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 wybranych odmian soi zwyczajnej (Glycine max (L.) Merr.) na zróżnicowany poziom nawożenia azotem
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2025) Baca, Edyta
Uprawa soi w Polsce z roku na rok staje się coraz popularniejsza, co wynika z wysokiej wartości odżywczej nasion, względnej odporności na szkodniki i choroby oraz wzbogacaniu gleby w azot dzięki symbiozie z bakteriami brodawkowymi Bradyrhizobium japonicum. Ponadto, w ostatnich latach obserwuje się dynamiczny postęp w hodowli nowych odmian soi, o wczesności dostosowanej do uprawy w konkretnych warunkach siedliska i regionu. Odmiany soi różniące się wczesnością mogą wykazywać odmienne reakcje na pogłówną dawkę azotu, z uwagi na różnice w liczbie dni niezbędnych do osiągnięcia dojrzałości żniwnej. Celem badań była ocena reakcji wybranych odmian soi na zróżnicowane dawki azotu oraz ocena przydatności średnio wczesnych (Abelina, Sculptor) i bardzo późnych (Coraline, Malaga, Petrina) odmian do uprawy w warunkach województwa lubelskiego. W hipotezie badawczej założono, że zastosowanie drugiej dawki azotu (pogłównie) zwiększy potencjał plonowania soi i korzystnie wpłynie na skład chemiczny nasion, a późniejsze odmiany soi będą lepiej wykorzystywać azot mineralny, co przyczyni się do uzyskania większego plonu nasion o lepszych parametrach jakościowych. Badania przeprowadzono w oparciu o doświadczenie polowe, realizowane w latach 2017-2019, na Polu Doświadczalno-Wdrożeniowym Lubelskiego Ośrodka Doradztwa Rolniczego w Końskowoli, zlokalizowanym w Pożogu II (woj. lubelskie, powiat puławski). Dwuczynnikowe doświadczenie polowe założono w układzie losowanych podbloków (split-plot), w 4 powtórzeniach. Pierwszy czynnik stanowiła dawka azotu (kg·ha-1): 0 (N0), 30 (N30), 60 (N60), zaś drugi – odmiana soi zwyczajnej (Glicynie max (L.) Merrill): Abelina, Sculptor, Coraline, Malaga, Petrina. W fazach rozwojowych BBCH 61, 65, 70 i 77 wykonano pomiary wskaźników: fluorescencji chlorofilu (Fv/Fm, PI), pokrycia powierzchni gleby liśćmi (LAI) oraz indeksu zieloności liścia (SPAD). Przed zbiorem określono cechy biometryczne roślin (wysokość rośliny, wysokość osadzenia najniższego strąka, liczbę strąków i nasion na roślinę, masę strąków i nasion na roślinę, MTN). Określono plon nasion przy 14% wilgotności. Oceniano także właściwości mikrobiologiczne gleby w fazie kwitnienia soi, poprzez analizę liczebności Azotobacter i aktywności enzymatycznej gleby na podstawie aktywności dehydrogenaz oraz fosfataz (kwaśnej i zasadowej). Zebrane wyniki badań zostały opracowane statystycznie metodą analizy wariancji (ANOVA) zgodnie z układem doświadczenia. Do porównania różnic między średnimi dla czynników głównych oraz interakcji zastosowano wielokrotny test przedziałów ufności (Test Tukey’a) na poziomie istotności α=0,05. W 2019 roku, w hali wegetacyjnej IUNG-PIB w Puławach przeprowadzono dodatkowo ścisłe, dwuczynnikowe doświadczenie wazonowe, w układzie kompletnie zrandomizowanym, w 4 powtórzeniach. Pierwszy czynnik badawczy stanowiła dawka azotu (kg·ha-1): 0 (N0), 30 (N30), 60 (50% przedsiewnie i 50% pogłównie w fazie BBCH 61), zaś drugi czynnik – odmiana soi zwyczajnej (Glicynie max (L.) Merrill): Abelina, Sculptor, Coraline, Malaga, Petrina. Wazony podlewane były codziennie do warunków optymalnych. W trakcie prowadzenia doświadczenia wykonano pomiary względnej zawartości chlorofilu w liściach soi (indeks SPAD) w następujących fazach rozwojowych: BBCH 61, 65, 71 i 77. W fazie kwitnienia soi (BBCH 65) określono: długość pędu i korzenia, masę części nadziemnej i podziemnej oraz liczbę i masę brodawek. W fazie dojrzałości pełnej wykonano pomiary: wysokości roślin, wysokości osadzenia pierwszego strąka, liczby węzłów na pędzie głównym, liczby strąków na roślinie, liczby i