Pobierz wersję PDF

Transkrypt

Pobierz wersję PDF

ISSN 1895 - 4421
EPISTEME
CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE
KRAKÓW
Nr 15/2012
EPISTEME
CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE
Redakcja:
Zdzisław Szczepanik (red. naczelny)
Katarzyna Daraż-Duda (sekretarz redakcji)
Piotr Walecki
Grzegorz Chajko
Krzysztof Duda
Rada Naukowa:
Prof. dr hab. Dariusz Rott
Prof. dr hab. Włodzimierz Sady
Prof. dr hab. Michał Śliwa
Prof. dr hab. inż. Ryszard Tadeusiewicz
Prof. dr hab. Bogdan Zemanek
Ks. Prof. UPJP II, dr hab. Władysław Zuziak
Prof. nadzw. dr hab. Wiesław Alejziak
Prof. Ignatianum i UJ, dr hab. Józef Bremer SJ
Prof. dr przew. kwal. II Paweł Taranczewski
Prof. dr Olga E. Kosheleva
Prof. dr Aleksandr Lokshin
Prof. dr Hans Jørgen Jensen
Prof. dr Oleksandr Chyrkov
Prof. dr Iryna Diachuk
Prof. dr Luiza Arutinov
Prof. dr hab. Michaił Odesskij
Prof. dr hab., dr. phil. Andrzej Wiercinski
Prof. dr eng. Elena Horska
projekt okładki i skład: Roman Turowski
Wydawca:
Stowarzyszenie Twórców Nauki i Kultury „Episteme”
ul. Okólna 28/87
30-669 Kraków
© Stowarzyszenie Twórców Nauki i Kultury „Episteme” i Autorzy
Szanowni Państwo !
Niezmiernie nam miło przekazać Państwu nowy numer naszego
czasopisma, którego zawartość zapełniają teksty młodych naukowców
z zakresu nauk przyrodniczych. Teksty te mają charakter nowatorski i wnoszą
nową jakość do nauki. Artykuły te przeszły gruntowną recenzję specjalistów
z zakresów do których się odnoszą i uzyskały ich akceptację, co ostatecznie
zadecydowało o ich publikacji.
Gratulując autorom tekstów opublikowanych jednocześnie życzymy
czytelnikom inspiracji z nich wynikających.
Redakcja
SPIS TREŚCI
I. ROLNICTWO I INŻYNIERIA ROLNICZA
Monika Białkowska, Marta Ćwiertniewska
WPŁYW UPRAWY WSPÓŁRZĘDNEJ NA KSZTAŁTOWANIE
SIĘ ZAWARTOŚCI SKŁADNIKÓW MINERALNYCH
W NASIONACH I CZĘŚCIACH NADZIEMNYCH ŁUBINU ŻÓŁTEGO . . . . . . . . . . . . . 15
Łukasz Bolibok
OCENA WPŁYWU ŚRODOWISKOWEGO PRODUKCJI ENERGII
Z BIOMASY ZA POMOCĄ OPROGRAMOWANIA SUSTAINABLE MINDS . . . . . . . . . . 21
Małgorzata Borek, Renata Bączek-Kwinta,
Karolina Maruszak, Katarzyna Stalmach
CZY WARTO ZADBAĆ O WIĘKSZĄ ROZSADĘ KAPUSTY GŁOWIASTEJ BIAŁEJ? . . . . 29
Marcin Czora
MEASURMENT OF DEHYDROGENASE ACTIVITY (DHA)
IN SOIL NEAR BOLESLAW MINE AND METALURGICAL PLANT S.A. . . . . . . . . . . . . . 37
Małgorzata Czubacka, Leszek Rachoń
WPŁYW POZIOMU AGROTECHNIKI NA SKŁAD
CHEMICZNY ZIARNA PSZENICY OZIMEJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Marta Ćwiertniewska, Monika Białkowska
ANALIZA WYBRANYCH CECH PLONOTWÓRCZYCH PSZENŻYTA
JAREGO W WARUNKACH SIEWU CZYSTEGO I MIESZANEGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Krzysztof Dziedzic
ANALIZA PRZYDATNOŚCI ŁUSKI ZIARNA
SŁODU DO CELÓW ENERGETYCZNYCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Paweł Frąk, Agnieszka Klimek - Kopyra
DYNAMIKA WZROSTU I WYBRANE CECHY BIOMETRYCZNE
SORGA CUKROWEGO (SORGHUM SACCHARATUM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
spis treści
Anna Gał, Iwona Kozikowska, Katarzyna Suprewicz,
Magdalena Czajkowska
ZAWARTOŚĆ RTĘCI W ZBIORNIKU WODNYM I WYBRANYCH
ORGANIZMACH Z RÓŻNYCH POZIOMÓW TROFICZNYCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Marta Gas
WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW AGROTECHNICZNYCH NA KSZTAŁTOWANIE W NASIONACH ŁUBINU ANDYJSKIEGO (LUPINUS MUTABILIS
SWEET) ZAWARTOŚCI TŁUSZCZU I PROFILU KWASÓW TŁUSZCZOWYCH . . . . . . . 83
Marta Jabłońska, Magdalena Giemza-Mikoda,
Anna Lehmann, Michał Paluch
WPŁYW SYSTEMÓW UPRAWY ROLI ORAZ WYBRANYCH
BIOPREPARATÓW NA ZACHWASZCZENIE ŁANU PSZENŻYTA
JAREGO UPRAWIANEGO W KRÓTKOTRWAŁEJ MONOKULTURZE . . . . . . . . . . . . . . 89
Ewelina Jamróz, Andrzej Para
FOLIE BIOPOLIMEROWE NA BAZIE
KOMPLEKSÓW FURCELLERANU Z BIAŁKAMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Andrzej Joniec
WPŁYW UPROSZCZONEJ UPRAWY ROLI
NA PLON BOBIKU I JEGO KOMPONENTY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Katarzyna Juzoń, Edyta Skrzypek,
Michał Dziurka, Izabela Marcińska
ZMIANY WARTOŚCI ŻYWIENIOWEJ ROŚLIN
BOBOWATYCH W WARUNKACH SUSZY GLEBOWEJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Agnieszka Kalandyk, Franciszek Dubert,
Maciej Maciejewski, Agnieszka Płażek
WPŁYW SUSZY GLEBOWEJ I ZASOLENIA NA PROCESY ZACHODZĄCE
W TRAKCIE FAZY GENERATYWNEJ U GROCHU I ŁUBINU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Jacek Kostuch
SKŁAD FLORYSTYCZNY ZBIOROWISK TRAWIASTYCH
GÓRNEJ ZLEWNI GRAJCARKA PO ZAPRZESTANIU ICH UŻYTKOWANIA . . . . . . . .131
Andrzej Latusek, Andrzej Jurkowski, Henryk Bujak
MOŻLIWOŚĆ OPTYMALIZACJI UPRAWY RZEPAKU
OZIMEGO NA PODSTAWIE DOŚWIADCZEŃ POREJESTROWYCH . . . . . . . . . . . . . . 141
Katarzyna Łukasiewicz, Krzysztof Gondek, Barbara Filipek-Mazur
ZAWARTOŚĆ CYNKU W ZIARNIE PSZENICY JAREJ
PO NAWOŻENIU ZRÓŻNICOWANYMI DAWKAMI SIARKI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151
spis treści
Jolanta Majcher – Łoś, Adam Radkowski
WPŁYW ZRÓŻNICOWANEGO NAWOŻENIA MINERALNEGO
NA JAKOŚĆ MURAWY GREEN POLA GOLFOWEGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Mateusz Malinowski, Jakub Sikora,
Sylwia Kurdziel, Iwona Krzystanek
WYKORZYSTANIE TERMOGRAFII DO NIEINWAZYJNEJ
ANALIZY WEWNĘTRZNYCH USZKODZEŃ MIĄŻSZU JABŁEK . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Jan Mółka
ANALIZA PROCESU SPALANIA ZIARNA ZBOŻA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Dorota Nowak, Agnieszka Baran, Czesława Jasiewicz
BADANIE INTERAKCJI METALI CIĘŻKICH PRZY WYKORZYSTANIU
BIOTESTU PHYTOTOXKIT. CZ. I. INTERAKCJE KADMU I MIEDZI . . . . . . . . . . . . . . 187
Michał Paluch, Danuta Parylak,
Magdalena Giemza-Mikoda, Marta Jabłońska
WPŁYW ZABIEGÓW PROEKOLOGICZNYCH W UPRAWIE PSZENŻYTA
OZIMEGO W MONOKULTURZE NA WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEBY . . . . . . . . . 197
Małgorzata Rabiega
EFEKT ZASTOSOWANIA PRZEDSIEWNEGO NAŚWIETLANIA
NASION PIETRUSZKI KORZENIOWEJ PETROSELINUM
HORTENSE HOFFM. PROMIENIAMI LASERA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203
Tomasz Reguła, Radosław Rogoziński
OCENA MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA WŁAŚCIWOŚCI GEOMETRYCZNYCH PSZENICY ORKISZOWEJ JAKO CECH ROZDZIELCZYCH . . . . . . . . . . . . . 211
Ewa Sosińska, Katarzyna Zalewska
WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PESTEK DYNI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Joanna Szkutnik
PRODUKCYJNOŚĆ TRZECH GÓRSKICH ZBIOROWISK ŁĄKOWYCH . . . . . . . . . . . . 227
Weronika Włodarczyk, Daria Kortylewska
OCENA PRZYDATNOŚCI SKARBONIZOWANYCH PODŁOŻY
PO UPRAWIE PIECZAREK I BOCZNIAKÓW JAKO MATERIAŁÓW
POPRAWIAJĄCYCH WŁAŚCIWOŚCI GLEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Aneta Wójtowicz
WPŁYW STOSOWANIA STYMULATORA ROŚLIN
TERRA-SORB NA PLONOWANIE RZEPAKU OZIMEGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
spis treści
II. EKONOMIA
Michał Borowy
PARKI NAUKI JAKO ELEMENT OTOCZENIA BIZNESOWEGO
INNOWACYJNEJ PRZEDSIĘBIORCZOŚCI AKADEMICKIEJ
- PRZYKŁAD PARKU IDEON W SZWECJI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Marcin Kobuszewski, Michał Cupiał
ANALIZA PRZYCHODÓW I ROZCHODÓW GOSPODARSTWA RODZINNEGO . . . 259
Elżbieta Kornalska, Witold Trela
OCENA MOŻLIWOŚCI FINANSOWANIA PROCESÓW
MODERNIZACYJNYCH W GOSPODARSTWACH ROLNYCH
WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
Małgorzata Krotowska
ZNACZENIE ROLNICTWA W GOSPODARCE
KRAJÓW GRUPY WYSZEHRADZKIEJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Katarzyna Łyduch, Piotr Cymanow
METODA VAIC JAKO NARZĘDZIE WYCENY POTENCJAŁU
INTELEKTUALNEGO WYBRANYCH SPÓŁEK AKCYJNYCH
SEKTORA WYSOKICH TECHNOLOGII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Halina Pawlak, Agata Pisarek
ZRÓŻNICOWANIE PRZESTRZENNE TERENÓW WIEJSKICH KRAKOWSKIEGO
OBSZARU METROPOLITALNEGO I RZESZOWSKIEGO OBSZARU
METROPOLITALNEGO ZE WZGLĘDU NA POZIOM ŻYCIA MIESZKAŃCÓW . . . . . . . . 291
Monika Szafrańska
EDUKACJA FINANSOWA JAKO ELEMENT REALIZACJI
IDEI SPOŁECZNEJ ODPOWIEDZIALNOŚCI BANKÓW W POLSCE . . . . . . . . . . . . . . 299
Witold Trela, Elżbieta Kornalska, Andrzej Krasnodębski
PRZEDSIĘBIORCZOŚĆ W WOJEWÓDZTWIE MAŁOPOLSKIM . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
spis treści
III. LEŚNICTWO
Jarosław Bielan
WPŁYW MIKROKLIMATU NA ŚMIERTELNOŚĆ KORNIKÓW
ZIMUJĄCYCH W ŻEROWISKACH NA GAŁĘZIACH ŚWIERKOWYCH . . . . . . . . . . . . 319
Michał Jasik, Stanisław Małek
WPŁYW DRZEWOSTANU NA JAKOŚĆ WYPŁYWÓW WÓD
PODZIEMNYCH W GÓRNEJ CZĘŚCI ZLEWNI POTOKU
JASZCZE W GORCZAŃSKIM PARKU NARODOWYM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
Filip Kowalski, Bartłomiej Bednarz
CHRONOLOGIE SŁOJÓW ROCZNYCH JESIONÓW WYNIOSŁYCH
(FRAXINUS EXCELSIOR L.) Z OBJAWAMI DEFOLIACJI SPOWODOWANEJ
PRZEZ GRZYB CHALARA FRAXINEA W NADLEŚNICTWIE BIAŁOWIEŻA . . . . . . . . 337
Szymon Pitek
JEDNOCZESNY WPŁYW DWÓCH BEZKRĘGOWCÓW
WODNYCH (GAMMARIDAE I TIPULIDAE)
NA FRAGMENTACJĘ LIŚCI BUKOWYCH W POTOKU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
Paweł Przybylski, Szymon Jastrzębowski
STRUKTURA GENETYCZNA PLANTACJI NASIENNEJ
SOSNY ZWYCZAJNEJ W NADLEŚNICTWIE SUSZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353
Marzena Albrycht, Anna Przystupińska,
Monika Pigulak-Kuś, Katarzyna Trętowska
OCENA LICZEBNOŚCI POPULACJI JELENIA W NADLEŚNICTWIE TURAWA,
REGIONALNA DYREKCJA LASÓW PAŃSTWOWYCH W KATOWICACH . . . . . . . . . . 359
Kinga Wierzbicka, Marta Wojciuch-Płoskonka, Maciej Ziobrowski
SZKODY WYRZĄDZONE PRZEZ JELENIOWATE W UPRAWACH
LEŚNYCH NA TERENIE NADLEŚNICTWA LIDZBARK
– REGIONALNA DYREKCJA LASÓW PAŃSTWOWYCH W OLSZTYNIE . . . . . . . . . . . 365
spis treści
IV. ZOOTECHNIKA I WETERYNARIA
Agnieszka Bąk, Wojciech Jagusiak
WSTĘPNE OSZACOWANIA ODZIEDZICZALNOŚCI KONDYCJI
I LOKOMOCJI ORAZ INNYCH CECH POKROJU KRÓW
RASY POLSKIEJ HOLSZTYŃSKO-FRYZYJSKIEJ ODMIANY CZARNO-BIAŁEJ . . . . 375
Anna Czubacka, Kamila Klimek
ANALIZA EMISJI CO2 W OBORZE
WOLNOSTANOWISKOWEJ BYDŁA MLECZNEGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
Beata Marciniak
WPŁYW WYDAJNOŚCI RUCHU NA DZIELNOŚĆ
WYŚCIGOWĄ KLACZY CZYSTEJ KRWI ARABSKIEJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
V. OGRODNICTWO I ARCHITEKTURA KRAJOBRAZU
Olga Długosz-Grochowska
WPŁYW ZRÓŻNICOWANEJ WIEKOWO ROZSADY I TERMINU UPRAWY
NA AKTYWNOŚĆ ANTYOKSYDACYJNĄ ORAZ ZAWARTOŚĆ ZWIĄZKÓW
FENOLOWYCH W LIŚCIACH BROKUŁU W FAZIE WIĄZANIA RÓŻ . . . . . . . . . . . . . . 395
Kamila Klimek, Anna Czubacka,
Anna Furmańczuk, Agnieszka Rowicka
ZNAJOMOŚĆ PROGRAMÓW INFORMATYCZNYCH
DO PROJEKTOWANIA ARCITEKTURY KRAJOBRAZÓW
I UZYTKÓW ZIELONYCH WSRÓD STUDENTÓW OGRODNICTWA . . . . . . . . . . . . . 403
Beata Jawoszek, Marta Czaplicka-Pędzich, Adam Szewczuk
PORÓWNANIE JAKOŚCI OWOCÓW POCHODZĄCYCH Z PRODUKCJI
EKOLOGICZNEJ I KONWENCJONALNEJ DOSTĘPNYCH WE WROCŁAWIU . . . . . 411
Daria Kortylewska, Weronika Włodarczyk
WPŁYW ŻYWYCH ŚCIÓŁEK NA STAN ODŻYWIENIA DRZEW GRUSZY . . . . . . . . . . 419
spis treści
Magdalena Krygier
ŻYCICA TRWAŁA I KONICZYNA BIAŁA JAKO
ŻYWE ŚCIÓŁKI W UPRAWIE POLOWEJ OBERŻYNY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
Ewa Muszyńska, Ewa Hanus-Fajerska
OCENA MOŻLIWOŚCI OTRZYMANIA SIEWEK
PLESZCZOTKI GÓRSKIEJ W WARUNKACH IN VITRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
Zofia Nizioł – Łukaszewska, Jan Skrzyński,
Małgorzata Leja, Izabela Zawiska
PORÓWNANIE KILKU ODMIAN CZEREŚNI I WIŚNI
UPRAWIANYCH W MAŁOPOLSCE
POD WZGLĘDEM ZAWARTOŚCI ZWIĄZKÓW FENOLOWYCH . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
Roksana Rakoczy, Sylwester Smoleń
WSTĘPNA OCENA WPŁYWU DOKARMIANIA DOLISTNEGO JODEM
I SELENEM NA WIELKOŚĆ, JAKOŚĆ BIOLOGICZNĄ PLONU
ORAZ EFEKTYWNOŚĆ BIOFORTYFIKACJI ROŚLIN SAŁATY W JOD I SELEN . . . . . . . 453
Joanna Wierzbińska, Sylwester Smoleń, Marta Liszka-Skoczylas
WPŁYW FORMY JODU NA PLONOWANIE ORAZ
ZAWARTOŚĆ CUKRÓW W OWOCACH POMIDORA
ODMIANY RAMBOZO F1 UPRAWIANEGO W SYSTEMIE CKP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
Edyta Wilk, Elżbieta Wojciechowicz-Żytko
MSZYCE (HEMIPTERA) I ICH DRAPIEŻCY WYSTĘPUJĄCY
NA LESZCZYNIE W OGRODZIE BOTANICZNYM W KRAKOWIE . . . . . . . . . . . . . . . . 469
I. ROLNICTWO I INŻYNIERIA ROLNICZA
Monika Białkowska
Marta Ćwiertniewska
EPISTEME
15/2012
s.15-20
ISSN 1895-4421
WPŁYW UPRAWY WSPÓŁRZĘDNEJ NA KSZTAŁTOWANIE SIĘ
ZAWARTOŚCI SKŁADNIKÓW MINERALNYCH W NASIONACH
I CZĘŚCIACH NADZIEMNYCH ŁUBINU ŻÓŁTEGO
INFLUENCE OF CULTIVATION COORDINATE THE FORMATION
OF MINERAL CONTECT IN SEEDS OF YELLOW LUPINE
Abstrakt. Celem badań przeprowadzonych w roku 2011 było określenie wpływu
zróżnicowanego stosunku komponentów w mieszance strączkowo- zbożowej
na kształtowanie się zawartości składników mineralnych w nasionach łubinu
żółtego. Mieszanki łubinu z pszenżytem były wysiewane współrzędnie, w czterech
powtórzeniach. Ocenę jakościową nasion i części nadziemnych dwóch odmian
łubinu żółtego przeprowadzono w laboratorium Katedry Szczegółowej Uprawy
Roślin Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. W wyniku badań stwierdzono,
że spośród ocenianych składników mineralnych nasiona łubinu żółtego gromadziły
w największej ilości potas i fosfor a mniej magnez i wapń. Ponadto zmniejszająca
się liczba wysianych nasion na jednostce powierzchni istotnie modyfikowała
nagromadzenie wszystkich makroskładników w nasionach łubinu.
Słowa kluczowe: łubin żółty, uprawa współrzędna, mieszanki strączkowo-zbożowe
Summary. The objective of research effectuated in 2011 was to determine the
effect of varying the components in the mixture pulses- cereal on the formation of
mineral content in seeds of yellow lupine. Lupin mixtures of triticale were sown
coordinate, in four replications. A quality assessment and aerial parts of seeds of
two varieties of yellow lupine was carried on in the laboratory of the Department of
Crop Production Wroclaw University of Enviromental and Life Sciences. The results
showed that among the evaluated minerals of yellow lupine seeds cumulate in the
largest quantities of potassium and phosphorus and less magnesium and calcium.
Moreover, the decreasing number of seeds sown per unit area significantly modifies
the accumulation of macronutrients in lupine seeds.
Key words: yellow lupine, growing in mixtures, mixture pulses-cereal
15
WSTĘP
Rośliny strączkowe należące do rodziny bobowatych (Fabaceae) są to gatunki
jednoroczne charakteryzujące się nasionami o masie 1000 sztuk powyżej 15
gramów. Obecnie rośliny te w naszym kraju uprawiane są głównie na zieloną
masę lub w międzyplonach a ich udział w strukturze zasiewów wynosi
zaledwie 1% [Gawłowska i Święcicki 2007]. Niewielkie zainteresowanie
roślinami strączkowymi jest w dużej mierze spowodowane wysokimi cenami
materiału siewnego oraz brakiem zainteresowania przemysłu paszowego
produkcją mieszanek paszowych z rodzimych źródeł białka. Dopiero
konieczność realizacji przez Polskę zapisów Art. 15 „Ustawy o paszach”
spowodowało, że wzrosło zainteresowanie roślinami strączkowymi.
W literaturze podkreśla się fakt dotyczący znalezienia zastępczych,
wysokobiałkowych składników pasz, porównywalnych pod względem
jakościowym i ekonomicznym do sprowadzanej genetycznie modyfikowanej
śruty sojowej [ Brzóska 2007 a, b]. Takimi doskonałymi wysokobiałkowymi
komponentami paszowymi są nasiona grubonasiennych roślin strączkowych,
m.in. łubinu żółtego.
Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu uprawy
współrzędnej na kształtowanie się zawartości składników mineralnych (N, P,
K, Ca, Mg) w nasionach i częściach nadziemnych łubinu żółtego.
MATERIAŁ I METODY BADAŃ
W roku 2011 przeprowadzono w Pawłowicach koło Wrocławia badania polowe
dotyczące wpływu uprawy współrzędnej na kształtowanie się zawartości
składników mineralnych w nasionach łubinu żółtego. Dwuczynnikowe
doświadczenie zostało założone w układzie „ split-plot” na dwa czynniki
zmienne. Czynnikiem I rzędu były odmiany łubinu żółtego ( Dukat, Mister),
natomiast czynnikiem II rzędu ilości wysiewu na 1m2 (100,80,40).
Liczba wysianych nasion i ziaren na 1m2
Łubin żółty
Pszenżyto jare- Milkaro
100 (siew czysty)
-
80
80
40
240
-
400
Tab. 1. Ilość wysiewanych nasion i ziaren na 1m2
16
Wpływ uprawy współrzędnej na kształtowanie się zawartości…
Zakres przeprowadzonych badań obejmował wykonanie doświadczenia
polowego i laboratoryjną analizę składu chemicznego nasion oraz części
nadziemnych łubinu żółtego. Ważniejsze elementy agrotechniki to:
• termin siewu: 22.03.2011,
• liczba wysiewanych nasion/ziaren na 1m2: według Tab. 1,
• głębokość siewu: 3-4 cm- łubin żółty, 2-3 cm pszenżyto jare,
• rozstawa rzędów: 15 cm,
• nawożenie w kg.ha-1: P2O5-60 kg w postaci 46% superfosfatu potrójnego, K2O- 120 kg
w postaci 60% soli potasowej. Na poletkach z siewem czystym pszenżyta dodatkowo
zastosowano 30 kg N przed siewem, oraz 30 kg w fazie strzelania w źdźbło.
• Zbiór wykonano 18.08.2011 w dojrzałości pełnej kombajnem poletkowym
Seedmaster Universal Hydrostatic produkcji austriackiej.
Ocenę jakościową nasion i części nadziemnych roślin przeprowadzono
w laboratorium Katedry Szczegółowej Uprawy Roślin Uniwersytetu
Przyrodniczego we Wrocławiu. W nasionach dwóch odmian łubinu żółtego
oznaczono zawartość:
• azotu ogólnego (białko ogółem) - zmodyfikowaną metodą Kjeldahla. W nasionach
oznaczono azot ogólny, a następnie przeliczono na białko ogółem stosując
współczynnik 6,25 dla łubinu żółtego oraz 5,70 dla pszenżyta;
• K i Ca - metodą fotometrii płomieniowej;
• P i Mg – metodą kolorymetryczną.
Doświadczenie założono na glebie lekkiej, definiowanej jako mada rzeczna bardzo
lekka na piasku luźnym i żwirze piaszczystym, należącej do V klasy bonitacyjnej.
Odczyn gleby był w roku badań lekko kwaśny, a zasobność gleby w makroskładniki
była następująca: P- bardzo wysoka, K- niska, Mg- bardzo niska.
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
Zawartość składników mineralnych w nasionach łubinu żółtego była
w niewielkim stopniu modyfikowana przez zróżnicowaną ilość wysiewu.
Spośród ocenianych składników mineralnych nasiona łubinu żółtego
gromadziły w największej ilości potas i fosfor a następnie mniej magnez
i wapń ( Tab. 3). Stwierdzono istotną interakcję badanych czynników jedynie
w odniesieniu do nagromadzenia wapnia. Odmiana Dukat odznaczała się
wyższym nagromadzeniem potasu w nasionach w porównaniu do odmiany
Mister. Ilość P, K, Ca, Mg w nasionach łubinu (Tab. 3) była istotnie zależna
od liczby wysianych nasion na jednostce powierzchni.
17
Odmiana
Dukat
Mister
Liczba wysianych
nasion na 1 m2
P
K
Ca
Mg
100
11,7
16,0
1,3
4,0
80
11,7
15,1
1,7
3,8
40
12,3
15,2
1,6
4,1
średnia
11,9
15,4
1,5
4,0
100
12,1
14,9
1,4
4,3
80
12,1
15,7
1,6
3,8
40
12,5
14,9
1,3
4,3
średnia
12,2
15,1
1,5
4,1
100
11,9
15,5
1,4
4,1
80
11,9
15,4
1,6
3,8
40
12,4
15,0
1,5
4,2
Tab. 2. Skład mineralny dwóch odmian nasion łubinu żółtego (g·kg-1)
Liczba wysianych
nasion na 1 m2
100
Dukat
80
40
100
Mister
80
40
NIR (α = 0,05)
Dukat
Mister
NIR (α = 0,05)
100
80
40
NIR (α = 0,05)
Odmiana
P
K
Ca
Mg
25,0
22,7
9,1
24,3
22,9
7,5
r.n.
15,0
14,1
r.n.
24,7
22,8
8,3
1,4
34,3
29,3
11,2
30,1
29,8
8,9
r.n.
19,5
17,6
1,8
32,2
29,5
10,1
1,7
2,8
3,3
1,1
2,8
3,0
0,8
0,3
1,9
1,8
r.n.
2,8
3,1
1,0
0,2
8,6
7,3
3,0
8,5
7,2
2,6
r.n.
5,0
4,7
r.n.
