SVĚTOVÝ DEN PŮDY Sborník abstraktů

SVĚTOVÝ DEN PŮDY

Sborník abstraktů

Sekvenační data pomáhají odhalit globání rozšíření půdních hub

Petr Kohout

, Tomáš Větrovský

, Clémentine Lepinay

, Petr Baldrian

Katedra experimentální biologie rostlin, PřF UK, Viničná 5, Praha 2 12800 Mikrobiologický ústav AVČR, Vídeňská 1083, Praha 4 14220

Nástup metod high-throughput-sequencing kolem roku 2008 dramaticky změnil naši schopnost popsat složení půdního mikrobiomu. Ve chvíli, kdy se tyto nové metody staly finančně dostupnými, bylo zřejmé, že jsme schopni popsat složení společenstev hub na celém světě s dosud nepoznanou přesností. V této studii jsme shromáždili údaje o výskytu půdních hub v 3370 vzorcích půdy z lokalit celého světa, dohromady obsahující 66 milionů jednotlivých pozorování, náležejících několika tisícům druhů hub. Zhruba pro 500 nejběžnějších druhů hub bylo možné popsat jejich biogeografické

rozšíření. Protože každý vzorek je určen přesným umístěním, bylo pro něj možné získat standardizované údaje o lokálním klimatu, vegetaci a vlastnostech půdy a popsat jejich vliv na rozšíření každého jednotlivého druhu. Stejné údaje také umožnily porovnat diverzitu hub mezi lokalitami. Zatímco u rostlin a živočichů jsme schopni definovat specifické biogeografické zóny, u hub nejsou pozorovány: řada druhů tropických lesů se vyskytuje v jižní Americe, v rovníkové Africe i v jihovýchodní Asii, tedy v místech s podobným klimatem. Navíc u hub nebyla nalezena ani maxima diverzity v rovníkových oblastech, typická pro rostliny a řadu živočichů, a maximální diverzita byla zaznamenána převážně ve vyšších zeměpisných šířkách. Přestože vegetační a půdní parametry také ovlivňují rozšíření hub, největší význam mají klimatické proměnné, zahrnující jak teploty, tak úhrny srážek. Pokud se podíváme na houby, lišící se způsobem výživy, jako jsou například saprotrofové (rozkladači), parazitické nebo pathogenní houby a symbionti rostlin, zjistíme, že vlivy klimatu se projevují s různou intenzitou. Zatímco ektomykorhizní houby, které žijí jako symbioti rostlinných kořenů a pomáhají rostlinám získávat minerální živiny z půdy, mají úzká klimatické optima, další skupiny hub, včetně fytopatogenních druhů, jsou ke klimatu tolerantnější. Zatímco průměrná šířka klimatického optima ektomykorhizních druhů je asi 5 °C, u fytopatogenních hub je to okolo 9 °C.

Můžeme se tedy obávat, že potenciální změny klimatu mohou negativně ovlivnit výskyt

ektomykorhizních hub, které usnadňují život rostlinám v chudých půdách, zatímco patogenní druhy,

které stejné rostliny napadají, budou ovlivněny méně.

Vliv výsadby různých druhů stromů na rekultivace výsypek po těžbě uhlí

__________________________________________________________________________________

Mgr. LUCIE BUCHBAUEROVÁ¹, prof. Ing. Mgr. JAN FROUZ, CSc.¹, dr.rer. nat. THOMAS HEINKELE²

1Ústav pro životní prostředí, PřF UK, lucie.buchbauerova@natur.cuni.cz, ²Forschungsinstitut für Bergbaufol geland schaften Finsterwalde

Výsypky po těžbě uhlí mají jako nový (uměle vytvořený) biotop řadu specifických vlastností, kterými se liší od okolní zemědělské krajiny. Hlušina, která výsypky tvoří, je velmi chudá na živiny a prakticky neobsahuje žádné diaspory. Probíhá tak na ní buď primární spontánní ekologická sukcese, nebo se musí nějakým způsobem rekultivovat. V našem týmu se zabýváme pozorováním jak zmíněné přirozené sukcese, tak vývoje ekosystému po výsadbě určitých druhů dřevin, jako jsou např. olše lepkavá (Alnusglutinosa), borovice lesní (Pinussylvestris), modřín opadavý (Larix decidua), bříza bělokorá (Betulapendula), topol (Populussp.), dub červený (Quercus rubra), lípa (Tiliasp.) and buk lesní (Fagussylvatica), přičemž jedním z druhů s nejsložitějšími symbiotickými vztahy je zmíněná olše. Ta ve svých kořenech hostí hlízkové bakterie rodu Frankia, aktinomycety schopné fixovat vzdušný dusík, a také mykorhizní houby. Během své prezentace se zaměřím na to, jaký mají tyto symbiotické vztahy vliv na vývoj půdy a ostatních ekologických vztahů v ní a jak se tento vývoj může lišit od stanovišť rekultivovaných jinými druhy stromů. Zmíněny budou také implikace pro druhovou diverzitu a kvalitu životního prostředí na samotných výsypkách a jejich okolí.

Půdní Aktinobakterie: ekologický and ekonomický význam

__________________________________________________________________________________

BURESOVA^1,2, RAPOPORT^1,2, KOPECKY¹, MARECKOVA^1,3,

1Výzkumný ústav rostlinné výroby, rapoport@vurv.cz, ²PřF UK, buresova@seznam.cz, ³Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů ČZU, sagova@vurv.cz

Text:

Aktinobakteriejsou skupinou bakterií, známou především pro svou schopnost produkovat antimikrobiální látky a extracelulární enzymy. V této krátké prezentaci vysvětlíme, jakou roli hrají Aktinobakterie v půdě a proč je důležité je studovat. Ukážeme, čím se zabývá naše laboratoř Epidemiologie a Ekologie Mikroorganismů ve Výzkumném Ústavu Rostlinné Výroby, a nabídneme diplomové práce a témata ke spolupráci. V prezentaci se konkrétně zaměříme na poslední výsledky výzkumů týkajících se rozkladu organického materiálu v půdě, sekundárních metabolitů a nekultivovatelných půdníchAktinobakterií.

Rekonstrukce paleoklimatických změn v pleistocénu pomocí multiproxy záznamu z vybraných sprašových sérií ve středních Čechách.

__________________________________________________________________________________

FLAŠAROVÁ, K.¹, LAUER, T.², TRUBAČ, J.⁴, STROUHALOVÁ B.⁵, KADLEC, J.⁶, KOLAŘÍK, P.¹, ŠEFRNA, L.¹

1Katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy,

kristyna.flasarova@natur.cuni.cz, petr.kolarik@natur.cuni.cz, sefrna@natur.cuni.cz

2 Department of Human Evolution, Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology, Německo,

tobias_lauer@eva.mpg.de

4 Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy,

trubac@natur.cuni.cz

5 Archeologický ústav Akademie věd České republiky, v. v. i., strouhalova@arup.cas.cz

6 Geofyzikální ústav Akademie věd České republiky, v. v. i., kadlec@ig.cas.cz

Střední Čechy jsou sprašovou oblastí, která spadá spíše do západoevropských spraší s oceánským klimatem.