masy nasion na roślinę, liczba nasion w strąku, suchej masy łodygi i strączyn. Określono także zawartość białka ogólnego i tłuszczu surowego w nasionach. Zebrane wyniki zestawiono i opracowano statystycznie metodą analizy wariancji (ANOVA) w programie Statgraphic Centurion XVI. Badania wykazały, że wszystkie odmiany soi sprawdziły się w warunkach woj. lubelskiego, przy czym odmiany bardzo późne plonowały lepiej niż odmiany średnio wczesne, przewyższając je plonem średnio o 21,8%. Poziom plonowania soi zależał od dawki nawożenia azotem oraz warunków pogodowych. W warunkach optymalnego uwilgotnienia gleby przedsiewna dawka azotu (N30) zwiększyła plon nasion w porównaniu do obiektu kontrolnego (N0) o 23,8%, a dawka zastosowana pogłównie (N60) o 10% w porównaniu do obiektu N30. Przy niedoborze wody w glebie nawożenie azotem mineralnym okazało się nieefektywne. Największą wydajnością odznaczyła się bardzo późna odmiana Malaga, z plonem większym o 33,2% niż plon odmian średnio wczesnych (Abelina, Sculptor) i o 14,7% w porównaniu do pozostałych odmian bardzo późnych (Coraline, Petrina). Najmniejszą wydajnością odznaczyła się odmiana Sculptor. Wykazano wpływ azotu mineralnego na cechy biometryczne roślin. Nawożenie przedsiewne (N30) zwiększyło wysokość roślin średnio o 9,5% i wysokość osadzenia najniższego strąka średnio o 10,2%. Dawka przedsiewna i pogłówna (N60) korzystnie wpłynęła na liczbę i masę strąków oraz liczbę i masę nasion z rośliny (wzrost odpowiednio o 19,7 i 22,9% oraz 20,5 i 16,2%), ale obniżyła masę tysiąca nasion (MTN) średnio o 5,8% w porównaniu do obiektu N0. Wykazano wpływ czynnika genetycznego na cechy biometryczne roślin. Odmiana Coraline była najwyższa, ale miała najniżej osadzone strąki, podczas gdy odmiana Sculptor miała najwięcej strąków i nasion. Z kolei odmiana Malaga miała największą MTN. Badania wykazały, że stan fizjologiczny roślin zależał w sposób istotny od dawki azotu i warunków pogodowych. W warunkach suszy i braku nawożenia azotem (N0) zaobserwowano wzrost wskaźników fluorescencji chlorofilu (Fv/Fm i PI), sugerujące zakłócenia fotosyntezy. Z kolei najniższe wartości tych wskaźników obserwowano na obiektach N60. Najwyższymi wartościami wskaźników fluorescencji chlorofilu odznaczyła się odmiana Malaga, a najniższymi Sculptor. Względna zawartość chlorofilu w liściach była determinowana przede wszystkim przez czynnik odmianowy. Najniższy indeks SPAD odnotowano u średnio wczesnej odmiany Sculptor, natomiast wyższy u późnych odmian Malaga i Petrina. Wykazano istotną, dodatnią korelację między plonem nasion a indeksem SPAD. Nawożenie azotem mineralnym zmniejszyło liczbę i masę brodawek korzeniowych. Odmiana różnicowała zawartość białka ogólnego w nasionach soi, natomiast nie miała istotnego wpływu na zawartość w nich tłuszczu. Dawka azotu miała istotny wpływ na liczebność wolnożyjących asymilatorów azotu w glebie. Największą liczebność Azotobacter stwierdzono w glebie nawożonej dawką N60, ale aktywność enzymatyczna była tam najmniejsza. Istotne różnice w aktywności dehydrogenaz zaobserwowano w obu latach badań, natomiast w przypadku fosfatazy kwaśnej i zasadowej różnice wystąpiły tylko w 2019 roku. W badaniach wykazano, że optymalne wykorzystanie nawożenia azotem wymaga uwzględnienia warunków pogodowych w celu maksymalizacji plonowania i efektywności fotosyntezy bez negatywnego wpływu na glebę i jej aktywność mikrobiologiczną. W badaniach udowodniono, że odmiana soi Malaga sprawdziła się najlepiej w warunkach woj. lubelskiego. Jako odmiana bardzo późna osiągnęła najwyższy poziom plonu wynoszący 5,06 t ha-1, czym przewyższyła plonowanie wszystkich pozostałych odmian. Cechowała się również większą MTN. Ze względu na swoje wyjątkowe osiągi pod względem plonowania, w katalogu firmy nasiennej określano ją mianem „perły południa”.
