Biotekniikka metsäpuiden lisäyksessä ja jalostuksessa

Metsänjalostussäätiön vuosikertomus 199

Kilpailu ja satoetu sekä ohran lajikeseoksissa että ohran ja kauran lajiseoksissa

Competition and yield advantage in barley varietal mixtures and in barley-oats mixtures were investigated. The trials were based on replacement series, but in a few cases the overall density of the stand was varied on the basis of an addition series. Both models of competition, one based on the de Wit model and the other upon a linear regression model, agreed as to which component was the dominant and which was the subordinate in the mixture. The competition coefficients from regression analyses depicted competition between components better in a dense than in a sparse stand. The competitive ability of a genotype did not depend directly upon individual characters of the genotype, such as rate of initial development, earliness, culm height, tillering capacity or grain yield in monoculture (adaptation), A good combination of characters from the viewpoint of competition was provided by the barley cv. Arra with its rapid initial development and rapid culm growth (earliness), the variety being dominant irrespective of number of components in the mixture, stand density, level of nitrogen fertilization or growing season. This suggests that competitive relations and distribution of resources within a mixture are determined at an early stage in the growing period. In other cases the competitive ability of a genotype varied from one environment to another with the competitive relations between components being inconsistent. The dominance of an aggressor usually increased with increasing nitrogen fertilization especially when the total density of the stand was high. As a rule, competition affected all the components of yield with the kernel weight being least affected. The grain yield of varietal mixtures did not differ from the yield of the highest yielding component grown alone, i.e., mixtures did not over yield. The relative yield total of varietal mixtures was higher at low (RYT > 1) than at optimal densities (RYT =1). Also the relative yield total was higher under conditions where the nitrogen fertilization was not optimal. The results of a varietal trial repeated during three successive years indicated that the relative yield total of a given mixture varied from one growing season to another, fluctuating around unity. Thus highly adapted barley varieties appear to compete for the same resources, and the grain yield advantage of such mixtures is marginal. The results of the barley-oats mixture trials revealed that the mixture may over yield. The relative yield totals of barley-oats mixtures were usually equal to or greater than unity the latter suggesting that the mixtures of barley and oats may use resources more efficiently than monocultures, and some grain yield advantage could be achieved with such mixtures. The protein yield of the barley-oats mixtures did not differ from the yield of the highest yielding component grown alone. The ratio of actual and expected protein yield and the relative protein yield total were usually slightly greater than one. The grain yields of mixtures were not consistently more stable than monocultures as determined by the coefficient of variation.Kenttäkokein tutkittiin ohran lajikeseoksissa ja ohran ja kauran lajiseoksissa tapahtuvaa kilpailua ja seosten sadontuottoa. Kokeet perustuivat korvaussarjakoemalliin. Seosten komponentit olivat virallisia lajikkeita. Sekä de Wit-malli että regressioanalyysiin perustuva kilpailuinani osoittivat komponenttien valtaavuussuhteet samansuuntaisesti. Regressioanalyysi kuvasi kilpailua erityisesti tiheissä kasvustoissa. Lajikkeen kilpailukyky ei ollut yksiselitteisesti riippuvainen lajikkeen yhdestä ominaisuudesta kuten esimerkiksi alkukehityksen nopeudesta, aikaisuudesta, korren pituudesta tai puhdaskasvustosadon määrästä. Ohralajikkeista Arran nopea alkukehitys ja aikaisuus oli hyvä yhdistelmä kilpailukyvyn kannalta lajikkeen ollessa aina vallitseva. Arran vallitsevuus oli riippumaton seoksen komponenttien lukumäärästä, seoksen kylvötiheydestä, typpilannoituksen määrästä ja kasvukaudesta. Muiden lajikkeiden kilpailukyky vaihteli ympäristöstä toiseen komponenttien kilpailusuhteiden ollessa vaihtelevia. Yleensä vallitsevan lajikkeen vallitsevuus lisääntyi kasvuston typpilannoituksen lisääntyessä, kun kasvuston kylvötiheys oli suuri. Kilpailu vaikutti kaikkiin satokomponentteihin kilpailuvaikutuksen kohdistuessa vähiten jyvän painoon. Lajikeseosten jyväsato ei ollut tilastollisesti merkitsevästi suurempi kuin eniten puhdaskasvustonatuottaneen komponentin jyväsato. Lajikeseosten suhteellinen kokonaissato oli suurempi harvassa (RYT> 1) kuin kasvutiheyden suhteen optimaalisessa kasvustossa (RYT =1). Lajikeseosten suhteellinen kokonaissato oli suurempi kasvustossa, jonka typpilannoituksen määrä ei ollut optimaalinen. Kolmena peräkkäisenä kasvukautena toistettujen lajikeseosten suhteellinen kokonaissato oli lähellä yhtä. Siten tulokset osoittivat, että hyvin sopeutuneet ohralajikkeet kilpailevat samoista kasvutekijöistä ja seosten satoetu jyväsadonmäärän suhteen on marginaalinen. Ohran ja kauran lajiseosten jyväsato oli joissakin tapauksissa tilastollisesti merkitsevästi suurempi kuin eniten puhdaskasvustonatuottaneen komponentin jyväsato. Lajiseosten suhteellinen kokonaissato oli yleensä yhtä suuri tai suurempi kuin yksi jälkimmäisen tapauksen osoittaessa, että seokset saattavat hyödyntää kasvutekijöitä paremmin kuin vastaavat puhdaskasvustot ja seosten käyttö saattaa olla perusteltua. Lajiseoksen valkuaissato ei poikennut tilastollisesti merkitsevästi eniten puhdaskasvustonatuottaneenkomponentin sadosta. Suhteellinen kokonaissato valkuaissadon suhteen oli tavallisesti suurempi kuin yksi. Seokset eivät olleet yksiselitteisesti jyväsadon määrän suhteen vakaampia sadontuottajia kuin puhdaskasvustot vaihtelukertoimella mitattuna