8,6
7,3
2,8
0,5
Tab. 3. Nagromadzenie składników mineralnych w nasionach odmian łubinu żółtego (kg·ha-1)
Resztki pozbiorowe łubinu gromadziły najwięcej wapnia, azotu i potasu,
a w dalszej kolejności magnezu i fosforu. Gromadzenie składników mineralnych
uwarunkowane było wzajemną relacją pomiędzy masą resztek pozbiorowych
i zawartością poszczególnych makroskładników (Tab. 4). Doświadczenia
prowadzone przez Koteckiego [ 2003] wskazują, że wzrost udziału pszenżyta
w mieszance z łubinem żółtym, zmniejsza pobieranie przez nasiona N, P, K,
oraz Ca, a przez słomę i ścierń wszystkich badanych składników.
18
Wpływ uprawy współrzędnej na kształtowanie się zawartości…
Maksymalne pobieranie K i P przez całe rośliny bobiku następuje na kilka dni
przed zbiorem, natomiast magnezu i wapnia w okresie, gdy pierwsze strąki
były w pełni wykształcone. Pobieranie magnezu jest wolniejsze i bardziej
równomierne niż potasu. Zwiększenie zagęszczenie roślin z 46 do 65 szt. na
1 m2 nie ma znaczącego wpływu na kształtowanie się zawartości K, P, Mg
i Ca w liściach, strąkach i łodygach [Księżak 2004].
Na podstawie badań własnych stwierdzono, że wzrost ilości wysiewu
łubinu żółtego na 1m2 powodował wzrost zawartości wszystkich badanych
składników mineralnych w częściach nadziemnych obu odmian. Czynnik
odmianowy miał wpływ na gromadzenie K, P, Mg i Ca, natomiast nie
wykazano jego wpływu na zawartość N w liściach, strąkach i łodygach
dwóch odmian łubinu żółtego (Tab. 4).
Odmiana
Dukat
Mister
Liczba wysianych
nasion na 1 m2
N
P
K
Ca
Mg
100
20,9
4,3
21,3
24,3
1,7
80
15,8
3,8
18,4
20,1
1,2
40
11,7
2,5
10,7
18,5
1,0
100
23,5
5,0
17,9
27,9
3,3
80
22,1
6,8
18,3
25,5
3,3
40
10,5
3,3
9,4
14,3
1,5
NIR (α = 0,05)
1,4
0,4
1,3
1,8
0,2
14,4
3,4
14,3
18,5
1,1
14,5
3,8
12,1
18,3
2,1
r.n.
0,3
0,9
r.n.
0,1
100
22,2
4,7
19,6
26,1
2,5
80
19,0
5,3
18,3
22,8
2,3
40
11,1
2,9
10,1
16,4
1,3
0,8
0,2
0,7
1,1
0,1
Dukat
Mister
NIR (α = 0,05)
NIR (α = 0,05)
Tab. 4. Nagromadzenie składników mineralnych w częściach nadziemnych odmian
łubinu żółtego (kg·ha-1)
19
WNIOSKI
•
Odmiana Dukat odznaczała się wyższym nagromadzeniem potasu
w nasionach w porównaniu do odmiany Mister.
•
Resztki pozbiorowe łubinu żółtego gromadziły najwięcej wapnia, azotu
i potasu, a w dalszej kolejności fosforu i magnezu. Gromadzenie składników
mineralnych uwarunkowane było wzajemną relacją pomiędzy masą
resztek pozbiorowych i zawartością poszczególnych makroskładników.
•
Wzrost ilości wysiewu na 1m2 łubinu żółtego powodował wzrost
zawartości wszystkich badanych składników mineralnych w częściach
nadziemnych odmian.
LITERATURA
Brzóska F. 2007a. Ustawa paszowa – co warto wiedzieć. Cz. I. Wiadomości rolnicze 1(29): 19
Brzóska F. 2007b. Ustawa paszowa – co warto wiedzieć. Cz. II. Wiadomości rolnicze 2(30): 20
Gawłowska M., Święcicki W. 2007. Uprawa, rynek i wykorzystanie roślin
strączkowych w Unii Europejskiej. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 522: 505- 513
Kotecki A., Kozak M., Malarz W. 2003. Wpływ współrzędnej uprawy łubinu żółtego
z pszenżytem jarym na skład chemiczny i gromadzenie składników mineralnych
w nasionach i resztkach pozbiorowych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 495: 145-161
Księżak J. 2004. Pobieranie i akumulacja P, K, Mg i Ca przez odmiany bobiku
o zróżnicowanej budowie morfologicznej. Ann. UMCS Sect. E, vol. 59 (1): 233-240
Adres do korespondencji:
Wydział Przyrodniczo-Technologiczny, Katedra Szczegółowej Uprawy Roślin
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
e-mail: [email protected], [email protected]
Opiekun naukowy: dr hab. Marcin Kozak prof. nadzw. UP
Zadanie współfinansowane przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
20
Łukasz Bolibok
EPISTEME
15/2012
s.21-28
ISSN 1895-4421
OCENA WPŁYWU ŚRODOWISKOWEGO PRODUKCJI ENERGII
Z BIOMASY ZA POMOCĄ OPROGRAMOWANIA
SUSTAINABLE MINDS
ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT IN ENERGY
PRODUCTION FROM BIOMASS USING SUSTAINABLE
SOFTWARE MINDS
Abstrakt. Zmiany w prawie energetycznym przyczyniają się do rozwoju sektora
rolniczego produkującego biomasę. Kierunek tych zmian wymusza wprowadzanie
„nowych” upraw w postaci wielkoobszarowych plantacji. W obawie o skutki
środowiskowe zachodzących przeobrażeń, podejmowane są próby oceny wpływu
środowiskowego produkcji biomasy. Ze względy na dużą ilość analizowanych
czynników, dodatkowo ze sobą skorelowanych, przydatnymi w symulacji obciążeń
środowiskowych są techniki komputerowe. Oprogramowanie Sustainable Minds
pozwala na ocenę obciążeń środowiskowych związanego z produkcją energii z biomasy.
Jednakże wykazuje pewne ograniczenia w postaci braku danych charakterystycznych
dla produkcji rolnej, czy też wpływu środowiskowego samych roślin. Rozbudowa baz
danych umożliwi przeprowadzanie pełniejszych analiz z uwzględnieniem podziału
gatunkowego roślin oraz wyboru alternatywnych procesów produkcji.
Słowa kluczowe: rośliny energetyczne, obciążenie środowiskowe
Summary. Changes in the law of energy contribute to the development of the
agricultural sector producing biomass. The direction of these changes, forcing
the introduction of „new” crops in the form of large-scale plantations. Concerned
about the environmental effects of transformations taking place, is trying to assess
the environmental impact of biomass production. From considerations of the large
number of analyzed factors also correlated with each other, useful in the simulation of
environmental pressures are computer techniques. Sustainable Minds Software allows
the assessment of the environmental burdens associated with energy production from
biomass. However, has some limitations in the lack of data specific to agricultural
production, or the environmental impact of the plants themselves. Development of
a database will be possible through more complete analysis taking into account the
distribution of plant species and the selection of alternative manufacturing processes.
Key words: energy plants, the environmental load
21
Łukasz Bolibok
WSTĘP
Prawo energetyczne Polski formułowane w oparciu o uregulowania Unii
Europejskiej, obliguje zakłady produkujące energię cieplną i elektryczną do
spalania lub współspalania surowców odnawialnych [Dz. U. Nr 104. poz.
971]. Rozporządzenie to stymuluje rozwój gospodarki zapewnieniającej
surowce odnawialne. Przyczynia się to do rozbudowy rynku zbytu dla
rolnictwa. A spadek opłacalności produkcji roślinnej na cele żywnościowe,
przy realnej perspektywie stałego zbytu na biomasę stanowi motywację do
zmiany profilu produkcji wielu gospodarstw rolnych. Według szacunków
prof. Kusia i prof. Fabera przedstawionych na I Kongresie Nauk Rolniczych
realizacja wymogów dotyczących prognozowanej zmiany profilu produkcji
rolnej wymagałaby przeznaczenia do roku 2020 1,6 mln ha gruntów pod
produkcję roślin energetycznych i wzrostu plonowania w tym okresie od
6 do 11% [Faber i Kuś 2009]. Oznacza to radykalny wzrost intensyfikacji
produkcji rolnej na cele nieżywnościowe, co może z kolei wywoływać
szereg trudnych do przewidzenia zmian środowiskowych. Wskazują oni
na rosnącą odpowiedzialność nauk rolniczych w opracowaniu rozwiązań
zapewniających bezpieczeństwo żywnościowe, ekologiczne i energetyczne.
Ocena środowiskowych konsekwencji zwiększania asortymentu i powierzchni upraw energetycznych jest zadaniem niezwykle złożonym. Wynika to
z konieczności uwzględnienia znacznej liczby trudnych do oceny czynników,
a dodatkowo zachodzące pomiędzy nimi interakcje generują powstawanie
dodatkowych obciążeń środowiskowych.
W celu oceny stopnia oddziaływania produktu na środowisko naturalne
zostały opracowane liczne metody. Obecnie do czołowych zalicza się
metodę LCA (Life Cycle Assessment) obejmującą wszystkie etapy „życia”
wyrobu. W ostatnim okresie podejmowane są próby jej zastosowania do
oceny ekologiczności upraw oraz produktów żywnościowych [Roy i in.
2009]. W bogatej literaturze krajowej dotyczącej roślin energetycznych
brakuje doniesień o kompleksowej ocenie wpływu upraw energetycznych
na środowisko naturalne. Istnieją jednak liczne wyniki badań opisujące
pozytywne oraz negatywne skutki wpływu środowiskowego towarzyszące
zakładaniu i prowadzeniu plantacji roślin energetycznych.
MATERIAŁ I METODY
W pracy określono przydatność oprogramowania Sustainable Minds do oceny
oddziaływania wpływu środowiskowego produkcji energii z biomasy roślin
energetycznych. Ocenę przydatność w/w oprogramowania przeprowadzono
na podstawie wykonania analizy wpływu środowiskowego produkcji
brykietu. Analiza ta stanowiła sumaryczne zestawienie wielkości obciążeń
22
Ocena wpływu środowiskowego produkcji energii z biomasy…
środowiskowych zużycia jednostek materiału podczas produkcji. Wielkość
jednostkowego obciążenia charakterystycznego dla wybranego materiału,
określono współczynnikiem Okala [White i in. 2007]. Zgodnie z metodyką
LCA rozpatrywana analiza powinna zostać rozbudowana o analizę wpływu
środowiskowego wynikającego z aspektów rolniczych.
WYNIKI I DYSKUSJA
Analiza kategorii wpływu oznaczona dla roślin energetycznych. Zastosowanie
metody LCA do oceny wpływu środowiskowego produkcji biomasy roślinnej
pozwoli na dokonanie analizy w pełnym cyklu jej życia. Ocena taka dla
materiałów i technologii przemysłowych prowadzona jest w tzw. kategoriach
wpływu. A do podstawowych kategorii wpływu uwzględnianych w metodzie
LCA należy zaliczyć:
1. Zakwaszenie gleby
2. Ekotoksyczność
3. Wyczerpywania zasobów paliw kopalnych
4. Globalne ocieplenie
5. Rakotwórcze oddziaływania na ludzi
6. Oddziaływanie na układ oddechowy człowieka
7. Toksyczne oddziaływanie na człowieka
8. Niszczenie warstwy ozonowej
9. Tworzenie smogu fotochemicznego
10. Eutrofizacja wód [PN-EN-ISO 14040].
Wymienione kategorie są charakterystyczne dla produkcji przemysłowej.
Podejmując jednak próbę całościowej oceny oddziaływania środowiskowego
produkcji biomasy roślinnej, należy uwzględnić charakterystyczne dla tego
sektora obciążenia środowiskowe.
Proces intensyfikacji produkcji roślinnej sprzyja degradacji gleby. Wynika to
z podwyższonego zapotrzebowania roślin w składniki pokarmowe. Z dotychczasowych badań wynika ze proces ten można znacząco ograniczyć poprzez
uprawę roślin o szlaku fotosyntezy C4. Przyrost biomasy realizowany jest
wówczas poprzez zwiększoną asymilację CO2 z powietrza. Jednak nie tylko
wielkość plonu odpowiada za stan gleby, ale również sama roślina stanowi
czynnik oddziałujący na glebę. Rośliny wieloletnie oddziałują fitosanitarnie
na glebę, co w efekcie poprawia jej żyzność oraz produktywność [Rowe
23
Łukasz Bolibok
i in. 2009; Piechota]. Nie można jednak uogólnić tego stwierdzenia wobec
wszystkich roślin energetycznych. Blanco [2010] podaje w wynikach swoich
badań, negatywne skutki wpływu uprawy roślin energetycznych (kukurydzy,
pszenicy i sorga) na stan gleby. Potwierdza to konieczność indywidualnego
rozpatrywania wpływu środowiskowego każdego gatunku. Innym aspektem uprawy roślin energetycznych jest przydatność w rekultywacji gleb
skażonych i zdegradowanych [Martyn 2003]. W przeprowadzonych
dotychczas badaniach wybrane rośliny energetyczne wykazywały wysoką
przydatność w rekultywacji gleb, pobierając znaczne ilości metali ciężkich
[Borkowska i Styk 2006].
Lokalizacja plantacji to kolejny czynnik wpływający na stan środowiska
naturalnego. Dokonane analizy pod względem dostępności wody wykazały,
iż plantacje nie powinny być zakładane w środkowej Polsce (Mazowsze,
Kujawy i Wielkopolska). Duże zapotrzebowanie roślin energetycznych
w wodę, jak również niekorzystny bilans wodny wymienionych regionów
Polski spowodowałoby obniżenie poziomu zalegania wód gruntowych.
W efekcie mogłyby wystąpić szkodliwe dla środowiska zmiany wynikające
z ograniczonego dostępu do wody pozostałych gatunków roślin
występujących na tych terenach [Faber 2008]. Kowalik [2009] zwraca
także uwagę na zjawisko transpiracji wody z gleby jako niebezpieczeństwo
nadmiernego osuszania. Podaje współczynniki transpiracji wyliczone dla
różnych gatunków roślin energetycznych.
Bioróżnorodność - określa stan występowania różnorodnych form
biologicznych w badanym ekosystemie. W wyniku dotychczasowych
badań stwierdzono, iż plantacje energetyczne wierzby przyczyniają się do
zwiększenia bioróżnorodności flory i fauny w porównaniu z gruntami ornymi
[Rowe i in. 2007; Faber i Kuś 2009; Sądej i in. 2007].W samej uprawie roślin
zalecana jest także różnorodność gatunkowa z uwagi na problemy związane
z monokulturową uprawą roli, występowaniem i rozprzestrzenianiem się
chorób oraz szkodników [Radziewicz 2009; Majtkowski 2006]. Potwierdza
to masowe wystąpienie jątrewka wiklinówka w roku 2008 w wielu regionach
kraju, powodujące uszkodzenia plantacji w postaci całkowitych gołożerów
[Pruszyński 2009].
Zagrożeniem biologicznym dla rodzimych ekosystemów są same rośliny
energetyczne. W większości rośliny zalecane do uprawy na plantacjach
energetycznych to rośliny określane jako inwazyjne. Introdukowanie
gatunków obcych powoduje zagrożenie dla rodzimej flory i fauny.
Obecnie dostępne bazy danych o roślinach inwazyjnych określają stopień
inwazyjności, jak również obszar występowania gatunku oraz szybkość
ekspansji. Analizując dane odnośnie wybranych gatunków zauważamy, że
dużo z nich obejmuje zasięgiem swojego występowania obszar Polski, stając
się tym samym nieodzownym elementem lokalnej flory [Tokarska-Guzik
24
i in. 2007]. A niektóre, tak jak np. słonecznik bulwiasty, pomimo ucieczki
do środowiska naturalnego, nie wyrządzają strat siedliskom naturalnym
w których się zadomowiły [Crosti 2010]. W Instytucie Ochrony Przyrody
PAN w Krakowie są prowadzone badania nad rozpoznaniem wpływu uprawy
roślin energetycznych na zagrożenie różnorodności biologicznej [www.iop.
krakow.pl/ias/Default.aspx].
W opisanych kategoriach zostały poruszone problemy charakterystyczne dla
produkcji biomasy roślinnej. Z uwagi na ograniczenia edytorskie problem nie
został dostatecznie rozwinięty, przedstawiono jednak rozliczne problemy i kierunki
badań. Wskazując zarazem źródło danych w celu uzupełnienia baz danych.
Analiza oprogramowania na podstawie studium przypadku. W celu
wykonania analizy środowiskowego oddziaływania produkcji energii
z biomasy wytypowano program Sustainable Minds oferowany przez firmę
GreenerDesign Staff. Program ten został opracowany do oceny wpływu
oddziaływania środowiskowego wytwarzania produktów przemysłowych.
Zgodnie z przeznaczeniem programu wykonano analizę produkcji brykietu Rys.
2. Symulacja wpływu środowiskowego obejmowała analizę produkcji 1000 kg
brykietu zgodnie z opracowaną technologią produkcji. Następnie wykonano
projekt korygujący na podstawie wytycznych projektu podstawowego.
ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE OKREŚLENIE WYMAGAŃ ŚRODOWISKOWYCH 1. PRODUKCJA PELETU MATERIAŁ + PROCES DREWNO + POZYSKANIE 2. WYKORZYSTANIE MAT. POMOCNICZYCH
MATERIAŁ + PROCES MAT. EKSPLOATACYJNE + WYTWARZANIE 3. KONIEC UŻYTKOWANIA WYROBU MATERIAŁ + PROCES BRYKIET + SPALANIE 4. TRANSPORT MATERIAŁ + PROCES BRYKIET + DOSTAWA OPIS PRODUKTU OKREŚLENIE GRANIC SYSTEMOWYCH; WYBÓR JEDNOSTKI FUNKCJONALNEJ ZATWIERDZENIE DANYCH OKREŚLENIE ILOŚCI ZUŻYTYCH MATERIAŁÓW ZGODNIE Z JEDNOSTKĄ FUNKCJONALNĄ WPŁYW NA ŚRODOWISKO MIERZONY ZA POMOCĄ WSPÓŁCZYNNIKA OKALA Ryc. 1. Schemat działania programu.
Źródło: opracowanie własne
25
Łukasz Bolibok
Działania te pozwoliły na symulacje produkcji tej samej masy produktu
finalnego, jednak przy mniejszym obciążeniu środowiskowym. Opracowano
również schemat działania programu Rys.1 w celu zobrazowania budowy
oprogramowania. Wykonana analiza oraz opracowana zasada działania
oprogramowania wzbudza uzasadnione przesłanki w kierunku rozbudowy
aplikacji o wyżej wymienione kategorie. Tym samym czyniąc w przyszłości
oprogramowanie znacznie skuteczniejszym, pozwalającym na realizacje
obszerniejszych analiz zgodnie ze specyfiką rolniczą i metodyką LCA.
Poglądowy schemat działania programu na podstawie studium przypadku
przedstawia Rys.1.
Rys. 1. Schemat działania programu. Opracowanie własne autora
Rozbudowa bazy danych może zostać zrealizowana wyłącznie z poziomu
administratora/programisty. Prace takie powinny zostać wykonane zgodnie
z przyjętymi metodami, a dane wyrażone współczynnikiem Okala.
Współczynnik ten to wielkość wpływu środowiskowego badanego materiału
lub technologii, wyliczany na podstawie najnowszych metod ważenia
opracowanych w Narodowym Instytucie Standardów i Technologii (NIST).
Działania w kierunku modyfikacji oprogramowania mogą zostać wykonane
w porozumieniu z producentem oprogramowania, z uwagi na ochronę prawną
oprogramowania opatrzonego prawami autorskimi.
Rys. 2. Widok ekranu przedstawiający oddziaływanie środowiskowe produkcji brykietu.
Źródło: obliczenia własne autora
PODSUMOWANIE
Przeprowadzona analiza potwierdza przydatność oprogramowania
Sustainable Minds w ocenie wpływu środowiskowego produkcji energii
z biomasy. Program umożliwia nie tylko wykonanie analizy, ale również
podpowiada jak zmniejszyć negatywny wpływ środowiskowy. Ponadto
modułowa budowa programu pozwala na uwzględnienie dodatkowych
kategorii wpływu. Wymusza to jednak konieczność uzupełnienia baz danych
o informacje z zakresu wymienionych kategorii. Dane powinny zostać
oznaczone współczynnikiem Okala, gwarantując tym samym wiarygodność
wykonanej analizy.
26
LITERATURA
Blanko H. 2010. Energy Crops and Their Implications on Soil and Environment.
American Society of Agronomy Nr.2, 820, 403-419.
Borkowska B. Styk B. 2006. Ślazowiec pensylwański. Wydawnictwo Akademii
Rolniczej w Lublinie.
Crosti R. 2010. Inwazyjność upraw przeznaczonych na produkcję biopaliw i potencjalne
szkody wyrządzone naturalnym siedliskom i gatunkom rodzimym – raport.
Faber A. 2008. Przyrodnicze skutki uprawy roślin energetycznych. Studia i raporty
IUNG - PIB zeszyt 11. Puławy, 133: 43-53.
Faber A. Kuś J. 2009. Produkcja roślinna na cele energetyczne a racjonalne
wykorzystanie rolniczej przestrzeni produkcji Polski. Puławy, 75: 63-76.
Gatunki obce w Polsce [online]. [dostępny 5.02.2012]. Dostępny w Internecie www.
iop.krakow.pl/ias/Default.asp
Kowalik P. Scalenghe R. 2009. Potrzeby wodne roślin energetycznych jako problem
oddziaływania na środowisko w Polsce. Polska inżynieria środowiskowa pięć lat
po wstąpieniu do unii europejskiej Tom 3, 292: 61-68.
Majtkowski W. 2006. Bioróżnorodność upraw energetycznych podstawy
zrównoważonego rozwoju. Problemy Inżynierii Rolniczej Nr.2, 145: 25-36.
Martyn W. 2003. Ogólne warunki przyrodnicze dla uprawy roślin energetycznych.
Rośliny energetyczne. Wydawnictwo Akademi Rolniczej w Lublinie, 143: 42-43.
Piechota A. Uprawa roślin energetycznych na biomasę [online]. [dostęp 5.02.2012].
Dostępny w Internecie: http://www.agrosukces.pl/
PN-EN-ISO 14040. 2009. Zarządzanie środowiskowe – Ocena cyklu życia - zasady
struktura.
Pruszyński S. 2009. Masowe występowanie organizmów szkodliwych na roślinach
energetycznych. Postępy w ochronie roślin 49 (1), 454: 51-55.
Radziewicz J. 2009. Rośliny energetyczne Nr.31 CBR ISSN 1734-3070.
Rowe R, Street N, Taylor G. 2009. Identifying potential environmental impacts of
large scale deployment of dedicated bioenergy crops in the UK. Renewable and
Sustainable Energy Reviews Elsevier, 295: 271-290.
Roy P. Nei D. Orikasa T. Xu Q. Okadome H. Nakamura N. Shiina T. 2009. A reviewof Life
cycle assessment (LCA) on some food products. Jurnal of Food Engineering, 140: 1-10.
Sądej W. Waleryś G. Tworkowski J. 2007. Rośliny alternatywne czynnikiem
stymulującym występowanie zoofagów. Postępy w ochronie roślin 47(4), 391:
202-211.
27
Łukasz Bolibok
Tokarska -Guzik B., Bzdęga K., Koszela K. 2007. Zróżnicowanie gatunkowe flory
i zagrożenia wywołane inwazyjnymi gatunkami roślin na obszarze chronionego
krajobrazu Polsko-Czeskich meandrów odry. Przyrodnicze wartości PolskoCzeskiego pogranicza jako wspólne dziedzictwo Unii Europejskiej. Centrum
studiów nad bioróżnorodnością, Uniwersytet Opolski 226: 151-167.
White P. Pierre L., Belletire S. Okala ecological design: course guide. S.N., 64: 3-59.
Łukasz Bolibok
Katedra Podstaw Techniki
Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
e-mail: [email protected]
Opiekun naukowy: dr hab. Jerzy Grudziński prof. UP
28
Małgorzata Borek, Renata Bączek-Kwinta
Karolina Maruszak, Katarzyna Stalmach
EPISTEME
15/2012
s.29-35
ISSN 1895-4421
CZY WARTO ZADBAĆ O WIĘKSZĄ ROZSADĘ KAPUSTY
GŁOWIASTEJ BIAŁEJ?
IS IT WORTH PRODUCING BIGGER SEEDLINGS DURING
CULTIVATION OF WHITE CABBAGE?
Abstrakt. Celem badań była ocena wpływu wielkości wielodoniczek użytych do
produkcji rozsady na jej kondycję i późniejsze plonowanie. Materiał badawczy
stanowiła rozsada kapusty głowiastej białej odmiany ‘Discover F1’, rosnąca
w doniczkach o pojemności 30 cm3 oraz 100 cm3. Pomiary zawartości chlorofilu
(fotometryczne) wykonano na roślinach przed wysadzeniem na poletko
doświadczalne. Po zbiorze wykonano analizy biometryczne oraz pomiary zawartości
cukrów rozpuszczalnych (metodą biochemiczną) w główkach. Stwierdzono, że
rozsada z małych wielodoniczek była mniejsza niż wytworzona w dużych, ale
bardziej zielona, co sugerowało większą zawartość chlorofilu. Na etapie zbioru rośliny
uzyskane z większej rozsady charakteryzowały się jednak lepszymi parametrami,
wystąpiły bowiem różnice w biomasie główek i obwodzie – odpowiednio ok. 17
i 11% na korzyść rozsady uprawianej w większych wielodoniczkach. Zawartość
cukrów, decydująca o szybkości kiszenia, była zbliżona w obu grupach roślin. Zatem
stosowanie stosunkowo dużych wielodoniczek podczas produkcji rozsady może
skutkować lepszym plonowaniem roślin.
Słowa kluczowe: kapusta głowiasta biała, cukry rozpuszczalne, chlorofil
Summary. The aim of this study was to evaluate the influence of size of the multicell
trays used for seedling production on the condition and subsequent yield of plants.
The research material was a white cabbage seedlings of cultivar ‘Discover F1’
grown in the multicell trays of cell volume of 30 cm3 and 100 cm3. Measurements of
chlorophyll content (photometrically) were performed on seedlings before planting
in the experimental field. After the harvest, biometric analyzes and measurements of
soluble sugars (biochemical method) in the heads were performed. Results revealed
that seedlings grown in small multicell trays were smaller than produced in large
ones, but less green, suggesting a lower content of chlorophyll. However, at the
stage of harvest, the sugar content, which determines the rate of silage, showed no
differentiation. Additionally, there were differences in head biomass and perimeter
− about 17 and 11%, respectively, in favour of seedlings grown in larger multicell
trays. Thus, the use of relatively large multicell trays during seedling production can
result in better yield.