Rozhraní kontinentálního a oceánského klimatu se však v minulosti měnilo a tyto změny můžeme ve sprašových sériích vidět. Četné sprašové série byly v minulosti studovány předními českými odborníky na kvartér, avšak bez současných moderních metod. Tato práce se zabývá sprašovou sérií v pražských Dejvicích, která byla studována v rámci záchranného archeologického výzkumu a sprašovou sérií Bůhzdař, která se nachází 9 km severozápadně od Prahy. Mezi použité metody se řadí magnetická susceptibilita a anizotropie magnetické susceptibility, geochemické analýzy, granulometrie a opticky stimulovaná luminiscence, díky které bylo možné datovat stáří a stratigrafii obou profilů. Právě množství datovaných vzorků je v této lokalitě jedinečné a pomáhá tak lépe poznat paleoklimatické změny a jejich projev ve sprašových sériích. Obě série zaznamenávají klimatické změny posledních dvou glaciálů. Obě série však také byly postiženy erozí a některé úseky tak úplně chybí. Profil v Dejvicích je mocný 15 m a obsahuje částečně erodovanou slabě vyvinutou půdu PK I (MIS 3), černozem, a hnědozem PK III (MIS 5e). Nejstarší půdou je slaběji vyvinutá hnědozem PK IV (MIS 7). Profil v Bůhzdaři je mocný jen 5 m a obsahuje částečně erodovanou slabě vyvinutou půdu PK I (MIS 3), černozem a slabě vyvinutou hnědozem PK IV (MIS 7). Eemské paleopůdy v této sérii úplně chybí. Záznamy z obou sérií dobře korelují s ostatními evropskými sprašovými sériemi stejného stáří.

Reference:

Antoine, P., Lagroix, F., Jordanova, D., Jordanova, N., Lomax, J., Fuchs, M., Debret, M., Rousseau, D.-D., Hatté, C., Gauthier, C., Moine, O., Taylor, S.N., Till, J.L., Coutard, S., 2019. A remarkable Late Saalian (MIS 6) loess (dust) accumulation in the Lower Danube at Harletz (Bulgaria). Quaternary Science Reviews 207, 80–100.

Hošek, J., Hambach, U., Lisá, L., Grygar, T.M., Horáček, I., Meszner, S., Knésl, I., 2015. An integrated rock-magnetic and geochemical approach to loess/paleosol sequences from Bohemia and Moravia (Czech Republic): Implications for the Upper Pleistocene paleoenvironment in central Europe. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 418, 344–358.

Lauer, T., Vlaminck, S., Frechen, M., Rolf, Ch., Kehl, M., Sharifi, J., Lehndorff, E., Khormali, F. 2016. The Agh Band loess-palaeosol sequence – A terrestrial archive for climatic shifts during the last and penultimate glacial–interglacial cycles in a semiarid region in northern Iran. Quaternary International. 429(1): 13–30.

Heterogenita půdy a kořeny rostlin

__________________________________________________________________________________

Tomáš Herben¹, Tereza Balšánková², Stanislav Březina³, Věra Hadincová², František Krahulec², Sylvie Pecháčková⁴, Hana Skálová², Karol Krak⁵

1Department of Botany, Faculty of Science, Charles University, Benátská 2, CZ-128 01 Praha 2, Czech Republic, tomas.herben@ibot.cas.cz; ²Institute of Botany, Czech Academy of Sciences, CZ-252 43 Průhonice, Czech Republic; ³Administration of the Krkonoše Mts. National Park, Dobrovského 3, CZ-543 01 Vrchlabí, Czech Republic; ⁴The West Bohemian Museum in Pilsen, Kopeckého sady 2, 301 00 Plzeň, Czech Republic;⁵Department of Ecology, Faculty of Environmental Sciences, Czech University of Life Sciences, Kamýcká 129, CZ-165 21, Praha 6 – Suchdol, Czech Republic

Text:

Půda je klíčovým prostředím pro rostliny; existující data ukazují, že v mnoha ekosystémech biomasa v půdě podstatně převyšuje biomasu nad zemí. Je celkem dobře známo, že z půdy rostliny získávají vodu a klíčové minerálie jako fosfor a dusík, ale je méně známo, jakým způsobem jsou tyto minerálie v půdě rozmístěny na škále jednotlivých aktivních kořenů, jakým způsobem rostliny v půdě tyto minerálie vyhledávají a jaké to má důsledky pro interakce mezi rostlinami.

Těmto otázkám jsme se věnovali v systému druhově bohaté horské louky. Pomocí kvantitativní Real-Time PCR jsme zkoumali prostorové rozmístění kořenů jednotlivých druhů rostlin pod zemí na centimetrové škále. To ukázalo překvapivou stabilitu tvaru kořenového systému v terénu i ve srovnávacím pokusu v kultuře. To jasně naznačuje, že tvar kořenových systémů v terénu je určen primárně ontogeneticky, nikoliv reakcí na koncentrační gradienty živin v půdě. Měření koncentrací živin v půdním roztoku na stejné škále potvrdilo, že – ač učebnicová pravda dí, že půda je heterogenní systém – překvapivou prostorovou homogenitu těchto koncetrací, jejichž hodnoty se sice dramaticky mění v čase, ale bez výrazného prostorového patternchudých a bohatých míst. To je zřejmě dáno intenzivním prokořeněním systému, kde se vytváří rovnováha mezi tvorbou živin a absorpční aktivitou kořenů.

Reference:

Březina, S. Jandová, K., Pecháčková S., Hadincová V., Skálová H., Krahulec F., Herben, T. (2019) Nutrient patches are transient and unpredictable in an unproductive mountain grassland. Plant Ecology, 220:111–

123.

Herben, T. Vozábová T., Hadincová V., Krahulec F. Mayerová H., Pecháčková S., Skálová H., Krak K.

(2018) Vertical root distribution of individual species in a mountain grassland community: does it respond to neighbours? Journal of Ecology 106:1083–1095

Smyčka J., Herben T. (2017) Phylogenetic patterns of tragedy of commons in intraspecific root competition.

Plant and Soil 417: 87–97

Nové přístupy k objasnění environmentální historie černozemních a hnědozemních oblastí v Česku

__________________________________________________________________________________

KOLAŘÍK, P.¹, STROUHALOVÁ, B.², TRUBAČ, J.³, FLAŠAROVÁ, K.¹, ZECH, R.⁴, ŠEFRNA, L¹

1Katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova, me@petrkolarik.com, kristyna.flasarova@natur.cuni.cz, sefrna@natur.cuni.cz

2Archeologický ústav AV ČR, Praha, v. v. i., strouhalova@arup.cas.cz

3Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova, trubac@natur.cuni.cz

4Institute of Geography, University of Jena, roland.zech@uni-jena.de

Otázka vegetační historie černozemí a diferenciace vývoje černozemí a hnědozemí ve středoevropském kontextu patří stále k široce diskutovaným problémům. Studium n-alkanů z rostlinných vosků v půdách a aplikace blízké infračervené spektroskopie (NIRS) v pedologii za účelem porozumění environmentálním změnám v minulosti zaznamenává v posledních letech zvýšený zájem. V kombinaci s tradičnějšími metodami (radiokarbonové datování, stabilní izotopy uhlíku) má tento přístup potenciál přinést ucelený obraz o environmentální historii těchto oblastí v holocénu.

Nový projekt si klade za cíl objasnit holocénní vegetační a environmentální historii černozemních a hnědozemních oblastí v Česku. K tomuto bude využito analýzy n-alkanů z půd, zkoumání stabilních izotopů v těchto n-alkanech, analýzy půdní organické hmoty blízkou infračervenou spektroskopií a radiokarbonové datování půdní organické hmoty. Kromě samotné interpretace paleovegetačních a paleoklimatických poměrů, které nepochybně přispějí do diskuse o historii černozemí ve střední Evropě, přinese výzkum cenné poznatky o dynamice n-alkanů v půdním prostředí v čase.

Reference:

Jansen, B. a Wiesenberg, G. L. B. (2017): Opportunities and limitations related to the application of plant- derived lipid molecular proxies in soil science, SOIL, 3, 211-234.

Lorz, C., Saile, T. (2011): Anthropogenic pedogenesis of Chernozems in Germany? – A critical review.

Quaternary International, 2, 243, 273–279.

