Taimejäätmete ja väetamise mõju taimede kasvule ja orgaanilise süsiniku sisaldusele mullas

The main hypothesis of present thesis is that the effect of plant residues left on the surface of the sward to decompose on the growth of plants and content of soil organic carbon (SOC) is influenced by the management (fertilization, mowing frequency) and composition of plant species (grasses or white clover). Different effect of residues is based on the variations in their quality that affects the decomposition rate of residues and the amount of recycled C and N. The aims of the study were: (i) to investigate the decomposition of various plant residues left on the sward surface and N mineralization during decomposition. To explain how the decomposition dynamics of plant residues is influenced by their initial chemical composition (N content and C/N ratio); (ii) to investigate the effect of plant residues left on the sward surface to decompose on the growth of herbage; (iii) to investigate the effect of plant residues left on the sward surface to decompose on the content of SOC; also to explain the integrated effects of plant residues and fertilization on the content of SOC. The decomposition rate of plant residues depended on the composition of species in the sward and their developmental stage during the cutting. The different N content of residues due to fertilization did not affect their decomposition rate. Residues with similar N content may decay at different rates because their carbon compounds content is different. The N content of residues is suitable indicator for predicting the amount of mineralisable N because more N was mineralized from residues that had higher N content. The effect of residues on the herbage growth of sward depended on the composition of species and management of swards. The effect was higher in grass-clover sward that was cut less frequently and its yields were higher compared to the turfgrass sward. Returning of turfgrass residues is effective only during the first part of the vegetation period when the sward is sparse showing that the effect of returning the residues may be significantly affected by characteristics such as density and height of plants. Returning of residues in turfgrass sward is effective only when the contact between residues and soil surface is easily attainable. In case of dense sward the residues remain on the top of herbage where they dry and nutrients can’t reach the plants. The herbage growth of sward was increased due to residues only if the N released by residues was sufficient for decomposers as well as for sward growth. The amount of N released by residues depended on the fertilization rate, the amount of residues left to decompose and the composition of species in the sward. The highest effect was seen in returning the residues of grass-clover sward in non-fertilized variant. The effect of plant residues on the sward SOC content and stock depended on the composition of species and management of sward (fertilization and cutting frequency). The turfgrass residues increased the content of SOC significantly more than the residues of grass-clover sward. Fertilization and cutting frequency had an impact on the chemical composition of plants which in turn affected the chemical composition and decomposition of organic material released into the soil.Käesolev doktoritöö keskendub erinevate taimikutega (murutaimik, valge ristiku ja kõrreliste taimik) rohumaade majandamisvõtete mõju uurimisele taimede kasvule ja mulla orgaanilise süsiniku (Corg) sisaldusele. Doktoritöö raames uuritakse, kuidas mõjutab taimejäätmete jätmine taimiku pinnale lagunema taimede kasvu ja mulla Corg sisaldust. Töö peamine hüpotees on, et niitmisjärgselt taimiku pinnale lagunema jäetud taimejäätmete mõju taimede kasvule ja mulla orgaanilise süsiniku sisaldusele sõltub rohumaa liigilisest koosseisust ja rohumaa majandamisest (väetamisest ja niitesagedusest). Uurimustöö eesmärkideks: (i) uurida taimiku pinnal taimejäätmete lagunemist ja N mineraliseerumist; selgitada, kuidas on taimejäätmete lagunemisdünaamika mõjutatud nende esialgsest keemilisest koostisest (N sisaldus ja C/N suhe); (ii) uurida taimejäätmete mõju taimede kasvule; (iii) uurida taimejäätmete mõju mulla Corg sisaldusele. Samuti selgitada taimejäätmete ja väetamise koosmõju mulla Corg sisaldusele. Taimejäätmete lagunemiskiirus sõltus taimiku liigilisest koosseisust ja taimede arengufaasist niitmishetkel. Niitmishetkel nooremas arengufaasis olevate murutaimiku kõrreliste jäätmed lagunesid kiiremini, kui hilisemas arengufaasis niidetud kõrreliste jäätmed. Väetamisest tingitud jäätmete erinev N sisaldus nende lagunemise kiirust ei mõjutanud. Samas sarnase N sisaldusega jäätmed võivad laguneda erineva kiirustega, sest süsinikühendite sisaldus on neis erinev. Jäätmete N sisaldus on sobiv indikaator mineraliseeruva N koguse ennustamiseks, sest N mineraliseerus rohkem neist jäätmetest, mille N sisaldus oli suurem. Taimiku pinnal lagunevate taimejäätmete mõju taimede kasvule sõltus taimiku liigilisest koosseisust ja taimiku majandamisest. Mõju oli suurem valge ristiku ja kõrreliste taimikul, mida niideti harvemini ja mille saagid olid murutaimikuga võrreldes suuremad. Murutaimiku puhul oli murujäätmete tagastamine efektiivne ainult vegetatsiooniperioodi esimesel poolel, kui taimik oli hõredam, mis osutab võimalusele, et jäätmete tagastamisest saadav efekt võib sõltuda taimiku tihedusest ja kõrgusest. Jäätmete tagastamine murule on efektiivne ainult hõredama ja lühema taimiku korral, kui jäätmete imbumine mullapinnale on vähem takistatud. Tiheda taimiku korral jäävad jäätmed taimiku pinnale, kus need kuivavad ja neis sisalduvad toitained ei jõua taimeni. Taimejäätmed suurendasid taimede kasvu ainult siis, kui jäätmetes sisalduv N kogus oli piisav nii lagundajate tegevuseks, kui ka taimede kasvuks. Jäätmetega tagastatud N kogus sõltus taimiku väetamiseks kasutatud N normist, lagunema jäetud jäätmete kogusest ja taimiku liigilisest koosseisust. Kõige suurema efekti andis jäätmete tagastamine valge ristiku ja kõrreliste segu taimiku väetamata variandis. Muru puhul osutus jäätmete tagastamine efektiivseks ainult lämmastikväetisega väetataval taimikul normide 160 ja 240 kg N ha-1 korral. Taimiku pinnal lagunevate taimejäätmete mõju mulla Corg sisaldusele (ja varule) sõltus taimiku liigilisest koosseisust ja taimiku majandamisest (väetamisest ja niitmissagedusest). Murutaimiku jäätmed suurendasid mulla Corg sisaldust oluliselt rohkem, kui valge ristiku ja kõrreliste jäätmed. Väetamine ja niitmissagedus mõjutasid taimede keemilist koostist, mis avaldas mõju mulda mineva orgaanilise aine keemilisele koostisele ja lagunemisele

