Rozprawy doktorskie

Permanent URI for this collection

https://bc.iung.pl/handle/123456789/1231

Strona w budowie

Browse

Now showing 1 - 20 of 45

Reakcja kukurydzy na nawożenie borem, miedzią i cynkiem w warunkach monokultury i uproszczonej uprawy roli
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2015) Mickiewicz, Aleksandr
Celem pracy było określenie współdziałania systemów uprawy roli oraz dolistnego nawożenia borem, miedzi, cynkiem na plonowanie i zaopatrzenie w te mikroelementy kukurydzy uprawianej na glebie średniej. W badaniach realizowano następujące cele szczegółowe: - ocenę wpływu trzech systemów uprawy roli (tradycyjnego - orkowego, uproszczonego płytka uprawa wiosenna i zerowego - siew bezpośredni) w monokulturze kukurydzy na odczyn, zawartość i rozmieszczenie substancji organicznej oraz najważniejszych składników pokarmowych w dwóch poziomach warstwy ornej gleby (0-12 i 13-24 cm), - rozpoznanie oddziaływania systemów uprawy roli na plonowanie i zaopatrzenie kukurydzy w najważniejsze mikroelementy (bor, miedz i cynk), - określenie reakcji kukurydzy na dolistne nawożenie borem, miedzią i cynkiem. Badania przeprowadzono w oparciu o ścisłe doświadczenia polowe założone na polach produkcyjnych zakładu rolnego specjalizującego się w produkcji ziarna kukurydzy. Uprawiano średniowczesną odmianę mieszańcową kukurydzy LG 2244 (FA0-240). Wyniki analizy chemicznej gleby wykazały, że w warunkach upraw bezorkowych następowała kumulacja składników nawozowych oraz substancji organicznej w wierzchniej warstwie gleby (0-12 cm). Zmiany te związane były ze spadkiem wartości pHKcl· W roślinach kukurydzy (liście, ziarno i słoma), uprawianej w tych warunkach stwierdzano niższe zawartości B, Cu i Zn, w porównaniu z roślinami z uprawy tradycyjnej (orkowej). Obniżanie się zawartości tych pierwiastków w ziarnie oznaczać może pogorszenie się jego jakości w aspekcie przydatności konsumpcyjnej i paszowej. Dolistna aplikacja B, Cu i Zn zwiększała istotnie zawartość tych składników w roślinach kukurydzy, nie udało się jednak uzyskać porównawczego poziomu zawartości miedzi i cynku w ziarnie. w stosunku do uprawy tradycyjnej (orkowej), średnie z trzech lat badań plony ziarna i słomy w uprawie uproszczonej (płytka uprawa wiosenna) obniżyły się odpowiednio o 3,8% oraz 6,0%, a w uprawie zerowej (siew bezpośredni) o 16,9 oraz 14,8%. Nawożenie dolistne borem, miedzią i cynkiem istotnie zwiększało plony kukurydzy. Wielkość przyrostów plonów uzyskiwanych w wyniku nawożenia dolistnego mikroelementami związana była z systemami uprawy i wykazywała kierunek wzrostowy w warunkach bezorkowych systemów uprawy roli, wskazując na pogłębianie się w tych warunkach niedoboru tych skladników. W związku z tym, najwyższe przeciętne przyrosty plonów ziarna (10,34%) i słomy (10,50%), w stosunku do obiektu kontrolnego (bez nawożenia mikroelementami), stwierdzono w obiektach doświadczenia z uprawą zerową. W wyniku wykonanej analizy regresji wielokrotnej uzyskano równania o wysokich współczynnikach determinacji (R2), w których zmiennymi zależnymi są plony ziarna i słomy kukurydzy. Równania potwierdzają znaczenie odpowiedniej zawartości cynku, boru i miedzi, zarówno w glebie jak i w roślinach kukurydzy, w uzyskiwaniu wysokich plonów.
Ocena skutków środowiskowych w intensywnym systemie produkcji rolniczej z wykorzystaniem metodyki LCA (Life Cycle Assessment)
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Holka, Małgorzata
Celem pracy było przeprowadzenie oceny oddziaływania intensywnego systemu produkcji rolniczej na środowisko. Badania wykonano w latach 2010–2013 w wielkotowarowym gospodarstwie rolnym, położonym w województwie wielkopolskim. Wykorzystano w nich metody ocen: sald bilansowych składników w gospodarstwie, efektywności energetycznej procesów produkcyjnych oraz oddziaływania stosowanych środków ochrony roślin na środowisko. Dla pełnej, syntetycznej oceny wpływu produkcji rolniczej na stan środowiska zastosowano analizę cyklu życia (LCA). Metoda ta umożliwia identyfikację źródeł powstawania zagrożeń środowiskowych w całym cyklu produkcyjnym, przez co pozwala na określenie sposobów redukcji impaktów środowiskowych. LCA wykonano w zakresie „od kołyski do bramy” gospodarstwa, czyli od wytworzenia środków do produkcji rolniczej poprzez proces uprawy, zbioru i transportu plonu roślin do odbiorcy. Bilans makroskładników wykonany metodą „u wrót gospodarstwa” wykazał średnie salda: 67,5 kg N·ha-1, 3,4 kg P·ha-1, 9,1 kg K·ha-1, a metodą „na powierzchni pola”: 50,2 kg N·ha-1, 5,5 kg P·ha-1 i 25,4 kg K·ha-1. Wielkości sald mogą być kształtowane za pomocą technologii i struktury produkcji rolniczej. W całkowitych nakładach energii skumulowanej na produkcję roślin znaczący udział miały surowce i materiały, takie jak: nawozy, środki ochrony roślin, maszyny rolnicze, materiał siewny. Z wszystkich badanych gatunków roślin największym wskaźnikiem energochłonności skumulowanej odznaczała się kukurydza uprawiana na ziarno (7,9), a najmniejszym rzepak ozimy (4,0). Wielokryterialny indeks oddziaływania środków ochrony roślin na środowisko w badanym gospodarstwie wynosił średnio -63,9 pkt. Na jego wartość wpływ miały zmiany w chemicznej ochronie roślin na skutek występujących ekstremów pogodowych. Największe zagrożenie ujemnego oddziaływania środków ochrony roślin na środowisko, wynikające z właściwości fizykochemicznych i toksyczności substancji aktywnych, powodowała chemiczna ochrona roślin okopowych. Na podstawie wyników oceny potencjalnych wpływów środowiskowych prowadzonej produkcji roślinnej w gospodarstwie stwierdzono, że w kształtowaniu bardziej przyjaznych dla środowiska technologii należy uwzględniać szczególnie zagrożenia wynikające ze stosowania nawozów mineralnych. Normalizacja wykazała, że priorytetowym kierunkiem łagodzenia skutków związanych z produkcją roślin powinno być zmniejszanie oddziaływania na zakwaszanie gleb, a następnie efekt cieplarniany i eutrofizację wód. Analiza cyklu życia produkcji rolniczej w intensywnym systemie gospodarowania, odniesionym do warunków krajowych, dostarcza danych inwentarzowych, które mogą być wykorzystane zarówno w rolnictwie, sektorze przetwórczym, jak i w przemyśle. Są one podstawą do oceny środowiskowej produktów, dla których rolnictwo dostarcza surowców. Całkowity ślad wodny produkcji pszenicy ozimej wynosił średnio 632,5 m3·t-1, z czego 66,2% stanowił zielony ślad wodny, a 33,8% - szary ślad wodny. Wielkość szarego śladu wodnego świadczy o potrzebach kontrolowania i ograniczania zanieczyszczeń wody azotanami pochodzącymi ze stosowanych nawozów azotowych.
Różnorodność owadów prostoskrzydłych (Orthoptera) w zbożach ozimych w gospodarstwach ekologicznych i konwencjonalnych w woj. lubelskim
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Radzikowski, Paweł
Różnorodność owadów prostoskrzydłych traktowana jest jako dobry wskaźnik do oceny jakości agroekosystemów, zarówno łąkowych jak i polnych. Liczebność i różnorodność tych owadów zależy od jakości siedliska, sposobu jego użytkowania oraz struktury otoczenia. Celem prowadzonych badań była ocena różnorodności owadów prostoskrzydłych (Orthoptera) w agrocenozach zbóż ozimych na 14 powierzchniach ekologicznych oraz 14 konwencjonalnych zlokalizowanych we wschodniej części województwa lubelskiego. Badania prowadzono w latach 2012-2015 przy użyciu dwóch metod zbioru owadów: czerpaka entomologicznego i pułapek ziemnych. Do oceny różnorodności wykorzystano takie wskaźniki jak: liczba gatunków, liczba osobników, wskaźnik dominacji Simpsona oraz wskaźnik różnorodności Shannona-Weinera. Przeanalizowano sposób użytkowania badanych powierzchni na podstawie ankiet przeprowadzonych z rolnikami, a także strukturę krajobrazu w promieniu 500 m od badanych działek. W agrocenozach zbóż uprawianych ekologicznie stwierdzono istotnie więcej gatunków i osobników, a także wyższe wartości wskaźnika różnorodności i istotnie niższą wartość wskaźnika dominacji owadów prostoskrzydłych. W systemie ekologicznym najważniejszymi czynnikami skorelowanymi dodatnio z bioróżnorodnością były liczba lat w systemie ekologicznym, nawożenie naturalne, stosowanie zróżnicowanego płodozmianu oraz uprawa pszenicy. Najważniejszym czynnikiem skorelowanym ujemnie z bioróżnorodnością w systemie konwencjonalnym była dawka nawożenia mineralnego (NPK), a w szczególności azotu, chemiczne zabiegi ochrony roślin oraz powierzchnia działki. Intensywny wariant upraw ekologicznych charakteryzował się wyższymi wartościami wskaźników bioróżnorodności niż ekstensywny, natomiast odwrotnie w przypadku systemu konwencjonalnego, ekstensywny wariant wykazywał tu wyższe wartości niż intensywny. Istotny wpływ na wskaźniki różnorodności owadów prostoskrzydłych miała także struktura krajobrazu. W otoczeniu pól ekologicznych krajobraz był bardziej zróżnicowany. Duży udział w strukturze użytkowania gruntów miały łąki, zadrzewienia i tereny podmokłe. Wokół pól konwencjonalnych stwierdzono natomiast większy udział gruntów ornych. Wykazano dodatnią korelację różnorodności krajobrazu z różnorodności owadów prostoskrzydłych.
