das plantações florestais tropicais (PFT) pela introdução de árvores fixadoras de nitrogênio (AFN) pode levar a maior produção de biomassa e ao aumento dos serviços ecossistêmicos (e.g. manutenção dos recursos hídricos e da biodiversidade, recuperação de áreas degradas e sequestro de carbono). Essa intensificação é particularmente importante nos trópicos, por causa da escassez de solos ricos em nutrientes destinados ao estabelecimento das PFT, e devido aos altos custos ambientais e econômicos do uso de fertilizantes minerais. A facilitação a partir de AFN para não-AFN ocorre pela transferência de N após a decomposição da serapilheira, resíduos culturais, raízes e nódulos e exudados radiculares; ou diretamente com auxílio de redes de micorrizas em comum. Foi usado o traçador 15N para adquirir novas percepções sobre a funcionalidade do nitrogênio de plantações florestais puras e mistas de Eucalyptus e Acacia. O capítulo 2 aborda a variação sazonal da fixação do N2 pela Acacia mangium numa segunda rotação florestal com monoculturas (1111 plantas ha-1) ou associada com Eucalyptus grandis (com 555 plantas por espécie ha-1) (em Itatinga-SP). A competição com árvores de Eucalyptus reduziu o crescimento da Acacia em mistura. Em contraste, Eucalyptus em mistura obtiveram maior crescimento e conteúdo de N por árvore do que em monocultura. Maior fixação de N2 pela Acacia em mistura do que em monocultura pode ser relacionado a mais alta competição das árvores de Eucalyptus do que de Acacia para o N do solo. A maior mineralização do N no monocultivo da Acacia do que no plantio misto após uma rotação florestal pode reduzir a fixação de N2 no monocultivo de Acacia durante a segunda rotação florestal em comparação ao plantio misto. O capítulo 3 focou sobre a transferência de N em curto prazo e abaixo do solo a partir da A. mangium para E. grandis vizinhos, com monitoramento durante 60 dias em um plantio misto com 1111 plantas espécie-1ha-1 (Itatinga-SP). 15N-NO3- foi injetado no fuste de três árvores dominantes de Acacia (com 26 meses de idade). A maior parte das folhas, raízes finas e rizosfera das duas espécies foram enriquecidas com 15N a partir dos 5 dias após a marcação, até 6,2 m a partir da Acacia marcada. Esse estudo destacou que a transferência de N em curto prazo e abaixo do solo poderia prover quantidades significativas do requerimento de N de árvores vizinhas as AFN em florestas mistas. O capítulo 4 abordou os efeitos de resíduos de colheita (RC: folhas, galhos e casca) de A. mangium e E. grandis sobre a dinâmica do N no solo e serapilheira, a absorção de N pelas árvores e a produção de biomassa durante a rotação seguinte de Eucalyptus em monocultivo com 1667 plantas ha-1 (Bofete-SP). O conteúdo de N nos RC da Acacia foi cerca de 3 vezes maior do que RC de Eucalyptus. Os resultados preliminares mostraram que a transferência de N a partir de RC da Acacia para o solo e para árvores de Eucalyptus foi mais rápida (observados aos 3 meses após o replantio) do que a partir de RC de E. grandis (observado aos 7 meses após o replantio). Outros estudos relacionados aos temas abordados em cada capítulo são apresentados nos Apêndices. Esta tese destaca o potencial de uso de AFN para promover a intensificação ecológica de PFT. / Ecological intensification of tropical forest plantations (TFP) through the introduction of nitrogen-fixing trees (NFTs) may lead to higher biomass production and to enhancement of ecosystem services (e.g. maintenance of water resources and biodiversity, land reclamation and carbon sequestration). Such intensification can be particularly important in tropics, because of the scarcity of nutrient-rich land area devoted for TFP, and environmental and economic constraints with the use of mineral fertilizers. Facilitation from NFTs to non-NFTs can occur through N-transfer after decomposition of litter, roots and nodules and pruning residues, roots exudates or through common mycorrhizal networks. We used 15N tracers to gain insights into nitrogen functioning of pure and mixed-species plantations of Eucalyptus and Acacia. Chapter 2 deals with the seasonal variation of N2 fixation by Acacia mangium in a second stand rotation of monoculture (1111 trees ha-1) or associated with Eucalyptus grandis (with 