Changes in Grass Quality of Coastal Meadows in Estonia

In Estonia the reason for reduction in coastal meadows and expansion of the stands of the common reed (Phragmites australis) is the discontinuation of traditional use of grasslands which were previously grazed and cut. Phragmites australis usually produces dense and monospecific stands at the waterline, where species richness is low. It can survive in ungrazed shore meadows, but it suffers from grazing (Tyler, 1969). The investigated Phragmitetum australis association had been influenced by grazing activities, but it remained rather sparse and due to that had relatively low productivity, reaching 3.11 t DM/ha. Traditionally coastal meadows have been used for grazing and have given stable quality of feed and good animal performance. The quality of fodder is an important factor for farms using the coastal areas for grazing. The aim of the study was to determine the changes in quality of the different plant associations in the coastal area

Viljelussüsteemide mõju mulla süsinikuvarule

Maintaining or enhancing the stock of soil organic carbon (SOC) is a key factor in sustaining the soil resources of the world. The objective of this research was to study the effect of different farming systems (conventional farming with mineral fertilizers vs. organic farming with organic fertilizers (catch crops and composted manure)) under the same 5-crop rotation system on the SOC stock. Data presented in this paper concerned the first rotation during 2008–2012. The main factors were farming systems: conventional and organic. Four conventional farming systems differed in the mineral nitrogen application rates. In two organic farming systems catch crops were used with or without composted solid cattle manure. The SOC stock was determined before experiment and after the first rotation. The stock of SOC increased considerably after the first rotation only in the organic farming systems, where the total C-inputs were higher compared to the C-inputs in conventional systems. The use of mineral N contributed to no change in SOC stock but influenced the quality of soil organic matter. This research revealed that, compared to the other studied systems, in a system in which the highest rate of mineral N was used the more stable C fraction of SOM proportion increased