Efektywność plonotwórcza siarki i azotu w produkcji żyta jarego
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Narolski, Bartosz
W celu rozpoznania wpływu siarki nawozowej na plonowanie i jakość żyta jarego oraz zawartość i akumulację azotu i siarki w roślinie przeprowadzono ścisłe 3-letnie doświadczenie polowe. Przedmiotem doświadczenia było żyto jare (Secale cereale L.) odmiany Bojko nawożone zróżnicowanymi dawkami azotu (czynnik I) i siarki (czynnik II). Eksperyment przeprowadzono w latach 2009-2011 według metody split-plot, w gospodarstwie indywidualnym w Malicach koło Hrubieszowa, na glebie średniej brunatnej dystroficznej typowej (BDt), wytworzonej z gliny piaszczystej średnioziarnistej (gpśr) [PTG 2008], zaliczonej do kompleksu żytniego dobrego. Pod przedplon, którym był ziemniak zastosowano obornik bydlęcy w dawce 30 t·ha-1. Doświadczenie obejmowało 2 czynniki (w czterech powtórzeniach): 1. Nawożenie azotem w dawce: 0, 30, 60, 90 kg·ha-1 2. Nawożenie siarką w dawce: 0, 40 kg·ha-1 W trzech fazach wegetacji żyta jarego pobrano i przeanalizowano próbki materiału roślinnego (1- BBCH 30-31: liście, 2- BBCH 55-59: całe rośliny, 3 - BBCH 89-92: ziarno i słoma). W próbkach tych oznaczono plon suchej masy. W suchej masie ziarna i słomy oznaczono zawartość i akumulację ogólnych form N i S. Przed zbiorem roślin oznaczono komponenty plonu: MTZ, ilość ziaren w kłosie, obsadę roślin na 1 m2, długość kłosa i wysokość roślin. Po zbiorze roślin oznaczono plon z poletka, który następnie przeliczono na t·ha-1. W próbkach ziarna oznaczono zawartość białka ogólnego, skrobi i liczbę opadania. Obliczono charakterystyki nawożenia żyta azotem i siarką: efektywność rolniczą, fizjologiczną, indeks żniwny N i S, wykorzystanie N i S, wskaźnik efektywności końcowej N i S. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że żyto jare odmiany Bojko wykazało dodatnią reakcję na nawożenie azotem i siarką wyrażoną wielkością i jakością plonów. Najkorzystniejszy wpływ na plon ziarna żyta jarego oraz jego strukturę, cechy biometryczne i jakość technologiczną oraz chemiczną ziarna miało zastosowanie azotu (czynnik I) w dawce 60 i 90 kg·ha-1 oraz siarki (czynnik II) w ilości 40 kg·ha-1. Natomiast zastosowanie dawki 30 kg N·ha-1, bez względu na dodatek siarki, było niewystarczające dla realizacji potencjału plonotwórczego żyta. Wartość badanych cech plonu i jakości ziarna żyta jarego były silniej determinowane przez nawożenie azotem i jego współdziałaniem z warunkami pogodowymi niż przez nawożenie siarką. Obserwowano wzrost plonu biomasy żyta zebranego w fazie BBCH 30-31 i BBCH55-59, proporcjonalnie do zastosowanej dawki azotu, oraz wzrost wartości omawianych cech. Zastosowane nawożenie sprzyjało generalnie akumulacji azotu i siarki. Akumulacja jednostkowa azotu i siarki zależała istotnie od nawożenia azotem i wynosiła średnio 28,45 kg N·t-1 i 2,45 kg S·t-1. Nawożenie azotem i siarką nie wpływało istotnie na indeks żniwny azotu, natomiast obniżało indeks żniwny siarki. Przeciętnie indeks żniwny azotu wyniósł 75,85% a siarki 46,32%. Spośród badanych kombinacji najwyższą efektywność rolniczą i fizjologiczną wykorzystania azotu wykazano w warunkach zwiększenia nawożenia azotem do 60 kg·ha-1 z równoczesnym dodatkiem 40 kg S·ha-1. Biorąc pod uwagę wszystkie badane kombinacje nawożenia azotem i siarką należy stwierdzić, że najwyższe wykorzystanie azotu i najkorzystniejszy wskaźnik efektywności końcowej obliczono również dla obiektu, w którym zastosowano 60 kg N·ha-1 i 40 kg S·ha-1. Ta kombinacja powinna więc być zalecana do stosowania w praktyce nawożenia żyta jarego azotem i siarką. Wzrost nawożenia żyta azotem do 90 kg·ha-1 także wykazuje słabszy efekt, ponieważ powoduje zmniejszenie wykorzystania azotu, a dodatek siarki nawozowej zmniejsza jej wykorzystanie przez ziarno. Podsumowując należy stwierdzić, że w warunkach ujemnego bilansu siarki w glebach uprawnych konieczne jest stosowanie siarki nawozowej. Ponieważ rolnictwo polskie przechodzi na integrowany system produkcji proponuje się aby wariant 60 kg N·ha-1 w powiązaniu z 40 kg S·ha-1 był zalecany do stosowania w uprawie żyta jarego.
Różnorodność flory segetalnej i glebowego banku nasion w zbożach jarych w gospodarstwach ekologicznych i konwencjonalnych w województwie lubelskim
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Berbeć, Adam Kleofas
Celem pracy było porównanie różnorodności gatunkowej flory segetalnej i glebowego banku nasion w gospodarstwach ekologicznych i konwencjonalnych oraz ocena wpływu zabiegów agrotechnicznych na różnorodność flory segetalnej i zapas nasion w glebie. Badania przeprowadzono w latach 2012-2014 w uprawach zbóż jarych w gospodarstwach położonych na terenie województwa lubelskiego, w okresie od 10 czerwca do 5 lipca. Metodą pozyskania informacji i danych był wywiad bezpośredni z rolnikiem, analizy chemiczne gleby i badania jakościowo - ilościowe flory segetalnej oraz glebowego banku nasion. Glebowy bank nasion oznaczano metodą pośrednią (kiełkowania) przez okres 12 miesięcy. Na podstawie danych o składzie gatunkowym i liczebności chwastów i ich nasion wyliczono indeksy różnorodności Shannona i dominacji Simpsona oraz przeprowadzono inne analizy statystyczne (porównanie median, analiza korelacji i analiza skupień). Badania wykazały większą różnorodność gatunkową i liczebność flory segetalnej oraz glebowego banku nasion w gospodarstwach ekologicznych w porównaniu do konwencjonalnych. Tylko w roku, w którym warunki pogodowe uniemożliwiły wielu rolnikom przeprowadzenie zabiegów regulacji zachwaszczenia (2013 r.), nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic. O składzie gatunkowym zbiorowisk segetalnych decydował stosowany system gospodarowania oraz warunki glebowo-siedliskowe. Wykazano, że zmiany jakościowe w zbiorowiskach chwastów i glebowym banku nasion zachodzą wolniej niż zmiany ilościowe. Ponadto flora segetalna w ekologicznym systemie gospodarowania cechowała się większym wzajemnym podobieństwem w latach w porównaniu do systemu konwencjonalnego. Stwierdzono większe podobieństwo składu gatunkowego glebowego banku nasion w badanych gospodarstwach województwa lubelskiego niż zbiorowisk segetalnych występujących w łanie. W obu systemach produkcji rolnej dominowały te same gatunki, w łanach zbóż jarych: włośnica sina (Setaria pumila), chwastnica jednostronna (Echinochloa crus-galli) i perz właściwy (Elymus repens), a w glebowym banku nasion: chwastnica jednostronna (Echinochloa crus-galli) i miotła zbożowa (Apera spica-venti). Gospodarstwa województwa lubelskiego, zarówno ekologiczne, jak i konwencjonalne są ostoją cennych gatunków roślin segetalnych, czego potwierdzeniem jest obecność w nich gatunków zagrożonych wyginięciem, np. miłka letniego (Adonis aestivalis), kurzyśladu błękitnego (Anagallis foemina), stokłosy żytniej (Bromus secalinus), mysiurka drobnego (Myosurus minimus), rzadkich: kąkolu polnego (Agrostema githago), przetacznika Dillena (Veronica dillenii), chłodka drobnego (Arnoseris minima), wilczomlecza drobnego (Euphorbia exigua), bodziszka krwistego (Geranium sanguineum), groszka bulwiastego (Lathyrus tuberosus), dzwonka jednostronnego (Campanula rapunculoides) oraz objętych ochroną prawną kocanek piaskowych (Helichrysum arenarium). Przeprowadzone badania dostarczają wiedzy na temat przyrodniczej wartości gospodarstw ekologicznych i konwencjonalnych województwa lubelskiego oraz wpływu różnych zabiegów agrotechnicznych na różnorodność flory segetalnej i glebowego banku nasion. Wykazano, że mechaniczna regulacja zachwaszczenia (bronowanie) oraz stosowanie międzyplonów są zabiegami, które pozwalają na utrzymanie populacji chwastów poniżej progu szkodliwości, a jednocześnie nie wpływają negatywnie na ich różnorodność biologiczną.