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%.
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.
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 kwasu salicylowego na tolerancję traw na skażenie Cu i Zn
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2022) Topolski, Jakub
W warunkach stresu oksydacyjnego spowodowanego niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi, np. oddziaływaniem metali ciężkich (MC), rośliny syntetyzują kwas salicylowy (KS), który wywołuje ekspresję genów odpowiedzialnych za biosyntezę związków regulujących poziom reaktywnych form tlenu i antyoksydantów, jak również kompleksuje metale i odpowiednio rozprowadza je w roślinie. Celem badań było sprawdzenie reakcji dwóch gatunków traw z rodzaju Festuca na dolistną aplikację KS w warunkach skażenia gleby Cu lub Zn. Przeprowadzono dwa jednoroczne doświadczenia, powtarzane przez 2 lata. Były to doświadczenia wazonowe na glebie symulacyjnie zanieczyszczonej Cu i Zn, w układzie dwuczynnikowym, w 6 powtórzeniach. Czynnik I - dawka i rodzaj metalu (CuO – obiekt kontrolny, Cu1 - 80 mg·kg-1, Cu2 - 160 mg·kg-1, Zn1 -200 mg·kg-1, Zn2 - 400 mg·kg-1 , czynnik II – dolistna aplikacja KS (kontrola - O mMol·dm-3, oprysk KS - 1mMol·dm-3). Roślinami testowymi były: kostrzewa trzcinowa (Festuca arundinacea) i kostrzewa czerwona (Festuca rubra). Oprysk KS przeprowadzono po trzech tygodniach od wschodów i powtórzono po dwóch tygodniach. Plon biomasy traw określono po 2 miesiącach od wschodów. Zawartość Cu i Zn w glebie oraz w roślinach oznaczono metodą ICP-OES. Przeprowadzono również analizę zawartości kwasów fenolowych oraz flawonoidów w części nadziemnej traw metodą UFLC-MS/MS. Skażenie gleby Cu lub Zn spowodowało istotne obniżenie plonów części nadziemnej i masy korzeni obu gatunków traw. Obniżka plonu części nadziemnej, w zależności od poziomu skażenia Cu i gatunku trawy, wynosiła o 42-91%, a masy korzeni o 55-92% w stosunku do kontroli. Na glebie skażonej Zn trawy obniżyły plon części nadziemnej o 20-77%, a masa korzeni zmniejszyła się o 52-60% lub została prawie całkowicie zredukowana. Badane gatunki traw wykazały różną tolerancję na poszczególne metale. Kostrzewa trzcinowa okazała się bardziej wrażliwa na cynk, niż na miedź, a kostrzewa czerwona przeciwnie. Miało to związek z różnymi mechanizmami obronnymi, właściwymi dla danego gatunku trawy i specyfiki metalu. Trawy różniły się ilością i rodzajem związków fenolowych, które biorą udział w detoksykacji metali w roślinie. Dolistna aplikacja KS na rośliny złagodziła tylko fitotoksyczność Cu u kostrzewy trzcinowej. W wyniku aplikacji KS nastąpił wzrost plonu części nadziemnej o około 17-20% oraz masy korzeni o 15% w porównaniu z obiektami Cul i Cu2, które nie były traktowane KS. Jednocześnie stwierdzono, zmniejszenie akumulacji Cu w części nadziemnej i korzeniach oraz częściowe zablokowanie transportu tego pierwiastka z korzeni do pędów. Zastosowanie KS nie wpłynęło natomiast na złagodzenie fitotoksyczności Zn u kostrzewy trzcinowej oraz obu metali u kostrzewy czerwonej.
