How is carbon stored in boreal forest soils? - A method development which investigates at what protein concentration ferrihydrite and goethite are saturated.
(2023) MVEK12 20231Centre for Environmental and Climate Science (CEC)
- Abstract
- Boreal forests store the majority of their carbon in the soil and play an important role in the global carbon cycle. However, the mechanisms that control carbon storage in boreal soils are not well understood. In recent studies, there has been a specific focus on how ectomycorrhizal (ECM) fungi influence carbon dynamics in boreal forests, particularly through their nitrogen acquisition. A major part of the nitrogen in boreal forests is present in organic form, as proteins, and adsorbed on soil minerals. However, it is generally unknown whether the ECM fungi can access this nitrogen. In this study, a laboratory method development was carried out. This provided useful information for future studies which can investigate if ECM fungi can... (More)
- Boreal forests store the majority of their carbon in the soil and play an important role in the global carbon cycle. However, the mechanisms that control carbon storage in boreal soils are not well understood. In recent studies, there has been a specific focus on how ectomycorrhizal (ECM) fungi influence carbon dynamics in boreal forests, particularly through their nitrogen acquisition. A major part of the nitrogen in boreal forests is present in organic form, as proteins, and adsorbed on soil minerals. However, it is generally unknown whether the ECM fungi can access this nitrogen. In this study, a laboratory method development was carried out. This provided useful information for future studies which can investigate if ECM fungi can acquire nitrogen from proteins adsorbed on two common iron oxide minerals in boreal forests. Concretely, the maximum adsorption of the protein Bovine serum albumin (BSA) on ferrihydrite and goethite was investigated. The result of this study showed that goethite is saturated at 0,58 mg BSA/ml goethite and ferrihydrite at approximately 1,25-1,3 mg BSA/ml ferrihydrite. This result was consistent with the hypothesis which stated that ferrihydrite, with its larger surface area compared to goethite, would have a greater capacity to adsorb proteins. These results can subsequently be used to create films with different protein loadings on minerals which then can be used to study if ECM fungi can acquire nitrogen from protein-mineral complexes. By studying this, we can increase our understanding of soil carbon storage and tree growth in boreal forests, as nitrogen is a limiting nutrient for tree growth. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Marken är en viktig spelare när det kommer till att lagra kol, särskilt i boreala skogar. Dessa skogar lagrar nämligen största delen av sitt kol i jorden och fungerar som en viktig kolsänka. Men vi vet faktiskt inte helt vad det är som styr detta. Ny forskning har dock lyft ektomykorrhizasvampar som en viktig faktor. Mer konkret så föreslås nu ektomykorrhizasvampars förmåga att frigöra grundämnet kväve från organiskt material vara en viktig mekanism som påverkar kollagringen i marken. I denna studie genomfördes en metodutveckling som ska kunna hjälpa oss att förstå detta bättre.
Den boreala skogen sträcker sig över norra delen av jordklotet och är hem för en speciell typ av svamp som kallas ektomykorrhizasvamp. Denna sorts svamp har en... (More) - Marken är en viktig spelare när det kommer till att lagra kol, särskilt i boreala skogar. Dessa skogar lagrar nämligen största delen av sitt kol i jorden och fungerar som en viktig kolsänka. Men vi vet faktiskt inte helt vad det är som styr detta. Ny forskning har dock lyft ektomykorrhizasvampar som en viktig faktor. Mer konkret så föreslås nu ektomykorrhizasvampars förmåga att frigöra grundämnet kväve från organiskt material vara en viktig mekanism som påverkar kollagringen i marken. I denna studie genomfördes en metodutveckling som ska kunna hjälpa oss att förstå detta bättre.