Ocena zrównoważonego rozwoju gospodarstw rolnych na glebach lekkich w powiecie Przysucha
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Włodarczyk, Bogusław
Celem pracy była ocena zrównoważonego rozwoju gospodarstw rolnych w zależności od kierunku produkcji, powierzchni użytków rolnych, jakości gleb i intensywności produkcji. Badania przeprowadzono w 2005 roku, w 100 gospodarstwach rolnych położonych na glebach lekkich, na terenie powiatu Przysucha (woj. mazowieckie). Metodą pozyskiwania informacji i danych źródłowych z gospodarstw był wywiad bezpośredni z wykorzystaniem specjalnie opracowanego kwestionariusza. Zastosowano celowy dobór obiektów do badań, spośród gospodarstw współpracujących z Ośrodkiem Doradztwa Rolniczego w Radomiu. Ze względu na kierunek produkcji wyodrębniono gospodarstwa sadownicze, warzywne, mieszane i bydlęce. W ocenie uwzględniono kryteria i wskaźniki produkcyjne, ekonomiczne i ekologiczne. Badania wykazały, że pod względem stanu podstawowych czynników produkcji gospodarstwa bydlęce wyróżniały się największą powierzchnią użytków rolnych, najsłabszymi glebami oraz najmniejszymi zasobami siły roboczej i pociągowej (w przeliczeniu na 1 ha UR), a także najniższym poziomem wykształcenia właścicieli. Natomiast cechy te o skrajnie odmiennych wartościach stwierdzono w grupie gospodarstw sadowniczych. Pośredni stan zasobów miały gospodarstwa warzywne i mieszane. Wyniki produkcyjne gospodarstw zależały od ich powierzchni, jakości gleb i intensywności produkcji mierzonej wielkością kosztów bezpośrednich ponoszonych na 1 ha UR. Większa powierzchnia gospodarstw korzystnie wpływała na poziom produkcji rolniczej w jednostkach zbożowych a zarazem ujemnie na wartość produkcji towarowej i globalnej w odniesieniu do 1 ha UR. Gleby lepszej jakości i większa intensywność produkcji sprzyjały osiąganiu większej produkcji towarowej i globalnej. W ocenie ekonomicznej wyróżniły się gospodarstwa ukierunkowane na produkcję warzyw, bowiem osiągały najkorzystniejsze wskaźniki w zakresie dochodu rolniczego i parytetu dochodu. W tej ocenie najgorsze wskaźniki uzyskały gospodarstwa mieszane (łączące produkcję zwierzęcą z roślinną). Powierzchnia użytków rolnych istotnie dodatnio wpływała na wskaźniki ekonomiczne (dochody) gospodarstw warzywnych, mieszanych i bydlęcych, natomiast jakość gleb oddziaływała podobnie na dochody tylko w gospodarstwach warzywnych. Intensywność produkcji, czyli wielkość kosztów bezpośrednich (zł/ha UR), istotnie kształtowała produkcję towarową w gospodarstwach sadowniczych i warzywnych. W ocenie ekologicznej porównywane grupy gospodarstw cechowały się znacznymi dodatnimi saldami składników mineralnych (NPK) i substancji organicznej w glebie oraz niekorzystnym wskaźnikiem pokrycia gleby roślinnością. W warunkach gleb bardzo lekkich i przy wyższym poziomie intensywności produkcji salda składników mineralnych miały najwyższe wartości. W zakresie zgodności praktyk rolniczych z zasadami zrównoważonego rozwoju gospodarstw, ocenianej wskaźnikiem syntetycznym, wszystkie typy gospodarstw prezentowały wysoki poziom zrównoważenia. Wśród nich gospodarstwa sadownicze były bardziej, a bydlęce - mniej zrównoważone. Poziom zrównoważenia rozwoju gospodarstw warzywnych i bydlęcych był zależny od jakości gleby i intensywności produkcji, a przypadku bydlęcych również od powierzchni użytków rolnych. W warunkach gleb lepszej jakości i przy stosowaniu intensywniejszej produkcji oraz większej powierzchni gospodarstwa osiągały wyższy poziom zrównoważenia. Takich zależności nie stwierdzono w gospodarstwach sadowniczych i mieszanych. Spośród trzech celów gospodarowania zrównoważonego tylko dwa z nich, tj. produkcyjny (towarowość) i ekonomiczny (dochodowość), były osiągane na wysokim poziomie przez gospodarstwa warzywne. W przypadku pozostałych gospodarstw idea rozwoju zrównoważonego była trudniejsza do zrealizowania.
Przydatność wybranych wskaźników fizjologicznych do oceny wrażliwości kukurydzy na stres suszy zależnie od zaopatrzenia w potas
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Wach, Damian
Kukurydza staje się jedną z podstawowych roślin uprawy polowej w Polsce. Kukurydza jako praktycznie jedyna roślina typu C4 ma małe jednostkowe zużycie wody, natomiast duże zapotrzebowanie na wodę związane z jej produkcyjnością. O sukcesie w uprawie kukurydzy wydają się bardziej decydować okresowe niedobory wody nazywane stresami suszy niż całkowita ilość opadów w okresie wegetacyjnym. Świadomość tego w połączeniu z małą liczbą danych piśmiennictwa leżała u podstaw tej pracy. Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu krótkotrwałych stresów suszy na wartości wybranych wskaźników fizjologicznych oraz na wielkość i strukturę plonu rośliny kukurydzy zależnie od stanu jej zaopatrzenia w potas. Doświadczenie wazonowe przeprowadzono w latach 2013-2015 w hali wegetacyjnej RZD IUNG-PIB w Grabowie. Doświadczenie prowadzono w 9-kilogramowych wazonach z jedną rośliną kukurydzy w wazonie. Czteroczynnikowe doświadczenie założono w układzie pełnej randomizacji w 5 powtórzeniach. Pierwszym czynnikiem były dwie odmiany kukurydzy o różnym kierunku użytkowania (Jawor – na ziarno i Sumaris – na kiszonkę), drugim wilgotność podłoża na 3 poziomach: kontrola i dwa obiekty stresowe w fazach 6-7 liścia BBCH 16-17 (S1) i ukazywania się wiech BBCH 51-53 (S2), trzecim była zasobność podłoża w potas, niska (K0), wysoka (K1) i bardzo wysoka (K2), a czwartym termin wykonania pomiarów wskaźników fizjologicznych, przed wprowadzeniem stresu S1, po zakończeniu stresu S1, po zakończeniu stresu S2 i na 3 tygodnie po zakończeniu S2. W każdym z terminów pomiarów określano przy życiowo metodami instrumentalnymi wskaźniki, wymiany gazowej (LI-6400 Portable Photosynthesis System); fluorescencji chlorofilu (Handy PEA chlorophyll fluorimeter); zawartość chlorofilu i flawonoidów (Dualex 4); indeks SPAD (Hydro-N-tester), temperaturę liścia (Fluke 572 IR thermometer), stężenie potasu w soku komórkowym (Cardy K+ meter). Po zbiorze określano plon i elementy plonu oraz oznaczano zawartość potasu w suchej masie metodą spektrometrii rentgenowskiej. W wyniku przeprowadzonych badań sformułowano następujące wnioski: − Trzytygodniowy stres suszy od fazy 6-7 liścia (BBCH 16-17) powoduje spadek plonu biomasy kukurydzy o ok. 40% i ziarna o ok. 50%. Stres od fazy ukazywania się wiech (BBCH 51-53) powoduje analogiczne spadki plonu o 34% i 42%. − Spadek plonu ziarna kukurydzy ziarnowej wynika ze spadku liczny ziaren w kolbie, przy zachowaniu niezmienionej masie tysiąca ziaren. Kukurydza kiszonkowa reaguje na stres suszy zmniejszeniem udziałem ziarna w plonie końcowym a więc pogorszeniem wartości kiszonki. − Skutki stresu suszy można przewidywać na podstawie oznaczanych przyżyciowo wskaźników fizjologicznych. Wskaźniki te można ułożyć w szereg: przewodnictwo szparkowe > tempo transpiracji > tempo fotosyntezy > wskaźnik funkcjonowania fotoukładu II > zawartość chlorofilu > indeks SPAD > stężenie potasu w soku komórkowym > zawartość flawonoidów > wskaźnik NBI > temperatura liścia > wydajność kwantowa fotoukładu II zgodnie z malejącą wrażliwością na stres suszy. − Jedynym wskaźnikiem fizjologicznym reagującym na zaopatrzenie kukurydzy w potas było stężenie potasu w soku komórkowym liścia. Jako wystarczające stężenie oznaczone przyżyciowo metodą jonometryczną można przyjąć 200 ppm K+. − W warunkach badań własnych na glebie o zawartości 125mg K2O w 1kg gleby, nie stwierdzono współdziałania wzrastającego nawożenia potasem i tolerancji rośliny kukurydzy na stresy suszy.
