Дослідження щодо розселення та розкладання деревини
Науковий звіт Науково-дослідницького центру Карлсруе з питань технологій та навколишнього середовища FZKA 6068 досліджень щодо розселення та розкладання деревини вибрані листяні та хвойні дерева через кореневі гриби Інститут досліджень матеріалів Дж. Енгельса березень 1998 р
Науковий звіт "Науково-дослідний центр Карлсруе" FZKA6068 Дослідження колонізації та розкладання деревини відібраних листяних та хвойних дерев кореневими грибами * Джулія Енгельс 1 Інститут досліджень матеріалів 1 Інститут лісової ботаніки та фізіології дерев Фрайбурзького університету Альберта-Людвігса * Від лісового факультету Альберта-Людвігса Фрайбурзький університет затвердив дисертацію Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Karlsruhe 1998
Надруковано як рукопис. Ми залишаємо за собою всі права на цей звіт Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Postfach 3640, 76021 Karlsruhe Член Асоціації німецьких дослідницьких центрів (HGF) Германа фон Гельмгольца ISSN 0947-8620
4. Обговорення. 75 4.1 Обговорення кількісних результатів. 75 4.2 Обговорення результатів світлової мікроскопії та польових випромінювань скануючої електронної мікроскопії та спостережень за окремими польовими дослідженнями. 86 5. Короткий зміст. 102 6. Бібліографія. 105 7. Додаток. 118
16 Натомість матеріал та методи вакуумного насоса. Блоки окремих господарів потребували зволоження протягом 2-20 хвилин, щоб досягти бажаного вмісту вологи 50-70% сухої маси. Потім їх помістили в банку об’ємом 500 мл (баночку з медом), яка стояла на місцях їхнього перерізу. Останній попередньо заповнювали 10 г вермикуліту з розміром зерен 3-6 мм (компанія Isola-Mineralwolle-Werke, W. Zimmermann GmbH, Sprockhövel-Haßlinghausen) і змочували 50 мл дистильованої води. Ці банки вільно закривали алюмінієвими кришками та автоклавували протягом 20 хвилин при температурі 120 ° С для стерилізації. Потім кожен тест-блок засівали в стерильних умовах відповідно до запланованих комбінацій гриб-господар (табл. 1) із відповідним вирощеним посівним матеріалом. Це було розміщено в центрі площі поперечного перерізу кожного тестового блоку, при цьому в контрольних варіантах використовували негрибковий посівний матеріал. Потім банку з медом вільно закривали кришкою та парафільмом і зберігали в темряві при 25 oC протягом відповідного періоду інкубації. %/i. 4 [Jif
lcd та E.O WLIZElh: Jz 0 0 10 2J 3) 4J E.O Втрата ваги у (%) Рис.4: Середня втрата маси деревини липи, інкубованої з G. applanatum, щодо концентрації вологи (n = 20). Видно, що концентрація вологи в деревних блоках липи зростає із збільшенням втрати ваги. Коефіцієнт визначення лінійної лінії регресії як для кореневої деревини (r 2 = 0,81), так і для стовбурової деревини (r 2 = 0,89) дуже високий. Той про це
Результати 35 200 180 160 a ! 140.Е. Коренева деревина - "B.r; 120 r = 2 0,60 Q)". Кл
Результати 37 Коренева деревина має липу та бук, вони вже мають близько 80% азоту кореневої деревини в стовбуровій деревині. Останній підхід дуже важливий, коли йдеться про з’ясування причин різних швидкостей видобутку кореневої деревини та деревини стовбура, щоб мати можливість оцінити, наскільки великі відмінності у вмісті азоту в кореневій деревині щодо деревини стовбура. Відмінності найбільші у дуба, далі йдуть клен, ялина, потім липа та бук. 3.1.5 Вміст лігніну та целюлози Як описано у главі 2.2.5, вміст лігніну та целюлози визначали двома способами. З одного боку, відносну кількість лігніну та целюлози визначали на попередньо зваженій кількості матеріалу. З іншого боку, за допомогою випадкової вибірки визначали, як представлені абсолютні зміни лігніну та целюлози. Для останнього, крім конкретної вхідної ваги, в аналіз також був включений конкретний об'єм блоку. В аналізах використовували лише дерев’яні блоки з другого інкубаційного періоду кореневої деревини.
