Advanced

PLANT-BACTERIAL AND PLANT-FUNGAL COMPETITION FOR NITROGEN AND PHOSPHORUS

Månsson, Katarina LU (2005)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Är det möjligt att det pågår en hård kamp under våra fötter när vi tar en promenad i den Skånska lövskogen?



Oftast tänker man på ett positivt förhållande mellan växter och marken's bakterier och svampar, där den autotrofa växten omvandlar luften's kol (C), i form av koldioxid, till organiskt C som därigenom blir tillgängligt för mikroorganismerna. Mikroorganismerna bryter i sin tur ner döda växter och djur och frigör på detta sätt viktiga näringsämnen som funnit's bundna i komplexa strukturer och som då blir tillgängliga för växten.



Man kan även se förhållandet mellan växt och mikroorganism ur ett konkurrensperspektiv. Både växter och mikroorganismer använder... (More)
Popular Abstract in Swedish

Är det möjligt att det pågår en hård kamp under våra fötter när vi tar en promenad i den Skånska lövskogen?



Oftast tänker man på ett positivt förhållande mellan växter och marken's bakterier och svampar, där den autotrofa växten omvandlar luften's kol (C), i form av koldioxid, till organiskt C som därigenom blir tillgängligt för mikroorganismerna. Mikroorganismerna bryter i sin tur ner döda växter och djur och frigör på detta sätt viktiga näringsämnen som funnit's bundna i komplexa strukturer och som då blir tillgängliga för växten.



Man kan även se förhållandet mellan växt och mikroorganism ur ett konkurrensperspektiv. Både växter och mikroorganismer använder nämligen samma näringsämnen och därigenom är det också möjligt att de konkurrerar om dessa. Denna interaktion mellan växt och mikroorganism är viktig att studera för att få en bättre förståelse för vad som reglerar tillgängligheten av näringsämnen för växten, vilket i sin tur är viktig information för jord- och skogsbruket.



Vanligen har tillväxten ho's mikroorganismerna ansett's vara begränsad av C medan växterna har funnit's vara begränsad av näringsämnena kväve (N) eller fosfor (P). Om så är fallet, kan man inte heller förvänta sig att växter och mikroorganismer ska konkurrera om N eller P. Kan det finna's förhållanden under vilka mikroorganismerna är begränsade av exempelvi's N? Teoretiskt sett beror det på hur mycket C i relation till N (C:N-kvoten) det finn's i det organiska materialet som mikroorganismerna lever av. Är det kanske till och med så att man kan använda den totala C:N-kvoten i marken för att avgöra hur begränsande N är för mikroorganismer och växter och följaktligen om de konkurrerar om detta näringsämne? Enligt resultaten i denna avhandling så verkar det inte troligt eftersom växter och mikroorganismer verkade konkurrera om N i jorden med låg C:N-kvot, medan det inte fann's några tecken på konkurren's i jorden med hög C:N-kvot. Det visade sig istället vara andra faktorer än jorden's C:N-kvot som påverkade växterna's och mikroorganismerna's upptag av N, till exempel tillgången på P i jorden och kvaliteten på det organiska materialet. I den N-rika jorden med låg C:N-kvot var växterna's och svamparna's tillväxt begränsad av P och de föreföll konkurrera om detta näringsämne, medan bakterierna var begränsade av C och inte deltog i konkurrensen med växten.



Om växter och mikroorganismer ska konkurrera om exempelvi's N är det viktigt att de använder samma former av näringsämnet. Det är allmänt känt att mikroorganismer kan använda både oorganiskt N (NH4+ och NO3-) och organiskt N. Om även växter kunde använda enklare former av organiskt bundet N, till exempel aminosyror, skulle de inte behöva vänta på mikroorganismerna's mineralisering av organiskt N till oorganisk form utan kunde istället konkurrera med mikroorganismerna om denna extra N-källa. Resultat i avhandlingen tyder på att aminosyror kan vara en viktig N-källa även för växter anpassade till marker med relativt god tillgång på oorganiskt N. Särskilt tydligt var detta efter att jorden hade torkat's och återfuktat's, då växten skiftade från ett ammonium- till ett aminosyradominerat upptag. Följaktligen kan växter och mikroorganismer använda samma former av N och kan teoretiskt sett konkurrera om dessa förutsatt att koncentrationerna i marken är låga och begränsande.