Plonowanie i wybrane wskaźniki fizjologiczne kukurydzy (Zea mays L.) uprawianej na ziarno w zmianowaniu i monokulturze
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2024) Stępień-Warda, Anna
Celem badań było określenie wpływu różnych sposobów uprawy gleby (płużny, uproszczony i siew bezpośredni) pod kukurydzą uprawianą w monokulturze i zmianowaniu na plon ziarna, elementy struktury plonu oraz cechy morfologiczne roślin. Ocena wpływu różnych sposobów uprawy gleby pod kukurydzą uprawianą w monokulturze na wybrane wskaźniki fizjologiczne (intensywność fotosyntezy i transpiracji), względną zawartość chlorofilu w liściach powierzchnię pokrycia liściowego w porównaniu do kukurydzy uprawianej w zmianowaniu. Określenie wskaźników produktywności kukurydzy w zależności od sposobu uprawy gleby. Hipoteza badawcza zakładała, że plon, cechy morfologiczne roślin, parametry wymiany gazowej, indeks zieloności liścia, powierzchnię pokrycia liściowego oraz produktywność są zależne od warunków wilgotnościowych gleby, która jest efektem sposobu przygotowania roli do siewu. Badania zrealizowano w latach 2017-2019 w RZD Grabów woj. Mazowieckim na statycznym doświadczeniu polowym (założonym w 2004 r.) z uprawą kukurydzy w monokulturze i zmianowaniu (jęczmień jary – pszenica ozima – kukurydza). Doświadczenie założono metodą długich pasów z lustrzanym odbiciem obiektów na glebie płowej wytworzonej z gliny lekkiej zaliczanej do kompleksu żytniego bardzo dobrego. W uprawie kukurydzy w monokulturze stosowane były trzy sposoby przygotowania roli do siewu: uprawa zerowa (siew bezpośredni), uprawa pełna (płużna), oraz uprawa uproszczona (gruber 12-15 cm). Na obiekcie z pełną uprawą, po zbiorze kolb słoma kukurydziana po rozdrobnieniu była jesienią przyorana, a z uproszczoną uprawą zastosowano gruber. Natomiast na obiekcie bez uprawy mechanicznej słoma (po uprzednim rozdrobnieniu) pozostała na powierzchni pola. Uwzględniony w badaniach sposób uprawy roli, miał istotny wpływ na wzrost, rozwój oraz plonowanie kukurydzy, szczególnie w połączeniu z warunkami pogodowymi. W 2018 roku, charakteryzującym się najbardziej korzystnymi warunkami pogodowymi, kukurydza charakteryzowała się najwyższą intensywnością fotosyntezy oraz transpiracji. W latach suchszych (2017 i 2019), które odznaczały się niedoborami wody i niekorzystnym rozkładem opadów, kukurydza uprawiana w monokulturze i siewie bezpośrednim charakteryzowała się wyższą intensywnością fotosyntezy niż w zmianowaniu, co świadczy o korzystnym wpływie konserwujących systemów uprawy na poziom wilgotności gleby. Najwyższy współczynnik wykorzystania wody (WUE) odnotowano w suchszym 2019 roku, a najniższy w 2017 roku. Ponadto, w latach, charakteryzujących się największymi niedoborami wody, wyższymi wartościami indeksu SPAD charakteryzowała się kukurydza uprawiana w monokulturze i siewie bezpośrednim, w 2017 r. o 7,6% (różnice istotne statystycznie), w 2019 roku o 13,0% (tendencja), w porównaniu do uprawianej w zmianowaniu. W 2018 r., w którym zanotowano korzystniejsze warunki pogodowe istotnie większy indeks SPAD (o 9,6%) stwierdzono u kukurydzy uprawianej w zmianowaniu, w porównaniu do uprawianej monokulturze z zastosowaniem siewu bezpośredniego. Wpływ systemu uprawy roli na średnią powierzchnię liściową kukurydzy (wskaźnik LAI) był nieistotny. W 2018 roku największy wskaźnik ulistnienia (LAR)zanotowano