Viscarra Rossel, R. A., Webster, R. (2011): Discrimination of Australian soil horizons and classes from their visible-near infrared spectra. European Journal of Soil Science, 4, 62, 637–647.

Půdy „prázdných míst“+ příkladová studie z keltského opida Mt.Beuvray/Bibracte

Geologický ústav AVČR, v. v. i., Rozvojová 269, Praha 6, 165 00; lisa@gli.cas.cz

"Keltská" oppida představují výrazný urbanizační fenomén závěru doby železné. Jedno z nejznámějších a nejrozsáhlejších oppid tohoto typu (Mt.Beuvray/Bibracte) leží ve východní Francii. Půdní pokryv je v prostoru hradiště silně ovlivněn lidskou aktivitou, protože zde docházelo k velkým přesunům geologického substrátu a to spolu se stavebním materiálem. V prostoru opida jsou však i místa která nejsou svahově exponována a která nejeví známky osídlení. V literatuře jsou tyto prostory nazývány jako „prázdná místa“ a jejich enigmatičnost je znásobena faktem, že zaujímají povětšinou nejvyšší polohy opid.

V roce 2019 byly v prostoru La Terrasse obnaženy profily z 50 let, které protínají napříč celý prostor. Na základě mikromorfologie v kombinaci s dalšími environmentálními metodami se pokoušíme stanovit míru lidského impaktu na vývoj půd. Půdní pokryv ve zkoumaném prostoru odpovídá regozemi antropické. Mocnost jednotlivých horizontů lze vysvětlit tak, že původní regozem kambická byla během laténu (první sídelní fáze opida) překryta materiálem odpovídajícímu A horizontu, s cílem navýšit danou oblast. Otázka prázdných míst není prozatím tímto výzkumem vyřešena, je však zřejmé, že La Terrasse poskytuje odpověďi na dané otázky. Přestože nesloužilo sídelním účelům, bylo speciálně upraveno, a tudíž mělo i konkrétní význam v kontextu celého opida.

Vznik sekundárních sulfidů As v glejových půdách na lokalitě Smolotely

__________________________________________________________________________________

MAGDALÉNA PEŘESTÁ¹, PETR DRAHOTA¹, LUKÁŠ FALTEISEK², ADAM CULKA¹, VÍT PENÍŽEK³, JAKUB

TRUBAČ¹, MARTIN MIHALJEVIČ¹, TOMÁŠ MATOUŠEK⁴

1Ústav geochemie, mineralogie a přírodních zdrojů, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova, magdalena.peresta@gmail.com, ²Katedra ekologie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova, ³Katedra pedologie a ochrany půdy, Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů, Česká zemědělská univerzita v Praze,⁴Ústav analytické chemie, Akademie věd České republiky

Více než 200 miliónů lidí po celém světě je ohroženo vysokými koncentracemi As v podzemních zdrojích pitné vody. Tato studie se zabývá vznikem sekundárních sulfidů na přírodní geochemické anomálii arzenu ve Smolotelech u Příbrami. Vznik sulfidů v redukčních podmínkách hraje důležitou roli v imobilizaci As a je proto stále častěji zkoumán. V rámci tohoto experimentu byla sledována distribuce a speciace arzenu ve dvou profilech glejových půd, které byly zkoumány pomocí geochemických (celkové koncentrace prvků, chemické extrakce a analýzy pórových vod), mineralogických (XRD, SEM/EDS/WDS, Ramanovská mikrospektroskopie), mikrobiologických a izotopových analýz. Výsledky z celkových koncentrací prvků ukazují značný nárůst As, S a TOC v dolních částech profilů (>60 cm). To souvisí s výsledky mineralogických analýz, které prokázaly výskyt sekundárních sulfidů Fe (greigit – Fe3S4a framboidální pyrit – FeS2) a As (realgar, bonazziit – oba As4S4) v těchto částech profilů. Sekundární sulfidy byly nalezeny téměř vždy v podobě masivních žlutých povlaků v těsné blízkosti fragmentů organické hmoty (např. kořeny). Výsledky izotopových a mikrobiologických analýz ukazují, že vznik sekundárních sulfidů je úzce spjat s mikrobiální činností. Heterotrofní organismy využívají organickou hmotu jako zdroj uhlíku a v její bezprostřední blízkosti vytváří dostatečně anoxická mikroprostředí pro vznik sulfidů.

Assessing the environmental impact of a Pb, Zn smelter in Kabwe, Zambia, using soil and tree ring elemental and isotopic geochemistry.

__________________________________________________________________________________

RAFAEL BAIETA¹, MARTIN MIHALJEVIČ¹, VOJTECH ETTLER¹, ALES VANĚK²

1Institute of Geochemistry, Mineralogy and Mineral Resources, Faculty of Science, Charles University, santosbaietar@natur.cuni.cz, ²Department of Soil Science and Soil Protection, Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources, Czech University of Life Sciences.

Kabwe is known to be one of the most polluted sites in the world due to its historical lead (Pb) and zinc (Zn) ore mining and processing.

Lead ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb isotopic ratios show that the smelter-related contamination is the leading cause of contamination in the region both in soils and in trees. This was confirmed by similarity of isotopic composition of tree rings, soils and processed geomaterials. Contamination is concentrated on the soil surface with gradual diffusion with increasing soil depth. Soils closer to the smelter exhibit greater levels of contamination than the remote ones. The difference in Pb concentrations between the polluted and the remote sites indicates that the above-ground uptake in the plant (bark and leaves) is more important than the root uptake. A trend of major elements in tree rings coincides with an increase of δ¹³C value, which may indicate a rise in SO2emissions from the smelter. Production records compared to δ¹³C values, Pb and Zn concentration and ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb ratios show that local pine trees are adequate as an environmental archive.

This study was supported by Czech Science Foundation project (GAČR 19-18513S) and received institutional funding from the Center for Geosphere Dynamics (UNCE/SCI/006). Part of the equipment used for this study was purchased from the Operational Program Prague - Competitiveness (Project CZ.2.16/3.1.00/21516).

Pedologie a archeologie? Příklady interdisciplinárního přístupu v archeologickém výzkumu

__________________________________________________________________________________

STROUHALOVÁ BARBORA¹

1Archeologický ústav Praha, v.v.i., Akademie věd ČR, strouhalova@arup.cas.cz

Půda představuje jediný přímý záznam o historii životního prostředí. I přesto, že se neustále vyvíjí v důsledku pedogeneze, poskytuje díky svým geochemickým a morfologickým charakteristikám svědectví o vlivu přírodních a antropogenních faktorů na krajinu. Znalost půdních typů a principů jejich rozmístění je důležitá pro uchopení života (pravěkého) člověka. Naopak člověk přímo ovlivnil i vznik některých půdních typů. Některé složky půdy, resp. půdní archivy, také pomáhají k paleoenvironmentálním rekonstrukcím (Vysloužilová, 2015).

Během příspěvku budou představeny příklady studií, kde kombinace archeologického a pedologického přístupu umožnila získání poznatků o minulosti člověka a krajiny (Dreslerová et al., 2019).

Reference:

Vysloužilová, B., 2015: Půdní geoarchivy jako klíč k poznání historie krajiny. Geografické rozhledy 2015/2016, 25, 2/15-16.

Dreslerová, D., Kozáková, R., Chuman, T., Strouhalová, B., Abraham, V., Poništiak, Š., Šefrna, L., 2019.

Settlement activity in later prehistory: invisible in the archaeological record but documented by pollen and sedimentary evidence. Archaeological and Anthropological Sciences 11, 1683–1700.