The long-term trends in soil carbon stock and crop productivity depending on management in Estonia

The dynamics of soil organic carbon (SOC) content and crop productivity were studied on three still continuing field experiments situated at the experimental station of the Estonian University of Life Sciences in Tartu, Estonia. The first trial was established in 1964. The effect of mineral fertilizers and farmyard manure applied to barley and sward with different species composition on soil organic carbon content was studied. The second trial with 3-crop rotation (potato - spring wheat - spring barley) was established in 1989. Experimental factors were organic (without amendment, solid cattle manure and alternative organic fertilisers) and mineral fertilisers (0, 40, 80, 120 and 160 kg N ha-1). The third field experiment with 5-crop rotation experiment was established in 2008. Five different crops were following each other – barley undersown with red clover, red clover, winter wheat, pea and potato. Experimental factors were organic (catch crops as green manures, catch crops as green manures combined with composted cattle manure) and conventional farming systems. The conventional farming systems differed in the amounts of mineral fertilizers used: 0, 50, 100 and 150 kg N ha-1. The first goal of this research was to quantify plant C inputs to the soil in Estonian arable lands and the net primary production using crop-specific allometric relationships. Secondly, the impact of the different management scenarios on the changes in soil C stock was evaluated using plant C input data. The preliminary results of these data analysis will be presented

Organic carbon and nitrogen content in Estonian erosion-affected soils

Saabunud / Received 23.09.2020 ; Aktsepteeritud / Accepted 06.11.2020 ; Avaldatud veebis / Published online 06.11.2020 ; Vastutav autor / Corresponding author: Raimo Kõlli e-mail: [email protected] work is dedicated to the characterization of erosion-affected soils' (EAS) humus status (HS) in pedo-ecological conditions of South-Eastern Estonia. For understanding HS of EAS their organic carbon (OC) and total nitrogen (NT) sequestration capacities and the ratio C:N was studied by separate soil layers. The average data about soil OC and NT contents (g kg–1) and superficial densities (Mg ha–1) are given by arable soil species. The analysis of reflecting EAS HS on four research areas (Valgjärve, Otepää, Haanja and Mooste) was carried out on the basis of four different origin databases. The analysis of OC content is done by Tjurin and NT by Kjeldahl. In soil associations of erosion-affected areas' the following groups of soils were distinguished: eroded (E), deluvial (D), neutral (N) and non-eroded (En) soils. The HC thicknesses of research area Valgjärve E soils are in limits 18–23 cm, D soils 30–65 cm and of En soils 22–27 cm. The medians of same soils OC concentrations are accordingly 9.4, 11.2 and 10.9 g kg–1 and ratios C:N accordingly 9.8, 9.4 and 10.2. The OC stocks given in the limits of quartiles are in E soils 24–36, D soils 51–143 and En soils 32–49 Mg ha–1. Therefore on eroded areas the perpetual continuums of soil properties' (among these HS) changes may be followed and it is very complicated to separate soil contours on 1:10 000 soil maps. In this work the transitional areas between E and D soils are characterized via N soils. On erosion-affected areas the E and D soils form different soil associations with auto- and hydromorphic normally developed non-eroded soils, where very commonly as well the fluvial (abnormal) soils are presented. The relatively high pedodiversity caused by the areas high geodiversity, is the requisite to the high biodiversity. In erosion-affected regions is extremely important to maintain agricultural activity, as with this is ensured the persistence of naturally beautiful landscapes. The soil cover with EAS acts as accumulator of formed on the same area soil OC

Põllumajandusliku maakasutuse muutuse analüüs sõltuvalt tulevikustsenaariumitest : uuringu lõpparuanne

