Molecular diversity of Lithuanian populations of garlic mustard (Alliaria petiolata) according to random amplified polymorphic DNA and SSR

Vaistinė česnakūnė (Alliaria petiolata) yra bastutinių (Brassicaceae) šeimos dvimetis augalas. 1868 m. į Jungtines Amerikos Valstijas ši rūšis buvo atvežta kaip naudingas vaistinis ir prieskoninis augalas ir greitai natūralizavosi bei ėmė sparčiai plisti. Pastaruoju metu Alliaria petiolata kaip invazinė rūšis žinoma beveik visoje Amerikoje, Kanadoje, Aliaskoje, Naujojoje Zelandijoje. Kadangi Šiaurės Amerikoje vaistinė česnakūnė sparčiai plinta kaip invazinis augalas, todėl tiriama įvairiais biologiniais aspektais ypač genetiniais, fitocenologiniais. Jos savybės lyginamos tarp invazinių ir natūralių radaviečių. Kad atrinkti kovos priemones invazinėse vietose, reikia pažinti šio augalo biologiją ir ekologiją tiek natūraliose, tiek invazinėse vietose. Kaip natūraliai auganti rūšis vaistinė česnakūnė plačiai tiriama centrinėje Europoje, o šiauresnėse Europos dalyse, tarp jų ir Lietuvoje šis augalas menkai nagrinėtas. Darbo tikslas – įvertinti Lietuvos vaitinės česnakūnės populiacijų genetinį kintamumą atsitiktinai pagausintos polimorfinės DNR (APPD) ir DNR mikrosatelitų metodu. Panaudojus 4 APPD pradmenis ir 5 mikrosatelitų pradmenimis išanalizuota 15 vaistinės česnakūnės populiacijų (kiekvienoje po 10 individų), besiskiriančių geografine padėtimi. Pagal APPD žymenis ir DNR mikrosatelitinius žymenis nustatytus genetinius atstumus labiausiai atsiskyrė Juodkrantės ir Palangos, Kėdainių ir Jurbarko-Seredžiaus populiacijos. Kitų populiacijų genetiniai skirtumai nežymūs. Lietuvoje rinktų vaistinės česnakūnės populiacijų genetinė įvairovė, pagal APPD, įvertinta pagal procentinį molekulinės įvairovės pasiskirstymą, tarp populiacijų prilygo 87 %, o vidupopuliacinė genetinė įvairovė – 13 %, o pagal DNR mikrosatelitinius molekulinės įvairovės pasiskirstymą, tarp populiacijų prilygo 88 %, o vidupopuliacinė genetinė įvairovė – 12 %. Pagal genetinius atstumus sudaryta dendrograma atspindėjo populiacijų geografinį pasiskirstymą.Garlic mustard (Alliaria petiolata) is biennial species belonging to cabbage (Brassicaceae) family. In 1868 it was brought to United States as a useful and medicinal herb. Nowadays Alliaria petiolata as invasive plant is found almost all over America, Canada, Alaska, New Zealand. Due to quick spread in North America Garlic mustard biology and phytocenology has got big attention in both natural and invasive areas of the world. A. petiolata biology and ecology has been widely investigated in USA, Central and West Europe. Populations of garlic mustard are not sufficiently investigated in Lithuania. Present study aimed at evaluation of genetic variability of Lithuania populations of garlic mustard by random amplified polymorphic DNA (RAPD) and SSR method. Differing in geographical location 15 populations of garlic mustard (10 individuals in each) were analyzed using four RAPD and five SSR primers. According to genetic distances the most distinct were Nida and Palanga, Kėdainių and Jurbarkas populations. Differences between the other populations were not very big. Evaluation of molecular diversity (by the percentage distribution of molecular diversity) of selected Lithuania populations of Alliaria petiolata revealed that diversity among populations was much bigger (87%) compared to diversity within populations – 13% and of SSR revealed that diversity among populations was 88%, within populations – 12%. Distribution of populations in dendrogram built on genetic distances of populations reflect their geographical distances.Vytauto Didžiojo universiteta

