<p>Cilj ove doktorske disertacije predstavljalo je ispitivanje uticaja vodnog stresa izazvanog&nbsp; sa polietilen glikolom (PEG)&nbsp; 6000 na biohemijske osobine klonova topole. Reznice tri klona topole (M-1, B-229 i PE19/66) su hidroponski gajene i izložene 100 mOsm i 200 mOsm PEG 6000&nbsp; tokom &scaron;est dana. Nakon tretmana u kontrolnim i stresiranim<br />biljkama su&nbsp; ispitane promene aktivnosti antioksidantnih enzima,&nbsp; aktivnost dva<br />enzimska markera polifenolnog metabolizma, fenolni profil, antioksidantna aktivnost, kao i sadržaj prolina i glicin betaina&nbsp; (GB). Takođe, ispitan je biohemijski odgovor kulture tkiva klona M-1 na vodni stres izazvan sa PEG 6000.</p><p>U oba eksperimenta uočeno je da je akumulacija prolina i GB u uslovima vodnog stresa izazvanog sa PEG 6000&nbsp;najvažnija strategija u otpornosti na stres i prevazilaženju vodnog deficita, tako da se&nbsp;ovi parametri mogu definisati kao najbolji indikatori otpornosti topole na su&scaron;u.</p><p>Rezultati ovog istraživanjaupotpunjavaju saznanja o povezanosti oksidativnog stresa uzrokovanog vodnim stresom sa antioksidantnim odgovorom, nivoom o&scaron;tećenja lipida i proteina, uključivanjem osmolita kao i promenama u polifenolnom profilu. Takođe, dobijeni rezultati su značajni za odabir klonova topola tolerantnih na vodni stres&nbsp; i&nbsp; za<br />po&scaron;umljavanje su&scaron;nih stani&scaron;ta, kojih će biti sve vi&scaron;e usled negativnog uticaja klimatskih promena.</p> / <p>The aim of presented doctoral thesis was investigation of the impact of water deficit caused by polyethylene glycol (PEG) 6000 on biochemical features of poplar clones.&nbsp; During six days, cuttings of three poplar clones (M-1, B-229 and PE 19/66) were grown in hydroponics and subjected to 100 and 200 mOsm PEG 6000. Changes in the activity of antioxidant enzymes, polyphenol characterization, two enzymatic markers of polyphenol metabolism, antioxidant capacity, as well as proline and glycine betaine content were investigated in stressed plants. Furthermore,&nbsp; assessment of&nbsp; biochemical response of poplar clone M-1 tissue culture to water stress induced by PEG 6000 was performed.</p><p>In both experiments, the most important strategy for stress resistance and overcoming water deficiency was accumulation of proline and glycine betaine so these parameters can be defined as the best indicators of poplar resistance to drought.</p><p>The results of this study complete&nbsp; the findings on the oxidative stress caused by water stress&nbsp; and their relationship with the antioxidant response, the level of lipid andprotein damage, accumulation of the osmolites and changes in the polyphenol profile. Also, the obtained results may be important for the selection of poplar clones resistant to water stress and for afforestation in arid sites, which appeared to be more numerous due to the effects of&nbsp; global climate change.</p>

The interest in renewables for energy has increased in the last 2-3 decades because of the negative environmental impact caused by the burning of fossil fuels, the raising prices of traditional fuels, the dependence on foreign oil, and the decrease in fossil fuels resources. Biomass energy represents one of the most promising alternatives. Many studies worldwide were devoted to investigate growth and yield of short rotation forestry plantations for energetic use and several empirical and process-based models were developed to predict the potential production of biomass. The current work was concentrated on modelling site productivity (potential of biomass production) of specific poplar clones planted on arable Saxon land under different stocking densities. Empirical data collected from several experimental areas were used. Site productivity has been predicted depending on stand age and site variables