Uuringu „Põllumajandusliku maakasutuse muutuse analüüs sõltuvalt tulevikustsenaariumitest“ eesmärk on luua stsenaariumid põllumajandusliku maakasutuse võimalike muutuste kohta ja analüüsida nende muutuste peamisi mõjutegureid. Analüüs toetab põllumajanduspoliitika otsustusprotsessi, aidates kujundada põllumajandusmaa edasist kasutamist, toidujulgeoleku tagamist ning vastavate meetmete väljatöötamist. Analüüsi tulemusena suureneb maakasutusest ja maakasutuse muutusest tulenevate KHG heitkoguste analüüsimise võimekus. Uuringu I etapis vastati küsimusele: „millised on Eestis põllumajandusmaa kasutamise võimalikud tulevikustsenaariumid võttes arvesse globaalseid trende ja mõjusid ning regionaalseid strateegilisi valikuid põllumajanduse arendamisel?“. Selleks kaardistati poliitikadokumentide, teadus-kirjanduse ja fookusgrupi arutelude põhjal põllumajandusliku maakasutuse muutuse mõjutegurid ja analüüsiti põllumajandusliku maakasutuse muutusega seotud võimalikke positiivseid ja negatiivseid arenguid. Nendele tuginedes loodi viis alternatiivset põllumajandusliku maakasutuse stsenaariumit aastani 2050. Uuringu II etapis loodi viie põllumajandusliku maakasutuse tulevikustsenaariumi kohta andmestik, kaardikiht ja illustreerivad kaardid, kus on esitatud erineva väärtusega põllumajandusmaade paiknemine ning alad, mis sobiksid elurikkuse toetamiseks, metsastamiseks või taastuvenergia tootmiseks. Samuti illustreeriti kaartide abil kõigis stsenaariumites toimuvaid maakasutuse muutusi. Põllumajandusmaa põllumajandusliku kasutuse potentsiaali hindamiseks koostati koondnäitaja, mis võtab arvesse põllumassiivi mullaviljakust, pindala, põllukontuuri kuju (kompaktsust), kaugust lähimast teest, kaugust suurimast asulast, kaugust lähimast põllust ja reljeefi iseloomustavat konarlikkuse koefitsienti. Koondnäitaja väärtus määrati kõigile andmestikus olevatele massiividele. Uuringu III etapis täpsustati stsenaariumeid ja kaardikihte vastavalt eelnevates etappides saadud tagasisidele ning analüüsiti põllumajandusmaa kasutamist ja säilitamist, sotsiaalmajanduslikku ja looduskeskkonna arengut ning KHG heitkoguseid erinevates stsenaariumites. Samuti koondati soovitatavad sekkumismeetmed positiivsete maakasutuse muutuste soodustamiseks ning negatiivsete maakasutuste muutuste ära hoidmiseks. Uuringu lõpparuande esimene peatükk annab ülevaate uuringu temaatikast. Teine peatükk annab ülevaate kasutatud metoodikast. Kolmandas peatükis esitatakse ülevaade põllumajandusliku maa- kasutuse suurematest muutustest Eestis aastatel 1990‒2018. Neljandas peatükis analüüsitakse põllumajandusliku maakasutuse mõjutegureid ning viiendas peatükis on esitatud viis põllumajandusliku maakasutuse võimalikku tulevikustsenaariumit 2050. aasta perspektiivis koos maakasutust ja selle muutust iseloomustavate illustreerivate kaartidega. Kuuendas peatükis esitatakse põllumajandusmaa põllumajandusliku kasutuse potentsiaali illustreerivad kaardid ning analüüsitakse põllumajandusmaa sobilikkust metsastamiseks ja energia tootmiseks. Seitsmendas peatükis esitatakse viie stsenaariumi KHG heitkoguste ja põllumajandustoodangu prognoosid. Kaheksandas peatükis on esitatud lisainfo järgmistes olulistes põllumajandusliku maakasutuse tulevikku puudutavates küsimuses – sügavatel turvasmuldadel asuva põllumajandusmaa kasutamine, agrometsandus ning kohalikele kogukondadele maakasutust puudutavates küsimustes suurema kaasarääkimise õiguse loomise võimalused. Üheksas peatükk võtab kokku poliitikasoovitused põllumajandusliku maakasutusega seotud positiivsete muutuste soodustamiseks ja negatiivsete muutuste pidurdamiseks. Uuringu töörühm tänab kõiki fookusgrupi aruteludes osalenud, küsitlustele vastanud, kirjalikku ja suulist tagasisidet andnud eksperte ning uuringu juhtkomisjon.Uuring on valminud Keskkonnauuringute Keskus OÜ tellimusel