Vliv uměle zvýšených vstupů S a N na půdní prostředí dvou lesních porostů

__________________________________________________________________________________

Michal RŮŽEK^1,2, Filip OULEHLE^2,3,

1katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta UK, Albertov 6, Praha 2; ruzekm@natur.cuni.cz

2Česká geologická služba, Geologická 6, Praha 5

3 Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i. Bělidla 986/4a, Brno

Kyselé deště byly fenoménem, který významně ovlivnil chemismus především horských půd v Česku během 70.

a 80. let 20. století. Došlo ke zhoršení půdních vlastností (snížení pH, vyluhování bazických kationtů, mobilizace toxických forem Al), což následně vedlo, spolu s dalšími vlivy, ke zhoršení vitality lesních porostů. Ačkoliv od té doby množství depozic oxidů síry (S) a dusíku (N) ubylo, chemismus půd byl zásadně pozměněn. Zatímco vstupy oxidů S zcela jasně způsobují acidifikační proces, N slouží jako živina a je v půdě zadržována, dokud není systém saturován N.

Pro detailní popsání vlivu jednotlivých složek atmosférické depozice na změnu půdních vlastností byl v roce 2013 započat experiment, který simuluje zvýšené vstupy S (50 kg S/ha/rok) a N (50 kg N/ha/rok) do lesních půd.

Experiment je prováděn ve dvou rozdílných lesních porostech (ve smrkové monokultuře a bučině) v Krušných horách. Příspěvek představí, jak experimentálně zvýšená acidita a vstupy N ovlivnily chemismus půd a cyklus uhlíku v půdě (půdní respirace, dekompozice organické hmoty, koncentrace rozpuštěné organického uhlíku).

Reakce mikrobiální komunity na cykly hydratace a vysychání v pouštní půdě.

__________________________________________________________________________________

ADAM ŠŤOVÍČEK^1,2, MINSU KIM³, DANI OR³a OSNAT GILLOR²

1Česká zemědělská univerzita, stovicek@af.czu.cz, ²Ben Gurion University of the Negev, ³ETH Zürich

Život na poušti je podřízen episodickým pulzům deště přinášející vodu a nutrienty, následovaným dlouhými odbodími sucha. Zatímco rozvoj pouštní flóry a fauny je dobře prostudován, odpověď půdních mikroorganizmů zůstává nejasná. Zde popisujeme první ucelenou studii role dynamiky půdní vody v dynamice bakteriální diverzity a kompozice. Detailní monitorování půdní bakteriální populace před a v průběhu sezóních dešťů v Negevské poušti v Izraeli odhalilo výrazné snížení bakteriální diverzity a změny v aktivní populaci a její návrat do původního stave před deštěm běhěm následného vysychání půdy. Tento trend byl potvrzen výsledky in-silico modelování, který poukazuje na kritickou roli fragmentovaného vodního habitatu v udržování mikrobiální diverzity v suchých podmínkách a úbytku diverzity při zvýšení konektivity během hydratace půdy. Tato interdisciplinární studie přináší nový vhled do procesů hydratace a vysychání, které pomáhají vysvětlit vyskou mikrobiální diverzitu v půdě.

Ekologická stechiometrie a její význam ve vývoji půd na hnědouhelných výsypkách

__________________________________________________________________________________

VESELÁH¹, FROUZJ^1,2

1Ústav pro životní prostředí, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova, Praha, ²Biologické centrum, AV ČR, České Budějovice, hana.vesela@natur.cuni.cz

Ekologická stechiometrie je užitečný nástroj pro porozumění dynamice živin (Sterner and Elser 2002) a je považována za jeden z klíčových faktorů, který ovlivňuje vývoj půdy na plochách ovlivněných těžbou. Tyto půdy obsahují velmi malé množství recentní organické hmoty a dostupných živin (Frouz 2014). Různé druhy rostlin si vyvinuly vlastní strategie pro nakládání s živinami a širokou variaci C:N:P poměrů, což významně ovlivňuje koloběh živin v ekosystému. Živiny a organická hmota se do půdy dostávájí zejména prostřednictvím rostlinného opadu (Carnol and Bazgir 2013).

Obnova narušených území je většinou prováděna řízenou rekultivací výsadbou olšové monokultury nebo přirozenou sukcesí. Využití N2fixujících rostlin je často doporučovanou technikou pro rychlou obnovu území.

Vyšší přísun N z opadu do půdy způsobuje rychlejší a otevřenější koloběh živin, který způsobuje větší vyplavování živin z půdy, zejména pak na živinově chudých substrátech. Oproti tomu na sukcesních plochách je pozorována lepší využitelnost živin, protože více živin se ukládá do rostlinné biomasy a koloběh živin je uzavřený. Rostlinný opad se rozkládá pomaleji a vyplavování živin je nízké. Ztráta živin vyplavováním je tak vyšší v ekosystémech s nefunkčním koloběhem živin. Pro budoucí obnovu narušených území lze z výsledků studie doporučit výsadbu smíšených porostů.

Reference:

Carnol M, Bazgir M (2013) Nutrient return to the forest floor through litter and throughfall under 7 forest species after conversion from Norway spruce. For Ecol Manage 309:66–75.

Frouz et al. (2014): Soil Biota and Ecosystem Development in Post Mining Sites. CRC press. 316pp.

Sterner RW, Elser JJ (2002) Ecological Stoichiometry: The Biology of Elements from Molecules to the Biosphere. 439pp.

Vliv vegetačního krytu a půdníchvlastností na dynamiku půdní vody na Šumavě

__________________________________________________________________________________

VÁCLAV ŠÍPEK, JAN HNILICA, LUKÁŠ VLČEK, SOŇA HNILICOVÁ, MIROSLAV TESAŘ Ústav pro hydrodynamiku AV ČR, v. v. i., Pod Paťanskou 30/5 Praha 166 12

Vodní režimy půd kryté různým typem vegetace jsou jedním z klíčových faktorů pro pochopení odtoku vody z krajiny. Tato práce se zaměřuje na popis dynamiky půdní vody na čtyřech lokalitách s různými typy krajinného pokryvu (bukový les, jehličnatý les, louka a sekaný trávník). Analýza byla založena na měřeních sacích tlaků v půdě v pěti po sobě jdoucích vegetačních obdobích (zahrnující jak mokré, tak suché roky) a podpořená modelem HYDRUS-1D. Nejvyšší sací tlaky byly pozorovány na louce a zatravněné ploše. Zalesněné plochy obvykle dosahovaly nižších hodnot sacích tlaků, což bylo důsledkem vyšší evapotranspirace a některých menších odlišností v půdním profilu. Rozdíly mezi smrkovým lesem (Piceaabies L.) a bukovým lesem (Fagussylvatica L.) byly patrné zejména v suchých obdobích, kdy lokalita s bukem měla nižší sací tlaky.

Naopak, smrková lokalita byla sušší ve vlhkých obdobích a na začátku každé sezóny. Ve srovnání s jehličnatým lesem byly v bukovém lese pozorovány nižší sací tlaky, zejména v hlubších půdních horizontech (kolem 100 cm). Modelový přepočet vodní bilance odhalil různé míry evapotranspirace a odvodnění na všech lokalitách.

Evapotranspirace byla nejvyšší v bukovém lese. Rozdíly mezi smrkovým a bukovým porostem byly zřejmě způsobeny odlišnou spotřebou vody během roku, rozdílnou intercepcí a vertikálním rozložením kořenů.