Changes in the properties of Pachiterric Histosol as influenced by management and renaturalisation

Pelkių ir durpynų dirvožemiai yra vieni didžiausių organinės anglies rezervų, ir jų naudojimas prisideda prie anglies emisijos ar kaupimosi procesų. Nusausinus durpžemį, durpių susidarymo procesą ir anglies kaupimąsi pakeičia durpės irimo, mineralizacijos bei suslūgimo procesai. Organinės medžiagos mineralizacijos intensyvumui bei profilio struktūros pokyčiams daug įtakos turi durpžemio nusausinimo laipsnis bei jo dirbimas ir tręšimas. Nagrinėjamas poveikis durpiniam dirvožemiui po skirtingo žemės ūkio naudojimo. Aliktas tyrimas susieja agronomijos, ekologijos ir aplinkotyros mokslus. Tyrimų tikslas – įvertinti sekliojo žemapelkės durpžemio (Pachiterric Histosol) chemines bei fizikines savybes, anglies kokybinius ir kiekybinius pokyčius dėl skirtingo naudojimo ir vykstančios renatūralizacijos. Pirmą kartą įvertinta durpinio dirvožemio, vykstant renatūralizacijai, organinių medžiagų kokybiniai rodikliai, hidrofobiškumas ir molekuliniai rodikliai, organinių medžiagų kiekybinis pasiskirstymas humifikuotoje ir labilioje frakcijose. Durpžemio savybės ištirtos analizuojant profilius, jų foninių (gamtinių) savybių kontekste. Gauti nauji tyrimų duomenys parodo durpinio dirvožemio cheminės sudėties pokyčius ir poveikį aplinkai, kurie priklauso nuo buvusio žemės naudojimo. Nustatyti skirtumai, kurie vis dar išliko po skirtingų buvusių žemės naudojimų, ne tik bendrųjų elementų, bet ir molekuliniame lygmenyje. Tyrimo rezultatai papildys mokslo žinias apie buvusio žemės naudojimo daromą įtaką durpiniam dirvožemiui ir jo renatūralizacijai. Remiantis tyrimo rezultatais galima bus parinkti nusausinto ir sukultūrinto durpinio dirvožemio agropriemones, skatinančias išsaugoti dirvožemio cheminę sudėtį. Darbo rezultatai gali būti taikomi: optimizuojant agrotechnines ir agrochemines priemones durpžemių naudojime žemės ūkyje, teikiant rekomendacijas tvariam sukultūrinto (nusausinto, nukasto) durpžemio naudojimui bei durpžemio renaturalizacijos procesų valdymui, pasyvią renatūralizaciją keičiant aktyviomis priemonėmis. Tyrimų rezultatai prisideda prie Lietuvos dirvožemių dangos pažinimo ir dirvotyros teorijos vystymo, taip pat rezultatai bus naudingi vystant durpžemių savybių tyrimo metodologiją į ją integruojant naujus metodus.Wetland and peatland soils are among the largest organic carbon stocks, and their use contributes to carbon emissions or accumulation processes. Peat decomposition, mineralization and settling processes are changing the peat formation process and carbon accumulation after peat draining. The degree of soil drainage as well as soil cultivation and fertilization has considerable influence on the organic matter mineralization rate and changes in the profile structure. The focus of our work is research into the peculiarities of organic carbon accumulation and transformation as influenced by different land–use. This investigation incorporate agronomy, ecology and environmental sciences. The study set out to estimate chemical and physical properties of Pachiterric Histosol, qualitative and quantitative changes in carbon resulting from different management and renaturalisation processes. Our study is the first attempt to evaluate organic matter quality indicators, hydrophobicity and molecular indicators of organic matter quantitative distribution in humified and labile fractions of peat soil during renaturalisation. Peat soil properties were investigated by analysing the profiles in the context of their background (natural) characteristics. The differences in general elements and those identified at the molecular level still persisted after the different former land uses. The results obtained in this study will enable the choice of agricultural practices that promote conservation of chemical composition of cultivated and drained peat soils. The results may be used for optimization of agro–technical and agrochemical measures for peat soils used in agriculture, for making recommendations for sustainable use of cultivated (drained, with removed peat layer) peat soil, and for the management of peat renaturalisation processes when changing passive renaturalisation by active measures.Žemės ūkio akademijaVytauto Didžiojo universiteta

