velikost textu

The role of soil macrofauna in organic matter decomposition and stabilisation

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
The role of soil macrofauna in organic matter decomposition and stabilisation
Název v češtině:
Úloha půdní makrofauny při rozkladu a stabilisaci organické hmoty
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Alexandra Špaldoňová
Školitel:
prof. Mgr. Ing. Jan Frouz, CSc.
Oponenti:
RNDr. Karel Tajovský, CSc.
prof. RNDr. Jaroslav Smrž, CSc.
Id práce:
93971
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav pro životní prostředí (31-550)
Program studia:
Environmentální vědy (P3931)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
29. 9. 2014
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Abstrakt Zpomalení rozkladu rostlinného opadu je jedním z mnoha způsobů, jak lze zvýšit množství organické hmoty v půdě. Tímto způsobem můžeme přispět jak k obnově organické hmoty v půdě, tak ke snížení množství oxidu uhličitého v atmosféře. Na tomto místě jsme se zaměřili na působení půdní makrofauny na rozklad a stabilizaci organické hmoty v dlouhodobém časovém měřítku. Ve dvou laboratorních pokusech běžně se vyskytující stejnonožec (Armadillidium vulgare) svou potravní aktivitou značně ovlivnil jak rozklad rostlinného opadu, tak i jeho chemickou strukturu. Mikrobiální respirace na exkrementech byla signifikantně nižší ve srovnání s mikrobiální respirací na opadu a na jeho nezkonzumovaných zbytcích. Současně fluktuace vlhkosti a teploty a přidání živin zvýšilo mikrobiální respiraci na 13C opadu mnohem více než na exkrementech. Analýza NMR ukázala, že během průchodu potravy trávicím traktem stejnonožce jsou střevní mikroflórou přednostně tráveny polysacharidy a současně, že v exkrementech dochází k akumulaci látek aromatické povahy. Pyrolýza pak ukázala, že opad a exkrementy se významně liší v kvalitě ligninu. Výsledky kvantitativní analýzy fenolických látek ukázaly, že schopnost trávit fenoly mají jak mikrobiální společenstva, tak i střevní mikroflóra stejnonožců. V dalším laboratorním pokusu jsme porovnávali důsledky bioturbace epigeických žížal (Lumbricus rubellus) a mechanického zapravení rostlinného opadu na akumulaci uhlíku v půdě. Výsledky ukázaly, že v případě přítomnosti žížal, akumulace uhlíku závisí jak na typu půdy, tak na typu opadu a že se mění v průběhu času. V mladých půdách, kde není ještě přítomna organická hmota, žížaly svou aktivitou spíše podporují ztrátu uhlíku, zatímco v půdách s dostatečnou zásobou organické hmoty mají žížaly tendenci ukládání uhlíku podporovat. V posledním laboratorním pokusu jsme se snažili zjistit, jakým způsobem larvy dvoukřídlého hmyzu (Bibio marci) přispívají ke stabilizaci organické hmoty v půdě. Pomocí chemických analýz jsme porovnávali chemickou strukturu jejich exkrementů, opadu a uměle pozměněného opadu (rozmělnění, obalení v kaolinitu, alkalinizace pH=11). Tato ošetření měla simulovat prostředí trávicího traktu larev. Nejnižší mikrobiální respiraci jsme zaznamenali na exkrementech larev a na opadu s uměle simulovanou alkalinizací. Výsledky naší práce potvrzují, že půdní makrofauna svou potravní aktivitou značně ovlivňuje dynamiku rozkladu rostlinného opadu a svou činností tak přispívá k akumulaci uhlíku v půdě.
Abstract v angličtině:
Abstract Slowdown of plant litter decomposition is one of the many ways how to increase the amount of organic matter in soil and thus contribute to both the restoration of organic matter in soil and reduction of the amount of carbon dioxide in the atmosphere. Here we focused on the long-term effect of soil macrofauna on organic matter decomposition and stabilization. In two long-term microcosm experiments, common isopod (Armadillidium vulgare) greatly affected both leaf litter decomposition and organic matter chemistry. Microbial decomposition was lower in excrements than in litter or unconsumed leaf fragments. At the same time, moisture and temperature fluctuations and addition of nutrients increased decomposition much more in litter than in the excrements. Chemical analyses revealed preferential loss of polysaccharide carbon and accumulation of lignin with some modification to aromatic carbon in excrements when compared to litter; the two substrates also differed in lignin quality. Additionally, we observed that phenolics content in leaf litter is considerably affected by both microbial and isopod feeding activities. In the third long-term microcosms experiment, we compared consequence of bioturbation of the epigeic earthworm (Lumbricus rubellus) and mechanical mixing of organic matter into soil on carbon storage. We observed that in presence of earthworms carbon storage depends on both soil and litter types and the effect changes over time. Earthworms increased soil respiration shortly after being introduced into the soil but reduced respiration in long term. Earthworms tend to promote carbon loss from young soil with no litter derived organic matter while in older system, which is under fauna effect for some time, and organic matter accumulates here, earthworms tend to promote carbon storage. In the last experiment, we tested the effect of bibionid larvae (Bibio marci) feeding on three types of litter and compared it to several artificial treatments that included grinding, coating by kaolinite, alkalinization to pH=11 of litter, and their combinations. The results suggest significant decrease in microbial respiration in bibionid larvae excrements compared to the original leaves. In artificial treatments, alkalinization had a large impact on slowdown of microbial respiration. Our results indicate that consumption of litter by litter-feeding macrofauna represents one of the crucial factors controlling the dynamics of litter decomposition and subsequent carbon sequestration in soil.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Alexandra Špaldoňová 1.69 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Alexandra Špaldoňová 102 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Alexandra Špaldoňová 8 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Karel Tajovský, CSc. 241 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Jaroslav Smrž, CSc. 128 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1001 kB