u kukurydzy uprawianej w monokulturze i siewie bezpośrednim, a najniższy w zmianowaniu, natomiast w suchym 2019 r. największą wartością tego wskaźnika odznaczały się rośliny uprawiane w zmianowaniu. Wyższe wartości wskaźnika masy liści (LWR) zanotowano w bardziej korzystnych warunkach dla uprawy kukurydzy w 2018 roku, w porównaniu do 2019 roku. Ponad to najwyższym wskaźnikiem jednostkowej produktywności liści (ULR) w 2018 r. charakteryzowała się kukurydza uprawiana w zmianowaniu, a w 2019 - uprawiana z zastosowaniem uproszczeń Rozwój systemu korzeniowego kukurydzy we wczesnych fazach rozwojowych (BBCH 12-32) zależał, przede wszystkim od sposobu uprawy roli, ale także od warunków pogodowych, zwłaszcza wilgotnościowych. Zarówno w 2018 jak i 2019 r. kukurydza w fazie 9 liści uprawiana w systemie uproszczonym wykształciła korzeń o największej powierzchni, długości i średnicy. Masa i objętość korzenia w bardziej wilgotnym 2018 r. były największe u kukurydzy uprawianej w zmianowaniu, zaś w suchym 2019 r. parametry te miały największe wartości u kukurydzy wysianej w monokulturze w siewie bezpośrednim. Sposób uprawy roli znacząco wpływał na gromadzenie biomasy i kształtowanie organów nadziemnych (łodygi i liści). W obu latach badań do fazy 1 kolanka (BBCH 31) największą wysokość, suchą masę łodygi i liści oraz powierzchnię liści wykształciły rośliny uprawiane sposobem płużnym, w 2018 r. w systemie zmianowania, zaś w 2019 r. w systemie zmianowania i monokultury. Największy plon ziarna kukurydzy uzyskano w 2018 roku, odznaczającym się korzystniejszym przebiegiem pogody w okresie wegetacji. Natomiast w pierwszym i trzecim roku prowadzenia badań sposób uprawy roli istotnie wpływał na plon ziarna kukurydzy. W 2017 roku plon ziarna kukurydzy uprawianej w monokulturze w siewie bezpośrednim i uprawie uproszczonej był większy, odpowiednio o 32,9 i 12,2%, zaś w 2019 r. – o 36,0 i 30,7% w porównaniu do zmianowania. W roku bardziej wilgotnym (2018) kukurydza plonowała na podobnym poziomie na wszystkich obiektach (średnio 12,8 t ha-1). Ziarno kukurydzy uprawianej w warunkach monokultury i siewie bezpośrednim odznaczało się większą wilgotnością niż z obiektów gdzie stosowano uprawę mechaniczną. W 2017 r. istotnie większą masą kolby i liczbą ziaren na kolbie odznaczała się kukurydza uprawiana w systemie uproszczonym, odpowiednio o 30,5 i 25,6% oraz zerowym, odpowiednio o 46,3 i 37,3%, w porównaniu do zmianowania. Podobną tendencję zmian, ale niepotwierdzoną statystycznie, wykazano w 2019 r., natomiast w 2018 roku różnice były nieistotne. Masa tysiąca ziaren (MTZ) była istotnie zróżnicowana tylko w 2017 r., największe ziarniaki wytwarzała kukurydza uprawiana w monokulturze w uprawie uproszczonej oraz z zastosowaniem siewu bezpośredniego, a istotnie mniejsze w systemach z uprawą płużną. Uzyskane wyniki badań wykazały, że uprawa kukurydzy w wieloletniej monokulturze nie prowadzi do spadku plonu ziarna w porównaniu do zmianowania. Stosowanie uproszczeń w uprawie kukurydzy jest zasadne, ponieważ przekłada się na lepsze plonowanie w latach o niekorzystnym przebiegu warunków pogodowych, natomiast w latach korzystnych nie prowadzi do istotnego spadku plonu ziarna w porównaniu do systemów płużnych. Obserwowany w ostatnich latach wzrost okresów posusznych w takcie sezonów wegetacyjnych w Polsce skłaniają do promowania systemów uproszczonych.