Den boreala skogen sträcker sig över norra delen av jordklotet och är hem för en speciell typ av svamp som kallas ektomykorrhizasvamp. Denna sorts svamp har en unik förmåga att bilda ett nära samspel (symbios) med träden i skogen. Symbiosen innebär att svampen ger näring åt trädet i utbyte mot kol. Ett viktigt ämne som ektomykorrhizasvampen bidrar med, är kväve, som är nödvändigt för att träden ska växa. I den boreala skogen förekommer det mesta av kvävet i organisk form som protein. Dessutom är proteinet ofta adsorberat (fäst på ytan) på mineralerna i jorden. Dock vet vi inte om ektomykorrhizasvampen kan frigöra kvävet som är bundet till dessa mineral. I denna studie genomfördes en metodutveckling som bidrog med viktig information för framtida studier av ektomykorrhizasvampars förmåga att frigöra kväve från protein som adsorberats på två vanliga järnoxidsmineraler i boreala skogar. Mer konkret så undersöktes den maximala adsorptionen av protein på järnoxidsmineralerna ferrihydrit och goethit. Detta undersöktes genom att addera olika mängder utav proteinet BSA (Bovint serumalbumin) och sedan observera vid vilken koncentration som mineralerna var mättade och alltså inte kunde adsorbera mer protein. Studiens resultat visade att goethit var mättat vid 0,58 mg BSA/ml goethit och ferrihydrit var mättat vid 1,25-1,3 mg BSA/ml ferrihydrit. Detta resultat bekräftade studiens hypotes om att ferrihydrit, på grund av dess större ytarea, kan adsorbera mer protein än goethit. Dessa resultat är betydelsefulla då de kan ligga till grund för att skapa filmer där ferrihydrit och goethit har olika mycket protein adsorberat på sig. Filmerna kan sedan användas för att undersöka om ektomykorrhizasvampen kan frigöra kväve från protein som adsorberat på dessa mineral. Genom att undersöka detta kan vi få en djupare insikt om hur kol lagras i boreala skogar vilket kan vara viktigt för att förstå oss på hur klimatförändringar kan påverka denna kolsänka. Dessutom kan det ge oss mer kunskap om hur träd får tag i näringsämnet kväve vilket kan vara viktigt för skogsbruket. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9130575
- author
- Berild, Louise LU
- supervisor
- organization
- course
- MVEK12 20231
- year
- 2023
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- keywords
- Soil nitrogen, soil carbon, boreal forest, ectomycorrhizal fungi, decomposition, adsorption, ferrihydrite, goethite
- language
- English
- id
- 9130575
- date added to LUP
- 2023-06-27 13:40:06
- date last changed
- 2023-06-27 13:40:06
@misc{9130575,
abstract = {{Boreal forests store the majority of their carbon in the soil and play an important role in the global carbon cycle. However, the mechanisms that control carbon storage in boreal soils are not well understood. In recent studies, there has been a specific focus on how ectomycorrhizal (ECM) fungi influence carbon dynamics in boreal forests, particularly through their nitrogen acquisition. A major part of the nitrogen in boreal forests is present in organic form, as proteins, and adsorbed on soil minerals. However, it is generally unknown whether the ECM fungi can access this nitrogen. In this study, a laboratory method development was carried out. This provided useful information for future studies which can investigate if ECM fungi can acquire nitrogen from proteins adsorbed on two common iron oxide minerals in boreal forests. Concretely, the maximum adsorption of the protein Bovine serum albumin (BSA) on ferrihydrite and goethite was investigated. The result of this study showed that goethite is saturated at 0,58 mg BSA/ml goethite and ferrihydrite at approximately 1,25-1,3 mg BSA/ml ferrihydrite. This result was consistent with the hypothesis which stated that ferrihydrite, with its larger surface area compared to goethite, would have a greater capacity to adsorb proteins. These results can subsequently be used to create films with different protein loadings on minerals which then can be used to study if ECM fungi can acquire nitrogen from protein-mineral complexes. By studying this, we can increase our understanding of soil carbon storage and tree growth in boreal forests, as nitrogen is a limiting nutrient for tree growth.}},
author = {{Berild, Louise}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{How is carbon stored in boreal forest soils? - A method development which investigates at what protein concentration ferrihydrite and goethite are saturated.}},
year = {{2023}},
}