Svaret på den inledande frågan blev därför att det sannolikt pågår en underjordisk kamp om näringsämnen mellan växterna's rötter och marken's mikroorganismer. Det kan vara värt att tänka på under nästa promenad i skogen. (Less)
Abstract
Competition between and within species has been one of the most studied concepts in ecology. In this thesis the aim was to test the idea of plant-microbial competition for N and, by studying this interaction, to gain a better understanding of different N processes in soil. The research carried out seeks to investigate plant-microbial competition for N based on the definition that competition only can occur when plants and soil microorganisms are mutually limited by N and use the same sources of N. Papers I to V are attempts to test the operational parts of the definition under the influence of different soil variables.



It was found that, in an acidified deciduous forest soil with relatively high N mineralization rates,... (More)
Competition between and within species has been one of the most studied concepts in ecology. In this thesis the aim was to test the idea of plant-microbial competition for N and, by studying this interaction, to gain a better understanding of different N processes in soil. The research carried out seeks to investigate plant-microbial competition for N based on the definition that competition only can occur when plants and soil microorganisms are mutually limited by N and use the same sources of N. Papers I to V are attempts to test the operational parts of the definition under the influence of different soil variables.



It was found that, in an acidified deciduous forest soil with relatively high N mineralization rates, plants and fungi were both P limited, while the bacteria were C limited. The results also suggested that plants competed with fungi for P in this soil. The soil C:N ratio was rejected as an important factor in determining microbial N immobilization or plant-microbial competition for N, but the quality of the soil C and the soil P availability were.



Furthermore, plants from deciduous forest soils with relatively high N mineralization rates have the ability to take up amino acids, such as glycine and glutamate, both in hydroponic experiments and in soil. Soil drying and rewetting affected the proportions of the N forms that were taken up by the plants and microorganisms ? plants shifted from an ammonium to an amino acid dominated uptake, while the opposite pattern was found for the microorganisms ? which may reduce the probability of competition. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • Prof. Schimel, Joshua, Department of Ecology, Evolution and Marine Biology, University of California, Santa Barbara, USA
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Växtekologi, Amino acid, 15N, Soil C:N ratio, Plant ecology, Soil drying-rewetting
pages
124 pages
publisher
Katarina Månsson, Department of Ecology (Plant Ecology and Systematics), Ecology Building, Lund University, 223 62 Lund.
defense location
Blå Hallen at the Department of Ecology, Ecology Buildning, Sölvegatan 37, Lund
defense date
2005-04-15 10:00
ISBN
91-7105-220-8
language
English
LU publication?
yes
id
419b4939-6f11-4f6d-92f3-80aeef2da3e2 (old id 544601)
date added to LUP
2007-10-13 12:41:07
date last changed
2016-09-19 08:45:07
@misc{419b4939-6f11-4f6d-92f3-80aeef2da3e2,
  abstract     = {Competition between and within species has been one of the most studied concepts in ecology. In this thesis the aim was to test the idea of plant-microbial competition for N and, by studying this interaction, to gain a better understanding of different N processes in soil. The research carried out seeks to investigate plant-microbial competition for N based on the definition that competition only can occur when plants and soil microorganisms are mutually limited by N and use the same sources of N. Papers I to V are attempts to test the operational parts of the definition under the influence of different soil variables.<br/><br>
<br/><br>
It was found that, in an acidified deciduous forest soil with relatively high N mineralization rates, plants and fungi were both P limited, while the bacteria were C limited. The results also suggested that plants competed with fungi for P in this soil. The soil C:N ratio was rejected as an important factor in determining microbial N immobilization or plant-microbial competition for N, but the quality of the soil C and the soil P availability were.<br/><br>
<br/><br>
Furthermore, plants from deciduous forest soils with relatively high N mineralization rates have the ability to take up amino acids, such as glycine and glutamate, both in hydroponic experiments and in soil. Soil drying and rewetting affected the proportions of the N forms that were taken up by the plants and microorganisms ? plants shifted from an ammonium to an amino acid dominated uptake, while the opposite pattern was found for the microorganisms ? which may reduce the probability of competition.},
  author       = {Månsson, Katarina},
  isbn         = {91-7105-220-8},
  keyword      = {Växtekologi,Amino acid,15N,Soil C:N ratio,Plant ecology,Soil drying-rewetting},
  language     = {eng},
  pages        = {124},
  publisher    = {ARRAY(0xcbe8990)},
  title        = {PLANT-BACTERIAL AND PLANT-FUNGAL COMPETITION FOR NITROGEN AND PHOSPHORUS},
  year         = {2005},
}