using a two-step model. In step one age and site variables were used to model stand dominant height and in step two the constructed dominant height was involved with stocking density to predict stand oven dried biomass. Depending on data availability the model was parameterized for four different groups of poplar clones: Androscoggin (clone Androscoggin), Matrix (Matrix and hybrid 275), Max (Max 1 …Max 5) and Münden (clone Münden). Both stand dominant height and stand dry biomass were modelled for ages 2 – 9 years for clone groups: Matrix and Max and for ages 2 – 7 years for clone groups: Androscoggin and Münden. The model has been tested and validated using several statistical and graphical methods. The relative bias (ē %) in the dominant height estimates ranged between 0.5 % &amp;gt; ē % &amp;gt; - 0.5 % in all clone groups and had a maximum bias of 10.41 % in stand biomass estimates. Model accuracy (mx %) in the dominant height estimates ranged between 12.25 and 17.56 % and between 8.05 and 27.32 % in stand biomass estimates. Two different scenarios were presented to show the potential of biomass that can be produced from poplar plantations on arable and former fallow Saxon lands at different stocking densities. ArcGIS has been used to visualize model application results. In order to produce a mean annual increment ≥ 8 [dry t/ha/a] from poplar plantations (Max group) for more than 50 % of arable or former fallow lands in the first rotation at least 9 years are required under stocking density of 4000 stems/ha and 7 years for both stocking densities 8333 and 10,000 stems/ha. / Die Nachfrage nach Holz für energetische Zwecke nimmt in Deutschland und ganz Europa zu. Um diesen Bedarf künftig besser befriedigen zu können, müssen verstärkt Ressourcen aus verschiedenen Quellen wie z. B. Holz aus Niederwäldern oder Durchforstungsreserven im Hochwald mobilisiert und ergänzend Holz in Kurzumtriebsflächen produziert werden (Guericke, M. 2006). Ziel dieser Arbeit war es, das Ertragspotential von Pappelklonen in Kurzumtriebsplantagen unterschiedlicher Baumdichte auf sächsischen Ackerflächen zu untersuchen. Hierzu wurden die potentiellen Erträge anhand empirischer, auf verschiedenen Versuchsflächen erhobener Daten modelliert. Zur Schätzung des Ertragspotentials wurde ein zweistufiges Modell entwickelt: Im ersten Schritt erfolgte die Modellierung der Oberhöhe eines Bestandes (ho, m) in Abhängigkeit von Bestandesalter und Standortfaktoren unter Verwendung einer multiplen linearen Regressionsanalyse, dabei wurden Bestimmtheitsmaße (R²) von 0,975 bis 0,989 erreicht. In einem zweiten Schritt lässt sich dann der Biomassevorrat [tatro/ha/a] mittels nichtlinearer Regressionsanalyse durch die Bestandesoberhöhe schätzen. Das Bestimmtheitsmaß von R² ≥ 0,933 weist auch hier auf eine hohe Anpassungsgüte hin. Die Modellparametrisierung erfolgte für folgende vier Gruppen von Pappelklonen: • Max-Gruppe: Klone Max 1, Max 2, Max 3, Max 4 und Max 5, Altersbereich 2 – 9 Jahre, Baumdichten von 1150 – 13000 Stämmen/ha; • Matrix-Gruppe: Klon Matrix und Hybride 275, Altersbereich 2 – 9 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha; • Androscoggin-Gruppe: Klon Androscoggin, Altersbereich 2 – 7 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha; und • Münden-Gruppe: Klon Münden, Altersbereich 2 – 7 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha. Die Güte des Modells wurde mit Hilfe verschiedener statistischer Verfahren überprüft. Bei der Validierung anhand des Datensatzes, welcher für die Modellkonstruktion Verwendung fand, zeigte das Modell eine Verzerrung bzw. einen Bias von 0,5 % &amp;gt; ē % &amp;gt; - 0,5 % bei der Bestandesoberhöhenschätzung und einen maximalen Bias von 10,41 % bei der Schätzung der Bestandesbiomasse. Die Treffgenauigkeit (mx %) des Modells hingegen variierte zwischen 12,25 % und 