Zpětná vazba mezi rostlinami a půdou jako nástroj k pochopení fungování rostlinných společenstev

__________________________________________________________________________________

ZUZANA MÜNZBERGOVÁ^1,2, ELIŠKA KUŤÁKOVÁ^1,2, ANNA FLORIANOVÁ^1,2

1Katedra botaniky, PřF UK, zuzmun@natur.cuni.cz, ²OdděleníPopulačníekologie, Botanický ústav AVČR Text:

Zpětná vazba mezi rostlinami a půdouje významným mechanismem ovlivňujícím fungováním rostlinných společenstevna mnoha úrovních. Na úrovni primárná sukcese naše výzkumy ukazují, že ranně sukcesní druhy akumulují na svých kořenech větší množství houbových patogenů, což vede k jejich rychlému potlačení v dalších fázích sukcese. Klíčovým mechanismem, jímž raně sukcesní druhy ovlivňují půdu jsou pak chemické změny v půdě, které úzce korelují s biomasou rostliny. Výsledky naší nedávno provedené metaanalýzy (Kuťáková et al., 2018) také naznačují, že druhy, které často vyskytují spolu, se vyznačují spíše positivní mezidruhovou zpětnou vazbou s půdou.

Naopak druhy, které se spolu běžně nevyskytují se ovlivňují spíše negativně. Interakce rostlin a půdy nám může vysvětlit i invazivnost rostlin. Naše data (Aldorfová et al., 2019) totiž ukazují, že invazní druhy se vyznačují více positivní vnitrodruhovou zpětnou vazbou s půdou než zavlečené druhy neinvazní. Tento efekt je viditelný zejména na úrovni klíčení semenáčků. Celkově tedy naše i další výzkumy ukazují, že zpětná vazba mezi rostlinami a půdou je významným faktorem ovlivňujícím průběh primární i sekundární sukcese, koexistenci druhů ve společenstvu či například invazní schopnost rostlin.Pochopenítěchto interakcí je proto klíčové pro porozumění fungování přirozených i člověkem ovlivněných ekosystémů.

Reference:

Aldorfová A, Knobová P, Münzbergová Z. 2019. Plant-soil feedback contributes to predicting plant invasiveness of 68 alien plant species differing in invasive status. BioRxiv.

Kuťáková E, Herben T, Münzbergová Z. 2018. Heterospecific plant-soil feedback and its relationship to plant traits, species relatedness, and co-occurrence in natural communities. Oecologia,187: 679-688.

Wildfire driven remobilization of contaminants from polluted topsoils in semi-arid areas

__________________________________________________________________________________

MAREK TUHݹ, VOJTĚCH ETTLER¹, JAN ROHOVEC², ŠÁRKA MATOUŠKOVÁ², MARTIN MIHALJEVIČ¹, BOHDAN KŘÍBEK³, BEN MAPANI⁴

1Institute of Geochemistry, Mineralogy and Mineral Resources, Charles University, Prague, Czech Republic

2Institute of Geology, Academy of Sciences of the Czech Republic, v. v. i., Prague, Czech Republic

3Czech Geological Survey, Prague, Czech Republic

4University of Namibia, Windhoek, Namibia

This study focuses on the vicinity of highly polluted semi-arid area near an operating Cu-smelter and old mine- tailing disposal sites in Tsumeb (northern Namibia). Metals have been mined and processed here for over 100 years causing substantial pollution in form of various geogenic and anthropogenic particles. These particles are windblown from the smelter and waste disposal sites (tailings, slags, flue dust and concentrate disposals) and might adhere to biomass surfaces afterwards or concentrate in the topsoil layer. Moreover, this area is often affected by wildfire events. Therefore, the knowledge of behavior/transformation of these contaminant-bearing particles as a function of temperature is essential for understanding the pollutants cycles in such environments.

Our experimental observations indicate that wildfire severity (i.e. temperature) significantly affects contaminant transformation and remobilization. The grassland fires exhibit temperatures around 350°C, but the temperatures can be much higher in the case of biomass burning under the trees, where sufficient amounts of fuel are available. Based on our experiments we assume that Cu, Zn, Pb and Cd are mainly concentrating in the ash residue. In contrast, the majority of Hg and As can be remobilized back into the atmosphere.

This study was supported by the Czech Science Foundation (GAČR 19-18513S), grant from the Grant Agency of Charles University (GAUK 1598218). The Charles University team was supported by institutional funding from the Center for Geosphere Dynamics (UNCE/SCI/006).

Root foraging – a response to soil heterogeneity?

__________________________________________________________________________________

MARTIN WEISER¹, TOMÁŠ KOUBEK², TOMÁŠ HERBEN³

1Dept. of Botany, Faculty of Science, Charles University. martin.weiser@natur.cuni.cz; ²Dept. of Botany, Faculty of Science, Charles University. tomas.koubek@natur.cuni.cz; ³Dept. of Botany, Faculty of Science, Charles University and Institute of Botany, Czech Academy of Sciences tomas.herben@ibot.cas.cz

Text:

Plants are able to plasticly put their roots to nutrient-rich patches in the soil. However, this ability (root foraging) is pronounced to different degree in different species. Root foraging ability of a species seems to be linked to its home habitat. Plants use root foraging more in the habitats (moist and nutrient-rich) which we expected to be more homogeneous than those in which plants forage less. Maybe we should reconsider our notion of soil heterogeneity when considering its effects upon plant ecology?

Community development of soil nematodes during heathland restoration in the Netherlands

__________________________________________________________________________________

PETRA BENETKOVÁ¹, JAN FROUZ¹

1Ústav pro životní prostředí - Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy, petra.benetkova@natur.cuni.cz, Heathlands represent an important natural and cultural heritage of the Netherlands and Natura 2000 protected habitat. However, the area of European heathlands rapidly decreased during the last 100 years due to intensified agricultural practices, massive and cheaper production of artificial fertilizers, and acidification. Therefore more heathland restoration attempts are under way nowadays. Analysis of nematode community is one of the tools for assessing maturity and complexity of the soil food web, which is important for maintaining restored habitats. We collected up to 60 samples every year in 2011, 2013, 2014 and 2015 from experimental sites (launched in 2011) where different methods were applied in a 3 X 3 factorial experiment (acidification, liming, control x plant addition, soil addition, control); reference heathlands were sampled as well to identify the target community. We sampled both dry and wet heathlands. Nematodes were extracted and analyzed for absolute abundance, trophic groups, and genera dominance. We calculated also various indices to describe the condition of nematode community. Here we present preliminary results from these analyses. Findings of this study may help to understand the process of soil fauna development during the primary succession on oligotrophic habitat under various moisture regimes.

Růst vikvovitých rostlin během primární sukcese na výsypkách po těžbě uhlí

Mgr. Petra Zedníková

Ústav pro životní prostředí, Univerzita Karlova; zednikop@natur.cuni.cz

Výsypky po těžbě uhlí se vyznačují nepříznivými podmínkami omezující rychlý rozvoj přirozené vegetace, kterým je zejména velmi nízké množství dusíku v půdě. Rostliny se schopností symbiotické fixace dusíku se mohou uplatnit při obnově těchto degradovaných území, protože zvýší obsah dusíku v půdě a urychlí primární sukcesi na výsypce.

V substrátu z Velké podkrušnohorské výsypky byl ve skleníkovém experimentu sledován růst jetele lučního (Trifolium pratense), štírovníku růžkatého (Lotus corniculatus) a vikve ptačí (Vicia cracca), a to v různě starých půdách z výsypek, které byly rekultivovány nebo se vyvíjely spontánní sukcesí. Rostliny rostly samostatně nebo v konkurenci s travou lipnicí smáčknutou (Poa compressa).

Výsledky ukázaly úspěšný růst jetele lučního a štírovníku růžkatého v chudém výsypkovém substrátu.

Sledované druhy rostlin rostly rychleji v půdě z rekultivovaných ploch výsypek než v půdě z částí výsypky vyvíjející se spontánní sukcesí, ovšem s rostoucím stářím ploch se rozdíly zmenšovaly. Potvrdily se facilitativní účinky těchto rostlin na půdu, jejich růst zvýšil množství dusíku v půdě, další půdní vlastnosti nejvíce ovlivnil růst jetele lučního, který urychlil akumulaci organického uhlíku, zlepšil půdní vlhkost a ovlivnil množství dostupného fosforu, železa a pH půdy. Prokázal se nízký vliv konkurence trávy s těmito druhy rostlin při primární sukcesi.