Key words: white cabbage, soluble sugars, chlorophyll
29
Małgorzata Borek, Renata Bączek-Kwinta, Karolina Maruszak, Katarzyna Stalmach
WSTĘP
Kapusta głowiasta biała zarówno w Polsce, jak i na świecie należy do
najważniejszych gospodarczo warzyw. Powierzchnia jej uprawy wynosi
w Polsce ponad 48 tysięcy hektarów, co daje kapuście pierwsze miejsce
w produkcji warzyw w Polsce i drugie w Europie [Orłowski 2000; Rumpel
2002]. Warzywo to ma duże znaczenie gospodarcze ze względu na wysoką
wartością odżywczą, a także możliwość całorocznego użytkowania [Skąpski
i Dąbrowska, 1994]. Kapustę spożywa się bowiem zarówno na surowo, jak
i w formie przetworzonej. Do produkcji kapusty kwaszonej wykorzystuje się
odmiany o dużej zawartości cukrów (minimum 4%) ze względu na to, że
związki te wpływają korzystnie na przebieg fermentacji [Wize 2000].
Powodzenie w uprawie kapusty w dużej mierze zależy od kondycji rozsady.
Dlatego w gospodarstwach specjalizujących się w uprawie tego warzywa
wykonuje się bardzo starannie i skrupulatnie wszystkie zabiegi związane
z jej produkcją [Wize 2000; Rumpel 2002]. Bardzo często producenci
kapusty do produkcji rozsady używają wielodoniczek o objętości pojedynczej
komórki 25 cm3, co jest podyktowane względami ekonomicznymi [Wize
2000]. Dzięki temu podczas produkcji rozsady zużywa się mniejszą ilość
substratu torfowego, co obniża koszty produkcji, ale może rzutować na
obniżenie jej jakości. W związku z tym postawiono pytanie, czy wielkość
komórek wielodoniczek użytych do produkcji rozsady może mieć wpływ na
jej kondycję oraz późniejsze plonowanie.
MATERIAŁ I METODY
Materiał roślinny i warunki uprawy. Badania przeprowadzono na rozsadzie
kapusty białej głowiastej odmiany ‘Discover F1’. Produkcja rozsady odbywała
się w warunkach kontrolowanych. Roślinom zapewniono stałą temperaturę:
16ºC dzień/12 ºC noc. Do produkcji rozsady użyto zaprawionych nasion, które
wysiewano na głębokość 1,5 cm po 1 szt. do pojedynczych komór wielodoniczek
o pojemności 30 cm3 oraz 100 cm3. Jako podłoża użyto gotowego substratu
torfowego. Rozsadę nawadniano w miarę potrzeb. Wschody nastąpiły 5−7
dni po wysiewie. Podczas produkcji rozsady nie dokarmiano roślin. Rozsadę
wysadzono na poletko doświadczalne w III dekadzie maja w momencie, gdy
siewki wykształciły po 7−8 liści. Rośliny uprawiano w rozstawie 40x45 cm.
W miarę potrzeb nawadniano je oraz chroniono przed patogenami i chwastami
(ochrona biologiczna). W trakcie wegetacji roślin w polu zastosowano
nawożenie NPK (120 mg dm-3, P – 60 mg dm-3, K - 180 mg dm-3) gleby
oraz przeprowadzono wapnowanie (0,16 g CaO dm-3). Dawkowanie azotu
wykonano w trzech terminach. Przed wysadzeniem roślin zastosowano
saletrzak, natomiast saletrę amonową 14 dni po wysadzeniu roślin oraz po
zwarciu się główek. Zbiór przeprowadzono we wrześniu.
30
Czy warto zadbać o większą rozsadę kapusty głowiastej białej?
Pomiary i analizy. Przed wysadzeniem rozsady na poletko doświadczalne
dokonano jej wizualnej oceny oraz przeprowadzono fotometryczny pomiar
ogólnej zawartości chlorofilu w liściach kapusty przy pomocy urządzenia
SPAD (prod. Konica Minolta, Japonia). Po zbiorze główek wykonano analizy
biometryczne, które uwzględniały następujące cechy: masę główek z liśćmi
zewnętrznymi oraz po ich usunięciu, a także obwód główki, oraz pobrano
korkoborem próbki do głębokiego mrożenia (długość wycinka pobranego do
badań − ok. 5,5 cm).
Pomiar zawartości cukrów rozpuszczalnych odgrywających ważną
rolę podczas kiszenia kapusty wykonano metodą antronową [Ashwell
1975]. Próbki homogenizowano w moździerzu, w wodzie destylowanej.
Następnie gotowano przez 15 min. we wrzącej łaźni wodnej (temp. 90ºC).
Po ostygnięciu homogenat odwirowano przy 4400 obr./min. przez 10 min.
(wirówka: model 5702R firmy Eppendorf). Nasącz przenoszono do nowych
probówek i rozcieńczano 20-krotnie. Następnie pobierano po 0,5 cm3 każdego
z rozcieńczeń, dodawano po 1 cm3 0,2-proc. antronu (w/v) w stężonym H2SO4,
wytrząsano na worteksie (Tecno Kartell TK 3S) i ogrzewano przez 3 minuty
w łaźni wodnej o temperaturze 90ºC. Po ostygnięciu próbek do temperatury
pokojowej mierzono absorbancję przy λ = 620 nm względem ślepej próby
(zamiast roztworu cukru z roztworem antronu zmieszano 0,5 cm3 wody).
Krzywą kalibracyjną wykonano w oparciu o standard glukozy. Kolejne
rozcieńczenia uzyskiwano poprzez kolejne rozcieńczanie wzorcowego
roztworu glukozy o stężeniu 1g/dm3. Do szklanych probówek pobierano po
0,5 cm3 każdego z rozcieńczeń. Następnie do każdej z probówek dodano 1cm3
0,2-proc. antronu (w/v) w stężonym H2SO4.Probówki zamykano korkiem
i wytrząsano na worteksie. W dalszym etapie ogrzewano je przez 3 minuty
we wrzącej łaźni wodnej. Po ostygnięciu próbek do temperatury pokojowej
zmierzono absorbancję przy λ = 620 nm względem ślepej próby. Stężenie
cukru w próbkach kapusty obliczono stosując równanie regresji liniowej
otrzymane podczas wyznaczania krzywej kalibracyjnej.
Analiza statystyczna wyników. Dane opracowano statystycznie z wykorzystaniem
arkusza kalkulacyjnego MS Excel 2003. Prezentowane dane są średnimi z 10
powtórzeń ± odchylenie standardowe (SD). W celu stwierdzenia, czy średnie
różnią się istotnie statystycznie, zastosowano test t-Studenta.
WYNIKI I DYSKUSJA
Rozsada uzyskana z wielodoniczek paletowych o mniejszej objętości
komórek (30 cm3) wykształcała małe rośliny, o drobnych i bardziej
zielonych blaszkach liściowych aniżeli rozsada z większych wielodoniczek
(o pojemności pojedynczej komórki 100 cm3). Bardziej intensywne
31
zabarwienie liści rozsady wyprodukowanej w małych paletach sugerowało
większą ilość chlorofilu w liściach, co potwierdzono na podstawie pomiarów
fotometrycznych wykonanych przy pomocy urządzenia SPAD (Rys. 1).
3
małe komórki (30 cm )
3
duże komórki (100 cm )
jednostki SPAD
80
60
**
40
20
0
zawartość chlorofilu
Rys. 1. Ogólna zawartość chlorofilu (zmierzona metodą fotometryczną) w liściach
rozsady kapusty głowiastej białej odmiany ‘Discover F1’ wyrosłej w 2 wielkościach
wielodoniczek paletowych (o pojemności 30 cm3 oraz 100 cm3). Podano średnie
(n=10) ± odchylenie standardowe (SD). Gwiazdkami oznaczono istotność
zróżnicowania statystycznego średnich: ** - P=0,01 (test t-Studenta)
W przypadku kapusty przeznaczonej do kiszenia nie jest wymagane aby główki
zawierały dużą ilość chlorofilu, wręcz przeciwnie − bardziej korzystna jest
mniejsza ilość tego barwnika w liściach. Kapusta do kwaszenia poddawana
jest bowiem procesowi bielenia [Wize 2000]. Z drugiej strony, zawartość
chlorofilu jest jednym z głównych czynników decydujących o procesie
fotosyntezy, który dostarcza roślinie cukrów niezbędnych do wzrostu i rozwoju, a zatem i do plonowania. W związku z tym przeprowadzono badania
biometryczne główek kapusty. Jak wynika z danych zamieszczonych w Tab.1
produkcja rozsady w paletach o większej objętości pojedynczych komórek
wykazała korzystny wpływ na późniejsze plonowanie roślin, pomimo
mniejszej zawartości chlorofilu w liściach. Stwierdzono bowiem różnice
zarówno w biomasie główek, jak i obwodzie – odpowiednio ok. 17 i 11%
na korzyść rozsady uprawianej w większych wielodoniczkach. Według
Rumpla (2002) dokarmianie rozsady podczas jej produkcji w komórkach
o różnej wielkości może także skutkować dodatnim wpływem na jej jakość.
Należy jednak zaznaczyć, że mniejsze potrzeby dokarmiania ma rozsada
wyprodukowana w większych komórkach palet, ze względu na większą ilość
substratu przypadającą na pojedynczą roślinę.
32
Objętość komórki w palecie [cm3]
Parametr
Masa główki z liśćmi
zewnętrznymi [kg]
30
100
średnia ± SD
2,55 ± 0,20
2,86 ± 0,32 *
Masa wyrażona w %
87
100
Masa główki po
usunięciu liści
zewnętrznych [kg]
średnia ± SD
1,98 ± 0,27
2,38 ± 0,23 **
Masa wyrażona w %
83
100
średnia ± SD
57 ± 3
63 ±6 **
Obwód główki [cm]
Obwód wyrażony w %
89
100
Tab. 1. Parametry główek kapusty głowiastej białej odmiany ‘Discover F1’
wyprodukowanej z rozsady wyrosłej w 2 wielkościach wielodoniczek paletowych
(o pojemności 30 cm3 oraz 100 cm3). Podano średnie (n=10) ± odchylenie
standardowe (SD). Gwiazdkami oznaczono istotność zróżnicowania statystycznego
średnich: ** - P=0,01; * - P=0,05; (test t-Studenta)
Jak podają Gajewski i Radzanowska [2004], ważne jest aby podczas produkcji
kapusty do kiszenia zawartość cukrów była jak największa, bowiem z główek
o małej zawartości tego związku uzyskuje się produkt o ostrym zapachu
i gorzkawym smaku. Jednak w niniejszym doświadczeniu, na etapie zbioru,
zawartość cukrów będąca ważnym parametrem decydującym o szybkości
kwaszenia nie wykazała zróżnicowania (Rys. 2).
Badania wykonane przez Cebulę i współpracowników [2010] na roślinach
kalafiora nie wykazały również związku pomiędzy wielkością palet, w jakich
została wyprodukowana rozsada, a poziomem większości analizowanych
składników odżywczych.
Wyniki uzyskane w niniejszej pracy świadczą to o tym, że większe główki
wytworzone przez rozsadę uzyskaną z palet o większych pojedynczych
komórkach są dobrym materiałem do kwaszenia, a zatem ich wielkość
przemawia za tym, aby w produkcji kapusty stosować większe wielodoniczki
niż bywa to często praktykowane. Plantator powinien więc wyliczyć, czy
większy zysk ze sprzedaży większej ilości kapusty przeważy większe nakłady
finansowe poniesione na zakup substratu torfowego.
WNIOSKI
Produkcja rozsady w większych wielodoniczkach wpłynęła dodatnio na
późniejsze plonowanie (nie powodując zmian w zawartości cukrów), pomimo
że rośliny te zawierały w początkowym etapie wzrostu mniej chlorofilu
w liściach aniżeli rośliny wyprodukowane w mniejszych paletach.
33
W produkcji kapusty głowiastej białej warto rozważyć stosowanie większych
wielodoniczek niż bywa to praktykowane.
małe komórki
3
(30 cm )
3
-1
mg (cukrów) *1 g (F W )
duże komórki (100 cm )
100
n.s.
75
50
25
0
cukry rozpuszczalne
Rys. 2. Zawartość cukrów rozpuszczalnych w główkach kapusty głowiastej białej
odmiany ‘Discover F1’ wyprodukowanej z rozsady wyrosłej w 2 wielkościach
wielodoniczek paletowych (o pojemności 30 cm3 oraz 100 cm3). Podano średnie
(n=10) ± odchylenie standardowe (SD); n.s. – różnice nieistotne statystycznie
wg testu t-Studenta
34
LITERATURA
Ashwell G. 1975. Colometric analysis of sugar. Methods in Enzymology. 3: 476-471.
Cebula S., Kalisz A., Sękara A. 2010. Niektóre elementy wartości odżywczej kilku
form kalafiora w zależności od sposobu przygotowania rozsady. Materiały
z Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej. Proekologiczna uprawa warzyw
– problemy i perspektywy. Siedlce: 40-11.
Gajewski M., Radzanowska J. 2004. Skład chemiczny i jakość sensoryczna kapusty
głowiastej w zależności od jej odmiany i dawki azotu stosowanej w nawożeniu
mineralnym. Żywność, Nauka, Technologia, Jakość. 2(39): 108-120.
Orłowski M. [red.] 2000. Polowa uprawa warzyw. Wydawnictwo Błasika: 6-29.
Rumpel J. 2002. Uprawa kapusty białej, czerwonej, włoskiej. Wydawnictwo
Hortpress, Sp. z o.o.
Skąpski H., Dąbrowska B. 1994. Uprawa warzyw w polu. Szkoła Główna
Gospodarstwa Wiejskiego: 22-27.
Wize A. 2000. Uprawa kapusty białej, czerwonej i włoskiej. Wydawnictwo Plantpress,
Sp. z o.o.: 100-102.
Małgorzata Borek
Wydział Rolniczo-Ekonomiczny, Katedra Fizjologii Roślin
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
ul. Podłużna 30-239 Kraków
Dziękujemy Panu Kazimierzowi Pieroniowi za udostępnienie rozsady
35
Marcin Czora
EPISTEME
15/2012
s.37-44
ISSN 1895-4421
MEASURMENT OF DEHYDROGENASE ACTIVITY (DHA) IN SOIL
NEAR BOLESLAW MINE AND METALURGICAL PLANT S.A.
Summary. The human interference with natural environment that use to be well
dynamically balanced, has become more and more extensive. The introduced changes
impacted mostly soil environment. Not only soil humidity and its structure but also
the microorganisms living in it have changed. The main aim was to determine the
influence of distances the source of pollution on dehydrogenase activity in soil.
We compared dehydrogenase activity (DHA) in soil samples taken from different
distances to Boleslaw Mine and Metallurgical Plant S.A. located near Olkusz in
Malopolska. The dehydrogenase activity analysis was based on a modified method
Casida et al. [1964] with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC). Measurements
and was conducted using Beckman DU 640 spectrometer. In this research we didn’t
find differences of DHA in relation to distance from the Metallurgical Plant.
Key words: dehydrogenase activity (DHA), heavy metals, TTC
37
Marcin Czora
INTRODUCTION
One characteristic the soil features is its biological activity. This activity
differentiates soil from other geological formations. The highest impact
on the soil activity have microorganisms living in it and enzymes excreted
by them [Kieliszewska-Rokicka 2001]. Microorganisms play an important
role in metabolic processes, particularly in the changes of soil components,
which have a significant impact on growth and yield of crops. Therefore,
knowledge of the impact on soil microorganisms and providing them with
optimal conditions can significantly affect the development of agriculture
and the whole economy [Drążkiewicz 1989]. Biological oxidation substrates
by living microorganisms is carried out mainly with the participation of
dehydrogenases, therefore determining the dehydrogenase activity becomes
an important element in assessing the microbiological status in the soil
[Aoyama & Nagumo 1995; Camina et al. 1998; Coello-Oviedo et al. 2005;
Haigh & Rennie 1994; Nannipieri et al. 1990; Schnurer & Rosswall 1982]
MATERIALS AND METHODS
Soil samples were collected near the Boleslaw Mine and Metalurgical Plant
S.A. municipality of Olkusz, between two large industrial centers: Silesia and
Krakow. It is an area where there were large quantities of heavy metals in all
segments of the ecosystem in the soil, plants and animal organisms [Cabała
2009, Damek-Poprawa & Sawicka-Kapusta 2003]. The second area is a region with much less polluted agricultural land near the village of Kolonia III.
Kolonia III lies approximately 2 kilometers from the Boleslaw Mine.
The samples were collected between the months of June to August 2008. In
this study we collected soil from the surface layer (0 - 10 cm). Individual
soil samples were taken from several places in a circle with a radius of
5 meters. Collected soil samples were placed in a cloth bag. The samples,
after transport to the laboratory, were refined from plant residues and dried
to a temperature of about 330K, to reach constant weight. The material was
then sieved through mesh with diameter of 2 mm. We prepared 20 samples
from both locations.
In this study was used the method proposed by Casida et al. [1964]. Into
a glass flask we put 6g of soil, 60 mg CaCO3 as a buffer, and 4 cm3 of distilled
water. Then added 1 cm3 of substrate (3% TTC – 2,3,5-triphenyltetrazolium
chloride). The flask was sealed and stirred. The prepared sample was
incubated in a thermostatic cabinet heated to a temperature of 310K
for 20 hours. After incubation we added 25 cm3 of methanol and left in
a dark place for 1 hour. The contents of the flask were filtered. Absorbance
measurements were carried out with a spectrophotometer Beckman DU 640
38
Measurment of dehydrogenase activity (DHA) in soil…
(λ = 485 nm). The method is based on the incubation of soil from a colorless,
water-soluble substrate - TTC, which is enzymatically reduced to colored,
insoluble liquid trifenyloformazan (TPF). By replacing the oxygen and other
naturally occurring acceptors, TTC takes electrons and protons, separated by
a dehydrogenase from oxidized organic compounds. Then TPF is extracted
from the soil with alcohol and determined colorimetrically [Czora 2011].
Results of analysis presented in Table 1.
DATA ANALYSIS AND RESULTS
In this study we used the Student’s t test for independent samples. The
normality of distributions was check using the Shapiro-Wilk test and
homogeneity of variance was tested using Leven’s test.
A. Variability was analyzed in both groups of normal distribution. Shapiro-Wilk
test indicates no reason to reject the hypothesis of normal distribution (p>0.05);
B. Both based on the variance ratio test and Levene’s test conclusion is that
there is no reason to reject the hypothesis of homogeneity of variance (p>0.05);
C. T test for independent samples revealed no grounds for reject the null
hypothesis assumes no difference between the average (p=0.8668 for p>0.05).
Conclusion: It was demonstrated that the content of the analyzed samples in
the locations were not significantly different.
Amounts of DHA [μmol TPF*] in
soil near Kolonia III
Amounts of DHA [μmol TPF*] in soil near
“Bolesław” S.A
0,26
0,57
0,13
0,64
0,43
0,43
0,69
0,22
0,45
0,09
0,10
0,50
0,52
0,11
0,05
0,09
0,65
0,05
0,22
0,62
Tab. 1. Amounts of dehydrogenase in soil. (μmol TPF* = μmol TPF⋅g-1 d.w.⋅20 h-1)
39
Marcin Czora
DISCUSSION AND CONCLUSIONS
Zhang et al. [2008] assesed the soil microbial characteristics under longterm heavy metal stress. The soil dehydrogenase activity (DHA) was
measured by the reduction of 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) to
triphenylformazan (TPF), as described by Casida and modified by Tabatabai
(1994). Soil samples were collected from Zhangshi Wastewater Irrigation
Area in the suburb of Shenyang City (China). The soil in the test area was
heavily polluted by Cd and to a lesser degree by Zn and Cu in the year of
research (2005). Soil dehydrogenase activity was the highest in April and the
lowest in July. Dehydrogenase activity (DHA) had no persistent correlations
with soil heavy metal content but it had significant positive correlations with
soil total C and total N in the sampling seasons.
It is not clear whether the coexistence of plant species can offset the impacts
of heavy metals on soil microbes and soil enzyme activities, therefore Yang
et al. [2007] tested effects of coexisting plant species on soil microbes and
soil enzymes. Dehydrogenase activity was based on a modified method
Casida adopted from Zhu et al. [1996]. 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride
(TTC) was used as acceptor of H and Na2S was used as reducing agent. The
experiment was a factorial design with three Pb levels, and three plant species
combinations (1, 2 and 4 species) with four replicates. The plant species
treatments are single species Festuca arundinacea, two species combination
of F. arundinacea and Kummerowia striata, four species combination of
F. arundinacea, K. striata, Echinochloa crusgalli var. mitis and Solidago
canadensis. Mesocosms (47.5 cm - 34.5 cm -15.4 cm) were used in this
experiment. Each mesocosm was filled with a 16 kg of soil. Three levels of
Pb (0, 300 and 600 mg·kg soil) were designed to simulate the uncontaminated
control and two levels of Pb pollution sites near a lead in upland, respectively.
Pb was applied as lead acetate (Pb(CH3COO)2·3H2O).
Dehydrogenase is an intracellular enzyme and is sensitive to Pb contaminated
soil [Pereira et al. 2006]. But in this study elevated Pb concentrations
unexpectedly did not reduce dehydrogenase activity. The reasons are still not
clear and they need further investigations.
Xie et al. [2009] tested short-term effects of copper, cadmium and
cypermethrin (popular insecticide) and their combinations on dehydrogenase
activity in different fertilized soils. Three fertilization modes are arranged:
wheat straw compost (OM), fertilizer NPK (NPK) and no fertilization (CK).
Due to long-term different fertilization, DHA differed significantly in three
fertilized soils (P < 0,01). The highest value was observed in OM soil,
followed by NPK, and the lowest in CK soil. During the entire period of
incubation, Cu decreased DHA by 52,3%, 41,4% and 25,6% in NPK soil,
CK soil and OM soil, respectively. The results indicated that DHA in NPK
40
and CK soils were more sensitive to Cu than that in OM soil. Therefore,
cypermethrin can significantly improve DHA, which was in accord with the
report by Rangaswamy et al. [1994].
Other research where the Casida method has been used, is a study by Chander
et al. [1995], in which unenriched (low-metal) sludges or high-metal sludges,
enriched with the single added metals Cu, Zn, Ni or Cd, were added separately
to soil at four different rates so that total soil concentrations of each metal
were between 1-4 times the EU current permitted limits (CEC, 1986). Soil
(0-23 cm depth, 5 cm diameter cores) was sampled in July 1989 from a nonexperimental field growing cereals at Woburn Experimental Farm, U.K. It
was a sandy loam (Cottenham series; FAO classification – Eutric Cambisol)
containing 1,11% organic C and 0,109% total N. Sludge addition increased
total C by about 30% at the lowest rate of application (40 t·ha-1) and about
4.5-fold at the highest rate (160 t·ha-1) after 4 week of incubation, irrespective
of whether the sludgewas metal-enriched or not. However, during the longer
64-week incubation, the amounts of microbial biomass declined exponentially.
Larger applications of high-metal sludges caused final biomasses which were
smaller than those both in soils showed no sludge and low-metal sludge.
None of the metals at about the currently permitted EU soil limits showed any
adverse effects on microbial biomass. However, Zn, Cu or Cd individually
at about twice the EU limits decreased total C by about 20%, whereas Ni at
4 times the limit decreased the biomass by about 15%. The authors showed
similarly that the dehydrogenase assay is sensitive to other soil constituents
including nitrate, nitrite and Fe3+.
Carrasco et. al. [2006] investigated the relationship of the zonal pattern
followed by the vegetation in a polluted Mediterranean salt marsh with
the microbiological and biochemical properties (labile C fractions,
oxidoreductases and hydrolases) of the rhizosphere soil of two halophyte
species, Arthrocnemum macrostachyum and Sarcocornia fruticosa, and with
the degree of arbuscular mycorrhizal (AM) colonisation in their rhizospheres.
Levels of plant biomass and cover were inversely related to heavy metal (Fe,
Cu, Mn and Pb) contents and salinity. Dehydrogenase activity was based on
a modified method Casida adopted from Garcia et al. [1997]. The
dehydrogenase activity was higher in the salt marsh zones of lower soil salinity
and lower metal concentration. However the percentage of root colonised
by AM fungi was related positively (p < 0.01) with soil dehydrogenase
activity. Soil microbial activity has been assessed frequently by biological
and biochemical parameters such as total C and enzyme activities. Therefore
dehydrogenase activity has been proposed as a measure of global microbial
activity in soil under aerobic conditions [Garcia et. al. 1997].
In this research we didn’t find differences of DHA in relation to distance
from the Metallurgical Plant. It follows that the dehydrogenase activity
41
Marcin Czora
measurement must be along with other environmental research, because there
may be situations that one factor may reduces the activity of dehydrogenases
and the other raises it.
REFERENCES
Aoyama, M., Nagumo. T. 1995. Factors affecting microbial biomass and
dehydrogenase activity in apple orchard soils with heavy metal accumulation.
Soil Science and Plant Nutrition. 42: 821-831.
Cabała J. 2009. Metale ciężkie w środowisku glebowym olkuskiego rejonu eksploatacji
rud Zn-Pb. Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego. Katowice. p.130.
Camina, F., Trasar-Cepeda, C., Gil-Sotres, F., Leiros, C. 1998. Measurement of
dehydrogenase activity in acid soil rich in organic matter. Soil Biology & Biochemistry. 30: 1005-1011.
Carrasco L., Caravaca F., Alvarez-Roger J., Roldan A. 2006. Microbial processes in
the rhizosphere soil of a heavy metals-contaminated Mediterranean salt marsh:
A facilitating role of AM fungi. Chemosphere. 64: 104-111.
CEC – Commission of the European Communities. 1986. Council directive on the
protection of the environment, and in particular of the soil, when sewage sludge is
used in agriculture. Official Journal of the European Communities L181, Annex
lA, p. 10.
Chander K., Brookes P.C., Harding S.A. 1995. Microbial biomass dynamics following
addition of metal-enriched sewage sludges to a sandy loam. Soil Biol. Biochem.
27(11): 1409-1421.
Casida L.E., Klein D.A., Santoro T. 1964. Soil dehydrogenase activity. Soil Sci. 98:
371-376.
Coello-Oviedo M.D., Baragan-Sanchez J., Quirogo-Alonso J.M. 2005. Enzymatic
estimation of biosolids stability in aerobic digestion systems. Enzyme and
Microbial Technology. 36: 191-197.
Czora M. 2011. Aktywność dehydrogenaz świadectwem jakości gleb. W: Monografia
– Nowe trendy w naukach przyrodniczych. Creativetime. Krakow, p. 111-118.
Damek-Poprawa M., Sawicka-Kapusta K. 2003. Damage to the liver, kidney, and
testis with reference to burden of heavy metals in yellow-necked mice from areas
around steelworks and zinc smelters in Poland. Toxicology. 86: 1-10.
Drażkiewicz M. 1989. Relacje pomiędzy fazą stałą gleby a mikroorganizmami. Post.
Mikrobiol. 28(2–4): 161–172.
42
Garcıa, C., Hernandez, M.T., Costa, F. 1997. Potential use of dehydrogenase activity
as an index of microbial activity in degraded soils. Commun. Soil Sci. Plant Anal.
28: 123–134.
Haigh, S.D., Rennie, A.F.K. 1994. Rapid methods to assess the effects of chemicals
on microbial activity in soil. Environmental Toxicology and Water Quality: An
International Journal. 9: 347-354.
Kieliszewska-Rokicka B. 2001. Enzymy glebowe i ich znaczenie w badaniach
aktywności biologicznej gleby. W: Drobnoustroje środowiska glebowego. Pr.
zbior. Red. H. Dahn, A. Pokojska-Burdziej. Toruń: Wydaw. A. Marszałek. 37–47.