17,56 % bzw. 8,05 und 27,32 % (bei Schätzung der Bestandesoberhöhe bzw. der Bestandesbiomasse). Zudem wies das Modell keinen systematischen Fehler zwischen den geschätzten und den realen Werten auf. Bei der Validierung mit einem unabhängigen Datensatz betrug die Treffgenauigkeit (mx %) für die Schätzung der Bestandsoberhöhe und des Biomassevorrates 15,72 bzw. 26,68 %. Um das Ertragspotenzial von Pappelplantagen für die gesamte sächsische Ackerfläche bzw. die gesamte ehemalige Stilllegungsfläche zu bestimmen, wurden die zu Schätzung erforderlichen Standortvariablen auf Gemeindebasis kalkuliert, mittels ArcGIS dargestellt sowie Simulationsrechungen für verschiedene Bestandsdichten vorgenommen und ebenfalls visualisiert. Den Ergebnissen der Simulationsrechnungen zufolge wäre bei einer Stammzahl von 4000 N/ha eine Rotationslänge von 9 Jahren, bei 8333 bis 10.000 N/ha von 7 Jahren erforderlich, um einen durchschnittlichen Gesamtzuwachs (dGz) von ≥ 8 [tatro/ha/a] auf mehr als 50 % der sächsischen Ackerflächen bzw. ehemaligen Stilllegungsflächen in erster Rotation zu erreichen. Würde die gesamte ehemalige sächsische Stilllegungsfläche mit einer Baumdichte von 10.000 Stämmen/ha bepflanzt werden, könnten Pappelplantagen im Alter 9 einen dGz von 520.000 [tatro/a] (entsprechend 250.000 Kubikmeter Diesel) erreichen. Bei Bestockung aller sächsischen Ackerflächen würde sich der Ertrag auf bis zu 9.087.000 [tatro/a] (entsprechend 4.367.000 Kubikmeter Diesel) erhöhen.

The interest in renewables for energy has increased in the last 2-3 decades because of the negative environmental impact caused by the burning of fossil fuels, the raising prices of traditional fuels, the dependence on foreign oil, and the decrease in fossil fuels resources. Biomass energy represents one of the most promising alternatives. Many studies worldwide were devoted to investigate growth and yield of short rotation forestry plantations for energetic use and several empirical and process-based models were developed to predict the potential production of biomass. The current work was concentrated on modelling site productivity (potential of biomass production) of specific poplar clones planted on arable Saxon land under different stocking densities. Empirical data collected from several experimental areas were used. Site productivity has been predicted depending on stand age and site variables using a two-step model. In step one age and site variables were used to model stand dominant height and in step two the constructed dominant height was involved with stocking density to predict stand oven dried biomass. Depending on data availability the model was parameterized for four different groups of poplar clones: Androscoggin (clone Androscoggin), Matrix (Matrix and hybrid 275), Max (Max 1 …Max 5) and Münden (clone Münden). Both stand dominant height and stand dry biomass were modelled for ages 2 – 9 years for clone groups: Matrix and Max and for ages 2 – 7 years for clone groups: Androscoggin and Münden. The model has been tested and validated using several statistical and graphical methods. The relative bias (ē %) in the dominant height estimates ranged between 0.5 % &amp;gt; ē % &amp;gt; - 0.5 % in all clone groups and had a maximum bias of 10.41 % in stand biomass estimates. Model accuracy (mx %) in the dominant height estimates ranged between 12.25 and 17.56 % and between 8.05 and 27.32 % in stand biomass estimates. Two different scenarios were presented to show the potential of biomass that can be produced from poplar plantations on arable and former fallow Saxon lands at different stocking densities. ArcGIS has been used to visualize model application results. In order to produce a mean annual increment ≥ 8 [dry t/ha/a] from poplar plantations (Max group) for more than 50 % of arable or former fallow lands in the first rotation at least 