Wpływ stresu suszy na plonowanie, przebieg procesów fizjologicznych oraz skład chemiczny traw pastewnych z rodzajów Lolium, Festuca i Festulolium
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Fariaszewska, Anna
W warunkach zmieniającego się klimatu i coraz częściej występujących długich okresów posusznych celowe wydaje się poznanie reakcji różnych gatunków i odmian traw na niekorzystne czynniki środowiska, w tym suszę oraz możliwości ich adaptacji i aklimatyzacji do zmieniających się warunków. Celem podjętych badań była ocena reakcji wybranych gatunków i odmian traw pastewnych na umiarkowany stres suszy. Do badań wykorzystano dziewięć odmian traw pastewnych, należących do pięciu gatunków: Lolium perenne odm. Melluck i Meltador, Lolium multijl.orum odm. Meldiva i Melmia, Festuca pratensis odm. Merifest i Merifest Tp, Festuca arundinacea odm. Barolex i Callina oraz Festulolium braunit odm. Felopa. Wszystkie trawy testowano w warunkach wazonowych i polowych. Doświadczenie wazonowe przeprowadzono w układzie kompletnie zrandomizowanym, w czterech powtórzeniach, w szklarni Instytutu Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowego Instytutu Badawczego (IUNG-PIB) w Puławach w 2013 roku. Zastosowano dwa poziomy wilgotności gleby: 70% ppw (wilgotność optymalna) i 40% ppw (stres suszy), w czterech reżimach wodnych (I-wilgotność optymalna przez cały okres wegetacji, II, III i IV -wilgotność gleby obniżana do 40% ppw w kolejnych trzech odrostach, trzy tygodnie przed zbiorem). Doświadczenie polowe realizowano w układzie losowanych podbloków (split-plot), w trzech powtórzeniach na polu doświadczalnym Institute for Agricultural and Fisheries Research (ILVO) w Melle (Belgia), w latach 2013-2015. Stres suszy zastosowano w trzecim odroście, pod trzema ruchomymi osłonami przeciwdeszczowymi z systemem zraszaczy wodnych w 2014 i 2015 roku. Zastosowano dwa poziomy wilgotności gleby: optymalny (nawadnianie-wilgotność objętościowa gleby utrzymywana na poziomie ok. 20%), stres suszy (zaprzestanie nawadniania i utrzymywanie objętościowej wilgotności gleby na poziomie nie niższym niż 7.5%). Oceniano plon suchej masy traw, zawartość suchej masy, parametry wymiany gazowej i fluorescencji chlorofilu, zawartość proliny, flawonoidów, kwasów fenolowych oraz skład chemiczny masy roślinnej. Analiza uzyskanych wyników wykazała istotny spadek łącznego plonu suchej masy u wszystkich badanych gatunków i odmian traw w warunkach stresu w doświadczeniu wazonowym. Największą redukcję plonu zanotowano u L. perenne, a najmniejszą u F. pratensis. Słaby wpływ niedoboru wody na łączny plon traw zaobserwowano w 2014 roku, natomiast istotny spadek wydajności w tych warunkach w 2015 roku w doświadczeniu polowym . Największą redukcję łącznego plonu suchej masy zanotowano u F. arundinacea (w 2014 r.) i u F. pratensis (w 2015 r.), zaś najmniejszą - u L. perenne (w 2014 r.) i u F. raundinacea (w 2015 r.). Niezależnie od poziomu wilgotności gleby, w 2014 r. najlepiej plonowały odmiany L. multiflorum, a w 2015 - F. arundinacea. Pod wpływem stresu zawartość suchej masy wyraźnie wzrosła u wszystkich badanych gatunków i odmian traw, zarówno w doświadczeniu wazonowym jak i polowym. Największym wzrostem zawartości suchej masy charakteryzował się mieszaniec F. braunii. Gatunki z rodzajów Lolium i Festuca reagowały podobnym zwiększeniem zawartości suchej masy, przy czym odmiany diploidalne gromadziły jej więcej niż tetraploidalne. Całkowita powierzchnia liściowa badanych traw uległa istotnemu zmniejszeniu pod wpływem stresu wodnego, przy czym reakcja poszczególnych gatunków była podobna. Parametry wymiany gazowej liści traw istotnie zmniejszyły się w warunkach ograniczonej wilgotności gleby. W doświadczeniu wazonowym mieszaniec F. braunii najmniej ograniczył proces fotosyntezy, zaś największą redukcję intensywności tego procesu zanotowano u F. pratensis. W warunkach polowych natomiast, w 2014 r. niedobór wody w glebie najbardziej zahamował asymilację C02 u L. multiflorum i F. pratensis , natomiast najmniej u F. arundinacea. W 2015 roku wszystkie gatunki traw charakteryzowały się podobnymi spadkami intensywności fotosyntezy. Stres suszy wpłynął na ograniczenie procesu transpiracji przewodności szparkowej u wszystkich badanych traw. W doświadczeniu wazonowym L. multiflorum i F. prate nsis charakteryzowały się największym spadkiem procesu transpiracji, a L. multiflorum przewodności szparkowej. Najmniej transpirację ograniczył mieszaniec F. braunii, a przewodnictwo szparkowe - L. perenne i F. pratensis. Analiza wyników uzyskanych w doświadczeniu polowym wykazała, największe ograniczenie transpiracji u F. braunii iL. perenne, zaś najmniejsze - u F. pratensis. Pod wpływem stresu przewodność szparkowa została znacznie bardziej ograniczona w 2015 niż w 2014 roku iw większym stopniu u gatunków Festuca niż Lolium. Efektywność wykorzystania wody (WUE) była różna u badanych gatunków traw. W doświadczeniu wazonowym tylko w I odroście trawy lepiej gospodarowały wodą w warunkach stresu suszy w porównaniu do optymalnego nawodnienia gleby. W doświadczeniu polowym natomiast, charakteryzowały się większym wzrostem współczynnika WUE niż w doświadczeniu wazonowym, zaś najlepiej wykorzystywała wodę L. perenne. Zawartość wody w glebie modyfikowała parametry fluorescencji chlorofilu. Maksymalna wydajność kwantowa PSU (FiFin ratio) uległa słabemu obniżeniu w obu doświadczeniach, przy czy w warunkach polowych większe różnice zaobserwowano w roku 2015 niż 2014. Indeks witalności roślin (Pl) uległ obniżeniu w warunkach doświadczenia wazonowego, najbardziej u F. pratensis, zaś w doświadczeniu polowym u F. braunii w 2014 r., a u F. arundinacea w 2015 r. Wyniki badań wykazały, że niedobór wody w glebie przyczyniał się do akumulacji przez trawy proliny, flawonoidów i kwasów fenolowych w obu przeprowadzonych doświadczeniach, przy czym warunki prowadzonych badań w dużym stopniu wpływały na gromadzenie tych metabolitów przez poszczególne gatunki.F. pratensis charakteryzowała się znacznie większym wzrostem zawartości proliny niż pozostałe gatunki badanych traw w doświadczeniu wazonowym, natomiast L. perenne i F. pratensis zgromadziły najwięcej proliny w eksperymencie polowym. W warunkach suszy koncentracja flawonoidów najbardziej zwiększyła się u F. pratensis w doświadczeniu wazonowym, a u L. multiflorum w doświadczeniu polowym. Natomiast zawartość kwasów fenolowych najbardziej wzrosła u L. perenne w doświadczeniu wazonowym oraz F. braunii w doświadczeniu polowym. Stres wywołany niedoborem wody w glebie przyczynił się do zmiany składu chemicznego suchej masy badanych traw. W obu przeprowadzonych doświadczeniach wykazano obniżenie zawartości kwaśnej (ADF) i neutralnej frakcji detergentowej (NDF) u wszystkich badanych gatunków. Testowane odmiany traw wykazały tendencję do gromadzenia białka ogólnego (CP) i cukrów rozpuszczalnych (WSC) w doświadczeniu wazonowy m, natomiast w doświadczeniu polowym zaobserwowano spadek zawartości CP w 2014 r. i jego wzrost w 2015 r. W warunkach stresu suszy zaobserwowano tendencję do spadku w strawności suchej masy w obu doświadczeniach, natomiast strawność substancji organicznej wzrosła w doświadczeniu wazonowym, a w doświadczeniu polowym w 2015 r.
Wpływ zawartości miedzi i cynku w glebie na degradację wybranych substancji czynnych herbicydów
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Kalitowska, Olga
Celem podjętych badań było określenie wpływu miedź i cynku na przebieg i tempo degradacji wybranych substancji czynnych herbicydów w glebie, jak również ocena tego wpływ w zależności od źródła zanieczyszczenia. Doświadczenia prowadzono w warunkach kontrolowanych. Gleby do testów pobrano z pól uprawnych, z warstwy ornej 0-20 cm. Badania prowadzono dla dwóch typów gleby o odmiennych właściwościach fizykochemicznych. W każdym z wariantów badań wykorzystano dwie gleby o zróżnicowanej zawartości Cu i Zn. Pierwsza grupa gleb (GS1; GS2) o zwiększonej zawartości obu pierwiastków , pochodziła z terenów rolniczych w pobliżu Huty Miedzi Legnica. Druga grupa gleb(GN1; GN2) o niskiej zawartości Cu i Zn została pobrana z pól uprawnych w okolicy Wrocławia . Dla ograniczenia wpływu właściwości gleby na rozkład herbicydu, gleby w obrębie jednego wariantu badania nie różniły się właściwościami fizykochemicznymi. Ponadto część gleby GN w sposób sztuczny, w warunkach laboratoryjnych, skażono solami Cu i Zn w stężeniu odpowiadającemu skażeniu gleby pobranej z okolic Huty Miedzi Legnica. Na tak przygotowane gleby aplikowano herbicydy zawierające metazachlor, chlorotoluron i bromoksynil. Próbki gleb do oznaczania pozostałości herbicydów pobierano w przyjętych odstępach czasu. Pozostałości nierozłożonych herbicydów oznaczano techniką chromatograficzną HPLC/UV i GC/EC. W badanych glebach oznaczono również aktywność mikrobiologiczną. Jako wskaźnik tego parametru przyjęto ilość dehydrogenaz obecnych w materiale glebowym . Badane herbicydy charakteryzują się średnią trwałością w glebie. Ich czas połowicznego rozkładu, w warunkach prowadzenia doświadczeń, waha się od 8 do 44 dni. Obecność miedzi i cynku w glebie modyfikuje rozkład badanych substancji. Przebieg i tempo tego procesu jest uzależnione od rodzaju substancji aktywnej herbicydu, typu gleby i źródła skażenia metalami. Ponadto, aplikacja herbicydów powodowała krótkotrwałe, trwające ok. 7 dni, zmniejszenie aktywności mikrobiologicznej gleby. Po tym czasie aktywność wzrastała do poziomu zbliżonego do pierwotnego.
Ocena produkcyjno-ekonomiczna różnych systemów uprawy roli pod pszenicą ozimą
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Dobosz, Marcin
Badania przeprowadzono w latach 2008-2010 na bazie dwóch statycznych doświadczeń łanowych, założonych metodą długich pasów, zlokalizowanych w dwóch miejscowościach: RZD IUNG Kępa - Puławy (powiat puławski, gmina Puławy), gdzie doświadczenie założono jesienią 2006 roku na ciężkiej madzie brunatnej o składzie granulometrycznym pyłu ilastego oraz w Rogowie (powiat zamojski, gmina Grabowiec) założone w 2002 roku na glebie brunatnej właściwej o składzie granulometrycznym pyłu ilastego. Gleby w obu miejscowościach zaliczano do II klasy bonitacyjnej i kompleksu pszennego dobrego. Ich zasobność w fosfor, potas i magnez była wysoka, odczyn zbliżony do obojętnego, a zawartość próchnicy wynosiła około 2,2% na Kępie w Puławach, zaś w Rogowie 1,8%. W obu doświadczeniach stosowano trójpolowe zmianowanie, na Kępie: rzepak ozimy - pszenica ozima -pszenica ozima, a w Rogowie: groch -pszenica ozima -pszenica ozima. Badania dotyczyły oceny wpływu wieloletniego stosowania uproszczeń w uprawie roli na plonowanie pszenicy ozimej, jakość ziarna, zachwaszczenie łanu i nasilenie występowania chorób podstawy źdźbła, wybrane właściwości gleby oraz efektywność ekonomiczną. Plon ziarna pszenicy, niezależnie od sposobu uprawy roli i przedplonu, wynosił na Kępie 7,9 t/ha, zaś w Rogowie 7,4 t/ha. Pszenica ozima, niezależnie od przedplonu, najwyżej plonowała na uprawie bezorkowej, zarówno na Kępie w Puławach, jak i w Rogowie. W obu doświadczeniach nie stwierdzono jednoznacznego wpływu porównywanych systemów uprawy roli na cechy jakościowe ziarna pszenicy ozimej. Zawartość białka ogólnego w ziarnie oraz glutenu mokrego były najwyższe na uprawie tradycyjnej, a istotnie niższe na obiektach z siewem bezpośrednim. Udowodniono, że nasilenie chorób podstawy źdźbła oraz systemu korzeniowego pszenicy ozimej w fazie dojrzałości mleczno-woskowej zależało od badanych czynników oraz warunków siedliskowych. Na obiektach z siewem bezpośrednim nasilenie chorób podstawy źdźbła pszenicy ozimej było w obu miejscowościach, niezależnie od przedplonu, istotnie mniejsze niż na dwóch pozostałych sposobach uprawy . Prawidłowość ta wyraźnie zaznaczyła się po obu przedplonach i we wszystkich latach badań. Nasilenie tej grupy chorób wyraźnie zależało od przebiegu pogody w latach. Na Kępie, w okresie stosowania zróżnicowanej uprawy roli, nie stwierdzono wyraźnego jej wpływu na żyzność gleby. W Rogowie natomiast zawartość materii organicznej i przyswajalnych składników pokarmowych, średnio za 3 lata badań, dla warstwy gleby 0-30 cm na obiektach z uprawą bezorkową i siewem bezpośrednim była istotnie większa, niż na uprawie tradycyjnej. W pracy przedstawiono również uproszczoną analizę ekonomiczną, wyliczając nadwyżkę bezpośrednią, która w obu miejscowościach zależała od przedplonu. W przypadku wysiewu pszenicy po dobrych przedplonach nadwyżka bezpośrednia na obiekcie z siewem bezpośrednim była nawet większa niż uprawie płużnej. Natomiast zastosowanie bezorkowej uprawy roli umożliwiło ograniczenie nakładów robocizny oraz paliwa o około 15 - 20%, w porównaniu do uprawy tradycyjnej - płużnej. W przypadku siewu bezpośredniego różnica ta wyniosła około 40%.