Maakasutuse, maakasutuse muutuse ja metsanduse sektori sidumisvõimekuse analüüs kuni aastani 2050

Kliimaneutraalsuse saavutamiseks 2050. aastaks on oluline kasvuhoonegaaside (KHG) heitkoguste vähendamine ja sidumisvõimekuse suurendamine kõigis sektorites. Et eesmärki täita, tuleb seada selged sihid, hinnates erinevates sektorites KHG heite vähendamise ja sidumise suurendamise potentsiaali ning käsitleda sektori mõju laiemalt ka majanduse konkurentsivõimele. Maakasutuse, maakasutuse muutuse ja metsanduse (LULUCF) sidumisvõimekuse uuring on valminud Keskkonnaministeeriumi tellimusel analüüsimaks kompleksselt LULUCFi sektori KHG sidumisvõimaluste potentsiaali ja ulatust 2030. ja 2050. aasta kliimapoliitika eesmärkide täitmiseks arvestades sealjuures ka pikemaajalist perspektiivi (kuni 2100. aastani). Uuringu käigus kaardistatakse LULUCFi sektori maakasutuskategooriates süsiniku sidumisega seotud aspektid ja tegevused ning hinnatakse nende potentsiaali suurema süsiniku sidumise suunas. Analüüs kirjeldab ning hindab järgmisi LULUCFi sektorit mõjutavaid tegevusi: raportis „Mets ja kliimamuutused“ esitatud raiestsenaariumid (koos puittoodetega); metsakasvatuslikud võtted netojuurdekasvu soodustamiseks: metsade uuenemise tagamine (looduslik uuendus, uuendamine, puuliigi valik), harvendusraie, raieplaanide optimeerimine (täiuse, juurdekasvu ja boniteedi järgi), kuivendamine; metsamaa pind (metsamaa pindala säilimine vähemalt praegusel tasemel) kui süsinikusidumist suurendav tegur: metsastamine, raadamise piiramine/ kompenseerimine; puittoodetesse süsiniku sidumine: puittoodete tootmise suurendamine, puittoodete tootmise struktuuri muutmine pikemaealiste toodete suunas, kohaliku tööstusliku ümarpuidu väärindamine Eestis (sh paberipuu väärtustamine), ümarpuidu import, Eestis varutud puit, puiduenergia kasutus; kasvuhoonegaaside heite vähendamine märgaladelt: jääksoode ehk mahajäetud turbatootmisalade korrastamine, aiandusturbast tulenevate heitkoguste vähendamine; põllumajanduslikud tegevused mulla süsinikuvaru suurendamiseks ja heitkoguste vähendamiseks: orgaaniliste väetiste kasutamine (sh taimejäänuste mulda jätmine), mitmekesisemad ja pikemad külvikorrad, turvasmuldadel põllu- ja kuivendatud rohumaade metsastamine (sh lühikese raieringiga istandused), loodusliku taimestikuga alade loomine (puittaimestiku ribad ja hekid ning agrometsandus), heitkoguste vähendamine turvasmuldadel paiknevatest haritavatest maadest, happeliste muldade neutraliseerimine (lupjamine); asendusefekti hindamine: ülevaade Eesti konteksti sobiva asendusefekti arvutamise võimalikkusest (sh ülevaade teadustekstidest) ja puuduvate või täiendavaid uuringuid vajavate teemade väljatoomine, võimalusel esmaste arvutuste tegemine. Lisaks hinnatakse: kaardistatud meetmete sotsiaalmajanduslikku mõju tegevuste elluviimisel, sh tööhõivet, netotulu ja lisandväärtust. Võrreldakse metsa majandamisega seotud netotulu ja süsinikukaubandusega kaasnevaid potentsiaalseid võimalusi