9 years are required under stocking density of 4000 stems/ha and 7 years for both stocking densities 8333 and 10,000 stems/ha. / Die Nachfrage nach Holz für energetische Zwecke nimmt in Deutschland und ganz Europa zu. Um diesen Bedarf künftig besser befriedigen zu können, müssen verstärkt Ressourcen aus verschiedenen Quellen wie z. B. Holz aus Niederwäldern oder Durchforstungsreserven im Hochwald mobilisiert und ergänzend Holz in Kurzumtriebsflächen produziert werden (Guericke, M. 2006). Ziel dieser Arbeit war es, das Ertragspotential von Pappelklonen in Kurzumtriebsplantagen unterschiedlicher Baumdichte auf sächsischen Ackerflächen zu untersuchen. Hierzu wurden die potentiellen Erträge anhand empirischer, auf verschiedenen Versuchsflächen erhobener Daten modelliert. Zur Schätzung des Ertragspotentials wurde ein zweistufiges Modell entwickelt: Im ersten Schritt erfolgte die Modellierung der Oberhöhe eines Bestandes (ho, m) in Abhängigkeit von Bestandesalter und Standortfaktoren unter Verwendung einer multiplen linearen Regressionsanalyse, dabei wurden Bestimmtheitsmaße (R²) von 0,975 bis 0,989 erreicht. In einem zweiten Schritt lässt sich dann der Biomassevorrat [tatro/ha/a] mittels nichtlinearer Regressionsanalyse durch die Bestandesoberhöhe schätzen. Das Bestimmtheitsmaß von R² ≥ 0,933 weist auch hier auf eine hohe Anpassungsgüte hin. Die Modellparametrisierung erfolgte für folgende vier Gruppen von Pappelklonen: • Max-Gruppe: Klone Max 1, Max 2, Max 3, Max 4 und Max 5, Altersbereich 2 – 9 Jahre, Baumdichten von 1150 – 13000 Stämmen/ha; • Matrix-Gruppe: Klon Matrix und Hybride 275, Altersbereich 2 – 9 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha; • Androscoggin-Gruppe: Klon Androscoggin, Altersbereich 2 – 7 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha; und • Münden-Gruppe: Klon Münden, Altersbereich 2 – 7 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha. Die Güte des Modells wurde mit Hilfe verschiedener statistischer Verfahren überprüft. Bei der Validierung anhand des Datensatzes, welcher für die Modellkonstruktion Verwendung fand, zeigte das Modell eine Verzerrung bzw. einen Bias von 0,5 % &amp;gt; ē % &amp;gt; - 0,5 % bei der Bestandesoberhöhenschätzung und einen maximalen Bias von 10,41 % bei der Schätzung der Bestandesbiomasse. Die Treffgenauigkeit (mx %) des Modells hingegen variierte zwischen 12,25 % und 17,56 % bzw. 8,05 und 27,32 % (bei Schätzung der Bestandesoberhöhe bzw. der Bestandesbiomasse). Zudem wies das Modell keinen systematischen Fehler zwischen den geschätzten und den realen Werten auf. Bei der Validierung mit einem unabhängigen Datensatz betrug die Treffgenauigkeit (mx %) für die Schätzung der Bestandsoberhöhe und des Biomassevorrates 15,72 bzw. 26,68 %. Um das Ertragspotenzial von Pappelplantagen für die gesamte sächsische Ackerfläche bzw. die gesamte ehemalige Stilllegungsfläche zu bestimmen, wurden die zu Schätzung erforderlichen Standortvariablen auf Gemeindebasis kalkuliert, mittels ArcGIS dargestellt sowie Simulationsrechungen für verschiedene Bestandsdichten vorgenommen und ebenfalls visualisiert. Den Ergebnissen der Simulationsrechnungen zufolge wäre bei einer Stammzahl von 4000 N/ha eine Rotationslänge von 9 Jahren, bei 8333 bis 10.000 N/ha von 7 Jahren erforderlich, um einen durchschnittlichen Gesamtzuwachs (dGz) von ≥ 8 [tatro/ha/a] auf mehr als 50 % der sächsischen Ackerflächen bzw. ehemaligen Stilllegungsflächen in erster Rotation zu erreichen. Würde die gesamte ehemalige sächsische Stilllegungsfläche mit einer Baumdichte von 10.000 Stämmen/ha bepflanzt werden, könnten Pappelplantagen im Alter 9 einen dGz von 520.000 [tatro/a] (entsprechend 250.000 Kubikmeter Diesel) erreichen. Bei Bestockung aller sächsischen Ackerflächen würde sich der Ertrag auf bis zu 9.087.000 [tatro/a] (entsprechend 4.367.000 Kubikmeter Diesel) erhöhen.