Ocena skuteczności praktyk adaptacji rolnictwa do zmian klimatu w różnych scenariuszach scaleń gruntów w aspekcie bilansu hydrologicznego
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2024) Badora, Damian
Gospodarka wodna, szczególnie w rolnictwie jest obecnie ważnym zagadnieniem w związku ze wzrostem występowania niekorzystnych zjawisk pogodowych a także zmiany klimatu w horyzoncie 2050. Może to mieć poważny wpływ na jakość i wielkość upraw rolnych. Coraz ważniejsze staje się zapewnienie efektywnego i zrównoważonego wykorzystania wody w rolnictwie. Skuteczne strategie gospodarowania wodą w rolnictwie, mogą pomóc w ograniczeniu marnotrawstwa wody, zwiększeniu plonów i zwiększeniu odporności rolnictwa na niedobory wody. Rozprawa doktorska poprzez narzędzia modelowania SWAT miała na celu ocenę skuteczności proponowanych scenariuszy i wariantów adaptacyjnych, utworzonych na podstawie scenariuszy BaU (Business as Usual) dla zlewni rzeki Bystrej. Scenariusze BaU (S-0 lub V l ) składały się z kombinacji trzech regionalnych modeli klimatycznych (RACM022E, HIRHAM5, RCA4) pochodzących od globalnego modelu klimatycznego (EC-EARTH) oraz dwóch scenariuszy emisyjnych (RCP 4.5, RCP 8.5). Scenariusz adaptacyjny AS-1 zakładał zwiększenie zalesień na słabych glebach. AS-2 zakładał utworzenie zalesionego bufora dla rzeki Bystrej i jej dopływów. AS-3 zakładał stosowanie pasów filtracyjnych. AS-4 zakładał ograniczenie orki na gruntach ornych. AS-5 zakłada zwiększenie zawartości węgla organicznego w glebie do 2%. Warianty adaptacyjne składały się z: V2 - zwiększenie liczby stawów V3 - zaprojektowanie dużych zbiorników retencyjnych. V2 i V3 składały się natomiast z pięciu scenariuszy adaptacyjnych, każdy. V2.1 i V3.l zakładał jedynie zwiększenie liczby stawów lub zaprojektowanie zbiorników retencyjnych dla nienawadnianych upraw na gruntach ornych, tj. WWHT (zboża ozime), BARL (zboża jare), CANP (rzepak) i CRDY (pozostałe uprawy). V2.2 i V3.2 zakłada uprawę warzyw bez nawadniania (zamiast zbóż). V2.3 i V3.3 zakłada uprawę warzyw z nawadnianiem (zamiast zbóż). V2.4 i V3.4 zakłada częściową uprawę warzyw i zbóż. V2.5 i V3.5 zakłada częściową uprawę sadów i zbóż. Skuteczność praktyk adaptacyjnych była oceniana pod kątem zmniejszenia negatywnego wpływu deficytów opadu w zlewni. Przeanalizowano również próbę zwiększenia zasobów wodnych w krajobrazie poprzez tanie racjonalne gospodarowanie wodą na obszarach wiejskich wynikające z tworzenia zbiorników małej retencji w procesie scaleniowym. Ponadto przeanalizowano , czy zatrzymanie wód opadowych w krajobrazie poprzez małą retencję, wprowadzoną w ramach kompleksowych scaleń gruntów zmniejszy zagrożenie erozją wodną powierzchniową obszaru zlewni oraz ograniczy dopływ zanieczyszczeń obszarowych do cieku i zbiorników w zlewni. Zwiększenie zalesienia (AS-1), pasy filtracyjne (AS-3), zwiększenie węgla organicznego (AS-5) poprzez zmniejszenie strat gleby będą w stanie zniwelować zagrożenie erozją wodną powierzchniową obszaru zlewni oraz ograniczą dopływ zanieczyszczeń obszarowych do cieku i zbiorników w zlewni w latach 2041-2050 (porównując AS-1, AS-3, AS-5 do BaU (S-0)). Dla AS-2 zmiany składowych bilansu wodnego były minimalne. Zastosowanie uprawy bezorkowej (AS-4) zwiększyła średnią roczną zawartość wody w glebie o 0.2% (RCP 4.5) i 0.1% (RCP 8.5) w porównaniu do BaU (S-0) w latach 2041-2050. Suma roczna strat gleby zmniejszyła się o 27% (RCP 4.5) i 28% (RCP 8.5). Suma roczna odpływu całkowitego zwiększyła się o 3% (RCP 4.5) i 2% (RCP 8.5). Natomiast suma roczna