Nannipieri, P., Greco, S., Ceccanti, B. 1990. Ecological significance of the biological
activity in soil. In: Stotzky, G., Bollag, J.M. (Eds.). Soil Biochemistry. Vol.6.
Marcel Dekker Inc, New York. 233-355.
Pereira, R., Sousa, J.P., Ribeiro, R., Goncalves, F. 2006. Microbial indicators in mine
soils (S. Domingos Mine, Portugal). Soil Biol. Biochem. 15: 147–167.
Rangaswamy, V., Reddy, B.R., Venkateswarlu, K. 1994. Activities of dehydrogenase
and protease in soil as influenced by monocrotophos, quinalphos, cypermethrin
and fenvalerate. Agric. Ecosyst. Environ. 47: 319–326.
Schnurer, J., Rosswall, T. 1982. Fluorescein diacetate hydrolysis as a measure of
total microbial activity in soil litter. Applied and Environmental Microbiology.
43: 1256-1261.
Tabatabai, M. A. 1994. Soil enzymes. In Weaver, R. W., Angle, J. S. and Bottomley.
P. S. (eds.) Methods of Soil Analysis. Part 2. Microbiological and biochemical
properties. Soil Science Society of America. Madison. Wis. 775–833.
Yang R., Tang J., Chen X., Hu S. 2007. Effect of coexisting plant species on soil
microbes and soil enzymes in metal lead contaminated soils. Applied Soil
Ecology. 37: 240-246.
Zhang Y., Zhang H.W., Su Z.CH., Zhang Ch.G. 2008. Soil microbial characteristics
under long-term heavy metal stress: A case study in Zhangshi Wasterwater
Irrigation Area, Shenyang. Pedosphera. 18(1): 1-10.
Zhu, N.W., Min, H., Chen, M.C., Zhao, Y.H. 1996. The study of determination on
TTC-dehydrogenase activity. China Biogas. 14: 3–5.
Xie W., Zhou J., Wang H., Chen X., Lu Z., Yu J., Chen X. 2009. Short-term effects
of copper, cadmium and cypermethrin on dehydrogenase activity and microbial
functional diversity in soils after long-term mineral or organic fertilization.
Agriculture, Ecosystems and Environment. 129: 450-456.
43
Marcin Czora
Postal adress:
Marcin Czora
Department of Agricultural and Environmental Chemistry
University of Agriculture in Krakow
31-120 Krakow, al. Mickiewicza 21, pok. 348
Supervisor: professor Florian Gambuś Ph. D., D. Sc.
44
Małgorzata Czubacka
Leszek Rachoń
EPISTEME
15/2012
s.45-52
ISSN 1895-4421
WPŁYW POZIOMU AGROTECHNIKI NA SKŁAD CHEMICZNY
ZIARNA PSZENICY OZIMEJ
IMPACT OF AGROTECHNICAL LEVEL ON THE CHEMICAL
COMPOSITION WINTER WHEAT GRAIN
Abstrakt. W pracy dokonano oceny składu chemicznego ziarna 4 gatunków pszenicy
ozimej: pszenica zwyczajna (Triticum aestivum L. ssp. vulgare) − cv. Tonacja,
pszenica twarda (Triticum durum Desk.) – cv. Komnata, pszenica orkiszowa (Triticum
aestivum L. ssp. spelta) – cv. Schwabenkorn, pszenica jednoziarnowa (Triticum
monococcum L.). W ziarnie badanych gatunków pszenicy określono zawartość białka,
popiołu surowego, tłuszczu surowego i włókna przy dwóch poziomach agrotechniki.
Badania polowe przeprowadzono w sezonie 2010/2011 na terenie Gospodarstwa
Doświadczalnego Felin należącego do Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie.
Uzyskane wyniki wskazują na pozytywne oddziaływanie wyższego poziomu
agrotechniki na zawartość białka i włókna w ziarnie wszystkich badanych gatunków.
Spośród porównywanych gatunków najwyższą zawartością wszystkich badanych
składników wyróżniała się pszenica jednoziarnowa.
Słowa kluczowe: pszenica orkisz, pszenica zwyczajna, pszenica twarda, pszenica
jednoziarnowa, skład chemiczny, poziom agrotechniki
Summary. The research conducted in 2010-2011 at the University of Life Sciences
in Lublin was to evaluate the effect of two growing technology, variable intensity, we
examined the protein concentration in grain and ash, fat, crude fiber, selected varieties
of winter wheat. selected species of Triticum aestivum ssp. vulgare − Tonacja,
Triticum durum – Komnata, Triticum aestivum ssp. spelta – Schwabenkorn, Triticum
monococcum.
Key words: spelled, common wheat, durum wheat, monococcum wheat , chemical
composition, level of crop
45
WSTĘP
Pszenica ze względu na duże znaczenie w żywieniu człowieka oraz duży
potencjał plonowania zajmuje czołowe miejsce w powierzchni zasiewów
roślin zbożowych nie tylko w Polsce, ale i na świecie [Suwara i in. 2007].
Pszenica jest najstarszym zbożem chlebowym uprawianym od co najmniej
6 tysięcy lat. Najbardziej rozpowszechnionym gatunkiem w uprawie
jest Triticum aestivum ssp. vulgare (pszenica zwyczajna), której ziarno
jest podstawowym zbożem konsumpcyjnym. Na świecie zajmuje 93%
powierzchni obsiewanej pszenicą, z której uzyskuje się 550 milionów ton
ziarna [National Association of Wheat Growers, 2009].
Drugim gatunkiem pszenicy pod względem powierzchni uprawy jest Triticum
durum Desf. (pszenica twarda). Według danych FAO stanowi ona 6%
światowej produkcji ziarna, czyli około 36 milionów ton. Plonuje niżej niż
pszenica zwyczajna, stąd ceny ziarna tego gatunku są wyższe od cen ziarna
pszenicy zwyczajnej [www.ihar.edu.pl]. Znaczną część ziarna pszenicy
twardej musimy importować, a w latach 90-tych ceny transakcyjne importu
z Kanady były około 1,5- krotnie wyższe niż średnie ceny skupu pszenicy
krajowej [Rachoń, Szumiło 2006]. Stan ten niejako sprowokował hodowców
do podjęcia prac hodowlanych nad krajową uprawą odmian Triticum durum.
W latach 1999-2001 w doświadczeniach prowadzonych na Lubelszczyźnie,
średni plon krajowych linii hodowlanych pszenicy twardej wynosił 4,0t · ha-1
co stanowiło 75,2% plonu pszenicy zwyczajnej [Rachoń, Szumiło 2002].
Prace hodowlane zakończyły się sukcesem i w marcu 2009 zarejestrowano w
Polsce pierwszą ozimą odmianę pszenicy twardej - Komnata.
Wraz z rozwojem rolnictwa ekologicznego, do łask powracają mniej znane,
dawne gatunki pszenic, takie jak pszenica orkisz (Triticcum aestivum L. spp.
spelta), pszenica jednoziarnowa (Triticum monococcum L.) i pszenica
płaskurka (Triticum dicoccum L.). Ponowne zainteresowanie się rolników tymi
gatunkami jest wynikiem zahamowania postępu w pracach nad jakością ziarna
pszenic wysokoplennych. Wysoki plon pszenicy zwyczajnej czy twardej nie
dawał już ziarna o takich cechach jakościowych jakie dają pszenice mniej
plenne. Zawartość białka, jak podaje Wiwart i Perkowski [2005] u tych form
pszenicy wynosi średnio dla T. monococcum 13,8% , T. dicoccum 13,5%
a Triticum aestivum ssp. spelta 15,4%, co jest oczywistym powodem dla
którego wznowiono prace nad odnawianiem starych gatunków zbóż.
Pszenica orkiszowa rozprzestrzeniła się w Europie w epoce brązu. Wiwart
i Perkowski [2005] podają, że przybyła ona poprzez Bałkany z Bliskiego
Wschodu. Już w czasach starożytnych była znana, ceniona i częściej
uprawiana niż obecnie. Na Bliskim Wschodzie uprawiali ją Izraelici,
a w Europie Germanie i Rzymianie. Jeszcze na przełomie XIX i XX wieku
powierzchnia uprawy orkiszu była większa niż innych pszenic chlebowych.
46
Wpływ poziomu agrotechniki na skład chemiczny…
Brak zainteresowania orkiszem spowodowany został przede wszystkim
masową produkcją pszenicy zwyczajnej. Duże zapotrzebowanie na zboża
konsumpcyjne spowodowało, że zaczęto preferować gatunki dające duży
plon. Obecnie przeżywa swój renesans. Tak duże zainteresowanie wynika
z właściwości prozdrowotnych orkiszu, oraz z faktu iż pszenica ta jest
mało podatna na choroby i nie wymaga intensywnej ochrony [HołubowiczKliza 2008]. Autorka ta podaje, że obecnie powierzchnia uprawy orkiszu
w Europie wynosi ok. 18 tys. hektarów i skoncentrowana jest głównie
w gospodarstwach ekologicznych w Niemczech, Szwajcarii, Austrii, Belgii,
Czechach. W Polsce uprawia się obecnie ponad 1,4 tys. hektarów i z roku na
rok powierzchnia ta wzrasta.
Jakość ziarna w największym stopniu zależy od odmiany, ale kształtują ją
również warunki pogodowe oraz czynniki agrotechniczne. Celem podjętych
badań było określenie wpływu poziomu agrotechniki na skład chemiczny
ziarna różnych gatunków pszenicy.
MATERIAŁ I METODY
Badania polowe przeprowadzono w sezonie wegetacyjnym 2010/2011 na
terenie Gospodarstwa Doświadczalnego Felin należącego do Uniwersytetu
Przyrodniczego w Lublinie. Pole doświadczalne położone było na glebie
zaliczanej do kompleksu pszennego dobrego. Charakteryzuje ją wysoka
zasobność w składniki pokarmowe: P2O5 – 17,5; K2O – 14,3 i Mg – 5,5 (w mg
100g-1 gleby), a jej pH w roztworze KCL wynosi 6,3.
Doświadczenie zostało założone w układzie bloków losowanych w czterech
powtórzeniach. Powierzchnia poletek do zbioru wynosiła 1 m2. Pierwszym
czynnikiem doświadczenia były ozime gatunki pszenicy:
• Pszenica twarda (Triticum durum Desf.) cv. Komnata;
• Pszenica orkisz (Triticum aestivum L. ssp. spelta) Shwabencorn;
• Pszenica zwyczajna (Triticum aestivum L. ssp vulgare) odmiana Tonacja;
• Pszenica jednoziarnowa (Triticum monococcum L.).
Drugim czynnikiem doświadczenia były poziomy agrotechniki:
• przeciętny poziom agrotechniki: nawożenie mineralne (N-70, P- 30,8, K-99,6
kg·ha -1), zaprawa nasienna (Oxafun T 75 DS/WS w dawce 200 g.100kg-1 ziarna),
zwalczanie chwastów (herbicyd Chwastox Trio 540 SL w dawce 2 dm3.ha-1).
• wysoki poziom agrotechniki: zwiększone nawożenie azotowe (N -140, P - 30,8,
K - 99,6 kg.ha-1), zaprawianie ziarna (zaprawa nasienna Oxafun) zwalczanie
chwastów (herbicyd Puma Uniwersal 069 EW w dawce 1,2 dm3.ha-1 i Chwastox
47
Trio 540 SL w dawce 2 dm3.ha-1), dwa zabiegi przeciw chorobom (fungicyd Alert
375 SC w dawce 1 dm3.ha-1), insektycyd (Decis 2,5 EC w dawce 250 cm3.ha-1)
i regulator wzrostu (Stabilan 750 SL w dawce 1,8 dm3.ha-1).
Wszystkie gatunki pszenicy zostały wysiane ręcznie w ilości 450 ziarniaków
na m2 w stanowisku po rzepaku ozimym. Siewu dokonano 1 października.
Uprawa roli była typowa dla systemu płużnego. Po zbiorze przedplonu
został wykonany zespół uprawek pożniwnych następnie orka siewna a przed
siewem rola została doprawiona agregatem uprawowym. Zbioru dokonano
ręcznie po uzyskaniu przez rośliny dojrzałości pełnej.
Po zbiorze ziarno doczyszczono i pobrano próby do analiz chemicznych.
Oznaczono zawartość suchej masy, popiołu surowego, białka (metodą
Kjeldahla), tłuszczu surowego (metodą Soxhleta), włókna surowego (metodą
wagową) oraz węglowodanów.
grudzień
-4,7
1,9
-1,6
listopad
5,4
2,4
2,6
październik
5,6
8,0
7,6
12,6 15,2
wrzesień
12,5
17,2 18,8
sierpień
20,6
18,0 18,4
lipiec
21,6
16,3 18,6
czerwiec
18,0
13,0 14,5
maj
14,4
9,4
7,4
3,2
kwiecień
9,4
3,4
1,0
-2,0
marzec
-2,3
-2,8
-8,1
2010
luty
-8,2
średnio z lat
1951-2010
lata
styczeń
2011
-3,7
Temperatura [oC]
grudzień
1,0
34,5
38,2
31,4
32,4
listopad
28,5
40,1
46,8
październik
5,4
53,7
11,2
wrzesień
65,3
70,7
119,0
sierpień
189,0
82,0
132,8
lipiec
67,8
65,9
101,1
czerwiec
42,2
60,7
65,6
maj
29,9
39,0
156,7
kwiecień
8,1
28,0
24,5
marzec
25,2
średnio z lat
1951-2010
25,8
18,6
luty
24,8
34,6
2011
23,4
2010
35,6
lata
styczeń
Opady [mm]
Tab. 1. Średnie miesięczne temperatury powietrza i sumy opadów atmosferycznych
w sezonie 2010/1011 na tle wielolecia 1951-2010
48
Warunki klimatyczne, w okresie wegetacyjnym 2010 (Tab. 1) różniły
się od danych z wielolecia, co wpłynęło na plonowanie i jakość ziarna
badanych gatunków pszenicy – Tab. 1. Okres przedzimowej wegetacji
roślin charakteryzował się wysokimi opadami i umiarkowaną temperaturą,
nieznacznie wyższą od średniej wieloletniej. W kwietniu, maju i czerwcu
temperatury kształtowały się na nieznacznie wyższym poziomie niż
temperatury z wielolecia. Lipiec i sierpień były miesiącami znacznie
cieplejszymi w porównaniu do średniej wieloletniej. W lipcu średnia
miesięczna temperatura powietrza wyniosła 18,4oC i była większa od
średniej z wielolecia o 0,4oC, natomiast w sierpniu ta różnica wyniosła
1,6oC. W większym stopniu zróżnicowane były sumy opadów. Średnia suma
opadów w tym okresie wyniosła 499,2 mm i była o 161 mm wyższa niż
w wieloleciu. W marcu i kwietniu sumy opadów były mniejsze (w marcu
o 19,9 mm i kwietniu o 9,1 mm) od średnich miesięcznych opadów z wielolecia.
Najwięcej opadów odnotowano w maju (o 98,4 mm więcej niż w wieloleciu)
w sierpniu (o 63,1 mm więcej niż w wieloleciu) i lipcu (o 23 mm więcej
w wieloleciu).
WYNIKI I DYSKUSJA
Jakość ziarna pszenicy jest wypadkową cech genetycznych, warunków
glebowo-klimatycznych oraz stosowanej agrotechniki [Nowak i in.
2004, Sułek i Podolska 2006]. Jak podkreślają Grzesiuk i Kulka [1988],
zawartość białka w ziarniakach jest cechą dziedziczną i waha się w pewnych
granicach dla poszczególnych gatunków pszenicy, co bardzo wyraźnie
zaobserwować można na podstawie badań własnych - Tab. 2. Niezależnie
od poziomu agrotechniki wszystkie badane gatunki różniły się między sobą
w sposób istotny. Zawartość białka w ziarnie badanych gatunków pszenicy
zawiera się w przedziale 10,8 % (pszenica zwyczajna) do 17,8 % (pszenica
jednoziarnowa). Ilość tego składnika ogółem w ziarnie pszenicy twardej
była istotnie większa – średnio o 1,2 % – w porównaniu z ziarnem pszenicy
zwyczajnej, podobne wyniki uzyskali Rachoń i Szumiło [2006].
Niezależnie od gatunku wysoki poziom agrotechniki wpłynął na istotny
wzrost zawartości białka w ziarnie 1,6 %. Potwierdza to również w swoich
badaniach Woźniak (2009). W badaniach tego autora wyższa dawka azotu
(150 kg · ha-1) zwiększała o 1,7% zawartość białka w ziarnie, w stosunku do
niższej dawki (90 kg · ha-1). Podobne wyniki uzyskali również Oleksy i in.
[2008], którzy stwierdzili, że stosowanie technologii intensywnej zwiększyło
udział tego składnika w ziarnie przeciętnie o 0,9 punktu procentowego
w porównaniu z technologią średnio intensywną. Wystąpiła interakcja
pomiędzy gatunkiem a poziomem agrotechniki w przypadku pszenicy
orkiszowej, która zareagowała wzrostem zawartości białka pod wpływem
wyższego poziomu agrotechniki. Podobne wyniki składu chemicznego
orkiszu podaje Grela [1996], z badań tego autora wynika, że pod wpływem
49
zwiększonego nawożenia azotem nastąpił wzrost zawartości białka ogólnego
w ziarnie. Również w badaniach Oleksego i in. [2008] zawartość tego
składnika w ziarnie w istotny sposób uzależniona była od współdziałania
poziomów intensywności uprawy z odmianami.
Jak podaje Gąsiorowski [2004] zawartość popiołu w ziarnie polskich pszenic
mieści się w przedziale od 1,6 do 2,0%. Najwyższą zawartością popiołu
surowego w ziarnie charakteryzowała się pszenica jednoziarnowa (1,59%),
najniższą pszenica twarda (1,03%), również pozostałe z badanych gatunków
charakteryzowała istotnie niższa zawartość tego składnika w porównaniu
z pszenicą jednoziarnową. Poziom agrotechniki nie wpłynął istotnie na
wartość tej cechy. Nastąpiła natomiast interakcja pomiędzy poziomem
agrotechniki a gatunkami. Pszenica twarda zareagowała spadkiem tego
składnika pod wpływem wysokiej agrotechniki, natomiast pozostałe gatunki
nie wykazały istotnych zmian.
Zawartość tłuszczu surowego wahała się w granicy od 0,92 % (pszenica
zwyczajna) do 1,76 % (pszenica jednoziarnowa). Wszystkie z badanych gatunków
różniły się między sobą w sposób istotny. Poziom agrotechniki nie wpłynął na
zawartość tłuszczu. Inne wyniki uzyskał Grela (1996) który w swoich badaniach
wykazał wzrost zawartość tłuszczu pod wpływem wyższej agrotechniki.
O wartości pokarmowej w dużej mierze decyduje zawartość włókna surowego.
W badaniach własnych największą zawartością włókna charakteryzowała
się pszenica jednoziarnowa - 2,73%, istotnie niższą wartość tego składnika
zanotowano u pozostałych gatunków, najniższą u pszenicy orkiszowej
- 1,91%. Wysoki poziom agrotechniki wpłynął na wzrost zawartości włókna u
pszenicy orkiszowej, spadkiem zareagowała pszenica zwyczajna. Natomiast
niezależnie od gatunku wyższy poziom agrotechniki wpłynął na wzrost
zawartości tego składnika. Zawartość węglowodanów w ziarnie badanych
gatunków mieściła się w przedziale 76,1 do 85,1 %. Najniższą zawartością
charakteryzowała się pszenica jednoziarnowa wszystkie pozostałe gatunki
zawierały istotnie więcej tego składnika.
WNIOSKI
• Wysoki poziom agrotechniki niezależnie od gatunku wpłynął pozytywnie
na zawartość białka i włókna w ziarnie.
• Spośród porównywanych gatunków najwyższą zawartością wszystkich
badanych składników wyróżniała się pszenica jednoziarnowa.
50
średnio
Popiół Surowy
średnio
Białko
Odmiana
Poziom
przeciętny
Tonacja
10,2
11,3
10,8
1,07
1,04
1,05
Komnata
11,8
12,1
12,0
1,11
0,96
1,03
Poziom
wysoki
Poziom
przeciętny
Poziom
wysoki
Schwabenkorn
13,0
16,2
14,6
1,24
1,29
1,27
Monococcum
17,0
18,7
17,8
1,55
1,64
1,59
1,05
Średnio
13,0
14,6
1,24
1,23
NIR dla gatunku
a-
0,98
a-
0,071
Poziomu
agrotechniki
b-
0,73
b-
r.n
interakcja
a*b -
1,71
a*b -
0,134
Odmiana
Poziom
przeciętny
Poziom
wysoki
Tonacja
85,5
84,8
85,1
średnio
Włókno Surowe
średnio
Węglowodany
Poziom
przeciętny
Poziom
wysoki
2,22
1,98
2,10
Komnata
83,9
83,5
83,7
2,21
2,23
2,22
Schwabenkorn
82,8
79,0
80,9
1,67
2,15
1,91
76,1
2,73
Monococcum
77,0
75,2
Średnio
82,3
80,6
Odmiana
2,67
2,79
2,19
2,29
a-
3,96
a-
0,134
b-
r.n
b-
0,081
a*b -
r.n
a*b -
0,187
Tłuszcz surowy
Poziom przeciętny
Poziom wysoki
średnio
Tonacja
0,97
0,87
0,92
Komnata
1,03
1,13
1,08
Schwabenkorn
1,36
1,35
1,35
Monococcum
1,80
1,72
1,76
Średnio
1,29
1,27
0,92
a-
0,072
b-
r.n
a*b-
r.n
Tab. 2. Skład chemiczny ziarna wybranych gatunków pszenicy (% s.m.)
51
LITERATURA
Gąsiorowski H. 2004. Składniki mineralne [w: Pszenica chemia i technologia]. Red.
H. Gąsiorowski. PWRiL, Poznań: 204–208.
Grela E. R. 1996. Nutrient composition and content of antinutritiond factors in spelt
(Triticum spelta L.) cultivars. J. Sci. Food Agric. 71 (3): 399-404.
Grzesiuk S., Kulka L. 1988. Białka [w: Biologia ziarniaków zbóż]. PWN,Warszawa: 189–210.
Hołubowicz-Kliza G. 2008. Uprawa orkiszu. Wyd. IUNG, Puławy.
Nowak W., Zbroszczyk T., Kotowicz L. 2004. Wpływ intensywności uprawy na
niektóre cechy jakościowe ziarna odmian pszenic. Pam. Puł., 135: 199-21.
Oleksy A., Szmigiel A., Kołodziejczyk M. 2008. Wpływ intensywnościuprawy na
zawartość i plon białka pszenicy ozimej. Acta Sci. Pol., Agricultura 7(1): 47-56.
Rachoń L., Szumiło G., 2002. Plonowanie i jakość niektórych polskich i zagranicznych
odmian i linii pszenicy twardej (Triticum durum Desf.). Pam. Puł. 130: 619-624.
Rachoń L., Szumiło G. 2006. Plonowanie a opłacalność uprawy pszenicy twardej
(Triticum durum Desf.). Pam. Puł., 142: 404-409.
Sułek A., Podolska G. 2006. Kształtowanie się cech jakościowych ziarna pszenicy
ozimej pod wpływem herbicydów. Progres in Plant Protection, 46 (2): 300-304.
Suwara I., Lenart S., Gawrońska-Kulesza A 2007. Wzrost i plonowanie pszenicy
ozimej po 50 latach zróżnicowanego nawożenia i zmianowania. Acta Agroph.,
10(3): 695-704.
Wiwart M., Perkowski J. 2005. Dawniej uprawiane pszenice stają się znów atrakcyjne.
Przegląd Zbożowo-Młynarski 10: 5-7.
Woźniak A. 2009. Plonowanie i jakość ziarna pszenicy twardej odmiany Floradur
w różnych systemach uprawy roli. Acta Agroph., 14(2): 515-526.
Strony internetowe: www.wheatworld.org, www.ihar.edu.pl, www.fao.org
Małgorzata Katarzyna Czubacka
Katedra Szczegółowej Uprawy
Uniwersytet przyrodniczy w Lublinie
Opiekun naukowy: dr hab. Leszek Rachoń prof. UP Lublin, PWS Chełm
52
Marta Ćwiertniewska
Monika Białkowska
EPISTEME
15/2012
s.53-58
ISSN 1895-4421
ANALIZA WYBRANYCH CECH PLONOTWÓRCZYCH PSZENŻYTA
JAREGO W WARUNKACH SIEWU CZYSTEGO I MIESZANEGO
THE ANALYSIS OF CHOSEN YIELD-RELATED TRAITS OF SPRING
TRITICALE IN TERMS OF PURE AND MIXED SOWING
Abstrakt. Badania przeprowadzono w stacji doświadczalnej Katedry Szczegółowej
Uprawy Roślin w Pawłowicach w latach 2010-2011, a ich celem było określenie
wpływu wysiewu mieszanego na cechy plonotwórcze pszenżyta jarego. Mieszanki
wysiewane były w czterech powtórzeniach na poletkach o powierzchni 15 m2 według
schematu doświadczenia. Doświadczenie założono na glebie lekkiej, zaliczanej do
V klasy bonitacyjnej. Oznaczono wysokość roślin, długość kłosa, długość liścia
flagowego, liczbę i masę ziaren z 1 kłosa. W celu określenia wpływu struktury łanu na
cechy plonotwórcze pszenżyta określono współczynniki korelacji dla różnego udziału
pszenżyta w mieszance z łubinem wąskolistnym w postaci macierzy współczynników
korelacji.
Słowa kluczowe: pszenżyto jare, łubin wąskolistny, siew mieszany, korelacje
Summary. The experiment was conducted at the experimental station belonging to
the Department of Crop Production in Pawłowice in 2010-2011, and their aim was to
determine the effect of mixed sowing on morphological traits of triticale. Mixtures
were sown in four replications on plots with an area of 15 m2 according to the scheme
of experience. The experiment was established on sandy soil, classified as V class.
Plant height, spike length, flag leaf length, number and weight of grains of one
ear were determined. Matrix of correlation coefficients for morphological traits of
triticale in different triticale participation in a mixture with narrow-leaf lupine was
determined.
Key words: spring triticale, narrow-leaf lupine, mixed cropping, correlations
53
WSTĘP
In
ne
Au
st
ria
C
ze
ch
y
ec
ja
hi
ny
Sz
w
C
Li
tw
a
6
5
4
3
2
1
0
Po
ls
ka
N
ie
m
cy
Fr
an
cj
a
Bi
ał
or
uś
Plon pszenżyta [Mt]
Według danych FAOSTAT [2009] Polska jest czołowym producentem
pszenżyta na świecie, (Rys. 1). Jednak w strukturze zasiewów na
terenie Polski dominujące miejsce zajmuje pszenica, ponad dwukrotnie
przewyższając wielkość produkcji pszenżyta [FAOSTAT 2009]. W roku 2010
według danych GUS zboża uprawiane na ziarno stanowiły 73% powierzchni
zasiewów [Powszechny Spis Rolny 2010].