Early snowmelt enhances the carbon sequestration of hummock-forming Sphagnum mosses on boreal wetlands

201

Non-Gaussianity from Preheating

We consider a two-field model for inflation where the second order metric perturbations can be amplified by a parametric resonance during preheating. We demonstrate that there can arise a considerable enhancement of non-Gaussianity sourced by the local terms generated through the coupled perturbations. We argue that the non-Gaussianity parameter could be as large as f_{NL} ~ 50. Our results may provide a useful test of preheating in future CMB experiments.Comment: 4 pages ReVTeX4, discussion and references added, conclusions unchange

Kaupunkiviljely 2025, liiketoimintaa vai harrastusta?

201

Utilization of microalgae in industrial symbiosis, focus on Finland

Levien teollinen ja laajamittainen viljely Suomessa on haastavaa. Vuodenaikojen ja sään vaihtelu suosii sisätiloihin asennettavien suljettujen fotobioreaktorien valintaa levänkasvatusmenetelmäksi. Koska auringon valo ei riitä ympärivuotiseen kasvatukseen Suomessa, tarvitaan myös keinovaloa. Raportissa tarkastellaan kasvatusmenetelmiä, biomassan keruuta ja vedenpoistoa. Leviä voidaan kasvattaa jätevesissä, jolloin ravinteiden kierrätys ja biomassan tuotto yhdistyvät luontevasti jätevesien puhdistukseen. Kaupunkien, teollisuuden ja maatalouden jätevesiä voidaan hyödyntää. Tärkein tekijä jätevesissä on niiden ravinnepitoisuus. Yksi mahdollinen paikka levän kasvatukseen on kiertovesikalankasvatuslaitos, jossa levää mahdollisesti voidaan käyttää ammoniumtypen poistamiseen. Levänkasvatus voidaan myös mahdollisesti yhdistää kasvihuoneviljelyyn, jolloin viljelyrivien väliin kohdistuva ja hukkaan menevä valoenergia saadaan hyötykäyttöön. Muita mahdollisia levänkasvatuksen sovelluskohteita voivat olla kaatopaikkakompleksien yhteydessä sijaitsevat maanalaiset tunnelit, joissa vallitsee tasainen lämpötila ja joissa on jätevettä saatavilla. Tosin tunneleissa keinovalo on ainoa mahdollinen valonlähde. Levänkasvatuksen yhdistäminen olemassa olevaan teollisuuteen tarjoaa mahdollisuuden tuottaa jäteveden puhdistamisen yhteydessä leväbiomassasta biojalostamotyyppisesti useita tuotteita kuten lipidejä, biokaasua ja lannoitteita. Sellu- ja paperiteollisuus tuottaa jätevesiensä lisäksi hiilidioksidia ja lämpöä, joista molempia tarvitaan levien kasvattamiseen. Teollisuusjätevesissä ei tosin ole välttämättä riittävästi ravinteita, minkä vuoksi voi olla tarpeen lisätä osa ravinteista tai yhdistää jätevesiin yhdyskuntajätevesiä. Biodiesel, bioetanoli ja biokaasu ovat yleisimmin esitetyt levistä saatavat energiatuotteet, mutta leväbiomassasta voidaan jalostaa energiatuotteiden lisäksi myös muita orgaanisia molekyylejä. Lipi-dit, pigmentit, proteiinit ja hiilihydraatit ovat mahdollisia korkean lisäarvon tuotteita. Myös kalanrehua ja kasviravinteita sisältäviä lannoitteita voidaan tuottaa. Korkean lisäarvon tuotteiden valmistaminen vaatii yleensä levien geneettistä modifioimista. Yhteenvetona voidaan todeta, että levän teollinen kasvatus Suomessa on teknisesti mahdollista kun se yhdistetään jätevesien hyötykäyttöön ja kun käytetään olemassa olevaa infrastruktuuria. Sisätilat ja keinovalo ovat tarpeelliset kaikissa tarkastelluissa vaihtoehdoissa. Levän kasvatuksen taloudellinen kannattavuus jää ratkaistavaksi.Large-scale cultivation of algae in Finnish conditions is challenging. Seasonal variation in weather conditions in terms of light and temperature invites to select closed photobioreactors for algal culti-vation. Furthermore, the photobioreactors need to be placed indoors. Artificial illumination is need-ed because sunlight is not sufficient for year-round cultivation in Finland. Methods of cultivation, harvesting and dewatering will be discussed. Algae can be cultivated in wastewaters for purification, for uptake and recycling of nutrients, and for production of algal biomass. Wastewaters from municipalities, industries and agriculture can potentially be utilized. The most important factor in wastewaters is their nutrient content. One possible place for growing algae is in recirculating aquaculture, where algae can potentially be used to remove ammonium. Cultivation of algae in greenhouses in combination with plants might allow utilization of light energy that is currently wasted at the corridors. Algae might also be applied in underground tunnels (for example in landfills) that have a constant temperature and in which wastewater is available. However, artificial