Rozprawy doktorskie
Permanent URI for this collection
Strona w budowie
Browse
Recent Submissions
Item 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, DamianGospodarka 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.Item 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, DamianKukurydza 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.Item 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, MałgorzataJednym 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.Item 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, MarekCelem 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.Item 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, MagdalenaPrezentowana 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.Item Zastosowanie klasyfikacji obiektowej zdjęć satelitarnych do weryfikacji granic gatunków gleb(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2018) Miturski, TomaszGleba 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.Item Przydatność wybranych odmian pszenicy jarej do jesiennego siewu(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2017) Wyzińska, MartaCelem 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.Item Efektywność plonotwórcza siarki i azotu w produkcji żyta jarego(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Narolski, BartoszW 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.Item 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, PawełRóżnorodność 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.Item 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 KleofasCelem 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.Item Ocena zrównoważonego rozwoju gospodarstw rolnych na glebach lekkich w powiecie Przysucha(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2016) Włodarczyk, BogusławCelem 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.Item 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, MałgorzataCelem 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.Item Różnorodność strukturalna i funkcjonalna mikroorganizmów w wybranych typach gleb charakterystycznych dla Polski(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2020) Grządziel, JarosławPrezentowana 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.Item 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, RadosławIntensyfikacja 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.Item Wpływ symulowanej powodzi na bioróżnorodność strukturalną i funkcjonalną mikrobiomu wybranych mad rzecznych(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2020) Furtak, KarolinaCelem 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.Item Ocena efektów produkcyjnych i środowiskowych nawożenia pofermentem roślin przeznaczonych do produkcji biogazu(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2021) Witorożec, AgataW dobie ocieplenia klimatu, którego powodem jest m.in. zanieczyszczenie środowiska, poszukuje się alternatywnych źródeł energii, opartych na lokalnie dostępnych surowcach, które będą mogły wpisać się w gospodarkę obiegu zamkniętego. Takim rozwiązaniem może być produkcja biogazu w procesie fermentacji beztlenowej, do której substratami będą rośliny uprawne o wysokiej efektywności energetycznej łatwe w uprawie, a jednocześnie dostosowane do zmieniających się warunków klimatycznych. Istotny jest też plon tych roślin oraz ich wysoka jakość, co można osiągnąć poprzez zoptymalizowanie nawożenia, niestwarzającego zagrożenia dla środowiska naturalnego. W 2016 roku zostało założone trzyletnie, dwuczynnikowe doświadczenie polowe, gdzie czynnikiem I rzędu był wariant nawożenia, a II rzędu gatunek rośliny (pszenżyto, kukurydza, sorgo). Nawożenie wykonano w dwóch terminach: przedsiewnie oraz pogłównie. Pierwszy wariant obejmował nawożenie azotowe wyłącznie mineralne, w drugim wariancie przedsiewnie zastosowano poferment, a pogłównie nawożenie mineralne, natomiast w trzecim wariancie w obu terminach nawożono pofermentem. Analizowano efekty produkcyjne i środowiskowe nawożenia pofermentem badanych roślin. Oceniono również jakość biomasy pod względem składu chemicznego, jako