Jetel luční a štírovník růžkatý lze proto považovat za vhodné druhy rostlin pro nastolení vhodných podmínek půdy pro přirozenou obnovu luční vegetace na výsypce po těžbě uhlí.

The effect of nitrogen addition on soils of lowland forests of Papua New Guinea

I

S

, J

K

, J

F

Institute of Enviromental Sciences, Charles University Prague

Nitrogen deposition is increasing in the tropics, and this region may see the most dramatic increases in the coming decades. Nitrogen additions decreased soil microbial biomass in the short term but returned to pre-treatment levels over the long term.

The aim of this Research Project was to explore effect of soil N fertilization on soil microbial properties, plant litter production and plant establishment in the tropical soils of Papua New Guinea.Objectives were to see if Nitrogen fertilization will reduce microbial

respiration,Nitrogen fertilization will increase microbial biomass,Nitrogen fertilization will shift fungal bacterial ratio towards bacteria and to see if Nitrogen fertilization will reduce root litter input and increase leaf litter input.

Fertilization has been done on experimental plots in Wanang,Papua New Guinea since 2018 . During that period, samples will be taken from control plots and from fertilized plots, in latter one the samples and measurement will be taken just before fertilizers will be applied and 48h after. The assessment of the fertilized and non-fertilized plots is vital as it will give an

imperative to conduct N addition experiments in the area and to evaluate its environmental impact. Samples were dried and frozen before being sent over to the Environmental Faculty in Prague and currently analysed for PLFA using gas chromatography using a flame ionization detector (GC-FID). Litter production was measured using litter traps and root production using ingrowth root meshes. the effects of N addition on litter decomposition are more variable with a stimulation or inhibition , particularly in forest ecosystems.

Preliminarily data show that nitrogen addition reduce microbial respiration and shift

microbial community to be more bacterial driven immediately after fetilization.

Vliv tradičního zemědělství na půdu v tropickém ekosystému na Papui Nové Guinei

__________________________________________________________________________________

Jaroslav Kukla¹, Jan Frouz²

1,2Ústav pro životní prostředí, Přírodovědecká fakulta University Karlovy, Benátská 2, 12800, Praha 2

Za tradičním způsobem zemědělství je možné označit tzv. „Slash-and-burn“, který je rozšířený v řadě tropických zemí. Nejprve dojde k pokácení původní vegetace, která je později po jejím vyschnutí na místě spálena a půda je osázena zemědělskými plodinami. Na námi studovaných sukcesních plochách různého stáří rotačního systému zemědělství v nížinném tropickém lese na Papui Nové Guinei se nepodařilo však prokázat signifikantní rozdíly v obsahu půdního organického uhlíku a jen malý nebo žádný rozdíl v obsahu celkového fosforu, uhlíku a dusíku nebo v celkové biomase mikroorganismů (Kukla et al. 2019). Tradiční způsob zemědělství je možné označit za šetrný a dlouhodobě udržitelný.

Reference:

KUKLA, Jaroslav, Timothy WHITFELD, Tomáš CAJTHAML, Petr BALDRIAN, Hana VESELÁ- ŠIMÁČKOVÁ, Vojtěch NOVOTNÝ a Jan FROUZ, 2019. The effect of traditional slash-and-burn agriculture on soil organic matter, nutrient content, and microbiota in tropical ecosystems of Papua New Guinea. Land Degradation & Development [online]. 30(2), 166–177. ISSN 10853278. Dostupné z: doi:10.1002/ldr.3203

Soil C: N deterministically shapes diazotrophic community during biocrust succession in Gurbantunggut desert

_______________________________________________________________________________

Lin Xu^1,2,3,4, Bingchan^1,4, and Xiangzhen Li¹

1Key Laboratory of Environmental and Applied Microbiology, CAS; Environmental Microbiology Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences,

Chengdu, 610041, China

2Institute for Environmental Studies, Charles University in Prague, Faculty of Science, Praha 12843, Czechia

3 College of Life Science, Sichuan University, Chengdu, 610041, China

4 University of Chinese Academy of Sciences, 100049, Beijing, China

5 Geographical Science College, Shanxi Normal University, 041004, Linfen, China

Biological soil crusts (BSCs) are served as the main sources of nitrogen in dryland area. Development of BSC creates nutrient gradient and shifts microbial niche. To date, there is still limited information on how BSC development would influence the successional pattern of diazotrophic community. Here, we conducted high throughput nifH amplicon sequencing to detect diazotrophs inhabited in different developmental stages of BSC. Our data showed that diazotrophic diversity in bare soil is hugely lower than that in other BSC stages, accompanied by higher NA in algal and lichen crusts and lower diazotrophic abundances in bare soil and lichen crust. BSC development had significant effects on diazotrophic community composition, with more similar community similarity in later BSC stages.

Nostocand Scytonema were the most dominant diazotrophic species in BSC system. The diazotrophic community in BSC tended to be phylogenetically clustered, with increasing important role of deterministic process in diazotrophic community assembly in later developed BSC stages. Soil C: N were identified to be the most dominant factors mediating diazotrophic diversity, community composition and assembly processes. NO3--N: NH4+-N, diazotrophic α diversity were positively correlated with NA. This study provides novel understandings of nitrogen fixation and succession patterns of diazotrophic community as BSC development.

Soil microbial interactions and their effects on plant biomass in a microcosm experiment with post-mining soils

__________________________________________________________________________________

MASOUD M. ARDESTANI^1,2, JAN FROUZ^1,2

1Charles University in Prague, Institute for Environmental Studies, Benátská 2, Prague CZ-12801, Czech Republic (mortazavi_m2000@yahoo.com; masoud.ardestani@bc.cas.cz; jan.frouz@natur.cuni.cz)

2Biology Centre, Czech Academy of Sciences, Institute of Soil Biology and SoWa RI, Na Sádkách 7, České Budějovice CZ-37005, Czech Republic

In this study, the effect of soil microbial groups and their interactions on plant species was investigated. Plant seedlings of two grasses (Poa compressa and Festuca rubra) and two herbs (Centaurea jacea and Lotus corniculatus) were planted in the experimental pots filled with post-mining soils. Treatments were bacteria, saprophytic fungi, protists, and their combined treatment (saprophytic fungi, and protists) which were inoculated into test soils three months before the experiment started. At the start of the experiment, AMF was also inoculated into half of the pots. After sixty days, plants were harvested and shoot and root biomass and microbial respiration and biomass were measured. In the absence of copper, above- and belowground plant biomass was significantly lower in the treatments with AMF. The effect was significant on aboveground biomass of grasses, especially that of Poa compressa, but not for herbs. However, in the presence of copper, higher above- and belowground plant biomass was observed in almost all treatments in the presence of AMF. Herbs, especially Centaurea, responded significantly to the soil inoculation with AMF, while grasses showed inconsistent patterns.

Significant interactions between copper and AMF on plant biomass were resulted in enhancing plant growth in the presence of AMF.

References:

Bonkowski, M., 2004. Protozoa and plant growth: the microbial loop in soil revisited. New Phytologist 162: 617–631.

Van Der Heijden, M.G.A., Bakker, R., Verwaal, J., Scheublin, T.R., Rutten, M., van Logtestijn, R., Staehelin, C., 2006. Symbiotic bacteria as a determinant of plant community structure and plant productivity in dune grassland. FEMS Microbiology Ecology 56: 178–187.

Assembly of oribatid mite communities after topsoil removal: Insights from functional traits.

