Application of Plant Growth-Promoting Microbes on Urban Building Vegetated Envelopes, from Lab to Field

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6005-8
Title: Application of Plant Growth-Promoting Microbes on Urban Building Vegetated Envelopes, from Lab to Field
Author: Xie, Long
Contributor organization: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences
Doctoral Programme in Sustainable Use of Renewable Natural Resources
Fifth Dimension - Green Roofs and Walls in Urban Areas
Research Group of Plant Pathology and Virology
Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta
Uusiutuvien luonnonvarojen kestävän käytön tohtoriohjelma
Helsingfors universitet, agrikultur-forstvetenskapliga fakulteten
Doktorandprogrammet i hållbart utnyttjande av förnybara naturresurser
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-05-06
Language: eng
Belongs to series: Dissertationes Schola Doctoralis Scientiae Circumiectalis, Alimentariae, Biologicae - URN:ISSN:2342-5431
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6005-8
http://hdl.handle.net/10138/313922
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Urban greening has gained increasing popularity in cities, in order to create a more livable environment. Vegetated building envelope (VBE) might provide additional green spaces, delivering ecoservices, such as storm water management, air pollution mitigation, energy conservation, and urban heat island effect reduction. Considering the growing conditions on VBEs are generally harsh, it is becoming imperative to investigate how to maintain plants on VBEs at their optimum. The present PhD project focused on maintaining plants in VBE systems by inoculating two beneficial microbes in the substrate, i.e., Rhizophagus irregularis and Bacillus amyloliquefaciens. R. irregularis is an arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) residing in plant roots, and B. amyloliquefaciens is a spore-forming bacterium residing outside root surface. Both microbes can help host plants against nutrient deficiency, pathogen infection, drought, and high salinity. In return, the host plants support the microbes with root exudates rich in photosynthetic compounds. This doctoral dissertation consists of three studies. The first study confirmed the survival and colonization of both microbes on VBEs, and R. irregularis was speculated to support growth of B. amyloliquefaciens. It also suggested that substrate pH and biochar amendment could influence R. irregularis colonization. The second study showed that most tested plants in the lab could co-host both microbes, and R. irregularis colonization was improved by B. amyloliquefaciens. Most importantly, co-inoculation of the microbes led to higher shoot biomass and photosynthetic efficiency than single-inoculation. The last study verified that plant growth-promotion via co-inoculation was achieved on vegetated roofs. Moreover, R. irregularis colonization was affected by plant species, planting methods and their interactions, while B. amyloliquefaciens density was affected only by plant species. This doctoral dissertation provides valuable references to build and maintain more stress-tolerant and vigorously growing plants on VBEs, in the hope of making VBE application more affordable and widely used.Rakennusten viheriöiminen on kasvattanut suosiotaan kaupunkiympäristöissä. Rakennusten viheriöiminen tarjoaa ekologisia hyötyjä, kuten hulevesien hallintaa, ilmansaasteiden lieventämistä, energian säästöjä sekä lämpösaarekeilmiön hillitsemistä. Tyypillisesti viherrakennusten kasvuolosuhteet ovat vaativat, minkä vuoksi on tärkeää tutkia viherrakennusten kasvien optimaalista kasvua. Väitöskirjatutkimuksessa tarkasteltiin Rhizophagus irregularis -sienen ja Bacillus amyloliquefaciens -bakteerin vaikutusta viherrakennusten kasvien hyvinvointiin. R. irregularis on arbuskulaarinen mykorritsasieni, joka kasvaa kasvien juurten kuorikerrosten sisään, kun taas B. amyloliquefaciens on itiöitä muodostava bakteeri, joka kasvaa kasvien juurten pinnoilla. Molemmat mikrobit pystyvät auttamaan kasveja ravinnepuutoksissa, patogeeni-infektioissa, kuivuudessa ja korkeissa suolapitoisuuksissa. Vastavuoroisesti isäntäkasvit luovuttavat mikrobeille yhteyttämistuotteita. Väitöskirjatyö koostuu kolmesta tutkimuksesta. Ensimmäinen tutkimus osoitti, että molemmat mikrobit pystyvät selviytymään ja asuttamaan viherrakennusten kasvien juuristoa. Lisäksi R. irregularis -sienen oletettiin edistävän B. amyloliquefaciens -bakteerin kasvua. Tutkimustulokset viittasivat myös siihen, että kasvualustan pH ja biohiililisä vaikuttavat R. irregularis -sienen kolonisaatioon. Toinen tutkimus osoitti, että laboratorio-oloissa molemmat mikrobit pystyivät samanaikaisesti asuttamaan useimpia testikasveja, ja B. amyloliquefaciens -bakteeri edisti R. irregularis -sienen kasvua. Ennen kaikkea mikrobien yhteissiirrostus johti suurempaan versojen biomassaan ja fotosynteettiseen tehokkuuteen kuin yhden mikrobin siirrostus. Kolmas tutkimus osoitti, että yhteissiirrostuksessa havaittu kasvien kasvulisäys tapahtui kasvullisilla katoilla. Lisäksi kasvilajit, istutusmenetelmät ja niiden vuorovaikutukset vaikuttivat R. irregularis -sienen kolonisaatioon, kun taas B. amyloliquefaciens -bakteerin selviytymiseen vaikutti ainoastaan kasvilaji. Tämä väitöskirjatutkimus tuo arvokasta tietoa stressisietoisten ja voimakkaasti kasvavien kasvien perustamisesta ja ylläpitämisestä viherrakennuksissa ja parhaimmillaan tieto edistää ja laajentaa viherrakentamista.
Subject: plant Production Sciences
Rights: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Applicat.pdf 2.170Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record