Rys. 1. Produkcja pszenżyta na świecie wg danych FAOSTAT (2009)
Rosnąca dominacja zbóż w całkowitym areale upraw powoduje spadek
udziału powierzchni upraw nie zbożowych. Jest to zjawisko niekorzystne ze
względów ekologicznych i fitosanitarnych. Monokultura zbożowa prowadzi
do nadmiernej eksploatacji naturalnych zasobów gleb oraz nagromadzenia
patogenów powodując w efekcie spadek plonowania [Jończyk i in. 2007].
Można zapobiegać negatywnym skutkom monokultury wprowadzając do
płodozmianu inne gatunki roślin uprawnych [Noworolnik 2000]. Sposobem
na urozmaicenie upraw jest wprowadzanie mieszanek międzygatunkowych
[Wiech i Kałmuk 2005]. Celem podjęcia badań było określenie wpływu
różnego udziału pszenżyta w mieszance z roślina strączkową na wybrane
cechy morfologiczne związane z plonem ziarna.
MATERIAŁ I METODY
Badania przeprowadzono w stacji doświadczalnej Katedry Szczegółowej
Uprawy Roślin w Pawłowicach w latach 2010-2011, a ich celem było
określenie wpływu siewu mieszanego na cechy plonotwórcze pszenżyta
jarego. Mieszanki pszenżyta jarego odmiany Dublet z łubinem wąskolistnym
odmiany Zeus były zróżnicowane pod względem udziału poszczególnych
komponentów (Tab. 1). Obiektem kontrolnym był siew czysty pszenżyta.
54
Analiza wybranych cech plonotwórczych pszenżyta jarego...
Liczba wysianych ziaren
pszenżyta jarego Dublet
na 1m2
400
320
240
160
80
-
Liczba wysianych nasion
łubinu wąskolistnego Zeus
na 1 m2
20
40
60
80
100
Udział pszenżyta
jarego [%]
100
80
60
40
20
0
Tab. 1 Liczba wysianych na 1 m2 ziaren pszenżyta jarego i łubinu wąskolistnego
w mieszankach
Mieszanki wysiewane były w czterech powtórzeniach na poletkach o powierzchni 15 m2 według schematu doświadczenia. Doświadczenie założono na
glebie lekkiej, zaliczanej do V klasy bonitacyjnej. Przedsiewnie zastosowano
nawożenie w dawkach: 30 kg·ha-1 N, 60 kg·ha-1 P2O5, 120 kg·ha-1 K2O,
a w siewie czystym pszenżyto było nawożone dodatkową dawką 30 kg·ha-1
N w fazie strzelania w źdźbło. Dawki nawozów dobrano zgodnie z wytycznymi
literaturowymi w odniesieniu do wyników analiz składu chemicznego
gleby. Z każdego poletka na losowo wybranych 10 roślinach oznaczono
wysokość roślin, długość kłosa, długość liścia flagowego, liczbę i masę ziaren
z 1 kłosa. Wybrane cechy posłużyły do oceny aspektu agroekologicznego
uprawy mieszanej, aby w pełni ocenić plonowanie pszenżyta w przyszłych
opracowaniach uwzględnione zostaną obsada oraz masa tysiąca ziaren.
WYNIKI
W celu określenia wpływu struktury łanu na cechy plonotwórcze pszenżyta
obliczono współczynniki korelacji dla różnego udziału pszenżyta w mieszance
z łubinem wąskolistnym w postaci macierzy współczynników korelacji
(Tab.2). Obliczenia wykazały, iż niezależnie od udziału pszenżyta w mieszance,
występowała silna bądź bardzo silna korelacja dodatnia pomiędzy wysokością
rośliny a długością liścia flagowego. Korelacją, której należało oczekiwać,
jest również występująca we wszystkich mieszankach silna lub bardzo silna
zależność dodatnia między masą i liczbą ziaren z jednego kłosa. W przypadkach
udziału od 20 do 60 % pszenżyta w mieszance korelacje pomiędzy pozostałymi
cechami dotyczą pojedynczych współczynników i nie wykazują silnej relacji.
Natomiast wszystkie badane cechy prezentują silną lub bardzo silną zależność
dodatnią gdy udział pszenżyta w mieszance wynosi 80%. Analogiczne wyniki
uzyskano w przypadku siewu czystego pszenżyta.
55
Udział
pszenżyta
[%]
20
40
60
80
100
Cecha
Długość liścia flagowego
Liczba ziaren z 1 kłosa
Długość kłosa
Masa ziaren z 1 kłosa
Długość kłosa
Masa ziaren z 1 kłosa
Wysokość
roślin
Długość
kłosa
Długość
liścia
flagowego
Masa
ziaren z 1
kłosa
0,94***
0,89**
0,95***
0,96***
0,81**
0,92***
0,54*
0,81**
0,80**
0,80**
0,63*
0,79**
0,65*
0,89**
0,87**
0,76**
0,81**
0,80**
0,84**
0,99***
0,84**
0,96***
0,94***
0,86**
0,89**
0,99***
Tab. 2. Istotne współczynniki korelacji pomiędzy wybranymi cechami
morfologicznymi przy różnym udziale pszenżyta jarego w mieszance. * korelacja
średnia (z przedziału 0,4-0,7) dla poziomu istotności 0,05. ** korelacja silna
(z przedziału 0,7-0,9) dla poziomu istotności 0,05. *** korelacja bardzo silna
(z przedziału 0,9 – 1,0) dla poziomu istotności 0,05
DYSKUSJA I WNIOSKI
Prezentowane wyniki
odnoszą się do zależności między cechami
morfologicznymi przy zróżnicowanym udziale pszenżyta w mieszance.
W przypadku większego udziału pszenżyta w mieszance cechy morfologiczne
wykazują silną dodatnią korelację. Natomiast dodatek rośliny strączkowej,
która odmiennym pokrojem zmienia strukturę łanu skutkuje współczynnikami
korelacji o obniżonej sile zależności pomiędzy poszczególnymi cechami.
Bardziej zagęszczony łan pszenżyta cechuje większa konkurencja o zasoby
i dostęp do światła, co przekłada się na kształtowanie cech morfologicznych
roślin. Kozdój i in. [2010] badając potencjał plonotwórczy jęczmienia jarego
stwierdzili wysoce istotną zależność pomiędzy długością kłosa a liczbą
ziarniaków w 1 kłosie i masą ziarniaków w 1 kłosie. Uzyskali oni także istotną
dodatnią korelację między masą ziarniaków z 1 kłosa i liczbą ziarniaków
z 1 kłosa. Wysoce istotną zależność między długością kłosa a ilością
ziarniaków z 1 kłosa u pszenicy stwierdzili w swoich badaniach Ahmad i in.
[2010]. W badaniach nad pszenicą ozimą przeprowadzonych przez Dubisa
i Budzyńskiego [2006] stwierdzono iż, gęstość wysiewu wpływa na badane
56
Analiza wybranych cech plonotwórczych pszenżyta jarego...
cechy plonotwórcze powodując spadek liczebności ziaren w kłosie wraz ze
wzrostem zagęszczenia roślin. Również Kościelniak [1999] oraz Jarecki
i Bobrecka-Jamro [2011] uzyskali zmniejszenie liczby ziaren w kłosie pod
wpływem większej ilości siewu. Jednak Wesołowski i Kwiatkowski [2004]
nie zaobserwowali istotnego statystycznie obniżenia liczby i masy ziarna
w kłosie ze wzrostem gęstości siewu pszenicy jarej.
Nawiązując do kształtowania się cech plonotwórczych w uprawach
mieszanych z roślinami strączkowymi Kotecki i in. [2003] odnotowali spadek
ilości i masy ziaren z jednego kłosa wraz ze wzrostem udziału pszenżyta
w mieszance. Ignaczak i Andrzejewska [1997] zaobserwowali, że zboża
uprawiane z roślinami strączkowymi plonują lepiej niż w siewie czystym.
PODSUMOWANIE
W przypadku wysiewów z 20, 40 i 60 % udziałem pszenżyta uzyskano
zależność pomiędzy wysokością roślin i długością liścia flagowego oraz
liczbą i masą ziaren z jednego kłosa. Natomiast gdy udział pszenżyta
w mieszance wzrasta do 80 i 100 % wszystkie badane cechy są ze sobą
skorelowane dodatnio.
Podsumowując można stwierdzić iż, większe zagęszczenie łanu pszenżyta
skutkowało wzrostem zależności pomiędzy cechami plonotwórczymi
pszenżyta. W mieszankach o mniejszych udziałach pszenżyta wielkość cech
generatywnych nie jest skorelowana z wielkością cech wegetatywnych roślin.
LITERATURA
Ahmad B. Khalil I.H. Iqbal M. Rahman H. 2010. Genotypic and phenotypic
correlation among field components in bread wheat under normal and late
plantings. Sarhad J. Agric. Vol. 26, no. 2: 259-265
Dubis B. Budzyński W. 2006. Reakcja pszenicy ozimej na termin i gęstość siewu.
Acta Sci. Pol., Agricultura 5(2): 15-24
Food and agriculture organization of the United Nations – FAOSTAT, 2009, http://
faostat.fao.org/site/339/default.aspx (17.02.2012)
Ignaczak S. Andrzejewska J. 1997: Rozwój i produktywność bobiku oraz zbóż
w siewach jednogatunkowych lub mieszanych cz. I. rozwój roślin, Zesz. Probl.
Post. Nauk Rol., 1997, 446: 355-363
Jarecki W. Bobrecka-Jamro D. 2011. Reaction of spring wheat cv. Parabola to
diversified sowing density. Acta Sci. Pol., Agricultura 10(4): 79-86
57
Jończyk K. Kuś J. Stalenga J. 2007. Produkcyjne i środowiskowe skutki różnych
systemów gospodarowania, Probl. Inż. Rol., 1/2007: 13 – 21
Kościelniak W. 1999. Uprawa pszenicy ozimej przy małej ilości wysiewu. Pam. Puł.
118: 207-214
Kotecki A. Kozak M. Malarz W. 2003. Ocena przydatności odmian łubinu żółtego do
współrzędnej uprawy z pszenżytem jarym, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk
Rolniczych, 495: 129-143
Kozdój J. Mańkowski D. Oleszczuk S. 2010, Analiza potencjału plonotwórczego linii
podwojonych haploidów jęczmienia jarego. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, nr 256: 97-103
Noworolnik K. 2000. Mieszanki zbożowo-strączkowe w systemie rolnictwa
zrównoważonego, Pamiętnik Puławski, 120: 325-329
Powszechny Spis Rolny 2010 - Uprawy rolne i wybrane elementy metod produkcji
roślinnej, 2012, Główny Urząd Statystyczny, Warszawa
Wesołowski M. Kwiatkowski C. 2004. Wpływ gęstości siewu na budowę łanu i plon
ziarna pszenicy jarej. Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska Lublin
– Polonia vol. LIX, nr 2 Sectio E, 951-958
Wiech K. Kałmuk J. 2005. Uprawy współrzędne sposobem na zmniejszenie zużycia
pestycydów. Ochrona środowiska naturalnego w XXI wieku, nowe wyzwania
i zagrożenia. Fundacja na rzecz wspierania badań naukowych W.O., AR
w Krakowie: 126-136
mgr inż. Marta Ćwiertniewska, mgr inż. Monika Białkowska
Katedra Szczegółowej Uprawy Roślin
Zadanie współfinansowane przez Unię Europejską w ramach Europejskiego
Funduszu Społecznego
58
Krzysztof Dziedzic
EPISTEME
15/2012
s.59-64
ISSN 1895-4421
ANALIZA PRZYDATNOŚCI ŁUSKI ZIARNA SŁODU DO CELÓW
ENERGETYCZNYCH
ANALYSIS OF THE SUITABILITY OF MALT GRAIN HUSK FOR
ENERGY PURPOSES
Abstrakt. W pracy przedstawiono analizę łuski ziarna słodu jako potencjalnego
źródło biomasy na cele energetyczne. Celem pracy było określenie wartości
opałowej, zawartości części lotnych, popiołu oraz wilgotności badanego materiału
zaraz po procesie produkcji brzeczki piwnej. Wartość opałową określono przy użyciu
kalorymetru, zawartość popiołu i części lotnych w piecu muflowym, a wilgotność
przy użyciu suszarki komorowej. Dodatkowo zebrane wyniki zostały zestawione
z innymi surowcami pochodzenia roślinnego przeznaczony na cele energetyczne.
Wartość opałowa materiału w zależności od wilgotności kształtowała się na poziomie
10–15 MJ·kg-1, co wskazuje na to, że może być potencjalnym dodatkiem do produkcji
brykietów pod warunkiem uzyskania wilgotności na poziomie 10-15%, zawartość
popiołu wyniosła średnio 2,4%, a części lotnych 22,4%.
Słowa kluczowe: biomasa, łuska ziarna słodu, wartość opałowa, popiół, części lotne
Summary. The paper presents analysis of the suitability of malt grain husk for energy
purposes. The aim of the paper was determine the calorific value, moisture and ash
content and humidity of the test material after the wort production process. The
calorific value determined using the calorimeter, the contents of ash and volatiles in
a muffle furnace and the humidity using a chamber dryer. Additionally, the results were
combined with other raw materials intended for energy purposes. The calorific value of
the material depending on the humidity was at the level of 10–15 MJ·kg-1 which makes
it a potential additive in the manufacture of briquettes, provided that the humidity level
10-15%. Ash content was at the level of 2,4% and the volatiles content 22,4%.
Key words: biomass, malt grain husk, calorific value
59
Krzysztof Dziedzic
WSTĘP
Konieczność dostosowania się Polski do przyjętych przez Radę Europejską
aktów prawnych, które określają ilość energii pozyskanej z odnawialnych
źródeł w bilansie energetycznym kraju na poziomie 20% w roku 2020 [Pach
i in. 2010], spowodowała wzrost zainteresowania wśród przedsiębiorców
energią pozyskaną z biomasy, która w chwili obecnej stanowi dwie trzecie
energii odnawialnej i bardzo prawdopodobne, że w przyszłości będzie
odgrywać kluczową rolę w gospodarce energetycznej Europy [Pach i in. 2010].
W związku ze wzrostem zapotrzebowania biomasy na cele energetyczne 14
sierpnia 2008 roku Minister Gospodarki wydał rozporządzenie pozwalające
na traktowanie ziarna zbóż jako odnawialne źródło energii z przeznaczeniem
na spalanie [Dz.U.Nr 156, poz.969].
Właściwości fizykochemiczne biomasy powodują, że jest ona paliwem
różniącym się od tradycyjnych paliw kopalnych spalanych w kotłach
energetycznych. Co za tym idzie, przed wdrożeniem paliwa pochodzącego
z biomasy, należy dokładnie ustalić jego parametry: wilgotność, wartość
opałową, zawartość popiołu czy zawartość części lotnych [Więcławski
2010]. Ocena biomasy pod względem energetycznym wymaga zastosowania
tych samych zasad, co przy ocenie paliw kopalnych [Winnicka i in. 2005].
Najważniejszym z parametrów ocenianych przy analizie możliwości
wykorzystania biomasy na cele energetyczne jest wartość opałowa,
wyznaczana dla materiału o danej wilgotności, która zmienia się wraz z okresem suszenia. Optymalna zawartość wilgoci dla biomasy przeznaczonej do
spalania nie powinna przekraczać 15% [Kubica i in. 2003].
Celem pracy była analiza możliwości wykorzystania łuski ziarna słodu jako
biomasy przeznaczonej na cele energetyczne, poprzez określenie właściwości
energetycznych takich jak: wartość opałowa i ciepło spalania w zależności od
wilgotności biomasy, części lotnych i popiołu.
MATERIAŁ I METODY
Materiał badawczy stanowiły świeże łuski ziarna słodu stanowiące produkt
uboczny produkcji brzeczki piwnej, który w chwili obecnej jest używany
głównie jako dodatek do paszy dla bydła.
Materiał po wcześniejszym rozdrobnieniu został poddany analizie na
zawartość wilgoci, a następnie oznaczono jego wartość opałową, zawartość
popiołu i części lotnych.
W tym celu wykorzystano stanowisko laboratoryjne wyposażone w następujące urządzenia: suszarkę konwekcyjną ECLON, kalorymetr KL-12, piec
muflowy SNOL, wagę analityczną.
60
Analiza przydatności łuski ziarna słodu…
Wilgotność materiału została wyznaczona wg PN-80/G-04511 za pomocą
metody suszarkowej, poprzez suszenie próbki paliwa w suszarce komorowej
ECLON z termostatyczną regulacją temperatury w temperaturze 105 [°C]
w czasie 90 minut. Następnie naczynie zostało wyjęte i umieszczone
w estykatorze, po ochłodzeniu zważone na wadze analitycznej. Suszenie
powtarzano, do uzyskania stałej masy próbki z dokładnością ±0,0010 g. Do
oznaczenia wilgotności stosowano paliwo rozdrobnione do frakcji poniżej
0,2[mm] w ilości ok. 1[g].
Oznaczenie zawartości popiołu zostało wykonane wg PN-81/G-04512 przy
użyciu pieca muflowego. Zawartość popiołu została oznaczona poprzez
prażenie do stałej masy, w temperaturze 815 ± 15 [°C], porcji pobranej
z kilku miejsc właściwej próbki analitycznej. Porcję o masie 1 [g] zważono
z dokładnością do 0,0002 [g] wraz z uprzednio wyprażonym i wytarowanym
naczyniem. Następnie umieszczono ją w piecu muflowym. W metodzie
powolnego spopielania, po umieszczeniu naczynia w piecu muflowym,
rozgrzewa się go stopniowo tak, aby po ok. 60-80 minutach osiągnął
temperaturę 815 ± 15 [°C]. W tej temperaturze naczynie prażone było przez
90 minut. Następnie naczynie wyjęto, ochłodzono do temperatury pokojowej
i zważono przy użyciu wagi analitycznej.
Oznaczenie zawartości części lotnych zostało wykonane wg PN-81/G-04516.
Analizę zawartości części lotnych w paliwach stałych przeprowadzono przez
prażenie odważki pobranej z próbki analitycznej w temperaturze 850 ± 15 [°C]
przez 7 minut bez dostępu powietrza. Odważkę o masie 1[g] umieszczono
w wyprażonym i wytarowanym porcelanowym tyglu z doszlifowaną
pokrywką i zważono z dokładnością do 0,0002 [g]. Odważkę pokryto
wyprażonym piaskiem kwarcowym o masie 3÷4[g]. Zamknięty pokrywką
tygiel umieszczono w podstawie eksykatora. Całość została wprowadzona
do pieca muflowego nagrzanego do temperatury 850 ± 15 [°C]. Po upływie
7 minut od chwili zamknięcia pieca podstawkę z tyglami wyjęto i ochłodzono
do temperatury pokojowej – początkowo na powietrzu, później przy użyciu
eksykatora. Po ostudzeniu tygiel został zważony z dokładnością do 0,0002 [g].
Ciepło spalania zostało wyznaczone metodą kalorymetryczną zgodnie
z normami PN–81/G–04515 i PN–ISO 1928. Oznaczenie zostało
przeprowadzone na odważce o masie1 ± 0,1 [g] umieszczonej w bombie
kalorymetrycznej w postaci sprasowanej pastylki. Zapłon próbki dokonany
został za pomocą stalowego drutu o średnicy 0,1 [mm] wprasowanego
w pastylkę. Wartość opałowa została obliczana za pomocą programu
komputerowego sterującego pracą kalorymetru (zgodnego z normami PN
– 80 / G – 04511 oraz PN – ISO 1928). Wilgotność wraz z popiołem stanowią
balast paliwa. Jego zawartość zmniejsza udział masy organicznej w paliwie,
w związku z czym ze wzrostem zawartości balastu maleje wartość opałowa
paliwa roboczego [Kostrzewski i Rabiega 1981].
61
Krzysztof Dziedzic
WYNIKI I DYSKUSJA
Wyniki badania łuski ziarna słodu zostały zestawione w porównaniu
z wynikami badań zbóż (owies, jęczmień, pszenica). Świeża łuska ziarna
słodu charakteryzuje się wilgotnością na poziomie 74 – 76 %, co czyni ją
nieprzydatną do celów energetycznych bez wcześniejszego suszenia do
wilgotności poniżej 15%.
Poniższe tabele przedstawiają zawartość popiołu oraz wartość opałową
badanego materiału zestawione dla porównania z ziarnami owsa, jęczmienia
i pszenicy przy danej wilgotności (Tab. 1, 2).
Badana biomasa
Łuska
ziarna
słodu
Owies
[Mółka,
Łapczyńska
2011]
Pszenica
[Mółka,
Łapczyńska
2011]
Jęczmień
[Mółka,
Łapczyńska
2011]
Wilgotność [%]
10,2
10,5
10,4
10,9
Zawartość popiołu [%]
2,35
2,37
1,92
2,92
Tab. 1. Zawartość popiołu w łusce ziarna słodu oraz w wybranych zbożach.
Badany materiał
Łuska ziarna
słodu
Owies
(Mółka,
Łapczyńska
2011)
Pszenica
(Mółka,
Łapczyńska
2011)
Jęczmień
(Mółka,
Łapczyńska
2011)
Wilgotność [%]
10,2
10,5
10,4
10,9
Wartość opałowa
[kJ·kg-1]
14422
16596
15471
15249
Tab. 2. Wartość opałowa badanego materiale oraz porównywanych ziaren zbóż.
Na podstawie wyników badań wartości opałowej wykonano wykres
zależności wartości opałowej badanego materiału od wilgotności (Rys. 1).
Wyniki badań wartości opałowej aproksymowano prostą uzyskując bardzo
wysoki współczynnik determinacji (R2=0,94), co świadczy o bardzo dobrym
dopasowaniu modelu do uzyskanych wyników. Jest to model empiryczny,
opisany następującym równaniem: W = -187.5w + 16299, Gdzie: W – wartość opałowa [kJ·kg-1], w – wilgotność [%]
Wyraz wolny w modelu jest ciepłem spalania badanego materiału. Wartość ta
pokrywa się z jego średnią wartością uzyskaną w badaniach.
62
Analiza przydatności łuski ziarna słodu…
Rys. 1. Zależność wartości opałowej łuski ziarna słodu od wilgotności.
Analiza właściwości energetycznych łuski ziarna słodu, jako pozostałości
z procesu browarniczego, wykazała, że wartość opałowa badanego materiału
przy danej wilgotności jest zbliżona do wartości opałowej zbóż przy podobnej
wilgotności i wynosi ok. 15 MJ·kg-1. W zakresie wilgotności 10-20% wartość
opałowa badanego materiału zawiera się w granicach 12 -14 MJ·kg-1 dzięki
czemu może z powodzeniem być stosowany jako dodatek przy produkcji peletów
czy brykietów. Zawartość popiołu w przypadku badanego materiału osiąga
wartość 2,35% co jest analogiczne jak dla ziaren zbóż, jednocześnie znacznie
mniejsza od zawartości popiołu dla większości węgli (15-20%) [Ściążko i in.
2006]. Dodatkowo dla łuski ziarna słodu została określona zawartość części
lotnych wynosząca średnio 22,4%. Dla porównania drewno charakteryzuje się
zawartością części lotnych na poziomie 70-80%, natomiast dla węgli wartość
ta zawiera się w przedziale 30-60% (wartości niższe są charakterystyczne dla
węgla kamiennego natomiast wyższe dla węgla brunatnego).
PODSUMOWANIE I WNIOSKI
Metodyka oraz stanowisko badawcze wykorzystane przy ocenianiu
możliwości energetycznych badanego materiału może być z powodzeniem
wykorzystane do badania innych materiałów pochodzenia roślinnego
z przeznaczeniem na cele energetyczne. Badanie pokazuje, że łuska ziarna słodu
może z powodzeniem być stosowana jako potencjalne źródło energii mimo, iż jej
wartość opałowa, przy tej samej wilgotności, jest mniejsza niż wartość opałowa
porównywanych ziaren zbóż. Łuska ziarna słodu może być stosowana również
jako dodatek do brykietów czy peletów w formie lepiszcza, jeśli zachowana
będzie wilgotność na poziomie ok. 20%, co poprawi jakość komprymacji biomasy.
Wytworzone w taki sposób brykiety czy pelety charakteryzują się dużą koncentracją
energii. Na podstawie otrzymanych wyników sformułowano następujące wnioski:
63
Krzysztof Dziedzic
• wartość opałowa badanego materiału wynosi 10–15 MJ·kg-1 w zakresie wilgotności 10
– 30%, jest ona nieznacznie niższa niż wartość opałowa porównywanych ziaren zbóż,
• zawartość popiołu wynosi 2,35% i jest porównywalna z zawartością popiołu
ziarna owsa, pszenicy i jęczmienia,
• zawartość części lotnych wynosi 22,4%,
• wilgotność świeżego materiału zawiera się w granicach 74-76%, co uniemożliwia
wykorzystanie materiału na cele energetyczne bezpośrednio po wytworzeniu bez
wcześniejszego kondycjonowania.
LITERATURA
Dz.U. Nr 156, poz.969, Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008r
Kostrzewski T., Rabiega M. 1981. Paliwa [W:] Pomiary cieplne i energetyczne.
Mieszkowski M. (red.). Wyd. Naukowo-Techniczen Warszawa
Kubica K., Sciążko M., Rainczak J. 2003. Wspólspalanie biomasy z węglem. Polityka
Energetyczna. Wyd. Instytutu GSMiE PAN, Kraków. Zeszyt specjalny t. 6. s. 297-307
Mółka J., Łapczyńska-Kordon B. 2011. Właściwości energetyczne wybranych
gatunków biomasy. Inżynieria Rolnicza. Nr 6 (131). s. 141-147
Pach M., Kołodziej Z., Bartkowicz L. 2010. Plantacje roślin energetycznych [W:]
Produkcja biomasy na cele energetyczne. Frączek J. (red.). Wyd. PTIR Kraków.
Ściążko M., Zuwała J., Pronobis M., 2006 – Zalety i wady współspalania biomasy
w kotłach energetycznych na tle doświadczeń eksploatacyjnych pierwszego roku
współspalania biomasy na skalę przemysłową. Energetyka, s. 207–220
Więcławski A. 2010. Parametry energetyczne biomasy malwy pensylwańskiej
– zrębki. BIOTEK
Winnicka G., Tramer A., Swieca G. 2005. Badanie właściwości biomasy do celów
energetycznych. IChPW. Zabrze. Maszynopis
Krzysztof Dziedzic
Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki, Katedra Inżynierii Mechanicznej i Agrofizyki
Opiekun naukowy: dr hab. inż Bogusława Łapczyńska-Kordon
64
Paweł Frąk
Agnieszka Klimek - Kopyra
EPISTEME
15/2012
s.65-72
ISSN 1895-4421
DYNAMIKA WZROSTU I WYBRANE CECHY BIOMETRYCZNE
SORGA CUKROWEGO (SORGHUM SACCHARATUM)
DYNAMICS OF GROWTH AND SOME BIOMETRIC FEATURES
SWEET SORGHUM (SORGHUM SACCHARATUM)
Abstrakt. Przedmiotem jednorocznego doświadczenia przeprowadzonego w 2007
była odmiana sorga cukrowego (Sorghum saccharatum) - Sucrosorgo 506. Celem
pracy było określenie dynamiki wzrostu i ocena zachowania się wybranych cech
biometrycznych roślin sorga w okresie wegetacyjnym. Cotygodniowe pomiary
biometryczne pozwoliły zaprezentować kształtowanie się i rozwój liści, blaszek
liściowych, międzywęźli a także całych roślin oraz pokazanie współzależności
pomiędzy tymi elementami.