555 trees ha-1 for each species) (in Itatinga-SP). Competition with Eucalyptus trees depleted Acacia tree growth in mixture. By contrast, individual Eucalyptus tree growth and N content were higher in mixed-species plantations than in monoculture. Higher N2 fixation by Acacia in mixture than in pure stand may be linked to higher competition of Eucalyptus trees than Acacia trees for soil N. Higher soil N mineralization in pure Acacia stand than in mixture after one stand rotation may deplete N2 fixation in Acacia monoculture during the second rotation in comparison to mixture. Chapter 3 focuses on the short-term belowground N transfer from A. mangium to E. grandis neighbors, monitored during 60 days in a mixed-species plantation with 1111 trees ha-1 for each species (Itatinga-SP). 15N-NO3- was injected in the stem of three big Acacia trees (26 months of age). Most of leaves, fine roots and rhizosphere samples of both species were 15N enriched from 5 days after labelling onwards, up to 6.2 m from the labelled Acacias. Our study highlights that short-term belowground N transfer may provide significants amounts of the N requirements of neighbors of N-fixing trees in mixed-species forests. Chapter 4 deals with the effect of harvested residues (HRs: leaves, branches and bark) of A. mangium and E. grandis on litter and soil N dynamics, N tree uptake and tree biomass production during a following rotation of Eucalyptus in monoculture with 1667 trees ha-1 (Bofete-SP). N content of Acacia HRs was 3 times higher than of Eucalyptus HRs. Our preliminary results showed that N transfer from Acacia HR to the soil and to replanted Eucalyptus trees was more rapid (3 months after replanting) than from N transfer from E. grandis HRs (7 months of age). Other studies related to the chapters are presented in Appendices. Our study highlights the potential use of the NFTs to promote the ecological intensification of TFP.

Работа посвящена изучению микоризации и содержанию углерода и азота в тонких корнях травянистых растений на самозарастающих участках золоотвалов ВТГРЭС и СУГРЭС в сравнении с естественными сообществами. Встречаемость микоризы, корневых волосков и темных септированных эндофитов (ТСЭ) изучали методом световой микроскопии (Leica DM 5000B, Германия, × 100–200) после предварительной мацерации корней в КОН и окрашивания анилиновым голубым [Селиванов, 1981]. Содержание общего N и C определяли на CHNS-O анализаторе EURO EA-3000 CHN. Результаты исследований показали наличие арбускулярной микоризы с гифами, везикулами и арбускулами у всех изученных видов травянистых растений. Развитие микоризы, встречаемость ТСЭ и корневых волосков зависело от местообитания. Микориза менее развита у видов золоотвала СУГРЭС. На золоотвале ВТГРЭС у растений чаще встречались корневые волоски, а мицелий ТСЭ был лучше развит в корнях растений естественных сообществ. Анализ содержания углерода (С) и азота (N) в тонких корнях показал, что содержание N зависело от таксономического положения растения. Больше всего N в корнях бобовых растений. У небобовых двудольных N в корнях большем, чем у однодольных растений. Содержание N сильно варьировало в разных фитоценозах и у лесных видов N в корнях было выше, чем у луговых видов. Концентрация С в корнях зависела от местообитания и была выше у растений золоотвала ВТГРЭС и естественных сообществ по сравнению с золоотвалом СУГРЭС. Содержание N в тонких корнях сопоставимо на всех участках. Материал диссертации получен в результате работы научного коллектива в ходе выполнения проекта РФФИ (грант 18-04-00714). Магистрантом лично получены данные по микоризообразованию травянистых видов на золоотвале СУГРЭС, а также подготовлены пробы для анализа содержания С и N в тонких корнях растений. Данная выпускная работа содержит 35 страниц машинописного текста, включает 14 рисунков, 2 таблицы, 105 источников литературы, в том числе 57 иностранных. / The work is devoted to the study of mycorrhization and the content of carbon and nitrogen in the thin roots of herbaceous plants in the self-growing sections of VtSDPP and SuSDPP ash dumps in comparison with natural communities. The occurrence of mycorrhiza, root hairs, and dark septic endophytes (TSE) was studied by light microscopy (Leica DM 5000B, Germany, × 