38 Результати Відносні пропорції лігніну та целюлози На рисунку 6 наведено дані, визначені для деревини бука, на якій чотири гриби, /. dryadeus, P. squarrosa, G. applanatum та A. ostoyae інкубували, порівняно з контролем. Контроль I. dryadeus P. squarrosa G. applanatum A. ostoyae 0 20 40 відсотків по масі 60 80
6: Фракції лігніну та целюлози в розкладеній деревині кореня бука порівняно з контролем. Видно, що частка розчину ADF зменшується в розкладеній деревині порівняно з контролем. Наприклад, G. applanatum містить лише близько 70% розчину ADF із втратою ваги близько 37%. З іншого боку, у контролі вміст розчину АПД становить приблизно 82%. Результати на буку показують, що гриби з найбільшою втратою ваги також мають найменшу частку розчину ADF. Крім того, видно, що вміст целюлози зменшували гриби, показані тут. Контроль містить 69,55% целюлози та 10,55% лігніну. В /. dryadeus, вміст целюлози становить 64,57% і зменшується до 58,27% в A. ostoyae. Значення лігніну для контролю становлять 10,55% і зростають до 14,16% для A. ostoyae. Можна констатувати, що деградація целюлози була домінуючою у перелічених грибів, саме тому спостерігається відносне збільшення значень лігніну за цими даними, пов’язаними з вагою.
Результати 39 З ялиною вимальовується інша картина. Пропорції розчину ADF у різних грибах дуже схожі між розкладеною та здоровою деревиною (рис. 7). Контроль P. squarrosa A. gallica A. ostoyae A. mellea 0 20 40 відсотків за вагою 60 80
Лігнін Рис. 7: Пропорції лігніну та целюлози в розкладеній деревині коріння ялини порівняно з контролем. Визначені значення для целюлози для деревини кореня ялини становлять 53,67%, а для лігніну - 23,86%. З цього графіку видно, що P. squarrosa переважно розкладає лігнін, його частка становить 19,73%. Деградацію лігніну також можна визначити для A. gallica; значення лише трохи нижче, ніж у контролі. На відміну від вищезазначеного, A. mellea та A. ostoyae виявляють більший розпад целюлози. Якщо порівняти відсоток нерозчинних компонентів у розчині АПД із втратою ваги, можна побачити протилежну картину до значень бука. Тут найбільша втрата ваги (A. mellea) також була пов’язана з найбільшою часткою розчину ADF, найменша втрата ваги A. gallica з найменшою часткою розчину ADF.
40 Результати Найнижчі концентрації лігніну визначаються на дереві липи порівняно з іншими породами дерев. Вони становили 8,79%, целюлози - 71,12% (рисунок 8). Контроль G. frondosa G. applanatum F. velutipes 0 20 60 відсотків по масі мб! целюлоза
8: Пропорції лігніну та целюлози в розкладеній дереві липи порівняно з контролем. За винятком G. frondosa, частка розчину ADF, як правило, зменшується, і, як і бук, найбільша втрата ваги пов'язана з найменшими пропорціями розчину ADF. Однак зауважте, що G. frondosa спричинив втрату ваги на 24,91%, але тут не вплинув на розчин ADF. У G. applanatum та F. velutipes можна спостерігати чітку деградацію лігніну до 5,45% та 6,11%, однак у останньої - додаткову деградацію целюлози понад 10%. G. frondosa навіть має приблизно на 4% більше розчину ADF, має трохи вищий вміст целюлози, ніж контроль, приблизно 3% і приблизно такий же вміст лігніну та F. velutipes з контролем, вимальовується наступна картина. Контроль має вміст лігніну 0,048 г/см 2 і вміст целюлози 0,343 г/см 2. G. frondosa, з іншого боку, 0,038 г/см 2 та 0,361 г/см 2 та F. velutipes 0,032 г/см 2 та 0,297 г/см 2. Іншими словами, G. frondosa, очевидно, розкладає лігнін і F. velutipes як лігнін, так і целюлозу.
Результати 41 Частка розчину ADF на дубі зменшується лише у I. dryadeus та G. frondosa (рис. 9). Контроль A. mellea I. dryadeus G. frondosa у відсотках за масою
Лігнін Рис. 9: Пропорції лігніну та целюлози в деревині зруйнованого кореня дуба порівняно з контролем. У випадку A. mellea можна визначити дуже чітку деградацію лігніну. Відповідне значення контролю становить 16,63%, деревина, деградована A. mellea, містить лише 9,36%. В /. Dryadeus ця деградація ще сильніша. У G. frondosa розщеплювались і лігнін, і целюлоза. Деревина кореня клена, заражена F. velutipes та A. gallica, також показала лише незначно меншу частку розчину ADF. У цих грибів целюлоза розщеплюється переважно порівняно з контролем, приблизно 5%. Слід зазначити, що, особливо у випадку співвідношення гриб-господар твердої деревини, під час цих досліджень часто трапляються суттєво зменшені розчини ADF, тоді як результати для хвойних порід деревини відрізняються меншою різницею. Крім того, показано, що гриб G. frondosa на дубі та липі впливає на рівень вмісту розчину АПД різним ступенем, а також погіршує компоненти целюлозу та лігнін у різній мірі. У наступній таблиці 6 наведено відповідні
42 результати надали перевагу деградації лігніну та/або целюлози, класифікованої за різними грибами та двома господарями. Породи дерев I Породи дерев II Табл. 6: Один гриб на двох господарях. Букви в дужках вказують на бажану деградацію деревної речовини ((L): бажана деградація лігніну; (Z): краща деструкція целюлози). З таблиці видно, що існує лише два гриби, а саме A. ostoyae та G. frondosa, які переважно розщеплюють однакові компоненти на обох господарях. З усіма іншими грибами, з іншого боку, спостерігається в основному специфічна для дерев деградація деревної речовини. Лігнін переважно розщеплюють на дубі, а також на липі, завдяки чому F. velutipes також тут розщеплює целюлозу. На відміну від них, бук і клен, як правило, розщеплюють целюлозу. У ялини з’являється роздвоєна картина, P. squarrosa та A. gallica переважно розщеплюють лігнін, A. ostoyae та A. mellea - целюлозу. Однак слід врахувати, що тут не робиться жодних заяв про рівень темпів деградації, на загальному плані лише загальна тенденція.