Advancements in soil organic carbon mapping and interpolation techniques: A case study from Lithuania’s moraine plains /

Monitoring soil organic carbon (SOC) is essential for assessing the sustainability of soil usage. This study explores the spatial variability and mapping of SOC in Lithuania’s Nevėžis Plain using various interpolation methods, with an emphasis on understanding the impacts of soil typological units, moisture regimes, and erosion on SOC distribution. A total of 275 soil samples were collected from agricultural croplands at depths of 0–10 cm, supplemented by 38 samples from previous studies. The SOC map was created based on the contours of the Lithuanian soil geodatabase. Statistical analysis revealed that the distribution of SOC in the studied area was significantly influenced by soil moisture and the degree of erosion. Based on these findings, SOC mapping was conducted according to the contours of Lithuanian soils. Comparing the interpolation methods that were analyzed, it was found that the kriging, RBF, and EBK methods fail to adequately capture the minimum and maximum values of SOC, while the IDW fails to adequately capture only the minimum values. In summary, the integrated geographical approach is complex but applicable to SOC mapping. This method facilitates the creation of adaptable SOC maps that are both geographically and pedologically informed. Key principles to apply this approach for future research and practical application should include establishing a statistically reliable data foundation, categorizing samples based on contrasting soil moisture regime, degrees of erosion, and land use patterns, and developing contouring principles along with a criteria algorithm that enables accurate spatial interpolation of average SOC values

Vidurinio pleistoceno apledėjimo teritorijos dirvožemiai ir jų sąvybės

Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro filialas Žemdirbystės institutasLietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Žemdirbystės institutasVilniaus universiteta

Potassium as an indicator of soil profile formation and change of its physico-chemical properties

Taking into account the importance of potassium for soil diagnostic puiposes, the investigations on the formation peculiarities of the youngest (Northern Lithuania) and the oldest (Eastern Lithuania) loamy soils were carried out in 2016-2017. Having made a soil profile description, the allocation of each investigated soil was done according to the WRB classification system (2014 edition). Soil samples for physico-chemical analysis were collected from the genetic horizons of the soil profiles. Undisturbed core samples for determining bulk density of soil and total porosity were collected using stainless steel rings (100 cm3 volumes) in four replications. Bulk density and total porosity were calculated from undisturbed soil samples. For chemical analyses, the soil samples were air-dried, crushed and sieved through a 2-mm sieve and homogeneously mixed. The data obtained shows that total potassium content has a direct strong correlation (r = 0.83 in Luvisol and r = 0.83-0.98 in Planosol) with soil clay and silt fractions content, thus, indicating a direct relationship between these soil constituents. However, this relationship remains statistically significant only in subsoil whose formation is not affected by SOC. The distribution of mobile K in studied soil profiles is related to the distribution of soil organic material and its migration throughout the soil profile. The correlation of total and mobile K with SOC can be estimated only by analysing the distribution of potassium in the humic soil horizons. The negative correlation (r = -0.97) indicates that the soil is not affected by the agricultural activity. The positive strong correlation (r = 0.99) shows a direct or indirect effect of adjacent agricultural areas and potassium soiption in soil organic matter. The correlation between soil bulk density ant total porosity it was estimated a little bit lower in the Planosol compared to the LuvisolLietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Žemdirbystės institutasLietuvos geologijos tarnyba prie Aplinkos ministerijosVilniaus universitetasVytauto Didžiojo universitetasŽemės ūkio akademij

The impact of profile genesis and land use of histosol on its organic substance stability and humic acid quality at the molecular level /