surowca przeznaczonego do produkcji biogazu. Zbadano wybrane parametry fizjologiczne tj.: stan odżywienia roślin, pokrycie powierzchni gruntu przez łan tychże roślin i związaną z powyższymi intensywność promieniowania fotosyntetycznie czynnego (PAR). Dodatkowym parametrem była analiza wydajności fermentacji metanowej oraz produktywności energii z jednostki powierzchni. Kolejny aspekt badań dotyczył oddziaływania danych wariantów nawożenia na: właściwości chemiczne gleby, wymywanie azotu w głąb profilu glebowego, opór penetracji i wilgotność gleby, liczbę i masę dżdżownic. Wykorzystanie pofermentu z biogazowni rolniczej do nawożenia pszenżyta, kukurydzy oraz sorga, zwiększa możliwość ochrony środowiska w aspekcie gospodarki nawozowej w obiegu zamkniętym. Stosownie pofermentu z biogazowni rolniczej pozytywnie wpływa na efekty produkcyjne uprawy wybranych roślin, wykorzystywanych jako substrat do biogazowni. Niezależnie od zastosowanego wariantu nawożenia, badane rośliny były tak samo dobrze odżywione azotem. Analogicznie było w przypadku PAR, który wpływa na fotosyntezę roślin, a co się z tym wiąże, także i plony roślin. Nawożenie pofermentem umożliwia rezygnację z nawożenia azotem mineralnym, nie wpływając negatywnie na parametry fizjologiczne roślin jak i ich plony. Analizując różne warianty nawożenia, nie zaobserwowano istotnych różnic w wydajności procesu fermentacji metanowej, natomiast spośród badanych gatunków roślin, najwyższą produktywność metanu i energii z jednostki powierzchni uzyskano z kiszonki z kukurydzy, a najniższą dla pszenżyta.Item 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, AleksandraLiteratura 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.Item Reakcja wybranych gatunków roślin strączkowych na różne dawki superabsorbentu(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2021) Czopek, KatarzynaW dobie obserwowanych zmian klimatycznych przyczyniających się do powstawania niedoborów wilgoci w glebie, poszukuje się skutecznych sposobów na zatrzymanie oraz racjonalne gospodarowanie wodą. Jednym z rozwiązań mających na celu dostarczenie wody dla roślin uprawnych w okresach bezdeszczowych jest zastosowanie superabsorbentu (hydrożelu). Celem podjętych badań było rozpoznanie reakcji wybranych gatunków i odmian roślin strączkowych: grochu (Pisum sativum L.) odmiany Hubal i Batuta, bobiku (Vicia faba L. ssp. minor Beck) odmiany Granit i Bobas oraz soi (Glycine max (L.) Merrill) odmiany Aldana i Merlin na działanie różnych dawek superabsorbentu. Oceniano wpływ hydrożelu na plon nasion, wybrane elementy struktury plonu, cechy budowy morfologicznej roślin, wskaźniki wymiany gazowej i fluorescencji chlorofilu, indeks zieloności liścia (SPAD) oraz skład chemiczny nasion. Wykonano ocenę ekonomiczną stosowania różnych dawek hydrożelu w uprawie grochu, bobiku i soi. Badania przeprowadzono w latach 2016-2018 w oparciu o 3 dwuczynnikowe doświadczenia polowe założone w układzie losowanych podbloków (split-block), w 4 powtórzeniach. Pierwszy czynnik badawczy stanowiła dawka superabsorbentu (SAP) (0, 20, 30 kg·ha1), zaś drugi – odmiana rośliny strączkowej. Przeprowadzono również badania uzupełniające w 2018 r. w oparciu o 3 ścisłe, dwuczynnikowe doświadczenia w komorach fitotronowych. Obiektami badań były 3 gatunki roślin strączkowych: bobik (Granit), groch (Hubal) i soja (Aldana). Czynnik pierwszy stanowiła dawka SAP (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 g·kg-1 podłoża), zaś drugim czynnikiem była częstotliwość podlewania (obiekty podlewane co 1, 3, 6, 9 dni). Doświadczenie zostało przeprowadzone metodą kompletnej randomizacji, w 4 powtórzeniach. Wyniki badań wykazały, że zastosowanie superabsorbentu istotnie zwiększyło plonowanie bobiku, grochu i soi. Najbardziej efektywna była dawka 20 kg·ha-1, przy której plon nasion bobiku zwiększył się średnio o 16,6%, grochu o 15,2%, a soi o 17,7%. Czynnik genetyczny różnicował poziom plonowania soi, istotnie wyżej plonowała odmiana Merlin w porównaniu z Aldaną (średnio o 31,0%). Parametry biometryczne badanych gatunków roślin strączkowych nie były zróżnicowane w