44 Результати Рис. 9: Ранні стадії розкладання деревини F. velutipes на кленових колодах. Стрілки: Розчинення шару S 3, спричинене перфораційною гіфою, з подальшим утворенням порожнини в шарі S 2. Голова стрілки: Гіфа зростає в межах шару S 2 у поздовжньому напрямку (х 1000). 10: Подальші стадії розкладання F. velutipes на деревині стовбура клена. Ліва; Стрілка: Дві овальні порожнини, що лежать одна на одній у шарі S 2, які з’єднані між собою через радіально проходить канал. Правильно; Стрілка: Значне злиття численних порожнин у вторинній стінці, які переважно концентричні до клітинної урни або паралельні центральній ламелі (х 1000).
46 Результати Дивлячись на гіфи в тангенціальній площині, поляризоване світло показує, що вони слідують за целюлозними фібрилами у своєму зростанні в шарі Sr під крутим кутом близько 60 (рис. 11). Окремі каверни з'єднані між собою за допомогою тонких каналів гіф, і зростання гіф призводить до множинних L-гілок (рис. 12). Якщо уявити клітинну стінку просторово, дивлячись на цю картину, і подумки подумати в поперечному перерізі, залишки клітинної стінки на L-переході можуть бути тангенціальними смугами, які обмежують розкладання деревини в напрямку окружності клітини, тоді як печери, зображені на рис. 11, закриваються чисті порожнини при огляді в перерізі вторинної стінки. 11: Flumulina velutipes на деревині кореня клена. Стрілка: Формування каверн, частково конічно загострених і з’єднаних між собою каналами гіф через ріст гіф у шарі Sr лібриформних волокон (тангенціальний зріз, розглянутий під поляризованим світлом; х 1000). На поперечному перерізі ці печери виглядають як отвори в шарі Sz.
Результати 49 Рис. 13: Flumulina velutipes на липовому дереві. Стрілка: Розпад середньої ламелі призводить до значних деформацій цілих клітинних комплексів. Голова стрілки: Розробка радіально орієнтованих структур у шарі Sr. Н: Гіфа, яка виростає з клітинної урни у середню ламелю (переріз; х 1000). 14: Опромінення радіальних структур у S 2 шарі волокон. Стрілка: Гіфа лежить у просвіті шару S 3, і вона чітко виділяється з цього. Голова стрілки: Поки шар S3 збережений, у шарі Sz спостерігаються чіткі структурні зміни (переріз; х 1000).
Результати 57 Рис. 18: Стрілка: Локалізоване розкладання деревини A. ostoyae на буці, що призводить до освітлення та зношування деревини. Чітко можна спостерігати переважне поширення гнилі в поздовжньому напрямку. Крім того, радіальне поширення найбільше в районі застосованого посівного матеріалу. Рис. 19: Псевдосклеротичний шар, утворений A. ostoyae на стовбурах ялини, який складається з низки пухирчастих та прилеглих клітин грибкової тканини коричневого кольору. В: Вид поперечного перерізу. B: вигляд у дотичному розрізі (x 200).
Результати 67 Armillaria mellca (Os) x lsolatnr.: 220197. 3
Результати 69 c Рис. 23: A: На поперечному перерізі кленових колод, природно заражених A. mellea, видно чітке забарвлення навколо порожнин шару S 2 (біла стрілка). B: Поперечний переріз деревини кореня ахрона, штучно зараженої F. velutipes. Чітких кольорових змін навколо порожнин не буде видно (стрілка). В: Грифола фрондоза на дубі спричиняє порожнини у вторинній стінці, які відокремлені одна від одної радіальними конструкціями (стрілка). Зміни кольору відбуваються не в концентрованому вигляді, а більш масштабно у вторинній стінці у вигляді червонувато-коричневого забарвлення. Н: Гіфа. (х 1000).
74 Результати Рис. 27: Вигляд поперечного перерізу колод клена, заражених F. velutipes. Біла стрілка: Більші комплекси, що проходять у радіальному напрямку всередині клітинної стінки. Голова стрілки: Залишки клітинної стінки, що проходять в окружному напрямку клітини, добре видно. (А х 5000; Б х 10 000).