Słowa kluczowe: sorgo cukrowe, dynamika wzrostu, zielona masa
Summary. The subject of one-year experiment conducted in 2007 was a variant of
sweet sorghum (Sorghum saccharatum) - Sucrosorgo 506. The aim of this study was
to assess their growth and behavior of selected biometric sorghum plants during the
growing season. Allowed biometric weekly measurements show the formation and
development of leaves, leaf plates, and internodes of whole plants and to show the
relationships between these elements.
Key words: sweet sorghum, growth dynamics, green mass
65
Paweł Frąk, Agnieszka Klimek – Kopyra
WSTĘP
Ocieplenie klimatu ma decydujący wpływ na wielkość i rozkład opadów,
częstotliwość pojawiania się burz i ich intensywność, a także występowanie
suszy [Farre i Faci 2006]. Zmiany klimatyczne mogą mieć wpływ na
zubożenie składu gatunkowego drzewostanu, flory obszarów podmokłych,
ale także roślin rolniczych uprawianych w Europie. [Pompe i in 2008,
Wilfried i in. 2005]. Pogarszające się warunki pogodowe „zmuszają” do
prowadzenia badań nad doborem roślin uprawnych, komplementarnych lub
alternatywnych wobec gatunków nietolerancyjnych na czynniki stresowe
[Piskier 2006, Elfadel i in. 2005, Amelchanka i in. 2009 ].
Do grupy roślin odpornych zarówno na stres termiczny jak i wodny należą
gatunki z rodzaju Sorghum. Jednym z najważniejszych gatunków jest sorgo
cukrowe /Sorgum saccharatum/. Gatunek ten wyróżnia się wielokierunkowym
wykorzystaniem. W krajach tropikalnych może być uprawiany na ziarno, zaś
w Europie czy w Kanadzie, ze względu na wysoki potencjał produkcyjny
zielonej masy, uprawiany jest z przeznaczeniem na paszę dla zwierząt,
produkcję bioetanolu, alkoholu i papieru.
Plon i jakość sorga w znacznym stopniu uzależniony jest od rodzaju gleby
[Röhricht i Zander 2009], pH i nawożenia stanowiska uprawy [Zielewicz
i Kozłowski 2008, Sowiński 2009] oraz stosowania odpowiednich środków
ochrony roślin [Kaczmarek i in. 2009]. Wartość pokarmowa świeżej masy całych
roślin sorga stanowi 60-70 % wartości pokarmowej kukurydzy [Sowiński,
Liszka-Podkowa 2008]. Nie jest zatem trafnym zaliczenie sorga do grupy roślin
alternatywnych dla kukurydzy. Śmiało natomiast można uznać sorgo jako roślinę
komplementarną wobec roślin kukurydzy. Na udział blaszek liściowych będących
źródłem przede wszystkim białka oraz łodyg stanowiących o zawartości cukrów
w zielonce wpływ, choć statystycznie nieistotny, ma tempo przyrostu zielonej
masy [Zielewicz i Kozłowski 2008, Sowiński 2009].
Celem pracy było określenie dynamiki wzrostu i ocena zachowania się wybranych
cech biometrycznych roślin Sorgo saccharatum w okresie wegetacyjnym.
Jednoroczne badania własne pozwoliły zrealizować założony cel.
MATERIAŁ I METODY
Doświadczenie polowe realizowano w roku 2007 na czarnoziemie
zdegradowanym o składzie granulometrycznym pyłu zwykłego,
wytworzonym z lessu, zaliczanym do kompleksu pszennego bardzo dobrego
i I klasy bonitacyjnej, wykazującym wysoką zasobność w przyswajalny
fosfor i magnez, średnią w potas oraz lekko kwaśny odczyn. Przedmiotem
badań było sorgo cukrowe – odmiana Sucrosorgo 506, wysiane na
66
Dynamika wzrostu i wybrane cechy biometryczne sorga cukrowego…
przełomie pierwszej i drugiej dekady maja w ilości 30 szt·m2. Nawożenie
azotem wykonano pogłównie w ilości 160 kg·ha-1. Nawożenie fosforem
i potasem zastosowano w dawkach 80 kg P2O5·ha-1 i 120 kg K2O·ha-1 . Ze
względu na brak zarejestrowanych środków przeznaczonych do ochrony
badanych roślin, nie stosowano żadnych pestycydów. W początkowych
fazach rozwoju w miarę potrzeby wykonywano ręcznie pielenie. Przez cały
okres wegetacji w odstępach 1-2 tygodniowych dokonywano pomiarów
długości blaszek i pochew liściowych, długości i liczby międzywęźli oraz
wysokości roślin, a także obserwowano współzależności pomiędzy badanymi
cechami. Pomiary wykonywano na losowo wybranych, przed pierwszym
pomiarem piętnastu roślinach sorga. Ostatni pomiar wykonano pod koniec
drugiej dekady września tj. tydzień przed zbiorem roślin.
WYNIKI
W roku 2007 w okresie od maja do września zarówno suma opadów jak i średnia
temperatura powietrza były wyższe w stosunku do średniej wieloletniej.
Wyższe temperatury powietrza w trzeciej dekadzie kwietnia i w pierwszej
dekadzie maja pozwoliły wysiać sorgo w odpowiednio nagrzaną glebę.
Utrzymujące się stosunkowo wysokie temperatury w maju i w czerwcu
oraz stanowiące 73,5 % średniej wieloletniej opady w czerwcu spowolniły
wschody roślin. Niewielki wzrost opadów na przełomie czerwca i lipca
zdecydowanie przyczynił się do ich znacznego wzrostu (Rys. 1). Utrzymujący
się przez kilka kolejnych dni okres suszy nie przyhamował rozwoju roślin.
Stopniowo wzrastające ilości opadów w trzeciej dekadzie lipca i w sierpniu,
a także wyższe o ok. 3 oC w stosunku do trzydziestolecia temperatury sierpnia
wpłynęły pozytywnie na systematyczny wzrost roślin. Spadek temperatur
w drugiej dekadzie września i ponad trzykrotnie wyższe w stosunku do
wielolecia opady nie miały większego wpływu na wzrost roślin, które
w większości już na początku września osiągnęły swoją optymalną wysokość.
Rok
2007
Miesiąc / Temperatura [o C]
IV
V
VI
VII
VIII
IX
9,4
15,3
18,4
19,4
21,8
12,4
Średnia z 30-lecia
8,1
13,7
16,5
18,2
17,9
13,4
2007
15,2
56,5
58,8
71,7
124,9
212,8
Średnia z 30-lecia
50,2
65,3
80,0
74,9
78,5
64,5
Opady [mm]
Tab. 1 Rozkład średnich miesięcznych temperatur powietrza [o C] i miesięcznych
sum opadów [mm] w okresie wegetacji
67
400
90
350
80
70
300
60
250
50
200
40
150
30
100
20
50
10
0
Tempo przyrostu roślin (%)
Wyskość roślin (cm)
0
26.06
12.07
19.07
26.07
2.08
9.08
16.08
23.08
30.08
6.09
13.09
20.09
Termin pomiarów w odstępach 1-2 tygodniowych
Wy skość roślin
Temp o p rzy rostu
Rys. 1. Dynamika wzrostu roślin sorga w okresie wegetacji
Długość blaszki liściowej (cm)
Pierwszych pomiarów długości blaszek i pochew liściowych dokonano,
gdy większość roślin wykształciła trzeci liść. Wykonując raz w tygodniu
pomiary przez większość okresu wegetacyjnego dla sorga zauważono, że od
momentu, gdy roślina osiąga fazę 3-4 liści wykształca każdy kolejny liść,
aż do drugiej dekady sierpnia, średnio raz na tydzień (Rys. 4). Najkrótszą
żywotnością, ok. 2-3 tygodni, wykazały się pierwsze trzy liście (Rys. 2).
Kolejne dwa liście swoją aktywność wykazywały przez około 3-4 tygodnie,
zaś szósty liść u większości obserwowanych roślin, zasychał po ponad
4 tygodniach. Najdłużej pełniącym funkcję, jako organ asymilacyjny, okazał
się wykształcony w dziesiątym tygodniu wegetacji siódmy liść (Rys. 3). Na
roślinie utrzymywał się aż do zbioru roślin.
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Liść 1
Liść 2
Liść3
26.06
12.07
19.07
Data pomiaru
Rys. 2. Kształtowanie się długości blaszek liściowych u poszczególnych liści
U wszystkich liści zauważono do pewnego momentu rozwoju wydłużanie
się blaszki liściowej, po czym następowało jej nieodwracalne kurczenie się.
W większości przypadków spowodowane to było naturalnym zamieraniem
blaszki liściowej.
Liczba międzywęźli u roślin sorga wynosiła przeciętnie 10-11. Pierwsze
cztery międzywęźla znajdujące się w dolnej części pędu były najkrótsze.
68
Pomiędzy długością kolejnych czterech nie zauważono istotnej różnicy. Od
drugiej dekady sierpnia przez okres 4 tygodni zaobserwowano stopniowe
wydłużanie każdego kolejnego międzywęźla, na co wpływ mogły mieć
stosunkowo duże opady i wysokie temperatury (Rys. 5).
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Liść 4
Liść 5
Liść 6
Liść 7
19.07
26.07
2.08
9.08
16.08
23.08
30.08
6.09
13.09
Data pomiaru
90
85
80
75
Liść 8
70
Liść 9
65
2.08
9.08
16.08
23.08
30.08
6.09
Liść 10
13.09
Data pomiaru
(cm)
90
80
70
60
50
40
30
20
M iędzywęźle
10
Blaszka liściowa
0
26.06 12.07 19.07 26.07
2.08
9.08
16.08 23.08 30.08
6.09
13.09
Data pomiaru
Rys. 5. Współzależność pomiędzy rozwojem blaszek liściowych i międzywęźli
Od wykonania pierwszego pomiaru, gdy rośliny osiągnęły fazę trzeciego liścia
stwierdzono zależność między długością blaszki liściowej, a wysokością
69
(cm)
rośliny. W miarę wzrostu rośliny każdy kolejny liść osiągał długość większą
od poprzedniego. Zależność tę obserwowano do trzeciej dekady sierpnia.
Podczas dwóch następnych pomiarów zauważono nieznaczne zmniejszanie
się długości liści. Od początku września pomimo ciągłego wzrostu roślin
blaszki liściowe u najmłodszych liści zmniejszały swoją długość (Rys. 6).
400
350
300
250
200
150
100
Blaszka liściowa
50
Wysokość roślin
0
26.06 12.07 19.07 26.07 2.08
9.08 16.08 23.08 30.08 6.09 13.09 20.09
Data pomiaru
Rys. 6. Współzależność pomiędzy wysokością rośliny, a długością blaszek liściowych
Przez początkowe fazy rozwoju roślin zauważono pewną zależność
zachodzącą pomiędzy rozwojem międzywęźli i blaszek liściowych.
Stopniowe wydłużanie się kolejnych międzywęźli wpływało na długość
blaszek liściowych. Jednak przez większość okresu wegetacji w czasie
prowadzenia doświadczenia nie zaobserwowano jednoznacznych zależności
pomiędzy długością międzywęźli, a długością blaszek liściowych (Rys. 5).
W ostatnich dwóch tygodniach przed zbiorem zasychanie, a tym samych
kurczenie się blaszek liściowych szło w parze z nieznacznym kurczeniem się
międzywęźli.
DYSKUSJA I WNIOSKI
Warunki pogodowe w sezonie wegetacyjnym sprzyjały rozwojowi sorga.
Wyższe od średnich wieloletnich temperatury i stosunkowo wysokie opady
prawdopodobnie wpłynęły na wysokość roślin, jak również kształtowanie
się cech biometrycznych. Wysokość roślin kształtowała się do końca
okresu wegetacyjnego. Rośliny w ostatnim tygodniu rozwoju osiągnęły
średnią wysokość 337 cm. Wpływ współdziałania temperatury z opadami
na wysokość roślin i plon zielonej masy potwierdzają Sowiński [2009],
który zanotował maksymalną wysokość roślin sorga na poziomie 270 cm
i Zielewicz i Kozłowski [2008].
70
Zastosowana w doświadczeniu wysoka dawka azotu, mogła mieć wpływ
na wzrost udziału liści w strukturze całych roślin, przy zmniejszającym się
udziale łodyg [Sowiński 2009].
Wyniki przeprowadzonego doświadczenia poświadczają tezę na temat
żywotności liści na roślinach zbożowych. Większość liści wykazywała swoją
aktywność asymilacyjną maksymalnie przez 30 dni. Ich zasychanie nie było
bynajmniej efektem porażenia przez choroby i szkodniki, lecz następowało
w wyniku naturalnego zamierania. Liście wyrastające z wyżej położonych
węzłów swoją żywotność zachowywały przez znacznie dłuższy okres.
LITERATURA
Amelchanka S.L., Brand D., Kälber T., Kreuzer M. und Leiber F. 2009. Buchweizen:
eine Futterpflanze für Milchkühe? Tiergesundheit und Tierernährung:
Perspektiven der Tierernährung: 166-167
Elfadel E. Y., Reinbrecht C., Claupein W., Witzke-Elbrecht S. 2005. Potential des Anbaus
von Saflor (Carthamus tinctorius L.) unter den Bedingungen des Ökologischen
Landbaus in Mitteleuropa. Gemüse, Kräuter, Sonderkulturen. 77-78.
Farre I. Faci J. M. 2006. Comparative response of maize /Zea mays L./ and sorghum /
Sorghum bicolor L. Moench/ to deficit irrigation in a Mediterranean environment.
Agric. Water Mang. 8(3): 135-143.
Kaczmarek S., Matysiak K., Krawczyk R. 2009. Badania nad chemicznym
odchwaszczaniem sorga zwyczajnego /Sorghum vulgare PERZ./. Acta Sci. Pol.,
Agricultura 8(1): 27-35.
Piskier T. 2006. Nakłady robocizny i koszty uprawy topinamburu. Inżynieria Rolnicza
11: 359-365.
Pompe S, Hanspach J, Badeck F, Klotz S, Thuiller W, Kühn I. 2008. Climate and land
use change impacts on plant distributions in Germany. Biol Lett. 4(5): 564.
Röhricht Ch., Zander D. 2009. Anbautechnik Sorghumhirsen. Landesamtes für
Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. Schriftenreihe, Heft 36/2009.
Sowiński J. 2009. Porównanie plonowania kukurydzy i sorga cukrowego pod
wpływem zróżnicowanych dawek nawożenia azotem. Pam. Puł. 151: 649-660.
Sowiński J. Liszka-Podkowa A. 2008. Wielkość i jakość plonu świeżej i suchej masy
kukurydzy /Zea mays L./ oraz sorga cukrowego /Sorghum bicolor L. Moench/ na
glebie lekkiej w zależności od dawki azotu. Acta Sci. Pol., Agricultura 7(4): 105-115.
Wilfried Thuiller, Sandra Lavorel, Miguel B. Araújo, Martin T. Sykes and I. Colin
Prentice. 2005. Climate change threats to plant diversity in Europe. Proc. Natl.
Acad. Sci. USA. 102(23): 8245–8250.
71
Zielewicz W. Kozłowski S. 2008. Ograniczenie nawożenia a skład chemiczny sorga
cukrowego. Łąkarstwo w Polsce, 11: 223-235.
Paweł Frąk, Agnieszka Klimek-Kopyra
Instytut Produkcji Roślinnej, Zakład Szczegółowej Uprawy Roślin
Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Aleksander Szmigiel
72
Anna Gał, Iwona Kozikowska
Katarzyna Suprewicz, Magdalena Czajkowska
EPISTEME
15/2012
s.73-81
ISSN 1895-4421
ZAWARTOŚĆ RTĘCI W ZBIORNIKU WODNYM I WYBRANYCH
ORGANIZMACH Z RÓŻNYCH POZIOMÓW TROFICZNYCH
THE CONTENT OF MERCURY IN FRESHWATER RESERVOIR
AND CHOSEN ORGANISMS FROM DIFFERENT LEVELS OF THE
TROPHIC CHAIN
Abstrakt. Prezentowane badania dotyczyły oceny zawartości rtęci w wodzie, osadzie dennym
oraz wybranych organizmach z różnych poziomów troficznych – zrostnicy (Zygnema sp.),
żabieńcu babce wodnej (Alisma plantago-aquatica), ośliczce (Asellus aquaticus), a także
raku amerykańskim (Orconectes limosus) i jego narządach. Materiał do badań pochodził
ze zbiornika w miejscowości Woźniki (50°37′31″N 19°03′52″E) w woj. Śląskim. Wodę
i osad denny pobierano z trzech wyznaczonych w nim stanowisk, o odmiennych warunkach
mikrośrodowiskowych. Zawartość rtęci oznaczana była za pomocą atomowej spektrofotometrii
absorpcyjnej z techniką zimnych par (CVAAS). Zawartość rtęci w wodzie była znacznie
niższa niż w osadzie dennym, przy czym wykazano istotne statystycznie różnice pomiędzy
stężeniem rtęci w osadzie pobranym z różnych stanowisk tego samego zbiornika. Nie
stwierdzono takich różnic w wodzie powierzchniowej. Najwyższe stężenie rtęci odnotowano
w organizmie ośliczki, choć różnice w stosunku do jej zawartości u żabieńca babki wodnej
statystycznie nie są istotne. Najniższe stężenie rtęci stwierdzono u zrostnicy. W przypadku raków,
nie wykazano różnic ani pomiędzy zawartością rtęci u osobników dojrzałych i młodocianych,
ani pomiędzy jej zawartością w badanych narządach.
Słowa kluczowe: rtęć, rak amerykański, ośliczka, zrostnica, babka wodna
Summary. The aim of presented studies was to assess mercury content in water, bottom
sediments and chosen organisms representing different levels of the trophic chain
- Zygnema sp, Alisma plantago-aquatica, Asellus aquaticus and organs of Orconectes limosus.
They were taken from freshwater reservoir in Woźniki (50°37′31″N 19°03′52″E) in Silesia
Voivodeship, Poland. Water and bottom sediments were collected from three chosen sites of
different environmental conditions prevailed. The content of mercury was estimated with
the Cold Vapour Atomic Absorption Spectrometry (CVAAS). Mercury content in water was
significantly lower than in the bottom sediment. We have observed statistically significant
differences between the concentration of mercury in sediments taken from various sites of
the studied reservoir. No differences in mercury concentration occurred between samples of
surface water taken from the studied sites. The highest mercury content was detected in Asellus
aquaticus, although the differences in relation to the Hg content in Alisma plantago-aquatica
were not statistically significant. The lowest mercury content was detected in Zygnema sp.
In crayfish, there were no differences in mercury content neither between adult and juvenile
specimens, nor between the tested organs.
Key words: mercury, crayfish, waterlouse, green filamentous alga, water plantain
73
Anna Gał, Iwona Kozikowska, Katarzyna Suprewicz, Magdalena Czajkowska
WSTĘP
Rtęć jest ksenobiotykiem, coraz silniej zanieczyszczającym środowisko
naturalne. Wzrost jej poziomu w całej biosferze jest wynikiem rozwoju
przemysłu, komunikacji, chemizacji rolnictwa, a także wzmożonego
odprowadzania ścieków i odpadów komunalnych [Bogdanik i in. 1999;
Kabata-Pendias i Pendias 1993; Wang et al. 2004; Michalik 2009]. Uwalniana
z różnych źródeł szybko rozprzestrzenia się w środowisku, trafiając również
do zbiorników wodnych. Sprzyjają temu jej specyficzne właściwości
fizykochemiczne, takie jak duża lotność par, mobilność, aktywność
biochemiczna, a przy tym znaczna trwałość [Kowalski i in. 2005]. Toksyczność
rtęci zależy od chemicznej formy występowania [Bogdanik i in. 1999]. Może
ona występować w formie elementarnej, w postaci związków organicznych
i nieorganicznych, które różnią się właściwościami toksykologicznymi.
Dla organizmów żywych najbardziej niebezpieczne są związki organiczne,
w szczególności metylortęć [Kowalak 1991; Boening 1999; Horne 1996;
Segadea 2003]. Największe zagrożenie wynika z mutagennego i teratogennego
działania tego pierwiastka [Ariza et al. 1994; Tchounwou et al. 2003; Coelho
et al, 2005]. Związki rtęci ulegają bioakumulacji i biomagnifikacji. Istnieje
przy tym wyraźna zależność pomiędzy zanieczyszczeniem rtęcią środowiska
naturalnego, a jej zawartością w organizmach żywych. Badając zawartość
rtęci u pospolicie występujących gatunków roślin i zwierząt, możemy śledzić
losy tego pierwiastka w organizmach, a także monitorować stan środowiska
naturalnego. Reakcja różnych organizmów na ekspozycję metalu może być
jednak różna i zależy od indywidualnych właściwości biologicznych oraz cech
osobniczych. Aby zatem otrzymać wiarygodny obraz stanu zanieczyszczenia
środowiska, zalecane jest prowadzenie badań na organizmach z różnych
grup ekologicznych. Daje to możliwość szczegółowej analizy zachodzących
zmian i zależności oraz wyciągania trafnych wniosków [Luoma et Rainbow
2008; Soto et al. 2011]. Celem badań była ocena zawartości rtęci w wodzie
i osadzie dennym wybranego zbiornika wodnego oraz u wybranych
organizmów wodnych z różnych poziomów troficznych w tym zbiorniku.
MATERIAŁ I METODYKA
Materiał do badań stanowiły organizmy roślinne - zrostnica (Zygnema sp.),
żabieniec babka wodna (Alisma plantago-aquatica) oraz zwierzęce - ośliczka
(Asellus aquaticus) i rak amerykański (Orconectes limosus), a także woda
i osad denny. Pochodził on ze zbiornika wodnego w miejscowości Woźniki
(50°37′31″N 19°03′52″E) w woj. Śląskim. Wodę i osad denny pobierano z trzech
wyznaczonych w nim stanowisk, określonych numerami: I, II i III. Wybór ich
podyktowany był zróżnicowanymi warunkami mikrośrodowiskowymi jakie
zaobserwowano w poszczególnych stanowiskach, a także różnymi dla nich,
74
Zawartość rtęci w zbiorniku wodnym i wybranych organizmach…
potencjalnymi źródłami zanieczyszczenia wody i osadu dennego. Stanowisko
I zlokalizowane było w pobliżu czynnej cegielni i charakteryzowało się bogatą
roślinnością wodną i nadwodną, a także zróżnicowaną fauną bezkręgowców
(podłoże bogate w szczątki organiczne). Stanowiska nr II i III graniczyły
z nieużytkowanymi rolniczo terenami zieleni, przy czym wyraźnie różniły się
między sobą pod względem składu osadu dennego. W stanowisku II podłoże
było gliniaste, bez roślinności, natomiast w stanowisku III występowała
skąpa, niezróżnicowana gatunkowo roślinność wodna i nadwodna.
Rośliny i zwierzęta odławiano bez uwzględniania podziału na stanowiska.
Schwytane raki podzielono na osobniki młodociane i dojrzałe. Z osobników
dojrzałych do badań pobrano pancerz, skrzela, żołądek, mięśnie oraz gruczoł
wątrobowo – trzustkowy. W przypadku raków młodych do analiz użyto
całych organizmów, bez podziału na narządy.
Zawartość rtęci oznaczano za pomocą atomowej spektrofotometrii
absorpcyjnej, z techniką zimnych par (CVAAS ang. cold vapor atomic
absorption spectrophotometry). W badaniach przy użyciu analizatora rtęci
MA-2, do bezpośredniego oznaczania pierwiastka, bez wstępnej mineralizacji
próbek, wykorzystano pirolityczny sposób generowania par rtęci.
Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej przy pomocy programu
Stat-Soft Statistica 9.0. Normalność rozkładu sprawdzano testem ShapiroWilka. Zawartość rtęci we wszystkich grupach badawczych miała rozkład
normalny, w związku z tym, w dalszej kolejności przeprowadzono analizę
parametryczną ANOVA. Różnice uznawano za statystycznie istotne przy
p<0,05 [Wołek, 2006].
WYNIKI
Obecność rtęci wykazano we wszystkich badanych próbkach. Najwyższe jej
stężenia stwierdzono w osadzie dennym, najniższe w wodzie powierzchniowej.
Analiza wariancji wykazała, że istnieją statystycznie istotne różnice
w zawartości rtęci w próbkach osadu, pochodzących z różnych stanowisk.
Różnice takie stwierdzono pomiędzy stanowiskami I i II (p = 0,0003) oraz
II i III (p = 0,0013). Podobnie, różnice statystycznie istotne, wykazano
porównując stężenie rtęci w próbkach wody z osadu, pochodzących
z różnych stanowisk. Tu także, różnice wykazano pomiędzy stanowiskami
I i II (p= 0,00018) oraz II i III (p = 0,00019). Nie wykazano statystycznie
istotnych różnic pod względem zawartości rtęci, w pochodzącej z różnych
stanowisk wodzie powierzchniowej. Otrzymane wyniki przedstawiono na
wykresie nr 1. Średnią zawartość rtęci u organizmów wodnych prezentuje
wykres nr 2.
75
Średnia zawartość Hg
(ng/g ś.m.)
60
50
40
30
20
10
0
Zrostnica
Babka wodna
Ośliczka
Młode raki
Rys. 1. Średnia zawartość rtęci w wodzie i osadzie dennym, pobranych z trzech
stanowisk w badanym zbiorniku wodnym
Średnia zawartość rtęci (w ng/g ś.m.)
45
40
35
30
25
Osad de nny
20
Woda powie rzchniowa
Woda z osadu
15
10
5
0
Stanowisko I
Stanowisko II
Stanowisko III
Rys. 2. Średnia zawartość rtęci w organizmach badanych roślin i zwierząt,
pochodzących ze zbiornika wodnego w miejscowości Woźniki
Najwyższą średnią zawartość rtęci (46,26 ± 5,77 ng/g.ś.m.) stwierdzono
w organizmie ośliczki (Asellus aquaticus), najniższą natomiast (5,55
± 0,65 ng/g.ś.m.) u zrostnicy (Zygnema sp.). Wyniki przeprowadzonej
analizy wariancji świadczą o istnieniu statystycznie istotnych różnic
międzygatunkowych w kumulacji tego pierwiastka. Porównując średnie
zawartości rtęci w organizmach badanych roślin i zwierząt, różnice wykazano
pomiędzy: zrostnicą i babką wodną (p = 0,0024), zrostnicą i ośliczką
(p = 0,0021), babką wodną i młodymi rakami (p = 0,0168), a także pomiędzy
ośliczką i młodymi rakami (p = 0,0145). Średnią zawartość rtęci u raka
amerykańskiego przedstawia wykres nr 3.
Analiza wariancji wykazała brak statystycznie istotnych różnic zarówno
pomiędzy zawartością rtęci w poszczególnych narządach, jak i pomiędzy
zawartością rtęci w narządach raków dojrzałych i w organizmach raków
młodocianych (w każdym przypadku p > 0,05).
76
Średnia zawartość Hg
(ng/g.ś.m.)