zależności od dawki superabsorbentu. Wykazano zróżnicowanie odmianowe w budowie morfologicznej soi. Odmiana Merlin była wyższa, miała wyżej osadzony pierwszy strąk oraz wytwarzała więcej strąków, nasion w strąku i nasion na roślinie w porównaniu z Aldaną. Parametry biometryczne badanych gatunków strączkowych były istotnie zróżnicowane w zależności od częstotliwości podlewania. Rośliny bobiku, grochu i soi podlewane codziennie były istotnie wyższe i wykształciły większą liczbę węzłów w porównaniu z roślinami podlewanymi co 3, 6 i 9 dni. Charakteryzowały się również istotnie większą suchą masą części nadziemnej i podziemnej. Jedynie u soi sucha masa części podziemnej była istotnie wyższa na obiekcie podlewanym najrzadziej (co 9 dni) w porównaniu z obiektami podlewanymi częściej (co 1, 3 i 6 dni). Intensywność fotosyntezy istotnie zwiększyła się po zastosowaniu hydrożelu w dawce 20 kg·ha-1, w liściach bobiku w 2017 i 2018 r. oraz soi w 2016 r., natomiast w przypadku grochu bardziej efektywna była dawka 30 kg·ha-1, ale istotne różnice zanotowano jedynie w 2016 r. Dawka zastosowanego hydrożelu nie wpłynęła na intensywność transpiracji oraz efektywność wykorzystania wody u badanych gatunków strączkowych. Wskaźniki fluorescencji chlorofilu były na ogół istotnie zróżnicowane w zależności od SAP. Średnia wartość wskaźnika opisującego maksymalną wydajność kwantową PSII (Fv/Fm) istotnie zwiększyła się po zastosowaniu dawki SAP 30 kg·ha-1 u bobiku i grochu w 2018 r. oraz dawki SAP 20 kg·ha-1 u grochu w 2017 r. Wyższymi wartościami wskaźnika Fv/Fm charakteryzowały się bobik i groch podlewane codziennie w porównaniu z obiektami podlewanymi co 3, 6 i 9 dni, natomiast u soi wartość tego wskaźnika była najwyższa na obiekcie podlewanym co 9 dni. Średnia wartość wskaźnika funkcjonowania fotosystemu II (PI) była istotnie większa po zastosowaniu superabsorbentu w dawce 20 kg·ha-1 u bobiku i grochu w 2017 r. oraz w dawce 30 kg·ha-1 u bobiku w 2017 i 2018 r. oraz grochu w 2018 r. Wartości wskaźnika PI u wszystkich badanych gatunków strączkowych była najwyższa na obiekcie podlewanych najrzadziej (co 9 dni) i wraz ze wzrostem częstotliwości podlewania jego wartość malała. Względna zawartość chlorofilu w liściach badanych gatunków strączkowych (indeks SPAD) nie była zróżnicowana w zależności od dawki hydrożelu, ale wykazano istotny wpływ odmiany na tę cechę. Wyższą średnią wartością indeksu SPAD charakteryzował się bobik odmiana Granit w porównaniu z Bobasem oraz groch odmiana Hubal w porównaniu z Batutą, ale istotne różnice zanotowano tylko w 2017 r., a w przypadku grochu także w 2016 r. We wszystkich latach badań soja odmiana Aldana wykazała się istotnie wyższą średnią wartością indeksu SPAD w porównaniu z odmianą Merlin. Istotny wpływ na indeks zieloności liścia bobiku, grochu i soi miała częstotliwość podlewania. U roślin podlewanych najrzadziej (co 9 dni) wartość indeksu SPAD była istotnie wyższa w porównaniu z roślinami podlewanymi co 1, 3 i 6 dni. Skład chemiczny nasion badanych gatunków strączkowych był zróżnicowany jedynie w zależności od czynnika odmianowego. Istotnie więcej białka ogólnego w nasionach bobiku gromadziła odmiana Bobas w porównaniu z Granitem. Nasiona grochu odmiany Batuta charakteryzowały się wyższą zawartością tłuszczu, fosforu i potasu w porównaniu z Hubalem. Z kolei soja odmiana Merlin gromadziła w nasionach więcej tłuszczu, ale zawierała istotnie mniej popiołu, fosforu i potasu w porównaniu z Aldaną. Analiza ekonomiczna wykazała, że niezależnie od badanych czynników doświadczenia, najwyższą wartość produkcji wykazano u soi, następnie u grochu i bobiku. Zastosowanie superabsorbentu w dawce 20 kg·ha-1 zwiększyło wartość produkcji średnio o 16,5% u badanych gatunków, a przy dawce 30 kg·ha-1 – o 21,0% w porównaniu z obiektem, na którym nie stosowano hydrożelu.Item 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, BarbaraCelem 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.Item Ocena występowania i molekularnego zróżnicowania bakterii z rodzaju Azotobacter w glebach Polski(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2022) Kozieł, MonikaBadania przedstawione w niniejszej rozprawie doktorskiej dotyczyły glebowych bakterii należących do rodzaju Azotobacter, charakteryzujących się m.in. zdolnościami do asymilacji azotu atmosferycznego. Badania te miały na celu poznanie: - występowania i liczebności Azotobacter spp. w glebach Polski (1140 próbek), - zależności pomiędzy właściwościami gleb a ich zasiedleniem przez te bakterie oraz – zróżnicowania i przynależności systematycznej wyodrębnionych izolatów Azotobacter spp. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że bakterie należące do rodzaju Azotobacter zasiedlają około 43% gleb w Polsce. Bakterie te występują we wszystkich badanych grupach gleb (rodzaje, gatunki), ale w obrębie tych grup procent gleb zasiedlonych przez azotobactera jest bardzo zróżnicowany i waha się od 8% i 19% w przypadku piasków luźnych i piasków części słabogliniastych do około 80% i 90% w przypadku glin ciężkich i rędzin. Stwierdzono również ścisłą zależność (r = 0,944) pomiędzy zawartością spławialnych (< 0,02mm) w różnych gatunkach gleb a procentem ich zasiedlenia przez Azotobacter spp., co świadczy, że frakcja pyłowo-ilasta gleb sprzyja ich zasiedleniu przez omawiane bakterie. Liczebność Azotobacter spp. w glebach zasiedlonych przez te bakterie jest bardzo zróżnicowana w obrębie każdej analizowanej grupy gleb i waha się od kilku komórek (jtk) do kilkuset tysięcy jtk w 1 gramie gleby. Największą liczebność stwierdzono w niektórych glebach lessowych, pyłach zwykłych i piaskach gliniastych lekkich, odpowiednio 297 750, 45 800 i 40 000 jtk/g. Największą średnią liczebnością Azotobacter spp. charakteryzują się lessy, iły, rędziny i pyły ilaste, odpowiednio 13 676, 2213, 2035 i 1950 jtk/g, a najmniejszą żwiry, piaski słabogliniaste i piaski luźne, odpowiednio 44, 158 i 204 jtk/g. Zgodnie z wynikami wcześniejszych badań, obecne badania wykazały również, że odczyn gleb jest bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na występowanie azotobactera w środowisku glebowym. Bakterie te występują tylko w około 4% gleb o odczynie bardzo kwaśnym (pH ≤ 4,5) i w 27% gleb kwaśnych (pH 4,6-5,5), natomiast zasiedlenie przez azotobactera gleb o odczynie obojętnym (pH 6,6-7,2) i zasadowym (pH > 7,2) wynosiło odpowiednio 74% i 84%. Odczyn gleb wpływa także istotnie na liczebność populacji bakterii Azotobacter w środowisku glebowym. Największą średnią liczebnością tych bakterii charakteryzują się gleby o odczynie obojętnym. W obrębie niektórych grup gleb takich jak lessy, mady, mursze, rędziny i piaski gliniaste, gleby które zasiedlone były przez omawiane bakterie zawierały znacznie większe ilości przyswajalnych form P i Mg oraz całkowitych form Ca, Fe i Mo, niż gleby o podobnym odczynie i strukturze, ale bez azotobactera. Wydaje się więc, że oprócz odczynu, Corg. i Nogól., także inne chemiczne właściwości środowiska glebowego mają istotny wpływ na zasiedlanie gleb przez bakterie Azotobacter spp. Badane izolaty Azotobacter spp. charakteryzowały się dużym zróżnicowaniem pod względem efektywności wiązania azotu atmosferycznego w warunkach laboratoryjnych. Nie stwierdzono jednak znaczącego wpływu właściwości gleb na kształtowanie zdolności zasiedlających je bakterii Azotobacter do wiązania N2, bowiem zarówno z gleb żyznych o odczynie obojętnym jak i z gleb kwaśnych wyodrębniono izolaty intensywnie wiążące N2, jak i szczepy mało aktywne pod tym względem. Polimorfizm genomowy badanych szczepów określono stosując technikę ITS-PCR/RFLP (HaeIII, MspI). Przeprowadzone analizy pozwoliły na wyróżnienie w obrębie badanych izolatów Azotobacter spp. czterech profili genetycznych, a na podstawie wyników sekwencjonowania genu 16S rRNA 30 izolatów reprezentujących ww. profile stwierdzono, że wszystkie one należą do gatunku Azotobacter chroococcum, co wskazuje, że gatunek ten dominuje w glebach Polski. Przeprowadzone badania wskazują ponadto, że stosunkowo proste laboratoryjne oznaczenie występowania Azotobacter spp. w glebach może być dobrym, biologicznym wskaźnikiem oceny jakości gleb, m.in. na potrzeby monitoringu zmian zachodzących w ich żyzności i odczynie.