__________________________________________________________________________________

A.A. SALAZAR-FILLIPPO¹, JANANI SRINIVASAN², A.U. VAN DER BIJ³, LADISLAV MIKO⁴, MATTY BERG⁵, JAN FROUZ⁶, RUDY VAN DIGGELEN⁷

1University of Antwerp & Charles University, a.salazarfillippo@natur.cuni.cz, ²University of Antwerp,

3University of Antwerp, ⁴Charles University & Biological Centre Academy of Sciences of the Czech Republic, ladislav.miko@ec.europa.eu, ⁵Vrije Universiteit Amsterdam & University of Groningen, m.p.berg@vu.nl,

6Charles University & Biological Centre Academy of Sciences of the Czech Republic,jan.frouz@natur.cuni.cz,

7University of Antwerp, ruurd.vandiggelen@uantwerpen.be

Topsoil removal in heathlands provides an ideal scenario to study the assembly of invertebrate communities during succession. Oribatid mites are a dominant meso-faunal group that increases in density and species richness with time. They play a key role in the comminution of organic matter, but few studies have focused on the functional attributes of their communities and the factors shaping them. We hypothesize that oribatid trait composition changes during succession and that communities are primarily structured by dispersal. We explored for differences in traits over a chrono-sequence of restored heathlands, estimated functional diversity indices, and assessed the interaction between traits and abiotic variables.

Functional diversity indices showed high instability during early succession and increased in functional richness with time. Feeding guild, body-leg protection, moisture preferences and vertical stratification in soil dominated the community assembly. Three well-defined species clusters were observed differing in their morpho-ecological profile: generalists (I), fungivore species with body-legs protection (II), and epigeic specimens of larger body size (III). Group I and II are allegedly composed by passive colonizers and Group III by active colonizers. Our results suggest that traits values change with time as predicted, but the role of dispersal differs between morpho-ecological groups and successional stages.

Reference:

Barber, N. A., Lamagdeleine-Dent, K. A., Willand, J. E., Jones, H. P., & McCravy, K. W. (2017). Species and functional trait re-assembly of ground beetle communities in restored grasslands. Biodiversity and Conservation, 26(14), 3481–3498. https://doi.org/10.1007/s10531-017-1417-6

Fischer, B. M., Schatz, H., & Maraun, M. (2010). Community structure, trophic position and reproductive mode of soil and bark-living oribatid mites in an alpine grassland ecosystem. Experimental and Applied Acarology, 52(3), 221–237. https://doi.org/10.1007/s10493-010-9366-8

Fountain-Jones, N. M., Baker, S. C., & Jordan, G. J. (2015). Moving beyond the guild concept: Developing a practical functional trait framework for terrestrial beetles. Ecological Entomology, 40(1), 1–13.

https://doi.org/10.1111/een.12158

Frouz, J., Keplin, B., Pizl, V., Tajovsky, K., Stary, J., Lukesova, A., Novakova, A., Balık, V., Hanel, L., Materna, J., Du

¨ker, C., Chalupsky, J., Rusek, J., Heinkele, T., (2001). Soil biota and upper soil layer development in two contrasting post-mining chronosequences. Ecological Engineering. 17, 275–284.

Frouz, J., Prach, K., Pižl, V., Háněl, L., Starý, J., Tajovský, K., … Řehounková, K. (2008). Interactions between soil development, vegetation and soil fauna during spontaneous succession in post mining sites. European Journal of Soil Biology, 44(1), 109–121. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2007.09.002

Kardol, P., Newton, J. S., Bezemer, T. M., Maraun, M., & van der Putten, W. H. (2009). Contrasting diversity patterns of soil mites and nematodes in secondary succession. Acta Oecologica, 35(5), 603–609. https://doi.org/10.

1016/j.actao.2009.05.006

Krivolutsky, D. A. (1965). Morpho-ecological types of oribatid mites (Acariformes, Oribatei). Zoologichesky Zhurnal.

Moskau 44 (8) (1965), 1176—1189.

Lehmitz, R., Russell, D., Hohberg, K., Christian, A., & Xylander, W. E. R. (2011). Wind dispersal of oribatid mites as a mode of migration. Pedobiologia, 54(3), 201–207. https://doi.org/10.1016/j.pedobi.2011.01.002

Mason, N. W. H., De Bello, F., Mouillot, D., Pavoine, S., & Dray, S. (2013). A guide for using functional diversity indices to reveal changes in assembly processes along ecological gradients. Journal of Vegetation Science, 24(5), 794–806. https://doi.org/10.1111/jvs.12013

McGill, BJ; Enquist. BJ; Weiher, E; Westoby, M. (2006). Rebuilding community ecology from functional traits. Trends in Ecology and Evolution, 21:178–185

Mouchet, M. A., Villéger, S., Mason, N. W. H., & Mouillot, D. (2010). Functional diversity measures: An overview of their redundancy and their ability to discriminate community assembly rules. Functional Ecology, 24(4), 867–

876. https://doi.org/10.1111/j.1365-2435.2010.01695.x

Murvanidze, M., Mumladze, L., Arabuli, T., & Kvavadze, E. (2013). Oribatid mite colonization of sand and manganese tailing sites. Acarologia, 53(2), 203–216. https://doi.org/10.1051/acarologia/20132089

Pey, B., Nahmani, J., Auclerc, A., Capowiez, Y., Cluzeau, D., Cortet, J. Ô., … Hedde, M. (2014). Current use of and future needs for soil invertebrate functional traits in community ecology. Basic and Applied Ecology, 15(3), 194–206. https://doi.org/10.1016/j.baae.2014.03.007

Ryabinin, N. a., & Pan’kov, a. N. (2009). Successions of oribatid mites (Acariformes: Oribatida) on disturbed areas.

Biology Bulletin, 36(5), 510–515. https://doi.org/10.1134/S1062359009050136

Van der Bij, A. U., Weijters, M. J., Bobbink, R., Harris, J. A., Pawlett, M., Ritz, K., … van Diggelen, R. (2018).

Facilitating ecosystem assembly: Plant-soil interactions as a restoration tool. Biological Conservation, 220(February), 272–279. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2018.02.010

Violle, C., Navas, M. L., Vile, D., Kazakou, E., Fortunel, C., Hummel, I., & Garnier, E. (2007). Let the concept of trait be functional!. Oikos, 116(5), 882-892.

Impact of extended dry and wet periods on a temperate grassland

__________________________________________________________________________________

Olga Vindušková

, Gaby Deckmyn

, Jakub Vicena

, Fabio Vicentini

, Petra Benetková

, Karen Vancampenhout

, Simon Reynaert

, Lingjuan Li

, Hans J De Boeck

, Erik Verbruggen

, Jan Frouz

, Han Asard

, Gerrit Beemster

, Kris Laukens

, and Ivan Nijs

1

University of Antwerp, Plants and Ecosystems Research Center, Dept of Biology

2

Charles University, Faculty of Science, Institute for Environmental Studies

3

KU Leuven, Department of Earth and Environmental Sciences

4

University of Antwerp, Integrated Molecular Plant Physiology Research, Dept of Biology

5

University of Antwerp, ADREM Data Lab, Dept Comp Sci & Math

At the mid-latitudes climate change is expected to shift precipitation regimes towards extended droughts as well as to prolonged periods of precipitation. A field pot manipulation experiment has been set up in June 2019 to simulate the effects of such shift in precipitation regime on a mixed grass-dicot- legume grassland. Using a gradient design, the 16 treatments differ in precipitation regime: the length of alternating dry/wet periods ranges from 1, 3, 6, 10, 15, 20, 30, and 60 days, either starting with a dry or a wet period. The total amount of water added by drip irrigation is the same across all treatments, i.e., dry periods are followed by periods of excess rain of similar length.