Przydatność wybranych odmian pszenicy jarej do jesiennego siewu
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2017) Wyzińska, Marta
Celem pracy była ocena przydatności wybranych odmian pszenicy jarej do jesiennego siewu. Badania polowe realizowano w trzech punktach doświadczalnych oraz wykonano analizy laboratoryjne ziarna. Zakres badań obejmował ocenę wpływu terminu siewu i odmiany pszenicy na: występowanie poszczególnych faz rozwojowych pszenicy, liczbę pędów i gromadzenie suchej masy w fazie krzewienia i strzelania w źdźbło, plonowanie i cechy struktury plonu oraz jakość ziarna. W badaniach uwzględniono trzy terminy siewu (dwa jesienne i jeden wiosenny) oraz pięć odmian pszenicy jarej (Tybalt, Cytra, Bombona, Monsun, Parabola). Z badań wynika, że długość okresu wegetacji i poszczególnych faz rozwojowych pszenicy zależała od terminu siewu oraz lokalizacji doświadczenia. Opóźnienie terminu siewu powodowało skrócenie okresu wegetacji a także trwania poszczególnych podokresów. Stwierdzono wpływ terminu siewu na liczbę pędów z rośliny w fazie krzewienia i strzelania w źdźbło. W fazie krzewienia we wszystkich miejscowościach, większą liczbą pędów charakteryzowały się rośliny z siewu w terminie pierwszym jesiennym. Natomiast w fazie strzelania w źdźbło zarówno w Bezku, jak i Czesławicach większą liczbę pędów na roślinach stwierdzono na obiektach zasianych wiosną. Termin siewu istotnie różnicował plon suchej masy z rośliny oraz z jednostki powierzchni. Wyższe wartości tych cech stwierdzono na obiektach z jesiennymi siewami. Odmiany pszenicy reagowały zwyżką plonu w warunkach jesiennych terminów siewu w porównaniu do osiągniętych w warunkach siewu wiosennego. Do najwyżej plonujących w tych terminach należy zaliczyć odmiany Tybalt i Monsun. Stwierdzono zróżnicowanie w latach cech struktury plonu. Liczba roślin i kłosów z jednostki powierzchni oraz rozkrzewienie produkcyjne zależały istotnie od obu badanych czynników (odmiana pszenicy, termin siewu) oraz warunków występujących w punktach doświadczalnych. Czynniki doświadczenia wpływały istotnie na wartość technologiczną ziarna pszenicy. Najbardziej zmienną cechą jakości pod wpływem czynników doświadczenia była ilość i jakość glutenu.
Zastosowanie klasyfikacji obiektowej zdjęć satelitarnych do weryfikacji granic gatunków gleb
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2018) Miturski, Tomasz
Gleba stanowi główny element siedliska rozwoju rośliny, stąd posiadanie informacji o jej właściwościach i przestrzennym rozmieszczeniu (mających wpływ na rozwój roślin uprawnych) stanowi podstawę świadomej i racjonalnej produkcji rolnej. Głównym źródłem informacji o przestrzennej lokalizacji gatunków gleb, w Polsce, są mapy glebowe oraz mapy glebowo-rolnicze. Aktualnie poszukuje się szybkich i tanich metod weryfikacji i aktualizacji treści zawartych na tych mapach. Jedną z takich metod jest wykorzystanie zobrazowań satelitarnych wierzchniej warstwy ziemi. W ramach niniejszej rozprawy dokonano określenia możliwości zastosowania techniki klasyfikacji obiektowej zobrazowań satelitarnych do wyznaczenia granic gatunków gleb, a także oceny efektywności zastosowania szeregu czasowego wskaźników teledetekcyjnych i numerycznego modelu terenu w procesie klasyfikacji obiektowej. Do badań wykorzystano numeryczne modele terenu oraz wartość minimalną, maksymalną, medianę i średnią szeregu czasowego zobrazowań pozyskanych z satelity Landsat 8, dla których obliczone zostały wskaźniki teledetekcyjne: znormalizowany różnicowy wskaźnik wegetacji (NDVI), znormalizowany różnicowy wskaźnik wody (NDWI), temperatura radiacyjna gruntu. Badania zostały przeprowadzone na obszarze czterech gmin o zróżnicowanych warunkach środowiskowych. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, iż zastosowanie techniki klasyfikacji obiektowej do określenia gatunków wierzchniej warstwy gleb na podstawie zobrazowań satelitarnych z satelity Landsat 8 oraz numerycznego modelu terenu, daje wyniki nieco mniej dokładne lub zbliżone do informacji o gatunkach zawartych na mapach glebowo-rolniczych w skali 1:25 000. Dzięki przeprowadzonej pracy badawczej, zauważone zostały czynniki techniczne jak i metodologiczne które mają wpływ na dokładność wyników oraz zaproponowano możliwość ich udoskonalenia. Wnioski płynące z pracy dowodzą potrzeby dalszego poszukiwania metod szybkiej i w wierzchniej warstwy gleby.
Profil wolnych aminokwasów Stellaria media (L.) Vill. i Viola tricolor L. jako wskaźnik reakcji na czynniki środowiskowe
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2018) Dziągwa-Becker, Magdalena
Prezentowana praca doktorska ma charakter metodyczno-badawczy i składa się z dwóch etapów. W I Etapie została opracowana metoda oznaczania wolnych aminokwasów w świeżym materiale roślinnym z wykorzystaniem techniki chromatografii cieczowej z analizatorem mas typu potrójny kwadrupol (LC-MS/MS). W II Etapie badań wykorzystano opracowaną metodę do oceny wpływu warunków środowiskowych na zawartość wolnych aminokwasów w powszechnie towarzyszących człowiekowi popularnych chwastach segetalnych, często będących wartościowym materiałem zielarskim wykazującym właściwości lecznicze. Badano profil wolnych aminokwasów białkowych w gwiazdnicy pospolitej, fiołku trójbarwnym i fiołku polnym. Pomimo, że pula wolnych aminokwasów jest średnio o 100 - 1000 razy mniejsza niż aminokwasów wbudowanych w białka, to ich rola w metabolizmie roślin jest znacząca. Oprócz funkcji budulcowej białka, stanowią one materiał do biosyntezy innych związków azotowych, takich jak nukleotydy, fitohormony lub metabolity wtórne. W przyrodzie występuje ponad 300 aminokwasów, wśród których 20 uważa się za podstawowe aminokwasy białkowe. W prezentowanej pracy oznaczono jakościowo i ilościowo 19 z nich, za wyjątkiem cysteiny. W ramach I Etapu badań przeprowadzono optymalizację i walidację opracowanej metody oznaczania aminokwasów. Na optymalizację składało się określenie procedury przygotowania próbki, dobór parametrów chromatograficznych i parametrów spektrometru mas. Przy walidacji uwzględniono dobór przejść jonowych dla każdego związku, krzywą kalibracyjną, precyzję, dokładność, LOD i LOQ. Walidację przeprowadzko w oparciu o wytyczne zawarte w dokumencie ICH Q2(R1) (2005) i SANCO (2014). Opracowana metoda okazała się powtarzalna, wiarygodna i czuła. Dzięki temu mogła być z powodzeniem użyta w dalszym etapie badań do oznaczania profili wolnych aminokwasów w badanych chwastach. W II Etapie materiałem badawczym była gwiazdnica pospolita, fiołek trójbarwny i fiołek polny, pochodzące z kilku siedlisk naturalnych w rejonie Dolnego Śląska, a także rośliny hodowane w warunkach kontrolowanych w komorach klimatycznych. Czynnikiem różnicującym była gleba o zmiennych właściwościach fizykochemicznych takich jak odczyn, skład granulometryczny, zawartość węgla organicznego oraz przyswajalnego fosforu i potasu. Do badań pobierano całe rośliny w pełnej dojrzałości (BBCH 5). Przeprowadzone badania wykazały, że wszystkie trzy gatunki chwastów zawsze zawierały pełny komplet 19 aminokwasów. Stwierdzono również, że większa zawartość węgla organicznego i frakcji iłu, a co za tym idzie większa zawartość azotu, powodowały wzrost całkowitej zawartości aminokwasów w badanych roślinach, w stosunku do gleb charakteryzujących się mniejszą żyznością. Dzięki temu zawartość wolnych aminokwasów w chwastach mogła być wskaźnikiem żyzności gleb, na których chwasty te rosły. Ponadto zauważono, że warunki glebowe wyraźnie różnicowały poziom całkowitej zawartości wszystkich aminokwasów łącznie, nie wpływając znacząco na procentowy udział poszczególnych aminokwasów w ich całkowitej puli, który pozostawał względnie stały dla danego gatunku. Dominującymi aminokwasami, mającymi ponad 70% udziału w puli wszystkich 19 badanych, były w przypadku gwiazdnicy - glutamina, kwas glutaminowy i asparaginowy, a w przypadku fiołka trójbarwnego i polnego - alanina i walina. Dodatkowo stwierdzono, że fiołek trójbarwny i fiołek polny charakteryzowały się większym udziałem aminokwasów egzogennych niż gwiazdnica pospolita, co świadczy o większej wartości odżywczej fiołków. Możliwość przyszłego wykorzystania wyników rozprawy związana jest głównie z zastosowaniem opracowanej metody analitycznej w różnego rodzaju badaniach naukowych, 1 głównie związanych z monitorowaniem stresu oksydacyjnego u roślin, który objawia się zmianami w profilu aminokwasowym. Jednym z ciekawszych zagadnień może być użycie metody do monitorowania stresu herbicydowego w roślinach uprawnych.
