Speciace a množství nízkomolekulárních organických kyselin v lesních půdách: vliv nepůvodní dřeviny a ročního období

Bc. Barbora Friedrichová

Master's thesis

Speciation and amount of low molecular mass organic acids in forest soils: influence of introduced tree species and season

Abstract:

Nízkomolekulární organické kyseliny (zkráceně LMMOA) jsou důležitou součástí lesních ekosystémů. Jsou totiž součástí půdního organického uhlíku a tedy i jeho cyklu, který je pro lesní společenstva významný. Nejsou však součástí pouze cyklu uhlíku, ale i nespočtu jiných živin, jako např. vápníku, fosforu, draslíku či železa, které jsou pro rostliny také důležité. Tyto kyseliny jsou významné pro jejich vlastnost detoxikace rizikových prvků či zvyšování mobility živin. Do půdy se dostávají z kořenových exudátů, mikrobiální aktivitou či při rozkladu organické hmoty. Tato diplomová práce se zabývá zejména vlivem douglasky tisolisté (Pseudotsuga menziesii) a smrku ztepilého (Picea abies) na speciaci a množství nízkomolekulárních organických kyselin v lesních půdách. Sledován byl také vliv ročního období a půdního horizontu. Odběry půdních vzorků proběhly v lokalitě Kostelec nad Černými lesy. Byly zde v každém období (jaro, léto, podzim), u každé lokality (smrk, douglaska), ze 4 oddělených zákopků odebrány vzorky z přítomných půdních horizontů. U smrku byly odebírány horizonty L, F, H, A, u douglasky tytéž horizonty, avšak kvůli nejasnému přechodu horizontů byly horizonty F a H odebírány dohromady. U vzorků bylo zjišťováno aktuální pH (pomocí vpichové elektrody) a aktivní pH (v deionizované H2O), vlhkost a také vodou extrahovatelné LMMOA, prvky a anorganické anionty. Nízkomolekulární organické kyseliny a anorganické anionty byly stanoveny pomocí iontové chromatografie a prvky pomocí ICP-OES. Z aniontů LMMOA byly detekovány adipany, citronany, chininy, izomáselnany, izovalerany, jablečnany, máselnany, mléčnany, mravenčany, octany, propionany, pyrohroznany a šťavelany. Z výsledků vyplývá, že obsah a množství LMMOA je ovlivněno zejména rostlinným druhem a horizontem, u většiny LMMOA nebyl potvrzen vliv období. Nejvíce zastoupeny byly zejména citronany, mléčnany, mravenčany, octany či šťavelany. U množství anorganických aniontů byl potvrzen zejména vliv horizontu a období. Množství prvků bylo ovlivněna nejvíce horizontem a také rostlinným druhem. Na půdní reakci měla největší vliv dřevina a horizont. U vlhkosti byl potvrzen vliv všech faktorů.

Abstract:

The low molecular-mass organic acids (LMMOA) are an important component of forest ecosystems. They are part of the organic carbon and thus the carbon cycle, which is significant for forest ecosystems. However, they are not only part of the carbon cycle, but also of numerous other nutrients such as calcium, phosphorus, potassium and iron, which are also important for plants. These acids are important for their ability of detoxication of risk elements or increasing the mobility of nutrients. They come into the soil from root exudates, microbial activity or by decomposition of organic matter. This thesis is mainly focused on the influence of Douglas fir (Pseudotsuga menziesii) and Norway spruce (Picea abies) on speciation and amount of LMMOA in the forest soil. The influence of the season and soil horizons were also investigated. Soil sampling was conducted in the area of Kostelec nad Černými lesy. Sample probes of soil horizons were taken in each season (spring, summer, autumn), at each location (Norway spruce X Douglas fir), from 4 separate soil trenches. Horizons L, F, H, A were collected for spruce, the same horizons were collected for Douglas fir, but horizons F and H were taken together because of their unclear transition. Actual (by puncture electrode) and active pH (in deionized H2O), soil moisture and also water extractable LMMOA, elements and inorganic anions were determined in the samples. LMMOA and inorganic anions were determined by using ion chromatography, the elements were determined by using ICP-OES. LMMOA anions include adipate, citrate, quinate, isobutyrate, isovalerate, malate, butyrate, lactate, formate, acetate, propionate, pyruvate and oxalate. The results show that the content and amount of the LMMOA is mainly affected by plant species and the soil horizons, for the most LMMOA, the influence of seasonal variation wasn´t confirmed to be significant. Most were represented citrate, lactate, formate, acetate or oxalate. For the amount of inorganic anions, the influence of soil horizons and season were confirmed to be significant. The number of elements has been most affected by the soil horizons and plant species. Plant species and soil horizons had the greatest influence on soil reaction. Soil moisture was affected by all the previously mentioned factors.

Keywords

douglaska tisolistá, smrk ztepilý, LMMOA, nepůvodní druh, půda

Keywords

Norway spruce, Douglas fir, LMMOA, non-native species, soil

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Václav Tejnecký, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Rural Development and Agriculture / Development of Rural Areas