35
30
25
20
15
10
5
0
Młode raki
Pancerz
Skrzela
Żołądek
Mięśnie
Gruczoł
wątrobowotrzustkowy
Rys. 3. Średnia zawartość rtęci w organizmach raków młodocianych oraz narządach
raków dojrzałych, pochodzących ze zbiornika wodnego w miejscowości Woźniki
DYSKUSJA I WNIOSKI
Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, iż największe stężenie
rtęci występuje w osadzie dennym. Uzyskane wyniki są zbieżne z danymi
literaturowymi, według których osad denny jest największym rezerwuarem
rtęci w zbiorniku wodnym [Kabata-Pendias i Pendias 1993; Kennish 1998;
Ikingura et Akagi 1999; Ramalhosa et al. 2006; He et al. 2007], gdyż zachodzi
w nim stały proces adsorpcji tego pierwiastka do cząstek fazy stałej.
W przeprowadzonych badaniach wykazano istnienie statystycznie istotnych
różnic pomiędzy średnią zawartością rtęci w próbkach osadu pochodzących
z różnych stanowisk. Na kumulację rtęci wpływ mają lokalne źródła
zanieczyszczenia. Soto i in. [2011] wykazali zróżnicowanie zawartości rtęci
w próbkach osadu, pobranych z różnych stanowisk zbiornika wodnego,
graniczącego z zakładami przemysłowymi, w dużych granicach 18 - 170 mg/
kg. W sąsiedztwie badanego zbiornika wodnego, z jednej strony znajduje się
czynna cegielnia, z drugiej, nieużytkowane rolniczo tereny zieleni. Różnice
w zawartości rtęci w osadach z poszczególnych stanowisk, prawdopodobnie
częściowo wynikają z różnego zanieczyszczenia tym pierwiastkiem terenów
przyległych. Próbki osadu pobierane z trzech stanowisk różniły się także
pod względem składu geochemicznego. Zgodnie z danymi literaturowymi
ma on istotny wpływ na formę występowania, a także na gromadzenie bądź
uwalnianie zaadsorbowanej rtęci [Lacerda et Gönc-Alves 2001; Martino et
al. 2002; Ramalhosa et al. 2006]. Zaznaczyć należy także, iż przybrzeżne
osady są bardzo dynamiczne, a warunki istniejące w górnych warstwach
zbiornika, w tym obecność roślinności i zwierząt wodnych, wpływają na
charakter osadów i rozkład w nich pierwiastków [Sundby 1994].
Zaadsorbowane w osadach nieorganiczne związki rtęci, pod wpływem różnych
czynników, m.in. aktywności mikroorganizmów, ulegają transformacji
77
i uwalnianiu do wody porowej, co może prowadzić nawet do równowagi
pomiędzy fazą stałą a ciekłą. Skutkiem jest znaczna zawartość rtęci w wodzie
z osadu, w dużej mierze przekraczająca wartości określane w toni wodnej
[Ramalhosa et al. 2006; He at al. 2007]. Stwierdzona zawartość rtęci w wodzie
z osadów z różnych stanowisk, rzeczywiście była wyższa niż w wodzie
powierzchniowej. Podobnie jak w przypadku osadów, wykazano istnienie
statystycznie istotnych różnic pod względem zawartości rtęci w wodzie
z osadów z poszczególnych stanowisk. Różnice stwierdzono pomiędzy tymi
samymi stanowiskami, jak w przypadku osadów, z tym że w wodzie z osadu
ze stanowiska II wykazano najniższą zawartość Hg (w przypadku osadów
zawartość rtęci w stanowisku II była najwyższa). Prawdopodobnie wynika to
z faktu, że swobodna cyrkulacja tego metalu między osadem, a wodą porową,
zależy od rodzaju podłoża.
Najmniejsze stężenie rtęci odnotowano w wodzie powierzchniowej, co
jest zgodne z wynikami badań Ramalhosa i współpracowników [2006].
Stwierdzane przez nich stężenie rtęci reaktywnej w toni wodnej wahało
się pomiędzy 10 a 37 pmol/dm3, w zależności od odległości od źródła
zanieczyszczenia i stanowiło 4 – 16 % całkowitej zawartości tego metalu
w wodzie. Stwierdzony przez nas brak różnic w zawartości tego pierwiastka
pomiędzy stanowiskami, wynika prawdopodobnie z nieustannego krążenia
wody w tej warstwie zbiornika, co skutkuje znacznym rozproszeniem
związków rtęci w toni wodnej.
Analiza zawartości rtęci w organizmach żywych wykazała istnienie znacznych
różnic w kumulacji tego pierwiastka przez różne gatunki roślin i zwierząt.
Dostępność rtęci dla organizmów zależy nie tylko od jej koncentracji
w środowisku oraz formy występowania, ale także od reprezentowanego
poziomu troficznego, sposobu odżywiania i dróg wchłaniania [Boening 1999;
Coelho et al. 2005; Soto et al. 2011]. W licznych pracach wskazuje się ponadto
na istnienie związku pomiędzy zawartością rtęci, wiekiem badanych osobników,
a także indywidualnymi predyspozycjami każdego gatunku do pobierania,
transformacji i wydalania bądź też deponowania rtęci w organizmie [Boening
1999; Coelho et al. 2005]. Największe stężenie rtęci odnotowane w organizmie
ośliczki, wynika prawdopodobnie z reprezentowanego poziomu troficznego
i sposobu jej odżywiania. Ten mały skorupiak żywi się materią organiczną, głównie
zgromadzonymi na dnie szczątkami obumarłych roślin. Wraz z pożywieniem
pobiera niewątpliwie znaczne ilości zaadsorbowanych związków rtęci.
Bardzo wysoki poziom rtęci, porównywalny do ośliczki, odnotowany
u żabieńca babki wodnej, reprezentującej poziom producentów, jest zapewne
wynikiem zwiększonej możliwości pobierania tego metalu jednocześnie
różnymi drogami. Babka wodna jest rośliną zakorzenioną, o liściach
wzniesionych ponad powierzchnię wody. Jak wszystkie ukorzenione
makrofity, narażona jest na wysokie stężenie rtęci, obecnej w pobieranej przez
78
system korzeniowy wodzie porowej, ale także na formy rozpuszczone w toni
wodnej [Soto, 2011]. Dodatkowo nadwodne, rozłożyste liście narażone są na
formy rtęci zawartej w atmosferze.
W organizmie zrostnicy, reprezentującej ten sam poziom troficzny co babka,
stężenie rtęci było najniższe spośród wszystkich badanych organizmów.
Prawdopodobnie jest to związane z jedną tylko drogą przenikania tego metalu
do organizmu z toni wodnej, jak również z krótkim cyklem wegetacyjnym
tej rośliny. Jak pokazują Soto i in. [2011], drobne, wolnopływające rośliny
wodne kumulują wielokrotnie mniej Hg niż makrofity ukorzenione.
Stosunkowo niską w porównaniu do ośliczki, zawartość rtęci w organizmach
młodych raków, tłumaczyć należy kilkoma czynnikami. Uwagę należy
zwrócić na fazę rozwoju – były to osobniki bardzo młode, a więc czas ich
ekspozycji na rtęć był stosunkowo krótki. Ponadto raki są zwierzętami o dużej
mobilności, słabo przywiązanymi do miejsca bytowania. Przemieszczanie
się pomiędzy stanowiskami o różnym stopniu zanieczyszczenia, może mieć
wpływ na średni stopień narażenia na związki tego metalu. [Gherardi et al.,
2002; Soto et al. 2011]. Istotnym jest też rodzaj i stopień zanieczyszczenia
pokarmu. Są to organizmy wszystkożerne, jednak najchętniej zjadają glony
i drobne rośliny, a drapieżnikami stają się dopiero przy braku alternatywy.
Niska zawartość rtęci stwierdzona w intensywnie rozwijających się
w zbiorniku glonach, obniża stopień narażenia raków na wnikanie związków
rtęci drogą pokarmową.
Wyniki badań wykazały brak statystycznie istotnych różnic pomiędzy
kumulacją rtęci w poszczególnych narządach raka amerykańskiego.
Metylortęć, forma rtęci w największym stężeniu stwierdzana w organizmach
żywych, a jednocześnie najbardziej dla nich toksyczna [Boening 1999;
Ikingura et Akagi 1999; Coelho et al. 2005], swobodnie przechodzi
przez błony biologiczne. Brak skutecznej bariery biologicznej dla rtęci
przemieszczającej się w organizmie może powodować równomierny rozkład
tego metalu w tkankach miękkich organizmów żywych. Zjawisko to może
również tłumaczyć wysoki poziom kumulacji rtęci u młodych raków, który
był porównywalny z poziomem kumulacji tego pierwiastka u osobników
dojrzałych.
Zróżnicowanie zawartości rtęci stwierdzone u różnych organizmów
wodnych wykazuje istnienie wyraźnej zależności pomiędzy kumulacją rtęci
przez organizmy żywe, mikrośrodowiskiem ich życia, reprezentowanym
poziomem troficznym oraz przynależnością do grupy ekologicznej.
79
LITERATURA
Ariza M.E. Holliday J. Williams M.V. 1994. Mutagenic effect of mercury (II) in
eukaryotic cells. Toxicology in Vivo 8: 559-563.
Boening D. 1999. Ecological effects, transport, and fate of mercury: a general review.
Chemosphere, 40: 1335−1351.
Bogdanik T. Brzeziński J. Chmielnicka J. Jacyszyn K. Jodynis – Liebert J. Jacyszyn
K. Kozłowski J. Krechniak J. Ludwicki J. Mrozikiewicz A. Sapota A. Semczuk
W. Zielińska-Psuja B. 1999. Toksykologia. Podręcznik dla studentów, lekarzy
i farmaceutów. Wydawnictwo Lekarskie PZWL.
Coelho J.P. Pereira M.E. Duarte A. Pardal M.A. 2005. Macroalgae response to
a mercury contamination gradient in a temperate coastal lagoon (Ria de Aveiro,
Portugal). Estuarine, Coastal and Shelf Science, 65 (2005) 492-500
Gherardi F. Tricarico E. Ilhéu M. 2002. Movement patterns of an invasive crayfish,
Procambarus clarkii, in a temporary stream of southern Portugal. Ethology,
Ecology & Evolution 14: 183-197.
He T. Lu J. Yang F. Feng X. 2007. Horizontal and vertical variability of mercury
species in pore water and sediments in small lakes in Ontario. Science of the Total
Environment 386 (2007) 53–64.
Horne P. Williams P. 1996. Sampling and analysis of Merkury species in effluent gases
derived from waste incineration. Waste Management, Vol. 16, No.7: 579−586.
Ikingura J.R. Akagi H. 1999. Methylmercury production and distribution in aquatic
systems. The Science of the Total Environment 234 1999. (1999) 109-118.
Kabata-Pendias A. Pendias H. 1993. Biogeochemia pierwiastków śladowych.
Wydawnictwo Naukowe PWN.
Kennish M.J. 1998. Trace metal-sediment dynamics in estuaries: pollution assessment.
In: Ware, G.W. (Ed.), Review Environmental Contamination Toxicology, vol.
155. Springer, Berlin, pp. 69–110.
Kowalak A. 1991. Metale śmierci. Centrum Edukacji Ekologicznej Wsi. Iwonicz.
Kowalski A. Niedzielski P. Siepak J. Boszke L. 2005. Rtęć w środowisku
przyrodniczym. Przegląd Komunalny, 3: 18−19.
Lacerda L.D. Gonc-alves G.O. 2001. Mercury distribution and speciation in waters of
them coastal lagoons of Rio de Janeiro, SE Brazil. Mar. Chem. 76: 47–58.
Luoma S.N. Rainbow P.S. 2008. Metal Contamination in Aquatic Environments:
Science and Lateral Management, first ed. Cambridge University Press, New York.
Martino M. Turner A. Nimmo M. Millward G.E. 2002. Resuspension, reactivity and
recycling of trace metals in the Mersey Estuary, UK. Mar. Chem. 77: 171–186.
80
Michalik P. 2009. Niska emisja − świadomość zagrożeń z niej wynikających
wśród różnych grup społecznych na przykładzie rolników z powiatu Płockiego
i Sierpeckiego. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 40: 617−622.
Ramalhosa E. Susana Segade R. Pereira E. Vale C. Duarte A. 2006. Mercury cycling
between the water column and surface sediments in a contaminated area. Water
Research 40 (2006) 2893 – 2900
Segadea S.. Tysonb J. 2003. Determination of inorganic mercury and total mercury
in biological and environmental samples by flow injection-cold vapor-atomic
absorption spectrometry using sodium borohydride as the sole reducing agent.
Spectrochimica Acta, Part B, 58: 797–807.
Soto D. X. Roig R. Gacia E. Catalan J. 2011. Differential accumulation of mercury
and other trace metals in the food web components of a reservoir impacted by
a chlor-alkali plant (Flix, Ebro River, Spain): Implications for biomonitoring.
Environmental Pollution 159 (2011) 1481-1489.
Sundby B. 1994. Sediment–water exchange processes. In: Hamelink J.L. Landrum
P.F. Bergman H.L. Benson W.H. (Eds.). Bioavailability: Physical, Chemical and
Biological Interactions. Lewis Publishers, USA, pp. 143–149.
Tchounwou P.B. Ayensu W.K. Ninashvili N. Sutton D. 2003. Environmental exposure
to mercury and its toxicopathologic implications for public health. Environmental
Toxicology 18: 149-175.
Wang Q. Kim D. Dionysios D. Soriala G. Timberlake D. Sources and remediation
for mercury contamination in aquatic systemsda literature review. Environmental
Pollution 131 (2004) 323-336.
Wołek J. 2006. Wprowadzenie do statystyki dla biologów. Wydawnictwo Naukowe
Akademii Pedagogicznej, Kraków.
Instytut Biologii
Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie
Opiekun naukowy: dr hab. Grzegorz Formicki prof. UP
81
Marta Gas
EPISTEME
15/2012
s.83-88
ISSN 1895-4421
WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW AGROTECHNICZNYCH
NA KSZTAŁTOWANIE W NASIONACH ŁUBINU ANDYJSKIEGO
(LUPINUS MUTABILIS SWEET) ZAWARTOŚCI TŁUSZCZU
I PROFILU KWASÓW TŁUSZCZOWYCH
THE INFLUENCE OF SELECTED AGROTECHNICAL FACTORS ON
THE FORMATION OF FAT CONTENT AND FATTY ACID PROFILE
IN ANDEAN LUPINE (LUPINUS MUTABILIS SWEET) SEEDS
Abstrakt. Doświadczenie polowe zostało przeprowadzone w 2011 roku w Stacji
Dydaktyczno – Naukowej w Pawłowicach, k. Wrocławia. W trzy czynnikowym
doświadczeniu założonymw układzie „split-plot” badano w kolejności: I. dwie
formy morfologiczne łubinu andyjskiego: a) semiepigonalna, b) epigonalna; II.
terminy siewu: a) najwcześniejszy – siew 30.03.2011 r., b) 14 dni później; III. liczbę
wysianych nasion na 1 m2: 60, 90 i 120. Zawartość tłuszczu surowego w nasionach
zależała przede wszystkim od formy morfologicznej i terminu siewu. Najwięcej
tego składnika gromadziła epigonalna forma wysiana w pierwszym terminie. Forma
semiepigonalna, w porównaniu z epigonalną, gromadziła więcej kwasu oleinowego
i linolenowego, a mniej linolowego. Olej z łubinu andyjskiego zawierał przede
wszystkim kwas oleinowy i linolenowy, z kwasów nasyconych stearynowy.
Słowa kluczowe: łubin andyjski, tłuszcz, kwasy tłuszczowe
Summary. The field experiment was conducted in 2011 at the Didactic-Research
Stationin Pawłowice, near Wrocław. A factorial ‘split-plot’ experiment with three
factors testedin a following order: I. the two Andean lupine morphological forms:
a) semiepigonal,b) epigonal; II. sowing dates: a) the earliest – 30 March 2011, b) 14
days later; III. number of seeds sown per 1 m2: 60, 90 and 120. Crude fat content in
the seeds depended mainly on the morphological forms and sowing date. Most of
this component was accumulated in an epigonal form sown in the first period. The
semiepigonal form, compared to the epigonal form, contained more oleic acid and
linolenic acid and less linoleic acid. Andean lupine oil contained mainly oleic and
linoleic acid, as well as the saturated stearic acid.
Key words: Andean lupine, fat, fatty acids
83
Marta Gas
WSTĘP
Łubin andyjski posiada wiele korzystnych cech, wymaga jednak ulepszeniai
wyselekcjonowania genotypów, które będą przystosowane do europejskich
warunków glebowo – klimatycznych [Brücher 1989; National Research Council
1989; Roemer i John-Doesbauch 1988, 1989, 1992; Roemer i Weissmann 1991].
Lupinus mutabilis charakteryzuje się wysoką zawartością w nasionach
białka (ponad 40%) i tłuszczu (około 20%), te dwie cechy decydują
o jego atrakcyjności. Olej otrzymywany z łubinu andyjskiego bogaty jest
w nienasycone kwasy tłuszczowe, głównie w kwas linolenowy. Olej ma jasno
żółte zabarwienie oraz przyjemny zapach [Brücher 1989; National Research
Council 1989; Mason i Romero 1990]. Skład kwasów tłuszczowych jest
szczególnie korzystny z punktu widzenia żywienia człowieka, ze względu
na wysoką zawartość kwasu oleinowego (około 50% ) w połączeniu z dużą
zawartością kwasu linolenowego [Roemeri John-Doesbauch 1992].
Celem badań było określenie wpływu wybranych czynników agrotechnicznychna
kształtowanie w nasionach łubinu andyjskiego zawartości tłuszczu i profilu
kwasów tłuszczowych.
MATERIAŁ I METODY
Obiektem badań były nasiona pochodzące z doświadczenia polowego
prowadzonegow 2011 roku na polach Stacji Dydaktyczno – Naukowej
należącej do Katedry Szczegółowej Uprawy Roślin Uniwersytetu
Przyrodniczego we Wrocławiu, zlokalizowanej w Pawłowicach (17º02’E,
51º31’N, na wysokości 122 m n.p.m.).
W trzy czynnikowym doświadczeniu założonym w układzie „split-plot”
badanow kolejności: I. dwie formy morfologiczne łubinu andyjskiego:
a) semiepigonalna b) epigonalna; II. terminy siewu: a) najwcześniejszy
– siew 30.03.2011 r., b) 14 dni później; III. liczbę wysianych nasion na 1 m2:
60, 90 i 120. W zebranych nasionach łubinu andyjskiego określono zawartość
tłuszczu surowego i profil kwasów tłuszczowych.
Zawartość tłuszczu surowego w nasionach oznaczono przy pomocy metody
odtłuszczonej reszty w aparacie Soxhleta [Krełowska-Kułas 1993]. Skład
kwasów tłuszczowych oznaczono za pomocą chromatografii gazowej estrów
metylowych kwasów tłuszczowych [Byczyńska i Krzymański 1969]. Na
podstawie uzyskanych wyników analiz chemicznych i plonu nasion obliczono
wydajność tłuszczu surowego z 1 hektara. Obliczanie statystyczne wykonano
zgodnie z metodyką doświadczenia polowegona poziomie ufności 5%.
84
Wpływ wybranych czynników agrotechnicznych…
WYNIKI I DYSKUSJA
Genotyp i termin siewu wpływały na zawartość tłuszczu surowego
w nasionach(Tab. 1), która wynosiła od 135 do 153 g × kg-1 suchej masy.
Forma semiepigonalna,w porównaniu z epigonalną, gromadziła o 6,7%
mniej tłuszczu, a opóźnienie siewu,w porównaniu z I. terminem, zmniejszyło
jego zawartość o 4,7%.
Wydajność tłuszczu surowego to funkcja plonu nasion i zawartości tłuszczu
surowego w nasionach i kształtowały ją wszystkie badane czynniki oraz ich
współdziałania (Tab. 1). Forma semiepigonalna gromadziła w plonie nasion
więcej tłuszczu surowego niż forma epigonalna.
Wzrost ilości wysiewu z 60 do 120 nasion na 1 m2 zwiększał istotnie plony
nasion,co miało wpływ na zawartość tłuszczu surowego i jego wydajność
z hektara. Opóźnienie terminu siewu, w porównaniu z I. terminem,
spowodowało zmniejszenie plonu nasion u obu badanych form i skutkowało
mniejszą wydajnością tłuszczu surowego z drugiego terminu siewu (Tab. 1).
W profilu kwasów tłuszczowych dominowały kwasy nienasycone typu
C18, których było 4 krotnie więcej od sumy kwasów nasyconych (Tab.
2). Najwięcej było kwasu oleinowego i linolowego, a ich zawartość
zależała od genotypu. Forma semiepigonalna, porównaniu z epigonalną,
gromadziła więcej kwasu oleinowego i linolenowego, a mniej linolowego.
Wpływ pozostałych badanych czynników na kształtowanie profilu kwasów
tłuszczowych był mały.
Badania własne wykazały, że olej łubinu andyjskiego jest bogaty w nienasycone
kwasy tłuszczowe, a zwłaszcza w kwas oleinowy. Podobne wyniki uzyskali
także inni autorzy [Brücher 1989; Gross 1988; National Research Council
1989; Mason i Romero 1990],a w warunkach przyrodniczych Polski Sawicka
[1993]. Roemer i Jahn-Deesbach [1992] uważają, że wysoka zawartość kwasu
oleinowego daje możliwość wykorzystania oleju dla celów przemysłowych.
WNIOSKI
Na zawartość tłuszczu surowego w nasionach istotnie wpłynęły czynnik
genetyczny i termin siewu. Forma semiepigonalna, w porównaniu z epigonalną, gromadziła o 6,7% mniej tłuszczu, a opóźnienie siewu, w porównaniu
z I. terminem, zmniejszyło jego zawartość o 4,7%.
Olej z łubinu andyjskiego zawierał przede wszystkim kwas oleinowy
linolenowy, a z kwasów nasyconych stearynowy. Forma semiepigonalna,
w porównaniu z epigonalną, gromadziła więcej kwasu oleinowego i linolenowego, a mniej linolowego.
85
II
Wydajność
tłuszczu surowego
[kg·ha-1]
epigonalna
I
Zawartość
tłuszczu surowego
[g·kg-1]
II
Plon nasion
[t·ha-1]
I
Liczba wysianych
nasion na 1m2
semiepigonalna
Termin siewu
Forma
morfologiczna
Marta Gas
60
2,36
143
294
90
2,53
144
318
120
2,70
143
336
60
1,84
135
217
90
1,85
135
217
120
2,05
135
241
60
1,64
153
218
90
1,81
153
241
120
1,94
152
257
60
1,48
142
183
90
1,58
147
202
120
1,72
149
223
r.n.
-
r.n.
NIR (α = 0,05)
Średnie dla czynników
semiepigonalna
2,22
139
270
epigonalna
1,70
149
221
0,04
-
5
I
2,17
148
277
II
1,75
141
214
0,06
-
7
60
1,83
143
228
90
1,95
145
245
120
2,10
145
264
0,05
-
6
NIR (α = 0,05)
NIR (α = 0,05)
NIR (α = 0,05)
Tab. 1. Wpływ badanych czynników na plon nasion łubinu andyjskiego oraz
zawartość i wydajność tłuszczu surowego. Termin siewu: I – 30. 03. 2011; II – 12.
04. 12011 r.n. – różnica nieistotna
86
epigonalna
I
II
C18:1
C18:2
C18:3
NKT
NNKT
C18:2/C18:3
C18:0
II
Liczba wysianych
nasion na 1m2
Termin siewu
I
Zawartość kwasów tłuszczowych [%]
C16:0
semiepigonalna
Forma
morfologiczna
Wpływ wybranych czynników agrotechnicznych…
60
12,1
7,2
42,9
32,8
5,0
19,3
80,7
6,6
90
11,5
6,4
43,5
32,6
6,0
17,9
82,1
5,4
120
12,2
7,3
40,2
37,3
3,0
19,5
80,5
12,4
60
11,2
8,2
44,7
29,6
6,3
19,4
80,6
4,7
90
11,7
7,3
43,5
32,1
5,4
19,0
81,0
5,9
120
11,7
8,4
44,1
30,8
5,0
20,1
79,9
6,2
60
11,5
6,9
43,8
34,1
3,7
18,4
81,6
9,2
90
11,2
6,8
43,2
34,4
4,4
18,0
82,0
7,8
120
11,8
6,7
43,9
34,6
3,0
18,5
81,5
11,5
60
11,5
7,2
41,4
36,0
3,9
18,7
81,3
9,2
90
11,9
7,0
41,2
36,4
3,5
18,9
81,1
10,4
120
11,6
7,2
42,6
35,8
2,8
18,8
81,2
12,8
80,8
6,4
Średnie dla czynników
semiepigonalna
epigonalna
11,7
7,5
43,2
32,5
5,1
19,2
11,6
7,0
42,7
35,2
3,6
18,6
81,5
9,8
I
11,7
6,9
42,9
34,3
4,2
18,6
81,4
8,2
II
11,6
7,6
42,9
33,5
4,5
19,2
80,9
7,4
60
11,6
7,4
43,2
33,1
4,7
19,0
81,0
7,0
90
11,6
6,9
42,9
33,9
4,8
18,5
81,6
7,1
120
11,8
7,4
42,7
34,6
3,5
19,2
80,8
9,9
Tab. 2. Wpływ badanych czynników na profil kwasów tłuszczowych w oleju z łubinu andyjskiego
Termin siewu: I – 30. 03. 2011; II – 12. 04. 12011 kwas: C16:0 – palmitynowy;
C18:0 – stearynowy; C18:1 – oleinowy; C18:2 – linolowy; C18:3 – linolenowy. NKT
– nasycone kwasy tłuszczowe, NNKT – nienasycone kwasy tłuszczowe (C16:0
+ C18:0) (C18:1+ C18:2 + C18:3)
87
Marta Gas
LITERATURA
Brücher H. 1989. 2. Lupinus mutabilis Sweet, in: Useful Plants of Neotropical Origin
and Their Wild Relatives, Springer – Verlag: 80-84.
Byczyńska B., Krzemański J. 1969. Szybki sposób otrzymania estrów metylowych
kwasów tłuszczowych do analizy metodą chromatografii gazowej. Tłuszcze
Jadalne, XIII: 108-114.
Gross R. 1988. Lupinus in Human Nutrition. Proceedings. 5th Int. Lupin Conf.,
Poznań, Poland: 53-54.
Krełowska-Kułas M. 1993. Badanie jakości produktów spożywczych. PWE,
Warszawa: 24-146.
Mason L. & N. Romero 1990. Fatty acid composition of the fat extracted from
different lupin seeds varieties, Abstracts 6th Int. Lupin Conf., Temuco – Pucon,
Chile, Nov., 1990: 13.
National Research Council 1989. Lost Crops of the Incas: Little-Known Plants of
the Andes with Promise for Worldwide Cultivation, National Academy Press,
Washington: 414.
Roemer P., Jahn-Deesbach W. 1988. Proc. 5th Int. Lupin Conf., Poznań, Poland:40-50.
Roemer P., Jahn-Deesbach W. 1989. XII Eucarpia Congress, Vörtrage für
Pflanzezüchtg., 15: 14-11.