Saponiny z korzenia mydlnicy lekarskiej (Saponaria officinalis L.) – budowa chemiczna, oznaczanie ilościowe i aktywność biologiczna
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2019) Moniuszko-Szajwaj, Barbara
Celem pracy było wyodrębnienie saponin triterpenoidowych z korzenia mydlnicy lekarskiej (Saponaria officinalis L.) i ustalenie ich pełnej struktury chemicznej; opracowanie metody UPLC-ESI-MS do oznaczania zawartości poszczególnych saponin triterpenoidowych w korzeniu mydlnicy lekarskiej oraz określenie zmiany zwartości i składu saponin z korzeni mydlnic pochodzących z różnych stanowisk; zbadanie wybranych aktywności biologicznych saponin z korzenia mydlnicy lekarskiej, takich jak: aktywność allelopatyczna, przeciwgrzybowa i hemolityczna. Do izolacji saponin oraz badań wybranych aktywności biologicznych użyto materiał roślinny, w postaci zmielonych korzeni mydlnicy lekarskiej, pochodzący z komercyjnego źródła (Herbapol Kraków S.A). Natomiast do oceny składu i zawartości saponin w korzeniach mydlnic, pochodzących z różnych stanowisk, wykorzystano materiał pozyskany ze stanowisk naturalnych: z Sochocina w województwie mazowieckim, z rejonu Warmińsko-Mazurskiego, Jaworowa w obwodzie lwowskim, Mszańca w obwodzie tarnopolskim, z Zaklikowa w województwie podkarpackim, oraz Opatkowic, Łęki i Jaroszyna w województwie lubelskim, a także materiał z dwuletniej uprawy mydlnicy, prowadzonej na poletku doświadczalnym IUNG-PIB w Puławach. Z korzenia mydlnicy lekarskiej (S. officinalis) wyizolowano technikami chromatografii preparatywnej 19 saponin, których strukturę określono metodami spektralnymi, takimi jak: spektrometria mas i magnetyczny rezonans jądrowy (MS, NMR). Ustalono, że 12 spośród wyizolowanych saponin, to glikozydy kwasu gipsogenowego i jego pochodnych, a 7, to glikozydy kwasu kwilajowego. Osiem saponin (3 z aglikonem kwasu gipsogenowego i jego pochodnych i 5 kwasu kwilajowego) okazało się być związkami nowymi, nieopisanymi dotychczas w literaturze. Oprócz nowych saponin, po raz pierwszy, w tej roślinie, stwierdzono występowanie dianchinenozydu B i wakkarozydu D. Opracowano metodę UPLC-ESI-MS ilościowego oznaczania saponin w materiale roślinnym mydlnicy lekarskiej. Procentowa zawartość saponin w korzeniu mydlnicy lekarskiej wyniosła 7,4% suchej masy korzenia. Dominującymi saponinami w korzeniu mydlnicy okazały się być nowe związki nr 4, (3-O-β-D-galaktopiranozylo-(1→2)-[β-Dksylopiranozylo-(1→3)]-β-D-glukuronopiranozylo 28-O-β-D-glukopiranozylo-(1→3)-β-Dksylopiranozylo-(1→4)-α-L-ramnopiranozylo-(1→2)-[β-D-ksylopiranozylo-(1→3)-(4-Oacetylo)-β-D-chinowopiranozylo-(1→4)]-β-D-fukopiranozyd kwasu kwilajowego) i nr 7 (3-O-β-D-galaktopiranozylo-(1→2)-[β-D-ksylopiranozylo-(1→3)]-β-D-glukuronopiranozylo 28-O-β-D-glukopiranozylo-(1→3)-β-D-ksylopiranozylo-(1→4)-α-L-ramnopiranozylo-(1→2)[(4-O-acetylo)-β-D-chinowopiranozylo-(1→4)]-β-D-fukopiranozyd kwasu kwilajowego) oraz saponariozyd A z zawartością odpowiednio 12,10 mg/g, 9,23 mg/g i 7,48 mg/g suchej masy korzenia. Udział procentowy glikozydów kwasu kwilajowego wyniósł 64,81%, natomiast sumaryczny udział kwasu gipsogenowego i jego pochodnych wyniósł 35,19%. Porównano zawartość saponin w ekstraktach korzeni mydlnic z roślin, pochodzących z różnych stanowisk. Stwierdzono, że korzenie mydlnic, w zależności od stanowiska, różniły się pod względem jakościowej i ilościowej zawartości saponin (rozpiętość zawartości saponin kształtowała się od 69,18 mg/g suchej masy dla rośliny, pochodzącej z Zaklikowa, do 30,63 mg/g dla rośliny, pochodzącej z Opatkowic). Po zbadaniu aktywności allelopatycznej okazało się, że saponiny z korzenia mydlnicy lekarskiej hamują kiełkowanie i wzrost sałaty, rzeżuchy, gorczycy i cebuli, przy czym silniej hamują wzrost korzeni, niż pędów. Saponiny mydlnicy hamują wzrost grzybów patogennych zbóż Gaemannomyces graminis var. tritici i Fusarium culmorum; okazało się, że czułość izolatu F. culmorum na saponiny była dużo słabsza w porównaniu do G. graminis var. tritici. Wykazano, że zarówno frakcja saponinowa, jak również frakcja saponin bogata w glikozydy kwasu kwilajowego, działają silnie hemolizująco na czerwone krwinki. Porównanie obu frakcji pokazało, że zarówno glikozydy kwasu gipsogenowego, jak i kwilajowego, mają podobną zdolność hemolityczną oraz, że saponiny z mydlnicy lekarskiej mają silniejsze właściwości hemolityczne, niż 3-glukozyd kwasu medikagenowego.
Wpływ pyłu kamiennego na ograniczenie fitoprzyswajalności miedzi, niklu i cynku z gleb zanieczyszczonych tymi pierwiastkami
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2019) Jakubowski, Marek
Celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie reakcji mozgi trzcinowatej (Phalaris arundinacea) na zanieczyszczenie gleby miedzią, niklem i cynkiem oraz na zastosowany dodatek odpadowego pyłu skalnego do gleby i jego wpływu na zmianę właściwości gleby. Badania prowadzono w latach 2011 – 2012, w obetonowanych mikropoletkach o powierzchni 1 m2, wypełnionych glebą lekką symulacyjnie zanieczyszczoną metalami, z którą wymieszano pył kamienny do głębokości 20 cm. Doświadczenie założono jako dwuczynnikowe, w układzie kompletnej randomizacji, w czterech powtórzeniach. Pierwszym czynnikiem był rodzaj i poziom zanieczyszczenia gleby metalami, obejmujący 10 obiektów: kontrolę bez metali oraz po trzy poziomy zanieczyszczenia miedzią (Cu1-Cu3), niklem (Ni1-Ni3) i cynkiem (Zn1-Zn3). Drugi czynnik stanowiła remediacja gleby obejmująca kontrolę bez remediacji oraz remediację pyłem kamiennym w dawce 3 kg.m-2. Określono plony części nadziemnej rośliny po każdym sezonie wegetacyjnym oraz plony korzeni po zakończeniu badań. W próbkach roślinnych oznaczano zawartości badanych metali, a w częściach nadziemnych również zawartość makroelementów. Przed założeniem doświadczenia oraz po zakończeniu każdego okresu wegetacji w próbkach gleby oznaczono zawartość Cu, Ni i Zn po ekstrakcji 1M HCl, a także skład granulometryczny, zawartość węgla organicznego, pH, kwasowość hydrolityczną, sumę zasad i pojemność sorpcyjną. Scharakteryzowano również skład mineralogiczny i chemiczny odpadowego pyłu kamiennego oraz jego właściwości fizyczne. Wyniki badań wskazują, że mozga trzcinowata uprawiana na glebie zanieczyszczonej metalami dobrze tolerowała nadmiar miedzi w podłożu do zawartości około 250 mg·kg-1, niklu do 140 mg·kg-1 oraz cynku do poziomu 560 mg·kg-1. Roślina najłatwiej pobierała z gleby cynk i transportowała go w znacznym stopniu do części nadziemnej, co świadczy o możliwości zastosowania jej do fitoekstrakcji cynku z gleby średnio zanieczyszczonej tym pierwiastkiem. Aplikacja pyłu kamiennego do gleby zanieczyszczonej metalami wpłynęła na ograniczenie ich dostępności i fitoprzyswajalności oraz zmianę dystrybucji w roślinie pomiędzy korzeniami a częścią nadziemną. Pozytywny efekt dodatku pyłu do gleby zanieczyszczonej miedzią, niklem i cynkiem, w postaci wzrostu tolerancji mozgi trzcinowatej na metale, ujawniał się dopiero przy odpowiednio wysokim poziomie zawartości tych pierwiastków w glebie.
Zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w glebach w zależności od składu frakcyjnego materii organicznej
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2019) Ukalska-Jaruga, Aleksandra
Degradacja gleb przez związki chemiczne to jeden ze współczesnych problemów ochrony powierzchni ziemi (COM(2006)231). Proces ten prowadzi do zaburzenia równowagi chemicznej, niekorzystnych zmian przyswajalności składników oraz ograniczenia aktywności biologicznej gleb. Gleby zanieczyszczone wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA), zasługują na szczególną uwagę ze względu na stosunkowo wysoką odporność tych związków na rozkład, długi czas pozostawania w glebie oraz toksyczne właściwości względem organizmów żywych. Podstawowym czynnikiem wpływającym na zakres akumulacji WWA oraz ich oddziaływania w środowisku glebowym jest zawartość materii organicznej (OM). Ogólnym celem badań prowadzonych w ramach rozprawy doktorskiej była analiza wpływu składu frakcyjnego OM na zawartość WWA w glebach. Cele szczegółowe pracy obejmowały adaptację metod frakcjonowania materii organicznej wraz z oceną wdrożonych metodyk (Cel 1) oraz wytypowanie frakcji OM, które mogą w istotny sposób wpływać na akumulację WWA w glebach (Cel 2). Zakres pracy obejmował badania gleb z terenu poddanego długotrwałej i silnej antropopresji przemysłowej. Do realizacji Celu 1 wykorzystano materiał glebowy zarchiwizowany w Zakładzie Gleboznawstwa Erozji i Ochrony Gruntów IUNG-PIB, pochodzący z poziomu ornopróchnicznego (0 – 25 cm) gleb użytkowanych rolniczo. Do badań wytypowano 6 gleb o zróżnicowanych właściwościach fizykochemicznych, dla których główne kryterium wyboru stanowiła zawartość węgla organicznego (Corg) oraz skład granulometryczny. W pracy oznaczano zawartość frakcji OM o istotnym znaczeniu środowiskowym, które ze względu na właściwości mogą wpływać na akumulację WWA. Oznaczenia te obejmowały: węgiel frakcji substancji humusowych (HS), w tym frakcji fulwowej (FU-Corg), frakcji kwasów fulwowych – (FA-Corg), frakcji kwasów huminowych – (HA-Corg) i frakcji humin – (HN-Corg); węgiel rozpuszczalny w zimnej wodzie – (CWE-Corg) i w gorącej wodzie (HWE-Corg) oraz tzw. „czarny węgiel”- (BC). Podczas optymalizacji i adaptacji metod frakcjonowania OM wprowadzono modyfikacje dotychczasowych metodyk (w metodzie oznaczania CWE wydłużono czas ekstrakcji; metoda oznaczania HS obejmująca frakcjonowanie z wydzieleniem FU-Corg oraz pominięciem etapu oczyszczania FA-Corg na żywicy polimerowej DAX; metoda oznaczania BC obejmująca wprowadzenie oznaczenia zawartości węglanów w próbce związane z pominięciem dodatku silnego kwasu w celu dekalcytacji) oraz wyznaczono podstawowe parametry walidacyjne zastosowanych metod (precyzja, powtarzalność, obciążenie metody błędem systematycznym i proporcjonalnym, poprawność metody). Przeprowadzony proces oceny metod ekstrakcji analizowanych frakcji OM (substancje humusowe, węgiel rozpuszczalny w zimnej i gorącej wodzie, „czarny węgiel”), dostarczył obiektywnych dowodów potwierdzających poprawność wprowadzonych metodyk w warunkach ich stosowania oraz spełnienie założonych kryteriów jakościowych (ISO VIM:2006; ISO/IEC 17025:2018) tj. poprawność, precyzja, brak występowania obciążenia metod błędem stałym. Wyznaczone parametry walidacyjne wskazały, że procesy analiz przebiegały w sposób rzetelny oraz dały miarodajne i wiarygodne wyniki dla potrzeb prowadzonych badań, co umożliwiło realizację Celu 2. Realizacja Celu 2 obejmowała badania gleb z terenów rolniczych (poziom orno – próchniczny) potencjalnie zanieczyszczonych WWA, poddanych silnej i długotrwałej antropopresji przemysłowej (subregion zachodni województwa śląskiego, gmina CzerwionkaLeszczyny). Gleby poddano ocenie podstawowych właściwości fizykochemicznych, zawartości 16 WWA (16 WWA z listy US EPA 1976) oraz analizom zawartości i składu frakcyjnego OM opracowanym podczas realizacji Celu 1. Zawartość sumy 16 WWA w glebach badanego obszaru była zróżnicowana, a jej średnia wartość nieco wyższa w porównaniu do gleb użytkowanych rolniczo na innych zanieczyszczonych terenach. W glebach dominowały węglowodory wysoko molekularne (≥ 4 pierścieni w cząsteczce) pochodzenia pyrogenicznego, na co wpłynął wysoki stopień antropopresji przemysłowej pochodzący głównie z sektora wydobywczego. Nisko molekularne WWA (< 4 pierścieni w cząsteczce) stanowiły niewielką część całkowitej zawartości badanych związków ze względu na wysoką lotność i niewielkie natężenie petrogenicznych źródeł emisji. Ogólna zawartość OM różniła się w zależności od sposobu użytkowania gruntu. W glebach użytków zielonych i użytków odłogowanych zaobserwowano wyższe zawartości Corg niż w gruntach ornych. Większość gleb charakteryzowała się wysokimi indeksem humifikacji (HI = HA-Corg / FA-Corg) oraz stopniem humifikacji ((HN-Corg / Corg)*100), wskazującymi na znaczny udział stabilnych form materii organicznej. Spośród wydzielonych frakcji dominowały HS (HN-Corg > HA-Corg > FA-Corg > FU-Corg w użytkach zielonych i użytkach odłogowanych oraz HA-Corg > HN-Corg > FA-Corg > FU-Corg w gruntach ornych; natomiast najmniejszy udział stanowiły frakcje węgla rozpuszczalnego w wodzie (HWE-Corg > CWE-Corg) i frakcja „czarnego węgla” (BC). Zasobność gleb w węgiel organiczny okazała się kluczowym parametrem wpływającym na ocenę zależności WWA – OM. W glebach ubogich w Corg (Corg < 12 g·kg-1) potencjał akumulacji WWA zależał głównie od fizykochemicznych własności gleb (skład granulometryczny, pH), podczas gdy w glebach bogatych w Corg (Corg > 12 g·kg-1) zaobserwowano istotny wpływ składu frakcyjnego OM. Użytkowanie gruntu w znacznym stopniu determinowało zawartość Corg, dlatego istotne zależności OM – WWA obserwowano w użytkach zielonych i użytkach odłogowanych o wyższej zawartości (Corg > 12 g·kg-1). Ocena wpływu zróżnicowania składu frakcyjnego OM na poziom akumulacji WWA wskazała, że retencja badanych związków (szczególnie węglowodorów wysokomolekularnych (≥ 4 pierścieni w czasteczce) uzależniona była głównie od stabilnych form materii organicznej tj. HN i BC, natomiast wpływ pozostałych frakcji HS, w tym FU, FA, HA oraz frakcji DOC był negatywny i zależał od ich udziału w całkowitej zawartości Corg. Pomimo, że w badanych glebach zaobserwowano niejednoznaczne zależności pomiędzy zawartością HA i WWA (dodatnie korelacje z WWA jedynie w użytkach zielonych oraz ujemne korelacje HA-Corg z WWA w glebach o wyższej zawartości Corg ≥ 12 g∙kg-1), to na podstawie analizy PCA (tab. 47) i danych literaturowych (Hu i in., 2000; Pan i in., 2006; Pan i in., 2007) należy przypuszczać, że kwasy humusowe współuczestniczą w procesach akumulacji badanych związków pełniąc pośrednią rolę, która ze względu na zakres prowadzonych badań nie została dostatecznie zidentyfikowana. Stwierdzono, że procesy akumulacji WWA w glebach uwarunkowane są w istotnym zakresie zawartością i składem frakcyjnym materii organicznej, a siła wzajemnych powiązań uzależniona jest od szeregu czynników związanych zarówno z właściwościami OM, jak również właściwościami WWA.
Różnorodność strukturalna i funkcjonalna mikroorganizmów w wybranych typach gleb charakterystycznych dla Polski
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2020) Grządziel, Jarosław
Prezentowana praca miała na celu określenie różnorodności mikroorganizmów (bakterii i grzybów) w ośmiu różnych typach gleb na dwóch poziomach: strukturalnym i funkcjonalnym. Obiektem badawczym było ponad 130 letnie doświadczenie mikropoletkowe, na którym zgromadzono różne typy gleb. Lokalizacja doświadczenia w jednym miejscu pozwoliła na eliminację wszystkich zewnętrznych czynników, takich jak pogoda, różnica w terminie poboru próbek, szerokość geograficzna, umożliwiając zbadanie typu gleby jako głównego czynnika. Badania zostały wykonane w oparciu o nowoczesne metody wysokoprzepustowe. Różnorodność strukturalna została określona przy pomocy sekwencjonowanie następnej generacji (NGS) z uwzględnieniem regionów zmiennych genu 16S rRNA (bakterie) oraz ITS1 (grzyby). Różnorodność funkcjonalna była analizowana metodą Biolog ECO i FF oraz z wykorzystaniem pomiarów aktywności dehydrogenaz, jako czułej metody określenia ogólnej aktywności metabolicznej. Wyniki przeprowadzonych badań zostały poddane szerokiemu spektrum analiz statystycznych i bioinformatycznych z wykorzystaniem najnowszych narzędzi komputerowych. W wyniku badań określono, że skład bakterii i grzybów jest ściśle związany z właściwościami fizykochemicznymi w badanych glebach. Określono unikatowy mikrobiom dla każdej z ośmiu gleb, a także wytypowano mikrobiom rdzeniowy dla różnych grup gleb oraz mikrobiom wspólny dla wszystkich gleb. Stwierdzono, że ocena bioróżnorodności mikroorganizmów poprzez analizę genetyczną i bioinformatyczną może stanowić bardzo czuły i precyzyjny wskaźnik oceny jakości gleb.
Wpływ symulowanej powodzi na bioróżnorodność strukturalną i funkcjonalną mikrobiomu wybranych mad rzecznych
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2020) Furtak, Karolina
Celem prezentowanej rozprawy doktorskiej była ocena zmian bioróżnorodności strukturalnej i funkcjonalnej społeczności bakterii glebowych zachodzących pod wpływem krótkotrwałej powodzi. W ramach realizacji celu badawczego przeprowadzono doświadczenie microcosm, podczas którego w kontrolowanych warunkach zasymulowano 14-dniową powódź wobec wybranych mad rzecznych z zastosowaniem wody rzecznej. Materiał badawczy stanowiły trzy gatunki mad rzecznych pobrane z naturalnych terenów zalewowych rzeki Wisły w województwie lubelskim, stanowiące łąki położone w obszarze Małopolskiego Przełomu Wisły. Gleby w formie bloków wraz z roślinnością umieszczono w pojemnikach, a następnie zalano wodą pobraną z Wisły na poziomie 5 cm ponad powierzchnię gleby. Do analiz pobrano świeże próbki gleb, wodę z Wisły oraz próbki glebowe po 7 i 14 dniach zastoju wody. W trakcie doświadczenia wykonano kompleksowe analizy jakości gleb tj., oznaczono parametry fizykochemiczne, aktywność enzymatyczną, potencjał metaboliczny mikroorganizmów oraz zróżnicowanie strukturalne społeczności bakterii glebowych. Stwierdzono istotny statystycznie spadek wartości pH i aktywności fosfataz, przy jednoczesnym wzroście aktywności dehydrogenaz w wyniku wystąpienia warunków zalania. Analiza NGS 16S rRNA pozwoliła na wykrycie licznych niezidentyfikowanych sekwencji bakterii w badanych glebach. W następstwie powodzi w madach rzecznych wzrosła liczebność rodzin bakterii anaerobowych oraz fakultatywnie anaerobowych. Zaobserwowano wzrost zróżnicowania strukturalnego społeczności bakterii oraz ich potencjału metabolicznego w warunkach stresu hydrologicznego. Uzyskane wyniki pozwoliły na potwierdzenie hipotezy badawczej, że warunki ekstremalnej wilgotności w glebie doprowadzają do istotnych różnic w składzie oraz funkcji społeczności bakterii glebowych.
