Scots pine resin and BVOC emissions in relation to tree water dynamics

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-656-4
Title: Scots pine resin and BVOC emissions in relation to tree water dynamics
Author: Rissanen, Kaisa
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences
Doctoral Programme in Sustainable Use of Renewable Natural Resources
Insitute for Atmospheric and Earth System Research / Forest Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019-12-12
Belongs to series: Dissertationes Forestales - URN:ISSN:1795-7389
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-656-4
http://hdl.handle.net/10138/307047
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Trees have various mechanisms for avoiding and mitigating biotic and abiotic stresses. Resin is one such mechanism, and it is essential for conifer trees. Conifer resin is also a large pool of monoterpenes that – similarly to other biogenic volatile organic compounds (BVOCs) produced by plants, e.g. methanol, acetone and acetaldehyde – play important roles in tree signalling and atmospheric chemistry once emitted to ambient air. BVOC emissions from various tree parts and resin dynamics depend on environmental variables, with intrinsic effects on conifer defence. This thesis aims to clarify the environmental and physiological drivers of resin dynamics and BVOC emissions from the shoots and stem of mature boreal Scots pines (Pinus sylvestris) in field conditions, with special attention given to the effect of tree water relations. Resin pressure dynamics were studied using pressure transducers and BVOC emissions using an online mass spectrometer and dynamic chamber system. Resin and monoterpene emission compositions were analysed based on gas chromatography measurements. Temperature explained resin pressures and BVOC emissions from both the shoots and stems of Scots pine in the short term. Over a longer period, resin pressures and stem monoterpene emissions decreased with decreasing soil water availability and water potential in stem. In addition, the emission dynamics of water-soluble acetaldehyde, methanol, and acetone from the shoots and stem were connected to transpiration rate and soil water content, indicating an important effect of their transport in the xylem sap. These results show that although often overlooked, tree stems are an important source of BVOCs and that even relatively small changes in water availability may alter BVOC and resin dynamics despite their strong short-term temperature control. This information may help to understand the potential susceptibility of conifer trees to biotic stresses in various environmental conditions and improve BVOC emission modelling by accounting for stem emission dynamics.Puut pyrkivät välttämään ja vähentämään bioottisia ja abioottisia stressitekijöitä eri keinoilla, havupuut mm. pihkan avulla. Pihka varastoi myös suuria määriä monoterpeenejä, jotka samoin kuin muut kasvien tuottamat haihtuvat hiiliyhdisteet (BVOC, biogenic volatile organic compounds), esimerkiksi metanoli, asetaldehydi ja asetoni, ovat tärkeä osa puiden viestintää ja ilmakehän kemiaa haihtuessaan puusta ilmaan. BVOC yhdisteiden emissioihin ja pihkan toimintaan vaikuttavat eri ympäristötekijät, jotka edelleen vaikuttavat puiden puolustautumiskykyyn. Tämän väitöskirjan tavoitteena on selvittää mikä rooli eri ympäristötekijöillä ja puun fysiologisilla prosesseilla on metsämännyn (Pinus sylvestris) pihkan toiminnassa ja rungon ja neulasten BVOC emissioissa, keskittyen erityisesti puun vesitalouden ja vedenkuljetuksen vaikutuksiin. Pihkan painetta mitattiin painemittareilla ja BVOC emissioita käyttäen jatkuvatoimisella massaspektrometriä ja dynaamista kammiosysteemiä. Lisäksi sekä pihkan että BVOC emissioiden koostumusta tutkittiin kaasukromatografialla. Lyhyellä aikajänteellä pihkan painetta ja BVOC emissioita sekä rungolta että neulasista selitti parhaiten lämpötila. Pidemmällä aikajänteellä pihkan paine ja rungon monoterpeeniemissiot laskivat maan vesipitoisuuden ja puun vesipotentiaalin laskiessa. Myös vesiliukoisten yhdisteiden – metanolin, asetonin ja asetaldehydin – emissiot rungolta ja neulasista olivat yhteydessä maan vesipitoisuuteen ja puun vedenkuljetukseen, viitaten siihen, että näiden aineiden kuljetus veteen liuenneena voi vaikuttaa olennaisesti niiden emissioihin. Tulokset osoittavat, että puun runko voi olla tärkeä BVOC emissioiden lähde, ja että suhteellisen pienet muutokset veden saatavuudessa voivat vaikuttaa puun BVOC emissioihin ja pihkan paineeseen, vaikka lämpötila onkin tärkein niitä selittävä tekijä. Tämä tieto voi auttaa ymmärtämään eri ympäristötekijöiden mahdollisesti aiheuttamia muutoksia mäntyjen puolustuskyvyssä, sekä parantamaan BVOC emissioiden mallinnusta liittämällä myös puun runko mallien BVOC lähteisiin.
Subject: Metsätieteet
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
ScotsPin.pdf 2.686Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record