ewapotranspiracji aktualnej zmniejszyła się o 1% dla RCP 4.5 i dla RCP 8.5. Uprawa bezorkowa przyczyniła się również do zmniejszenia erozji gleby. Zwiększenie odpływu było spowodowane głównie ograniczeniem parowania z gołej gleby przykrytej mulczem z resztek pożniwnych. Zwiększenie liczby małych stawów w wariancie V2.1 w zlewni Bystrej miało niewielki wpływ na zawartość wody w glebie i ewapotranspirację aktualną. Natomiast suma roczna odpływu całkowitego zmniejszyła się o 1% dla RCP 4.5 i RCP 8.5 w porównaniu do BaU (V l) w latach 2041-2050. Suma roczna strat gleby zmniejszyła się o 18% dla RCP 4.5 i RCP 8.5. Na drodze dedukcji, uwzględniając niedoskonałości modelu SWAT można wywnioskować, że poprzez zastosowanie stawów ogólna ilość wody dostępnej bezpośrednio dla rolnictwa w bilansie wodnym zlewni Bystrej zwiększy się w horyzoncie 2050. Opracowanie dowodzi zasadności budowy stawów w małych zlewniach w celu zwiększenia zasobów wodnych w krajobrazie, a także przeciwdziałania niekorzystnym skutkom zmian klimatu, tj. odpływowi osadów i erozji wód powierzchniowych. Wprowadzenie dużych zbiorników retencyjnych w wariancie V3.1 miało niewielki wpływ na składowe bilansu wodnego zlewni. W przyszłości należałoby przeanalizować różne uprawy w modelu SWAT pod kątem zwiększenia retencji i zmniejszenia zjawiska erozji (porównanie V2.2, V3.2 z V2.l , V3.l ) dla 2041-2050 ze względu na ich wpływ na składowe bilansu wodnego, ukazany w badaniu. Przy zastosowaniu nawodnień zarówno w wariancie drugim (V2.3) jak i trzecim (V3.3) średnia roczna zawartość wody w glebie wzrasta o 0.5% (RCP 4.5), i 1% (RCP 8.5), podobnie jak pozostałe analizowane składowe bilansu wodnego w porównaniu do V2.2 i V3.2 w horyzoncie 2050. Model SWAT nie obejmuje nawadniania precyzyjnego , tylko tradycyjne praktyki , które nie są optymalne. Istnieje potrzeba dopracowania lub stworzenia bardziej czułego i intuicyjnego algorytmu automatycznego nawadniania w programie SWAT, aby lepiej dopasować parametry nawadniania do rzeczywistych potrzeb rosnących roślin. Dla V2.4 i V2.5 średnia roczna zawartość wody w glebie wzrasta o 1% dla RCP 4.5 i RCP 8.5 w porównaniu z V l (BaU). Dla V3.4 jest niewielka zmiana. Natomiast dla V3.5 średnia roczna zawartość wody w glebie będzie niższa o 7% (RCP 4.5) i 4% (RCP 8.5). Roczna suma odpływu całkowitego dla V2.3, V2.4, V2.5, V3.4 będzie wyższa dla RCP 4.5 i RCP 8.5. Dla V3.5 odpływ całkowity będzie niższy. Dla V2.3, V2.4, V3.3, V3.4 roczna suma strat gleby będzie wyższa. Natomiast dla V2.5 i V3.5 straty gleby spadną. Wzrost retencji w większości powyższych scenanuszy irygacyjnych oprócz korzyści może również mieć wpływ na zwiększenie erozji wodnej powierzchniowej. Wyjątkiem jest scenariusz V2.5, w którym przy wzroście zawartości wody w glebie i odpływu całkowitego, zmniejszają się znacznie straty gleby. Projektowanie stawów do powierzchni 5000 m2 podczas scalania gruntów, a także ich budowa i urządzanie podczas prac po scaleniu, ma według niniejszego opracowania naukowe podstawy do wdrożenia w najbliższych dekadach, w celu zwiększenia zasobów wodnych w krajobrazie, a w konsekwencji uodpornienia upraw na susze. W porównaniu z dużymi zbiornikami retencyjnymi mogą być tańszą alternatywą. Środki na sfinansowanie budowy stawu mogą być wskazane w trakcie procesu przygotowania do scalenia gruntów. Co więcej, planowanie budowy stawów nie musi być związane z przeprowadzeniem scalenia wydzieleniem funduszy na ich budowę w zagospodarowaniu poscaleniowym , co w niektórych okolicznościach może być tańszym