Ocena skutków środowiskowych intensywnego systemu produkcji rolnej na tle funkcji sekwestracji CO2 w przestrzeni rolniczej gospodarstw
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2020) Dąbrowicz, Radosław
Intensyfikacja produkcji rolnej doprowadziła w ostatnich latach do powstania wielu zagrożeń dla środowiska rolniczego, związanych głownie z emisją gazów cieplarnianych (GHG), emisją związków azotowych, ubytkiem materii organicznej oraz ubożeniem biologicznej różnorodności. Realizując wymagania zrównoważonego rozwoju rolnictwa ważne jest zatem, aby mogło ono nie tylko realizować podstawowy swój cel, tj. produkcji żywności ale również prowadzić działania nakierowane na łagodzenie skutków zmian klimatu i degradacji środowiska. W międzynarodowych politykach klimatycznych wskazuje się często na gospodarstwa rolne jako źródła stałej emisji GHG, nie zwracając uwagi na fakt, że produkcja rolnicza jako jeden z niewielu działów gospodarki, jest ściśle związana z przyrodniczą przestrzenią produkcyjną. Dlatego w celu obiektywnej oceny skutków środowiskowych intensywnego systemu produkcji rolnej, wzięto pod uwagę potencjał sekwestracji CO2 na całym obszarze gospodarstwa. W pracy do oceny zrównoważenia produkcji rolnej wykorzystano szereg wskaźników: bilans systemowy N, efektywność energetyczną produkcji, emisję GHG, ślad węglowy produktów rolniczych oraz bilans materii organicznej. Otrzymane wyniki emisji GHG porównano z potencjałem sekwestracji CO2 przez zadrzewienia śródpolne. Ocenie poddano wielkoobszarowe, towarowe gospodarstwo rolne (o powierzchni ponad 516 ha UR) położone w województwie Wielkopolskim. Na podstawie badań ankietowych i rejestrów gospodarstwa zebrano dane o wszystkich nakładach i używanych środkach trwałych wykorzystywanych w produkcji oraz uzyskiwanych wynikach produkcyjnych z trzech kolejnych lat 2011-2014. Głównym kierunkiem działalności rolniczej w badanym gospodarstwie była uprawa podstawowych zbóż towarowych oraz odchów jałówek do momentu zacielenia. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono średnią obsadę zwierząt równą 0,82 DJP ha-1. Wysoki poziom nawożenia mineralnego (272 kg NPK ha-1) pozwalał na uzyskiwanie wysokich plonów, kosztem jednak nadwyżek bilansowych N i tym samym występowania ryzyka zanieczyszczeń wód azotanami. Analizie poddano trzy scenariusze ograniczenia emisji i nadwyżek N. Najlepsze efekty uzyskano w scenariuszu, który zakładał zastosowanie nawozów mineralnych o mniejszych współczynnikach emisji N, przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji gazowych N do atmosfery wskutek zmian w sposobie utrzymania bydła oraz zmniejszeniu poziomu nawożenia mineralnego N o 15 kg ha-1. Średnia roczna emisja GHG w uprawie polowej wyniosła 1074 t CO2 ekw., natomiast w produkcji zwierzęcej 1276 t CO2 ekw. W przeliczeniu na jednostkę funkcjonalną emisja GHG ogółem wynosiła odpowiednio 4,48 t CO2 ekw. ha-1 oraz 5,56 t CO2 ekw. DJP-1. Nawożenie stanowiło główne źródło emisji GHG w produkcji roślinnej. W badanym gospodarstwie 58% energii absorbowały surowce i materiały zużyte do produkcji, z czego większość, prawie 44%, stanowiły nawozy mineralne. W produkcji zwierzęcej natomiast około 60% energii zużywane było na wytworzenie pasz dla zwierząt. Największą efektywność energetyczną w przeliczeniu na plon suchej masy uzyskano w produkcji kukurydzy z przeznaczeniem na kiszonkę. Wyniki emisji GHG w odniesieniu do powierzchni pól uprawnych przekładały się na wartość wskaźnika śladu węglowego produktów roślinnych. Wskaźnik ten wynosił ponad 0,09 kg CO2 ekw. kg-1 korzeni w produkcji buraków cukrowych, 0,42 kg CO2 ekw. kg-1 dla ziarna pszenicy ozimej oraz 0,8 kg CO2 ekw. kg -1dla nasion rzepaku ozimego. Analiza otrzymanych wyników śladu węglowego w stosunku do 1 kg otrzymanego plonu daje możliwość rozpoznania produktów, w uprawie których zużyta energia i nakłady są najefektywniej wykorzystane. W tym układzie były to kiszonki oraz buraki cukrowe. Pomimo intensywnego systemu produkcji, bilans materii organicznej był dodatni i wynosił 0,25 t C-humus ha-1. Analizując jednak poszczególne pola uprawne pod względem degradacji i reprodukcji materii organicznej zauważalny był duży wpływ zmianowania oraz nawożenia nawozami naturalnymi na ostateczny wynik bilansu, który z uwagi na ogólnie niską zawartość materii organicznej w glebach gospodarstwa (0,8% C org), powinien ulec zwiększeniu. Badania terenowe trwałych elementów krajobrazu rolniczego pozwoliły określić długość, gęstość, rodzaj i skład gatunkowy istniejących zadrzewień oraz średnioroczną wielkość sekwestracji na poziomie 371 kg CO2 ha-1 rok-1. Oszacowano, że istniejące i nowo zaprojektowane zadrzewienia pozwoliłyby na zmagazynowanie około 735 kg CO2 ha-1 rok-1. Przeprowadzona analiza potwierdza, że gospodarstwa rolne o intensywnym systemie produkcji rolnej, po wprowadzeniu rozwiązań niskoemisyjnych do systemów produkcji roślinnej i zwierzęcej oraz włączeniu zadrzewień do bilansowania emisji GHG, mogą prowadzić swoją działalność w sposób zrównoważony oraz przyczyniać się do łagodzenia niekorzystnych skutków zmian klimatu.
Wpływ nawożenia pszenicy krzemem na zmniejszenie stresu wywołanego zawartością metali ciężkich w glebie
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2021) Zajączkowska, Aleksandra
Literatura obfituje w badania na temat łagodzącej roli krzemu w sytuacji nadmiaru metali dla roślin, jednak prawie wszystkie badania były prowadzone w warunków kultur wodnych, gdzie metale i Si były dodawane do pożywki. Wyników takich nie można przenosić bezpośrednio do praktyki rolniczej, stąd potrzeba przeprowadzenia badań w których rośliny będą rosły w glebie, a Si będzie stosowany w sposób jaki może być stosowany w praktyce rolniczej. Celem moich badań było sprawdzenie reakcji roślin pszenicy rosnących na glebie zanieczyszczonej cynkiem i miedzią na doglebowe i dolistne nawożenie krzemem. W ramach badań przeprowadzono 2 serie doświadczeń, jedną ze skażeniem gleby Zn (600 mg kg-1 ), a drugą Cu (200 mg kg-1 ). Metale stosowano w formie siarczanów. W doświadczeniach z Zn badano wpływ dolistnej i doglebowej aplikacji Si na reakcję pszenicy odmiany Lidbergh. W doświadczeniach z Cu badano wpływ doglebowej aplikacji Si na reakcję dwóch odmian pszenicy: Lindbergh i Kandela. Wszystkie doświadczenia przeprowadzono w wazonach o pojemności 2,3 kg wypełnionych glebą przywieziona z pola. Krzem był aplikowany doglebowo w dawkach 200 i 400 mg kg-1 Si przed siewem roślin. Aplikacja dolistna polegała na trzykrotnym oprysku roślin krzemem w odstępach tygodniowych. Do oprysku użyto stężeń 2 i 6 mM L -1 Si. W obu seriach doświadczeń skażenie gleby metalami powodowało znaczny wzrost zawartości Zn i Cu w pędach i korzeniach badanej pszenicy, co skutkowało obniżeniem plonu biomasy roślin. W doświadczeniach z nadmiarem cynku w glebie, doglebowa aplikacja Si ograniczyła spadek biomasy pędów i korzeni pszenicy Lindbergh spowodowany toksycznością Zn, a trzykrotny oprysk dolistny nie powodował takiego efektu. Dodatkowo dolistna aplikacja Si wpływała mniej korzystnie na ograniczenie zawartości Zn w pędach i korzeniach niż aplikacja doglebowa. Jednocześnie oba sposoby aplikacji Si powodowały wzrost pobrania tego pierwiastka przez rośliny, ale tylko aplikacja doglebowa zmniejszała transfer Zn z korzeni do pędów. W doświadczeniach z nadmiarem Cu w glebie obie doglebowe dawki Si ograniczały negatywny wpływ Cu na biomasę odmiany Lindbergh, natomiast nie wykazywały takiego efektu dla odmiany Kandela. Ponadto aplikacja Si wpływała na zmniejszenie zawartości Cu w pędach pszenicy, przy czym ograniczenie to było większe dla odmiany Lindbergh j niż dla odmiany Kandela. Przyczyną braku korzystnego oddziaływania Si na biomasę Kandeli był prawdopodobnie fakt zbyt małego zmniejszenia zawartości Cu w jej pędach. Podobnie jak w doświadczeniach z Zn, doglebowa aplikacja Si powodowała istotny wzrost zawartości tego pierwiastka w pędach obu odmian. Zarówno w doświadczeniach z Zn, jak i z Cu zastosowane dawki metali powodowały niewielki spadek odczynu gleby, a doglebowa aplikacja krzemianu sodu 32 przeciwdziałała spadkowi pH. Korzystny efekt zmniejszenia toksyczności metali na obiektach z doglebową aplikacją Si mógł być spowodowany nie tylko działaniem krzemu pobranego przez rośliny, ale również niewielkim wzrostem pH gleby.

Browse

Browsing Rozprawy doktorskie by Issue Date

Results Per Page

Sort Options