Att länka individuella växtegenskaper till ekosystemprocesser i ett modellsystem med salix (ECOLINK-Salix)

Senast ändrad: 21 februari 2013

Martin Weih & Petra Fransson

Genom växtförädling tar man idag fram allt flera växter med nya egenskaper. Vi vet idag lite om hur dessa nya egenskaper påverkar ekosystemens produktivitet, biodiversitet, näringsflöden och energiflöden som alla i sin tur är förknippade med en rad ekosystemtjänster. I detta projekt, som startade under 2013, vill vi ta reda på hur ärftliga skillnader i fysiologiska egenskaper mellan närbesläktade sorter av salix fortplantar sig till ekosystemnivå genom skillnader i ex. ljusklimat för undervegetationen, förutsättningar för markorganismer (som påverkar kollagring i marken), och attraktivitet för vissa växtätare (som påverkar produktion av förna och kollagring i marken). Forskningen kommer att öka vår förståelse för de grundläggande mekanismer som styr hur individuella växtegenskaper påverkar viktiga ekosystemfunktioner. Resultaten kan bli relevanta inte minst för planering av framtida energikoncept, eftersom nya sorter av energigrödor (ex. salix) som tas fram genom växtförädling måste kunna uppfylla mycket högt ställda krav på hållbarhet med tanke på ex. biologisk mångfald eller kollagring, om dessa alternativa energikällor även fortsättningsvis ska kunna betraktas som klimatneutrala och miljövänliga (Weih m.fl. 2014).

Vissa växter är viktigare än andra för att påverka organismsamhällen och ekosystem och utövar en oproportionerligt stor roll i regleringen av den biologiska mångfalden och ekosystemens processer. Skogsträd (bland dem salix) är förmodligen bland de bästa exemplen på dessa nyckelorganismer, och därför särskilt intressanta när växtegenskaper skall länkas till ekosystemens processer. Hittills har forskningen mycket fokuserat på förlusten av växtarter eller genotyper som anses viktiga för organismers samhällsstruktur och ekosystemens funktion, och på konsekvenserna av denna förlust för biologisk mångfald och ekosystemens funktion. Mot bakgrund av den snabba utvecklingen inom växtförädlingen, vill vi tillämpa motsvarande forskningsmetoder för att lära oss mer om konsekvenserna av införandet av nya genotyper för biologisk mångfald och ekosystemens funktion. Skillnaderna mellan olika genotyper kan påverka organismer på samma trofinivå (ex. undervegetation) eller olika trofinivåer (ex. växtätare, rotsvampar, markmikroorganismer). Således kan små ärftliga skillnader hos dominerande växter, som starkt påverkar andra inflytelserika organismer, få dominoeffekter över hela ekosystemet.

Ett modellsystem med salix har flera fördelar jämfört med många andra växter för att angripa de ovanstående forskningsfrågorna, eftersom dessa träd är snabbväxande, lätt kan förökas vegetativt, och har visat stor genetisk variation i viktiga fysiologiska egenskaper, kolonisering med rotsvampar (mykorrhiza) och motståndskraft mot växtätande insekter. Vi vet exempelvis från vår tidigare forskning att olika sorter av salix koloniseras i olika hög grad med mykorrhizasvampar, vilket påverkar trädens bladkemi, som i sin tur påverkar trädens motståndskraft mot bladätande insekter. Olika motståndskraft mot växtätande insekter kan påverka förnabildning och därigenom kollagring i marken. Lagring av kol i marken kan anses som en viktig ekosystemtjänst, särskilt då denna kollagring motverkar konsekvenserna av klimatförändringar orsakade av en ökad ”växthuseffekt”.

I fältförsök i Sverige (Uppsala, se bild) och Tyskland (Freiburg och Rostock) planterades våren 2014 fyra sorter av salix i alla tänkbara kombinationer, dvs. monokulturer samt blandade bestånd med två, tre och fyra olika sorter. Vi har valt sorterna 'Björn', 'Jorr', 'Loden' och 'Tora'  utifrån våra tidigare forskningsresultat, då vi har mycket kunskap om olika sorters fysiologiska och ekologiska egenskaper. Under en period på minst fyra år kommer vi att följa bl.a. trädens och undervegetationens produktion av biomassa samt viktiga växtegenskaper hos dessa, mångfald hos kärlväxter i undervegetationen, mångfald hos mykorrhizasvampar samt ackumulering av markkol och dess sammansättning vilken ger mycket information om det mikrobiella livet i marken. Fältförsöken kommer att kompletteras med kontrollerade försök i odlingslådor, där vi vill testa specifika hypoteser angående samband mellan särskilda växtegenskaper och deras inverkan på andra organismer i samma ekosystem. Projektet är ett internationellt samarbete mellan forskare från SLU, Tyskland och Polen, och ECOLINK-Salix fältförsöken är en del i ett globalt nätverk där forskare samarbetar gällande frågor kring samband mella diversitet och produktivitet, dvs. nätverket TreeDivNet (Verheyen m.fl. 2016).

Projektdeltagare:

SLU: Martin Weih (projektledare), Petra Fransson (stf. projektledare; markekologi), Nils-Erik Nordh (skötsel av fältförsök), Friderike Beyer (ekofysiologi), Stefanie Hoeber (växt-växt interaktioner, förna nedbrytning), Carolyn Glynn (samspel mellan växter och växtätare).

Stockholms universitet (inst. f. naturgeografi): Stefano Manzoni (biogeokemiska processer, modellering)

Karlstad Universitet: Lutz Eckstein (ogräsdynamik)

Universitetet i Freiburg (Tyskland): Michael Scherer-Lorenzen, Charles Nock och Clara Arranz(biodiversitet och biogeokemiska processer), Gabriele Thoma (skötsel av fältförsök).

Rostock Universitet (Tyskland): Christel Baum (markvetenskap och markmikrobiologi)

Torun Universitet (Polen): Katarzyna Hrynkiewicz (markmikrobiologi)

Projektet får ekonomiskt bidrag av Statens Energimyndighet (projektnr. 36654-1).

Kontakt: martin.weih@slu.se


Kontaktinformation
Sidansvarig: martin.weih@slu.se