Soil moisture and soil temperature are monitored continuously; leaching and fluxes of CO2, CH4 and N2O are measured regularly. The soil has been sampled at the beginning of the experiment and analyzed for total carbon, nitrogen, pH, carbon in microbial biomass, bulk density, soil water retention, aggregation, basal respiration, microbial community (PLFA, DNA), nematodes, mesofauna and macrofauna. A subset of these parameters is measured four months after the start of the treatments and all of them will be measured after one full growing season together with plant biomass, species composition and physiological response. Moreover, the soil model Keylink and ecosystem models ANAFORE and PaSim will be used to simulate the different precipitation regimes and the outputs will be validated against observational data. In a second step the responses and interactions observed in the current phase of the experiment will be implemented to further improve these models.

Overall, we hypothesize that, as successive dry and wet periods get longer, plant and soil functioning become exponentially impaired and plant, microbial and faunal communities are affected. For example, we hypothesize that the fungal:bacterial ratio increases and that the overall microbial and faunal diversities decrease with prolonged drought.

Acknowledgements/Funding: Funding provided by the European Commission’s Horizon 2020 Program through the Marie Skłodowska-Curie Individual fellowships as MSCA-IF-2017 grant agreement # 793485 (ANAFAUNA) as well as by a Concerted Research Action of the Research Council, University of Antwerp.

Reclamation procedure and niches mosaic

__________________________________________________________________________________

Fabio Vicentini¹, Jan Frouz²

1Institute for Environmental Studies, Faculty of Science, Charles University in Prague, Benátská 2, CZ 128 01 Prague 2, Czech Republic, fabiovicentini87@gmail.com.

2Institute for Environmental Studies, Faculty of Science, Charles University in Prague, Benátská 2, CZ 128 01 Prague 2, Czech Republic, frouz@natur.cuni.cz.

The posthomous reclamation of mining sites in the North Bohemian Brown Coal Basin, Czech Republic, forms new terrains and spreading fertile rocks, followed in places by biological reclamation (forestry or agriculture) offering a return to more natural stands is a matter for future decades. The objective of this study is to determine the environmental characteristics on diversity of invertebrates on spoil heaps up to 40 years after different reclamation procedures.

The artificial intervention on the site modified the vegetation succession and the fauan

community to it associated, pointing out the mosaic composition following from the

differentiation of site reclamation.

Physicochemical determinants in stabilizing soil aggregates along a hydrological stress gradient on reservoir riparian habitats:

implications to soil restoration

Yiguo Ran^{1, 2}, Maohua Ma¹, Yan Liu^{1, 2}, Kai Zhu^{1, 2}, Xuemei Yi¹, Xiaoxiao Wang^{1, 2}, Shengjun Wu^1†, Ping Huang^1†. Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences, Chongqing 400714, China.

† Correspondence: Shengjun Wu, Ping Huang. E-mail address: wsj@cigit.ac.cn, huangping@cigit.ac.cn Highlights:

 Intermediate hydrological stress was beneficial to macroaggregate formation, increased aggregate stability

 Strong hydrological stress decreased aggregate stability and increased soil nutrients storage

 Weak hydrological stress had little influence on aggregate stability and facilitated anthropogenic activities

 pH, potassium, silt content and C/N ratio mediated aggregate stabilization on reservoir riparian 1. Introduction

The stability of soil aggregates, playing a significant role in soil quality, has been greatly impacted by wetting-drying cycles. Yet, determinants in stabilizing soil aggregate structure have been rarely clarified under hydrological stress.

2. Methods and materials

This study was conducted on the water level fluctuating zones of the Three Gorges Reservoir riparian at China’s Yangtze River (Fig.1). Water stable aggregates of soils were measured by the wet sieving, and soil aggregate stability was evaluated as mean weight diameter (MWD), geometric mean diameter (GMD) and fractal dimension (D) of soil aggregate and soil erodibility parameter (K). Physicochemical properties of the riparian soils were analyzed as total carbon, nitrogen, organic matter, phosphorus and potassium content, C/N ratio, soil mechanical composition, pH, bulk density and moisture content.

3. Results and discussions

The results (Table 1 and 2and Fig. 2, 3 and 4) revealed that the proportion and stability of water stable aggregate were affected by hydrological stress, and stability indices were interpreted by pH, C/N ratio, potassium and silt contents. Aggregate showed the highest and lowest stability under intermediate and strong stress, respectively, however, no significant difference was found between weak and none stress.

Fig. 1. Locations of sampling sites in the water level fluctuation area of the Three Gorges Reservoir. Thirteen sampling sites were composed of 10 and 3 towns in Chongqing Municipality and Hubei province, respectively.

Fig. 2. The violin plot of soil water stable aggregate proportion in the hydro- fluctuation area of the Three Gorges Reservoir.

Fig. 3. The violin plot of aggregate stability indices at the four water level intervals in the hydro-fluctuation area of the Three Gorges Reservoir.

Fig. 4. Triplot of redundancy analysis for the water level fluctuation area (145 – 175 m) showing the main physicochemical determinants of aggregate stability indices after forward selection of ANOVA permutation test (R² = 0.65, DF = 6, F = 8.35 and P = 0.001).

Table 1. The soil physicochemical properties (mean value) at the four water level intervals in the hydro-fluctuation area of the Three Gorges Reservoir. Values in the bracket were standard deviations. Non-identical lowercase letters indicate significant differences among the four intervals after removing the random effect of sampling sites (P < 0.05).

Water level Interval (m)

TC (mg/g) TN (mg/g) C/N ratio OM (mg/g) TP (mg/g) TK (mg/g) pH BD (g/cm3) MC (%) Clay (%) Silt (%) Sand (%)

145 – 155

20.88 (7.71) b

0.94 (0.19) b

22.26 (10.32) a

55.72 (10.32) b

1.57 (0.33) a

26.77 (6.53) a

7.09 (0.29) a 1.42 (0.13) a 0.26 (0.06) a

12.07 (3.28) a

69.57 (12.67) a

18.36 (15.72) a

155 – 165

16.48 (10.02) ab

0.75 (0.28) ab

20.71 (7.71) a

46.58 (11.22) a

1.30 (0.66) a

24.19 (7.83) a

7.24 (0.29) a

1.53 (0.11) ab

0.21 (0.07) ab

11.00 (4.60) a

65.79 (11.46) a

23.21 (15.84) ab

165 – 175

14.33 (9.39) a

0.63 (0.29) a

26.69 (21.13) a

41.58 (8.94) a

1.19 (0..34) a

22.67 (6.53) a

7.23 (0.47) a 1.55 (0.17) b 0.22 (0.08) a 9.48 (2.81) a

65.38 (8.48) a

25.15 (10.73) a

175 – 185

18.22 (11.54) ab

0.85 (0.25) b

21.73 (13.32) a

45.53 (10.44) a

1.80 (0.89) a

24.18 (7.48) a

7.01 (0.58) a

1.53 (0.20) ab

0.19 (0.07) a 9.71 (3.67) a

63.87 (7.60) a

26.42 (10.28) b Table 2. The forward selection results for the main physicochemical determinants of aggregate stability indices using ANOVA permutation test in redundancy analysis.

Determinants RDA1 RDA2 R² DF F Pr (>F)

Stress 0.30 - 0.30 0.11 2 3.21 0.03

C/N - 0.66 -0.40 0.23 1 12.65 0.001

TK - 0.33 0.82 0.12 1 3.65 0.04

pH - 0.54 - 0.12 0.13 1 4.29 0.04

Silt - 0.73 0.41 0.06 1 23.11 0.001

Model 0.65 6 8.35 0.001

4. Conclusions and implications

Our results suggested that the riparian ecosystem may have the ability of autogenic restoration for soil stability. Under intermediate hydrological stress level, autogenic restoration with less human intervention would be recommended for stabilizing the riparian soil. However, under strong hydrological stress, anthropogenic restoration is still needed to stabilize soil structure and reduce soil erosion in the reservoir riparian habitats.