This study is designed to evaluate soil organic matter (SOM) quality indicators: molecular indicators of dissolved organic matter (DOM) and hydrophobicity of humic acid (HA), distribution of quantity in humified and labile fractions of histosols during renaturalization. The aim is to determine the differences in the qualitative composition of humic acids at the molecular level, which are decided by the previous tillage and genesis, and to evaluate the impact of anthropogenization on the peat soil according to hydrophobicity, as well as to estimate the impact of soil genesis and removing peat layer. Soil samples were taken from the three Sapric Histosol (according to WRB2022) profiles and the 0–30 cm layer in three field replicates (Lithuania, Radviliskis mun.). Our study suggested that in the differently managed drained Sapric Histosol under renaturalization, the most significant changes occurred in the topsoil layer (0–30 cm), in which an increase in the content of SOM particles 106–2 µm in size. It is expedient to grow perennial grasses and legumes to maintain the soil organic carbon stability mobile humic acids to mobile fulvic acids ratio (MHA:MFA 0.83 to 0.86). An evaluation of the quality of HA (E4:E6) revealed their highest maturity in the unfertilized perennial grasses (3.88) and crop rotation (3.87) with grasses. The highest concentrations of hydrophilic groups (ratio of the C=O to O-H) were found in Sapric Histosol under deciduous hardwood forest (12.33). The lowest hydrophilicity (9.25 and 9.36) was of the crop rotation Sapric Histosol with removed peat layer. The most sustainable use of drained Sapric Histosol in the context of the sustainability and quality of its humus substances should be associated with the formation of perennial grass and clover grassland and the cultivation of deciduous hardwood. Therefore, the horizon forms on the top part of the profile, which protects deeper Histosolic material layers from its mineralization

The content of potassium as indicator of soil profile formation and its physical properties change

Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro filialas Žemdirbystės institutasLietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Žemdirbystės institutasLietuvos geologijos tarnyba prie Aplinkos ministerijosVilniaus universitetasVytauto Didžiojo universitetasŽemės ūkio akademij

The effects of agrogenic transformation on soil profile morphology, organic carbon and physico-chemical properties in Retisols of Western Lithuania

The aim of this study was to determine changes in the morphological, physical and chemical properties of Retisols caused by their agrogenic transformation. The study carried out on Retisols on relatively natural and agrogenically affected land in 2016. Soil samples taken from the genetic horizons of all profiles to measure soil organic carbon, pH, hydromorphic and physical properties. Due to long-term, deep ploughing, the sequence of soil horizons in the Retisol profile had changed from O– Ah–El–ElBt to Ahp–ElBt. Intensive soil liming changed chemical properties and morphological features of Retisol. The clay and silt particles leached out of from the Ah and El horizons to the deeper layers due to illuviation and podsolization. The content of SOC in the 0–30 cm layer of the Ah horizon of agrogenically affected Retisol was 1.0%, and in the forest Retisol – 1.7%; however, forest Retisol was more acidic. Ploughing and no tillage management caused a reduction in total porosity, water holding capacity and plant available water content compared with the other land-uses. We conclude that the use of ploughless tillage on Retisol is not identical to the conditions of natural soil formation and soil fertility maintenanceLietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro filialas Žemdirbystės institutasLietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Žemdirbystės institutasVytauto Didžiojo universitetasŽemės ūkio akademij

Some aspects of SEM application in the research of soil weathering and clay mineral formation

Agronomijos fakultetasGamtos tyrimų centrasLietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Žemdirbystės institutasVilniaus universitetasVytauto Didžiojo universiteta

Tvarus skirtingos genezės dirvožemių naudojimas

Agronomijos fakultetasLietuvos agrarinių ir mi škų mokslų centro Vėžaičių filialasLietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Joniškėlio bandymų stotisLietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Vėžaičių filialasLietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Žemdirbystės institutasVilniaus universitetasVytauto Didžiojo universiteta