<p>&nbsp; &nbsp; U radu je ispitan uticaj vodnog deficita na fiziolo&scaron;ke osobine klonova crne topole i<br />populacija hrasta lužnjaka i cera, kao i mogućnost oporavka ovih biljaka nakon ponovnog uspostavljanja optimalnog vodnog režima. Cilj istraživanja je bio da se ukaže na potencijal ispitivanih genotipova topole i hrastova za opstanak u&nbsp; promenljivim uslovima životne sredine, u skladu sa aktuelnim klimatskim promenama koje uključuju smanjenje količine padavina i ograničenu dostupnost vode. Dobijeni rezultati su pokazali specifično variranje ispitivanih morfo-anatomskih, fiziolo&scaron;kih i biohemijskih parametara koje je zavisilo od momentalne vlažnosti zemlji&scaron;ta na primenjenom tretmanu (kontrola, su&scaron;a praćena oporavkom, konstantna su&scaron;a) i od genotipa biljke.<br />&nbsp; &nbsp; Negativan uticaj vodnog&nbsp; deficita na tretmanu konstantne su&scaron;e je u najmanjoj meri bio ispoljen na rastenje klona topole X/32, populaciju hrasta lužnjaka L1 i populaciju hrasta cera C1. Indeks tolerancije na stres izračunat na osnovu visine biljke (PHSI) takodje je potvrdio dobru morfolo&scaron;ku prilagodjenost pomenutih genotipova<br />na uslove su&scaron;e. Dobijene vrednosti indeksa stoma ukazuju da vodni status ispitivanih populacija hrastova nije bio naroĉito pogodjen vodnim deficitom na su&scaron;nim tretmanima.<br />&nbsp; &nbsp; Tretman konstantne su&scaron;e je u oba ogleda&nbsp; doveo do najvećeg smanjenja vrednosti<br />parametara razmene gasova kod skoro svih genotipova. S druge strane, primenjeni su&scaron;ni tretmani nisu uslovili smanjenje sadržaja fotosintetiĉkih pigmenata, kao ni parametra Fv/Fm, kod većine ispitivanih biljaka. U odnosu na kontrolu, sadržaj prolina u listovima ispitivanih biljaka na tretmanu konstantne su&scaron;e bio je&nbsp;&nbsp;&nbsp; znaĉajno povećan, a aktivnost enzima nitrat-reduktaze značajno smanjena, kod većine genotipova.<br />&nbsp; &nbsp; Genotipovi kod kojih u uslovima jakog vodnog deficita nije do&scaron;lo do značajne promene većine ispitivanih morfo-anatomskih, fiziolo&scaron;kih i biohemijskih parametara mogu biti od velike važnosti kad je u pitanju njihov odabir i upotreba za uspe&scaron;no po&scaron;umljavanje su&scaron;nih stani&scaron;ta, kojih će biti sve vi&scaron;e usled negativnog uticaja brojnih ekolo&scaron;kih činilaca nastalih kao posledica klimatskih promena.</p> / <p>The impact of water deficit and recovery on physiological features of the black poplar clones, as well as of the oaks populations were analyzed. The aim of this research was to indicate the potential of the studied genotypes for survival under changing environmental conditions, in accordance with current climate changes, which include the reduction in amount of rainfall and limited water availability. Obtained results have shown a specific variation of studied morpho-anatomical, physiological and biochemical parameters which depended on soil humidity on the applied treatment (control, drought followed by recovery and permanent drought), as well as on plant genotype.</p><p>Water deficit on permanent drought treatment had little negative effect on plant growth of poplar clone X/32, as well as oak populations L1 and C1. Plant height stress tolerance index also confirmed good morphological adaptation to drought of these genotypes. Stomatal index was not negatively affected by water deficit in oak plants.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; In both experiments, a permanent drought treatment led to the largest reduction in the values of gas exchange parameters in almost all genotypes.</p><p>On the other hand, concentration of&nbsp; photosynthetic pigments was not considerably decreased in plants exposed to water deficit, as well as the parameter Fv/Fm, in most examined plants. Compared to the control, the impact of permanent drought treatment&nbsp; on biochemical parameters was expected, in the most cases.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Compared to the control, proline content in leaves of most examined genotypes was significantly increased on permanent drought treatment, while nitrate reductase activity was significantly decreased.</p><p>Examined genotypes exhibiting slight or no reduction in values of the most&nbsp; examined parameters during severe&nbsp; drought stress, could be used for afforestation in arid sites. Arid habitats appeared to be more numerous due to the effects of global climate changes.</p>