Identifying the druggable interactome of EWS-FLI1 reveals MCL-1 dependent differential sensitivities of Ewing sarcoma cells to apoptosis inducers

Ewing sarcoma (EwS) is an aggressive pediatric bone cancer in need of more effective therapies than currently available. Most research into novel targeted therapeutic approaches is focused on the fusion oncogene EWSR1-FLI1, which is the genetic hallmark of this disease. In this study, a broad range of 3,325 experimental compounds, among them FDA approved drugs and natural products, were screened for their effect on EwS cell viability depending on EWS-FLI1 expression. In a network-based approach we integrated the results from drug perturbation screens and RNA sequencing, comparing EWS-FLI1-high (normal expression) with EWS-FLI1-low (knockdown) conditions, revealing novel interactions between compounds and EWS-FLI1 associated biological processes. The top candidate list of druggable EWS-FLI1 targets included genes involved in translation, histone modification, microtubule structure, topoisomerase activity as well as apoptosis regulation. We confirmed our in silico results using viability and apoptosis assays, underlining the applicability of our integrative and systemic approach. We identified differential sensitivities of Ewing sarcoma cells to BCL-2 family inhibitors dependent on the EWS-FLI1 regulome including altered MCL-1 expression and subcellular localization. This study facilitates the selection of effective targeted approaches for future combinatorial therapies of patients suffering from Ewing sarcoma.(VLID)471264

Põllumajanduse ja kalanduse valdkonna arengukava aastani 2030 mõjude eelhindamine : lõpparuanne

Põllumajanduse ja kalanduse valdkonna arengukava aastani 2030 (PõKa 2030) eelhindamise viis Riigikantselei strateegiabüroo tellimusel läbi Eesti Maaülikool (EMÜ). Projekti algatas Maaeluministeerium (MeM) koostöös Keskkonnaministeeriumiga (KeM). Eelhindamise eesmärk on uurida süsteemselt püstitatud eesmärkide ja sekkumisloogika vastavust ning analüüsida tegevussuundade sotsiaalseid, demograafilisi, majanduslikke (sh põllumajandus, kalandus, vesiviljelus, toidutööstus), keskkonna-, regionaal- ning maaelu-, julgeoleku-, administratiiv- ja eelarvemõjusid. PõKa 2030 rakendamisega kaasnevate mõjude analüüsi koostamisel lähtuti Justiitsministeeriumi ja Riigikantselei koostatud mõjude hindamise metoodikast. Mõjude analüüsi kaasati lisaks eelhindamise projektimeeskonnale valdkondade eksperte. Eelhindamine viidi läbi perioodil 13. august 2018 kuni 30. september 2019. Eelhindamine teostati PõKa 2030 eelnõu versioonile seisuga 25. aprill 2019 ning viidi läbi PõKa 2030 eelnõuga samal üldistuse astmel. Eelhindamine ei hõlma kompleksselt arengukava keskkonnamõjude hindamist. Keskkonnamõjude strateegiline hindamine viidi läbi paralleelselt teise hindaja poolt.Põllumajanduse ja kalanduse valdkonna arengukava aastani 2030 (PõKa 2030) eelnõu mõjude eelhin-damine viidi läbi Riigikantselei strateegiabüroo tellimusel ja seda rahastati ühtekuuluvuspoliitika fon-dide 2014‒2020 rakenduskava prioriteetse suuna 12 „Haldusvõimekus“ meetmest 12.2 „Poliitikakujun-damise kvaliteedi arendamine“. Projekti algataja oli Maaeluministeerium koostöös Keskkonnaministee-riumiga. PõKa 2030 eelhindamise viis läbi Eesti Maaülikool koostöös valdkondlike ekspertidega