illumination is the only available light source. Combination of algal cultivation with existing industries offers the possibility to combine wastewater purification with production of lipids, biogas and fertilizers from the algal biomass, fol-lowing the biorefinery concept. Pulp and paper industry produce excess heat, carbon dioxide and wastewater, all of which can be utilized for growing algae. Unfortunately, industrial wastewaters may not have enough nutrients, and therefore it might be necessary to add some of the nutrients or to combine industrial and municipal wastewaters. Biodiesel, bioethanol and biogas are the most commonly discussed energy products but several non-energy products can also be obtained from algal biomass. Microalgal lipids, pigments, proteins and carbohydrates are potential high value non-energy products. Fish feed and fertilizers may also be produced. Production of high-value compounds usually requires genetic modification of the algae. In conclusion, industrial algal cultivation in Finland is technically possible when combined with the use of wastewaters and with the exploitation of existing infrastructure. Use of indoor spaces and artificial light is necessary for all options. The economic feasibility of algal cultivation remains to be elucidated.201

Competition and yield advantage in barley-barley and barley-oats mixtures

Competition and yield advantage in barley varietal mixtures and in barley-oats mixtures were investigated. The trials were based on replacement series, but in a few cases the overall density of the stand was varied on the basis of an addition series. Both models of competition, one based on the de Wit model and the other upon a linear regression model, agreed as to which component was the dominant and which was the subordinate in the mixture. The competition coefficients from regression analyses depicted competition between components better in a dense than in a sparse stand. The competitive ability of a genotype did not depend directly upon individual characters of the genotype, such as rate of initial development, earliness, culm height, tillering capacity or grain yield in monoculture (adaptation), A good combination of characters from the viewpoint of competition was provided by the barley cv. Arra with its rapid initial development and rapid culm growth (earliness), the variety being dominant irrespective of number of components in the mixture, stand density, level of nitrogen fertilization or growing season. This suggests that competitive relations and distribution of resources within a mixture are determined at an early stage in the growing period. In other cases the competitive ability of a genotype varied from one environment to another with the competitive relations between components being inconsistent. The dominance of an aggressor usually increased with increasing nitrogen fertilization especially when the total density of the stand was high. As a rule, competition affected all the components of yield with the kernel weight being least affected. The grain yield of varietal mixtures did not differ from the yield of the highest yielding component grown alone, i.e., mixtures did not over yield. The relative yield total of varietal mixtures was higher at low (RYT > 1) than at optimal densities (RYT =1). Also the relative yield total was higher under conditions where the nitrogen fertilization was not optimal. The results of a varietal trial repeated during three successive years indicated that the relative yield total of a given mixture varied from one growing season to another, fluctuating around unity. Thus highly adapted barley varieties appear to compete for the same resources, and the grain yield advantage of such mixtures is marginal. The results of the barley-oats mixture trials revealed that the mixture may over yield. The relative yield totals of barley-oats mixtures were usually equal to or greater than unity the latter suggesting that the mixtures of barley and oats may use resources more efficiently than monocultures, and some grain yield advantage could be achieved with such mixtures. The protein yield of the barley-oats mixtures did not differ from the yield of the highest yielding component grown alone. The ratio of actual and expected protein yield and the relative protein yield total were usually slightly greater than one. The grain yields of mixtures were not consistently more stable than monocultures as determined by the coefficient of variation