rozwiązaniem. Ponadto, stawy mogą być wykorzystywane jako źródła wody do nawadniania. Można je również wykorzystać do ograniczenia i zapobiegania erozji wodnej powierzchniowej oraz ograniczenia dopływu zanieczyszczeń do cieku (zmniejszenie odpływu całkowitego i strat gleby). Z perspektywy niniejszych badań projektowanie stawów jest korzystniejsze ze względu na koszty, zdolności retencyjne, ograniczenie erozji, uniwersalność, dostępność, mniejszą ingerencję w krajobraz. Istnieje jednak potrzeba dalszych badań z zastosowaniem nowocześniejszego modelu SWAT+ gdzie zbiorniki i stawy posiadają poszerzone możliwości interakcji z poziomami wodonośnymi oraz otaczającym je krajobrazem jako oddzielne obiekty przestrzenne, które mogą reprezentować cechy zlewni bardziej realistycznie niż w modelu SWAT.
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.
Inteligentne zarządzanie odnawialnymi zasobami energetycznymi na poziomie lokalnym, ze szczególnym uwzględnieniem biomasy pochodzenia rolniczego
(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2024) Gałczyńska, Małgorzata
Jednym z kluczowych zadań, które stoi przed krajami członkowskimi Unii Europejskiej jest rozwój zasobo-oszczędnej i zrównoważonej gospodarki, opartej o wykorzystanie, m.in. innowacyjnych i niskoemisyjnych technologii produkcji energii. Takie podejście wymaga rozwoju rolnictwa w sposób zrównoważony, zapewniający bezpieczeństwo żywnościowe i zrównoważone wykorzystanie odnawialnych zasobów biologicznych, w tym biomasy pochodzenia rolniczego do produkcji zielonej energii. Zgodnie z założeniami dokumentów strategicznych UE zielona energia będzie zastępowała paliwa kopalne, a jej produkcja powinna odbywać się w oparciu o istniejący lokalnie potencjał odnawialnych źródeł energii, w tym biomasy pochodzenia rolniczego, bioodpadów, energii słonecznej, wiatrowej, wodnej i geotermalnej. Dobór odpowiednich źródeł energii powinien być dokonany na podstawie analiz istniejącego potencjału z zaangażowaniem lokalnych władz. Zaproponowane w pracy metody dotyczące przeprowadzenia analizy aktualnych możliwości inteligentnego zarządzania energetycznymi zasobami naturalnymi na poziomie podstawowych jednostek administracyjnych, jakimi są w Polsce gminy i powiaty są uniwersalne i możliwe do zastosowania w innych jednostkach administracyjnych w Polsce. Opracowany w ramach pracy model z funkcjonalnością systemu wspomagania decyzji umożliwia identyfikację najbardziej racjonalnych inwestycji OZE ze względu na: • istniejącą infrastrukturę i zapotrzebowanie na energie, • dostępne zasoby biomasy rolniczej, • możliwość lokalizacji infrastruktury OZE opartej na słońcu, wietrze i wodzie, • dokumenty strategiczne. Model energetyczny powiatu jest oparty na rzeczywistych danych obrazujących potencjał infrastruktury energetycznej oraz gospodarki odpadami komunalnymi stanowiącej podstawy do produkcji biogazu i paliw alternatywnych, pozwalającej na bilansowanie energii, planowanie i prognozowanie zapotrzebowania na energie w gminie/powiecie. Z wykorzystaniem modelu została przeprowadzona analiza dla powiatu tomaszowskiego, która wykazała, że na poziomie lokalnym istnieją nadal duże zasoby energii odnawialnej, które mogą w znaczący sposób przyczynić się do osiągnięcia samowystarczalności energetycznej regionów, co jest potwierdzeniem hipotezy badawczej niniejszej rozprawy doktorskiej.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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 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.

Browse

Recent Submissions