100–200) after preliminary maceration of the roots in KOH and staining with aniline blue [Selivanov, 1981]. The content of total N and C was determined on a CHNS-O analyzer EURO EA-3000 CHN. The results of the studies showed the presence of arbuscular mycorrhiza with hyphae, vesicles, and arbuscules in all studied species of herbaceous plants. The development of mycorrhiza, the occurrence of TSE and root hairs depended on the habitat. Mycorrhiza is less developed in species of the ash dump of SuSDPP. Root hairs were more common in plants at VtSDPP ash dump, and TSE mycelium was better developed in plant roots of natural communities. Analysis of the carbon (C) and nitrogen (N) content in thin roots showed that the N content depended on the taxonomic position of the plant. Most N in the roots of legumes. In non- leguminous dicotyledonous N, the roots are larger than in monocotyledonous plants. N content varied greatly in different phytocenoses and in forest species N in the roots was higher than in meadow species. The concentration of C in the roots depended on the habitat and was higher in plants of the VtSDPP ash dump and natural communities compared with the SuSDPP ash dump. The content of N in thin roots is comparable in all areas. The dissertation material was obtained as a result of the work of the research team during the implementation of the RFBR project (grant 18-04-00714). The graduate student personally obtained data on the mycorrhiza formation of herbaceous species in the ash dump of SUGRES, as well as prepared samples for analysis of the content of C and N in the thin roots of plants. This work contains 35 pages of typewritten text, includes 14 figures, 2 tables, 105 sources of literature.

No description available.

Fine roots constitute a large part of the primary production in northern (arctic and boreal) ecosystems, and are key players in ecosystem fluxes of water, nutrients and carbon. Data on root dynamics are generally rare, especially so in northern ecosystems. However, those ecosystems undergo the most rapid climatic changes on the planet and a profound understanding of form, function and dynamics of roots in such ecosystems is essential. This thesis aimed to advance our knowledge about fine root dynamics in northern ecosystems, with a focus on fine root phenology in natural plant communities and how climate change might alter it. Factors considered included thickness and duration of snow cover, thawing of permafrost, as well as natural gradients in temperature. Experiments and observational studies were located around Abisko (68°21' N, 18°45' E), and in a boreal forest close to Vindeln (64°14'N, 19°46'E), northern Sweden. Root responses included root growth, total root length, and root litter input, always involving seasonal changes therein, measured with minirhizotrons. Root biomass was also determined with destructive soil sampling. Additionally, aboveground response parameters, such as phenology and growth, and environmental parameters, such as air and soil temperatures, were assessed. This thesis reveals that aboveground patterns or responses cannot be directly translated belowground and urges a decoupling of above- and belowground phenology in terrestrial biosphere models. Specifically, root growth occurred outside of the photosynthetically active period of tundra plants. Moreover, patterns observed in arctic and boreal ecosystems diverged from those of temperate systems, and models including root parameters may thus need specific parameterization for northern ecosystems. In addition, this thesis showed that plant communities differ in root properties, and that changes in plant community compositions can thus induce changes in root dynamics and functioning. This underlines the importance of a thorough understanding of root dynamics in different plant community types in order to understand and predict how changes in plant communities in response to climate change will translate into root dynamics. Overall, this thesis describes root dynamics in response to a variety of factors, because a deeper knowledge about root dynamics will enable a better understanding of ecosystem processes, as well as improve model prediction of how northern ecosystems will respond to climate change.