Kalsiumnitraatin käyttömäärän vaikutus jääsalaatin satoon ja laatuun

Luken kirjat, raportit, oppaat ja esitteet. Loppuraportti 30.10.2015201

LED-valotusta kasvihuoneeseen : Tutkimustuloksia ja kokemuksia 2016

Vuosikymmenen kehityksen jälkeen LED-valaisimet ovat saavuttaneet riittävän sähkön käytön hyötysuhteen ja valon tuoton, jotta ne voivat vähitellen syrjäyttää kasvihuoneista 30 vuotta hallinneen kaasupurkausvalaistuksen. Kokeissa ja käytännössä kasvihuoneissa on viimeisen vuoden aikana osoitettu, että LED-valaisimilla voidaan tällä hetkellä saavuttaa 30–50 % säästö valaistuksen sähkön käytössä. Muutos kasvihuoneissa on nyt alkamassa ja on hyvä aika auttaa tiedonvaihtoa muutoksen toteuttamisessa. Kehitys jatkuu edelleen, mutta hidastuen. LED-valaisimia kasvihuoneisiin tarjoavat nyt monet kumppaneina vakavasti otettavat yritykset Euroopasta, Pohjois-Amerikasta ja Aasiasta. Suomessa valaisimia tarjoaa toistaiseksi kuitenkin vain muutama yritys. LED-valaisimien käytöstä on kuultu kokemuksia suomalaisilta viljelijöiltä. Viljelyssä on muutettava muutakin kuin valaisimet, mutta viljelijöiden kokemuksen mukaan valaisimet ovat nyt toimivia Suomen oloissa. Kaasupurkausvalaisimilla, kuten HPS, valon spektri on jokseenkin valaisimen ominaisuuksien sanelema, mutta nyt valaisimia todella suunnitellaan kasvien spektrivaatimusten mukaan. Rajoituksena ei ole enää valaisimen tekniikka, vaan tieto kasvatuksessa taloudellisesti parhaiten toimivasta spektristä. Spektri on erityisen tärkeä Suomessa, jossa keskitalvella ei ole juuri lainkaan auringon valoa. Etelämpänä ja muina vuodenaikoina auringon valo korjaa valaisimien vajavaista spektriä. Korvattaessa korkeapainenatrium- eli HPS-valaisimet LED-valaisimilla siirretään suuri osa kustannuksista sähkökustannuksista pääomakustannuksiksi. Haarukoimme odotettujen kokonaisinvestointien suuruusluokkaa, korvausinvestoinnin kannattavuutta ja investoinnin ajoituksen merkitystä. LED-valaisimien alempi lämmöntuotto mahdollistaa valotuksen laajemman käytön myös kilpailevilla tuotantoalueilla. Arvioimme, miten se vaikuttaa kilpailuasetelmaan suomalaisen tuotannon kanssa. Alempi lämmöntuotto ja spektrin muokkaaminen tuovat myös mahdollisuuden ruukkuvihannesten kerrosviljelyyn. Kerrosviljelyssä kasvit ovat kasvihuoneen yhden kerroksen sijasta monessa kerroksessa kokonaan keinovalolla kasvavina. Se on erityisen kiinnostavaa Suomessa, jossa auringon valoa on hyvin vähän lokakuusta tammikuuhun. Kerrosviljelyn kannattavuudessa suhteessa kasvihuoneviljelyyn on kaksi keskeistä asiaa: sähkön käytön tehokkuus sekä lämmön- ja kosteuden vaihdon kustannukset verrattuna kasvihuoneviljelyyn. Lopulta arvaillaan tulevaisuuden mahdollisuuksia, jotka juontuvat LED-valaistuksen toteutuksen joustavuudesta. Tämä Luken raportti vuonna 2017 on myös ruotsinkielisenä nimellä ’Ledbelysning i växthus’ kirjoittajina Kaukoranta, Jokinen, Näkkilä, Särkkä, Lindqvist.201

Swift recovery of Sphagnum carpet and carbon sequestration after shallow Sphagnum biomass harvesting

201