Roemer P., Jahn-Deesbach W. 1992. EUR 14102: 77-85.
Roemer P., Weissmann E. 1991. Proc. 6th Int. Lupin Conf., Temuco-Pucon, Chile:
350-362.
Sawicka E.J. 1993. Indukowane mutacje u Łubinu andyjskiego (Lupinus mutabilis
Sweet), Prace ogrodu botan. PAN, Warszawa-Powsin; Zeszyt 3, 1993: 10-13.
Marta Gas
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Andrzej Kotecki
88
Marta Jabłońska, Magdalena Giemza-Mikoda
Anna Lehmann, Michał Paluch
EPISTEME
15/2012
s.89-95
ISSN 1895-4421
WPŁYW SYSTEMÓW UPRAWY ROLI ORAZ WYBRANYCH
BIOPREPARATÓW NA ZACHWASZCZENIE ŁANU PSZENŻYTA
JAREGO UPRAWIANEGO W KRÓTKOTRWAŁEJ MONOKULTURZE
INFLUENCE OF TILLAGE SYSTEMS AND SELECTED BIO-PLANT
CONDITIONERS ON WEED INFESTATION OF SPRING TRITICALE
GROWN IN SHORT-THERM MONOCULTURE
Abstrakt. Rezygnacja z tradycyjnej uprawy roli na rzecz uprawy uproszczonej podyktowana
jest względami ekonomiczno-organizacyjnymi. Uproszczenia te oprócz niewątpliwych
zalet, prowadzić mogą również do niekorzystnych zmian środowiska glebowego oraz zmian
w strukturze łanu rośliny uprawnej. Szczególnie w uprawach monokulturowych może to
prowadzić do wzrostu zachwaszczenia i co za tym idzie obniżenia plonów roślin. Jednym
ze sposobów ograniczenia ujemnych skutków monokultury i uproszczeń jest stosowanie
preparatów, które stymulują rozwój roślin uprawnych. Celem podjętych badań była ocena
wpływu wybranych czynników na zachwaszczenie łanu pszenżyta jarego uprawianego
w monokulturze. W doświadczeniu mikropoletkowym prowadzonym w latach 2010-2011,
uwzględniono dwa czynniki: systemy uprawy (tradycyjny, uproszczony i zerowy), a także
preparaty poprawiające kondycję roślin (efektywne mikroorganizmy, preparat Biojodis).
Wykazano nieistotny statystycznie wpływ zastosowanych preparatów na zachwaszczenie.
Poletka z uprawą tradycyjną odznaczały się niższym zachwaszczeniem niż poletka z uprawą
uproszczoną i zerową.
Słowa kluczowe: zachwaszczenie, monokultura, efektywne mikroorganizmy, Biojodis,
uprawa tradycyjna, uprawa uproszczona, siew bezpośredni, pszenżyto jare
Summary. Resigning from traditional tillage for reduced one is the effect of economic
and organizational aspects. These simplifications except for obvious advantages, can
also lead to adverse changes in the soil environment and in the structure of the crop
canopy. Especially in continuous crops it can lead to weed infestation increasing
and therefore reduction of crop yields. One of method limiting negative effects
of monoculture and simplification in tillage is application of preparations which
stimulate development of crops. The objective of this study was to assess the influence
of selected factors on weed infestation of spring triticale growing in monoculture. The
microplot experiment, was conduced in 2010-2011 and two factors were included:
tillage system (traditional, reduced and direct sowing), and preparations to improve
plant status (effective microorganisms, Biojodis). The effect of used preparations on
weed infestation was statistically insignificant. The plots with traditional tillage were
less choked with weeds than plots with reduced tillage and direct sowing.
Key words: weed infestation, monoculture, Effective Microorganisms, Biojodis,
traditional tillage, reduced tillage, direct sowing, triticale
89
Marta Jabłońska, Magdalena Giemza-Mikoda, Anna Lehmann, Michał Paluch
WSTĘP
Przez szereg lat dominującym systemem uprawy roli był system tradycyjny,
jednak warunki ekonomiczne, zmusiły rolników do poszukiwania innych,
alternatywnych sposobów uprawy, które są bardziej energooszczędne
[Sekutkowski i Rola 2010]. Jednak systemy uproszczone poza zaletami (m.in.
ochrona gleby przed erozją, zmniejszenie kosztów na uprawę itd.) niosą ze
sobą wiele niebezpieczeństw. Niewątpliwie jednym z głównych zagrożeń jest
wzrost zachwaszczenia, które ujemnie wpływa na rozwój i plonowanie roślin
uprawnych [Blecharczyk i in. 2007; Orzech i in. 2011].
Rezygnacja z prawidłowego płodozmianu oraz wzrost udziału zbóż w strukturze zasiewów podyktowane są wciąż zwiększającą się specjalizacją
gospodarstw rolnych. Prowadzi to do negatywnego zjawiska, jakim są
monokultury zbożowe, które wyraźnie pogarszają strukturę gleby, zubożają
ją w składniki pokarmowe, obniżają plonowanie roślin a także powodują
wzrost zachwaszczenia. Również przejście z systemu płużnego na system
bezorkowy powoduje szereg zmian w środowisku rośliny uprawnej, zarówno
tych pozytywnych jak i negatywnych. Wielu autorów w swych pracach
stwierdziło, iż uproszczenia w uprawie oraz monokultury prowadzą do
kompensacji chwastów, głównie tych, których rytm rozwojowy jest podobny
do rytmu rozwojowego roślin uprawnych [Rola i Rola 1995; Wesołowski i in.
2003; Gołębiowska i Kaus 2009]. Zastosowanie biopreparatów wpływających na
lepszy rozwój roślin może, zdaniem producentów, niwelować negatywne skutki
uproszczeń uprawy i rezygnacji z prawidłowego następstwa roślin po sobie.
Celem badania była ocena wpływu systemów uprawy oraz biopreparatów
w postaci efektywnych mikroorganizmów oraz preparatu Biojodis na
zachwaszczenie łanu pszenżyta jarego uprawianego w krótkotrwałej
monokulturze.
MATERIAŁY I METODY
Doświadczenie założono w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym Swojec
należącym do Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, metodą pasów
prostopadłych w czterech powtórzeniach na mikropoletkach o powierzchni
1m2. Było to doświadczenie dwuczynnikowe gdzie, pierwszy czynnik
stanowiły różne systemy uprawy roli (system tradycyjny, uproszczony
i siew bezpośredni), natomiast drugim były preparaty poprawiające wzrost
i plonowanie roślin uprawnych (preparat EM-Farming i preparat Biojodis).
Badanie prowadzono w latach 2010-2011, na pszenżycie jarym odmiany
Kargo, które uprawiano w krótkotrwałej monokulturze. Obiektem kontrolnym
były poletka, gdzie nie zastosowano oprysku biopreparatem. Pozostałe
90
Wpływ systemów uprawy roli oraz wybranych biopreparatów…
warianty obejmowały zastosowanie preparatu EM-Firming lub preparatu
Biojodis. Preparaty te wykorzystano do zaprawienia ziarna pszenżyta przed
siewem w dawkach: 1,5 l EM-Farming na 100 kg ziarna, 1 l Biojodis na
1 t ziarna. Na pasach uprawy tradycyjnej i uproszczonej siew rośliny
wykonano siewnikiem tradycyjnym, zaś w pasie siewu bezpośredniego
zastosowano siewnik specjalnie przystosowany do tego systemu uprawy.
W trakcie wegetacji roślin zastosowano oprysk preparatami dwukrotnie:
w fazie krzewienia oraz w fazie strzelania w źdźbło pszenżyta, w dawkach:
preparat EM-Farming - oprysk 20 l/100 l H2O/ha i Biojodis - oprysk 3 l/10
l H2O/ha. Na podstawie potrzeb nawozowych roślin i zasobności gleby
ustalono nawożenie NPK. Oceny zachwaszczenia łanu dokonywano
dwukrotnie: wiosną w fazie krzewienia pszenżyta metodą ilościowojakościową (ramką 0,2 m2 – następnie przeliczano na ilość chwastów na
szt./1m2) oraz przed zbiorem rośliny metodą ilościowo jakościowo-wagową
(ramką 0,5m2- następnie przeliczano ilość chwastów na szt./1m2 oraz ważono
suchą masę części nadziemnych chwastów). Wyniki, które uzyskano poddano
analizie statystycznej w autorskim programie (FR – ANALWAR) prof.
Franciszka Rudnickiego z Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego
w Bydgoszczy. Program ten służy do wykonywania analiz wariancji danych
źródłowych z doświadczeń rolniczych. Dla średnich wyliczono NIR przy
poziomie istotności α = 0,05 według testu porównań wielokrotnych Tukey’a.
WYNIKI I DYSKUSJA
W przeprowadzonym doświadczeniu poletka z tradycyjną płużną uprawą
roli odznaczały się istotnie niższym zachwaszczeniem zarówno w fazie
krzewienia jak i w fazie strzelania w źdźbło pszenżyta jarego (Tab. 1, 2).
Uprawa uproszczona oraz siew bezpośredni w okresie wiosennym
doprowadziły do nieistotnego statystycznie wzrostu zachwaszczenia
w porównaniu z pasem uprawy tradycyjnej. Średnia liczba chwastów
na jednostce powierzchni na obiektach z płużną uprawą była niższa o 22
szt.· m-2 niż na obiektach z uprawą uproszczoną i o 3,4 szt.· m-2 niższa niż
na poletkach z uprawą zerową (Tab. 1). Jest to zgodne z wynikami badań
Orzecha i in. [2011]. Autor ten także stwierdził wzrost zachwaszczenia wraz
z zastosowaniem uproszczeń w uprawie roli. Jednak Faltyn i Kordas [2009]
uzyskali w fazie krzewienia pszenicy jarej niższą liczbę chwastów w siewie
bezpośrednim, w odniesieniu do tradycyjnej i uproszczonej uprawy.
Zastosowane preparaty stymulujące rozwój roślin spowodowały wzrost
zachwaszczenia w porównaniu z obiektem kontrolnym (Tab. 1, 2). Na
obiektach z opryskiem EM-Farming oraz na obiektach z zastosowaniem
preparatu Biojodis liczba chwastów była na wiosnę odpowiednio o 18,2 szt.·
m-2 i 11,9 szt.· m-2 wyższa niż na obiekcie kontrolnym (Tab. 1).
91
System uprawy
Biopreparaty
Obiekt kontrolny
EM-Farming
Biojodis
62,4
81,5
79,9
Uprawa tradycyjna
Średnia
74,6
Uprawa uproszczona
84,4
106,3
99,2
96,6
Uprawa zerowa
87,6
101,3
90,9
93,2
Średnia
78,1
96,3
90,0
-
Tab. 1. Zachwaszczenie w fazie krzewienia pszenżyta jarego [szt. · m-2]. Średnia z lat 2010-2011
NIR 0,05 dla uprawy – r.n.
NIR 0,05 dla biopreparatów - r.n.
NIR 0,05 dla interakcji - r.n.
W fazie kwitnienia zachwaszczenie zmniejszyło się na wszystkich testowanych
obiektach, w stosunku do oceny zachwaszczenia wykonywanego wiosną
(Tab. 2). Było to spowodowane większą konkurencyjnością pszenżyta jarego.
Wpływ systemów uprawy roli na zachwaszczenie łanu zachował tendencję
z pomiarów wiosennych, nadal najwyższą liczbą chwastów odznaczał się pas
uprawy uproszczonej a najmniejszą pas uprawy tradycyjnej (Tab. 2). Średnia
liczba chwastów w siewie bezpośrednim i tradycyjnej uprawy roli była
niższa o 0,7 szt.· m-2 i o 15,3 szt.· m-2 niż na poletkach z uprawą uproszczoną.
Wzrost zachwaszczenia wraz z odejściem od płużnego systemu uprawy na
rzecz systemów bezorkowych potwierdzają inni badacze [Orzech i in. 2003;
Ciesielska i Rzeźnicki 2007]. Natomiast Faltyn i Kordas [2009] oraz Małecka
i in. [2006] stwierdzają, iż siew bezpośredni stosowany przez dłuższy okres
czasu może sprzyjać ograniczaniu liczby chwastów na jednostce powierzchni.
System uprawy
Biopreparaty
Średnia
Obiekt kontrolny
EM-Farming
Biojodis
Uprawa tradycyjna
49,2
66,7
68,5
61,5
Uprawa uproszczona
71,6
77,8
80,8
76,8
Uprawa zerowa
71,8
78,7
77,7
76,1
Średnia
64,2
74,4
75,7
-
Tab. 2 Zachwaszczenie w fazie kwitnienia pszenżyta jarego [szt. · m-2]. Średnia z lat 2010-2011
NIR 0,05 dla uprawy – r.n.
92
W przypadku biopreparatów także zachowała się tendencja z wiosennych
pomiarów. Obiekty, na których zastosowano EM-Farming oraz obiekty gdzie
wykorzystano preparat Biojodis odznaczały się wyższym zachwaszczeniem
niż obiekt kontrolny (Tab. 2). Badania nad wpływem efektywnych
mikroorganizmów na zachwaszczenie nie są jednoznaczne [Faltyn i Kordas
2009]. Jednak Stielow [2003] stwierdza, że poprzez możliwość ograniczenia
nawożenia oraz swój pozytywny wpływ na właściwości gleby, efektywne
mikroorganizmy mogą pośrednio obniżać zachwaszczenie pól uprawnych.
Również sucha masa chwastów była najwyższa na poletkach z uprawą
uproszczoną, gdzie średnia sucha masa chwastów była istotnie, bo aż
o 10,4 g, wyższa niż na poletkach z uprawą tradycyjną i o 9,1 g wyższa niż
na poletkach z siewem bezpośrednim (Tab. 3). W porównaniu z obiektem
kontrolnym zastosowane biopreparaty doprowadziły do nieistotnego wzrostu
suchej masy odpowiednio EM- Farming o 3,5 g oraz Biojodis o 2,9g.
Uzyskane wyniki są zbieżne z wynikami innych autorów, którzy również
stwierdzili wzrost zachwaszczenia w wyniku zastosowania uproszczeń
w uprawie roli [Radecki i Opic 1995; Blecharczyk i in. 2004; Sekutkowski
i Rola 2010; Orzech i in. 2011].
System uprawy
Biopreparaty
Obiekt kontrolny
EM-Farming
Biojodis
Średnia
Uprawa tradycyjna
35,5
36,8
35,4
35,9
Uprawa uproszczona
44,0
47,3
47,8
46,3
Uprawa zerowa
33,6
39,5
38,6
37,2
Średnia
37,7
41,2
40,6
-
Tab. 3. Sucha masa chwastów przed zbiorem pszenżyta jarego [g·m-2]. Średnia z lat 2010-2011
NIR 0,05 dla uprawy – 8,9
Z kolei Nowicki [1979] nie odnotował wzrostu zachwaszczenia pod wpływem
modyfikacji uprawowych, a Dzienia i Boligłowa [1993] zwracają uwagę
na pozytywną rolę siewu bezpośredniego na zachwaszczenie, przypisując
to allelopatycznemu działaniu rośliny okrywowej pozostawionej na polu
w formie mulczu.
93
WNIOSKI
• Najmniejsze zachwaszczenie łanu pszenżyta jarego uprawianego
w monokulturze wyrażone w liczbie oraz w masie chwastów stwierdzono na
poletkach z uprawą tradycyjną, w porównaniu z uprawą uproszczoną i zerową.
• Zastosowane biopreparaty przyczyniają się do nieistotnego statystycznie
wzrostu zachwaszczenia.
LITERATURA
Blecharczyk A. Małecka J. Dobrzeniecki T. Zawada D. 2007. Wpływ następstwa
roślin oraz uprawy roli na zachwaszczenie jęczmienia jarego. Prog. Plant Prot./
Post. Ochr. Roś. 47(3): 52–55.
Blecharczyk A. Małecka I. Skrzypczak G. 2004. Wpływ uproszczonej uprawy roli
na plonowanie i zachwaszczenie kukurydzy oraz na właściwości gleby. Acta Sci.
Pol., Agricultura 3 (1): 157-163.
Ciesielska A. Rzeźnicki B. 2007. Wpływ siewu bezpośredniego na plonowanie
i zmiany zachwaszczenia pszenicy jarej. Fragm. Agron. 24 (1): 25-32.
Dzienia S. Boligłowa E. 1993. Rola mulczowania w podnoszeniu żyzności
i urodzajności gleby. Post. Nauk Rol. 1: 107–111.
Faltyn U. Kordas L. 2009. Wpływ uprawy roli i czynników regenerujących stanowisko
na zachwaszczenie pszenicy jarej. Fragm. Agronom. 26 (1): 19-24.
FR – ANALWAR. Program autorski Prof. F. Rudnickiego z Uniwersytetu
Technologiczno-Przyrodniczego im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy.
Gołębiowska H. Kaus A. 2009. Efektywność chemicznej regulacji zachwaszczenia
w różnych systemach uprawy kukurydzy. Acta Sci. Pol., Agricultura 8 (1): 3-16.
Małecka I. Blecharczyk A. Dobrzeniecki T. 2006. Zachwaszczenie zbóż ozimych
w zależności od systemu uprawy roli. Prog. Plant Prot./ Post. Ochr. Roś. 46 (2): 253-255.
Nowicki J. 1979. Porównanie siewu bezpośredniego z tradycyjną uprawą płużną.
Zesz. Nauk. ART. Olsztyn, Rol. 28: 223–233.
Orzech K. Nowicki J. Marks M 2003. Wpływ różnych sposobów uprawy gleby
średniej na zachwaszczenie i plonowanie pszenicy ozimej. Zesz. Prob. Post. Nauk
Rol. 491: 171-177.
Orzech K. Rychcik B. Stępień A. 2011. Wpływ sposobów uprawy roli na
zachwaszczenie i plonowanie jęczmienia jarego. Fragm. Agronom. 28 (2): 63-70.
Radecki A. Opic J. 1995. Wpływ zróżnicowanej uprawy na zachwaszczenie i zmiany
zapasu nasion chwastów w glebie. W: Siew bezpośredni w teorii i praktyce. Mat.
Konf. Szczecin-Barzkowice, 12 czerwca: 119–133.
94
Rola J. Rola H. 1995. Wpływ uproszczonej technologii uprawy kukurydzy i buraków
cukrowych na stan zachwaszczenia wtórnego plantacji na Dolnym Śląsku. Mat.
35. Sesji Nauk. Inst. Ochr. Roślin, cz. 1: 139-145.
Sekutkowski T. Rola H. 2010. Wpływ monokultury i systemu uprawy roli oraz ochrony
herbicydowej na agrofitocenozę kukurydzy. Fragm. Agronom. 27 (1): 128-140.
Stielow G. 2003. Żyzna gleba nie wymaga nawożenia [stosowanie nawozów
mikrobiologicznych-EM]. J. Res. App. Agric. Eng. 48 (1): 20–22.
Wesołowski M. Jędruszczak M. Cierpiała R. 2003. Organizacja zbiorowiska chwastów
w zależności od systemu uprawy dwóch odmian pszenicy ozimej. Acta Agroph.
1 (4): 787-793.
Katedra Kształtowania Agroekosystemów i Terenów Zieleni
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Leszek Kordas, prof. dr hab. Lesław Zimny,
dr hab. Wiesław Wojciechowski, prof. dr hab. Danuta Parylak
95
Ewelina Jamróz
Andrzej Para
EPISTEME
15/2012
s.97-105
ISSN 1895-4421
FOLIE BIOPOLIMEROWE NA BAZIE KOMPLEKSÓW
FURCELLERANU Z BIAŁKAMI
BIOPOLYMERS FILMS BASED ON FURCELLARANE/PROTEIN
COMPLEXES
Abstrakt: Otrzymano kompleks furcelleranu z żelatyną. Warunki jego tworzenia
określono poprzez pomiar potencjału zeta czystych komponentów i ich mieszanin
w funkcji pH i siły jonowej koloidu. Zbadano możliwości zastosowania kompleksu
furcelleran–żelatyna do wytworzenia biopolimerowych folii. Określenie właściwości
mechanicznych otrzymanych folii pozwoliło na dobranie optymalnego stosunku
polisacharyd–białko. Wykonano wstępne badania biodegradacji otrzymanych folii
biopolimerowych.
Słowa kluczowe: furcelleran, żelatyna, kompleks, folie biopolimerowe
Summary: The furcellarane/gelatin complex was obtained. The conditions of complex
formation were determined by measuring zeta potential of pure components and their
mixtures as a function of pH and ionic strength. The possibility of using furcellarane/
gelatin complexes to produce biopolymer films (foil) was examined. The determination
of mechanical properties of obtained films allowed us establishing the optimal
polysaccharide-protein ratio. Preliminary studies of film biodegradation were performed.
Key words: furcellarane, gelatin, complex, biopolymers films
97
WSTĘP
Ze względu na szeroki wachlarz perspektywicznych zastosowań, badania
struktury i właściwości membran biopolimerowych oraz natury oddziaływań
między cząsteczkami białek i łańcuchami polielektrolitu, należą do
ważniejszych, aktualnych zagadnień nauki światowej w dziedzinie chemii
materii miękkiej. Podjęcie takich badań uzasadnione jest szybkim rozwojem
nanotechnologii w ostatnim okresie, która znajduje zastosowanie w coraz
nowszych dziedzinach przemysłu, m.in. w przemyśle spożywczym,
farmaceutycznym, rolnictwie i innych np. w produkcji biofolii jako opakowań.
Specyficzna budowa białek i polisacharydów stwarza możliwość
występowania oddziaływań pomiędzy dodatnio naładowanymi białkami
i anionowymi polisacharydami, których efektem jest powstawanie mniej
lub bardziej trwałych kompleksów. Na skuteczność kompleksowania białek
i polisacharydów oprócz siły jonowej i pH, ma wpływ rodzaj zastosowanego
białka. Zostało udowodnione, że białka kompleksowane z tymi samymi
polisacharydami, tworzą systemy o różnej kompatybilności [Samant
i in. 1993]. Istotne znaczenie ma budowa strukturalna białka decydująca
o liczbie miejsc dostępności białka, w których dochodzi do kontaktu. Białka
globularne posiadają znacznie mniej wolnych miejsc dostępu niż białka
o rozwiniętej strukturze. W cząsteczkach o rozwiniętej strukturze łatwiej
dochodzi do zobojętnienia ładunku dodatniego przez aniony polisacharydów
i w ten sposób powstały kompleks może stać się odrębną fazą obojętną pod
względem elektrycznym.
Udowodniono, że białka, które łatwo ulegają konformacjom (kazeina, żelatyna)
wiążą silniej polisacharydy niż białka globularne (albumina wołowa).
W niniejszych badaniach jako polisacharyd anionowy zastosowano
furcelleran. Jest on pozyskiwany z czerwonych alg Furcellaria lumbricalis
a jego właściwości strukturalne i funkcjonalne są zbliżone do κ-karagenianu
[Laos, Ring 2005; Tuvikene i in. 2010]. W porównaniu z κ-karagenianem,
furcelleran posiada mniejszą ilość reszt siarczanowych.
Do kompleksowania furcelleranu użyto żelatyny, która jest białkiem
o wysokiej masie cząsteczkowej, wynoszącej od 10 do 400 kDa [Lim,
Mohammad 2011]. Białko to, jest pozyskiwane z kolagenu, który jest
głównym składnikiem skóry, ścięgien, chrząstek, kości, a także tkanki
łącznej [Morrison i in. 1999]. Dzięki swoim unikalnym właściwościom
fizykochemicznym żelatyna jest stosowana w przemyśle spożywczym,
farmaceutycznym i fotografii [Jamilah, Harvinder 2001].
Ważnym problemem współczesnych badań jest poszukiwanie
biodegradowalnych materiałów do produkcji opakowań. Aktualnie najczęściej
stosowanymi surowcami są tworzywa sztuczne wytwarzane najczęściej
98
Folie biopolimerowe na bazie kompleksów…
z polietylenu, polipropylenu, polistyrenu. Takie opakowania cieszą się
trwałością, łatwością formowania oraz niskim kosztem produkcji, ale nie
są biodegradowalne i ich recykling wiąże się z problemami technicznymi
i ekonomicznymi. Dlatego też celem niniejszej pracy jest próba wykorzystania
kompleksu furcelleran-żelatyna jako jednego z głównych składników do
otrzymywania biodegradowalnych folii
MATERIAŁY I METODY
Materiały. Furcelleran wyprodukowany przez firmę Est-Agar z Estonii;
Żelatyna pozyskana ze skóry ryb z Kanady (Sigma-Aldrich); Skrobia
– produkt handlowy; DMSO (dimetylosulfotlenek, czda, POCh).
Pomiary potencjału zeta. Do pomiaru potencjału zeta zastosowano Zetasizer
Nano ZS Laser LDV firmy Malvern. Przeprowadzono pomiary potencjału
zeta w roztworach zawierających furcelleran, żelatynę o stężeniu 1000 ppm
i różnych siłach jonowych: 0,005M; 0,01M; 0,15M, regulowanych dodatkiem
NaCl. Pomiary prowadzono w zakresie pH od 2 do 10. Wartości pH ustalano
za pomocą roztworów NaOH i HCl.
Otrzymywanie folii polisacharydowo-białkowych. Sporządzono roztwory:
furcelleranu i żelatyny o określonych stężeniach. Odpowiednią ilość skrobi
kleikowano przez ogrzanie w temp. 80°C. Tak sporządzone roztwory
zmieszano ze sobą, dodano 1 cm3 DMSO i ogrzewano przez 20 min w temp.
60°C ciągle mieszając. Otrzymaną mieszaninę przelano do szalki Petriego
i suszono w temp. 50°C przez dwa dni. W identyczny sposób przygotowano
folie w różnych stosunkach komponentów.
Badanie właściwości mechanicznych folii. Badano właściwości mechaniczne
folii przez próbę jednoosiowego rozciągania folii z wykorzystaniem
teksturometru TA-xT2i (Stable Micro System, GB). Wytrzymałość folii
biopolimerowych charakteryzuje wielkość, którą można wyznaczyć
z wykresu jednoosiowego rozciągania, Fmax- obciążenie zrywające [N].
Badanie biodegradowalności folii. Biodegradowalność badano wyznaczając
ubytek masy folii przechowywanej w glebie w określonych odstępach czasu
w ciągu trzech tygodni. Przy badaniu właściwości biodegradowalnych
oraz mechanicznych folii zastosowano analizę wariancji przy zakładanych
poziomie istotności α=0,05. Pomiary dokonano w 5 powtórzeniach. Istotność
różnic między średnimi wyznaczono testem Duncana.
99
WYNIKI I DYSKUSJA
Określenie warunków tworzenia kompleksu polisacharydowo-białkowego.
Celem określenia warunków tworzenia kompleksu furcelleran-żelatyna
przeprowadzono pomiary potencjału zeta roztworów furcelleranu, żelatyny
i ich mieszanin w różnych warunkach pH i siły jonowej roztworów.
Zależność potencjału zeta furcelleranu od pH przedstawiono na Rys.1.
Stwierdzono, że potencjał zeta jest w przybliżeniu stały przy ustalonej sile
jonowej i przyjmuje wartości od -20 mV dla siły jonowej 0,15M do -40 mV
dla siły jonowej 0,005M.
25
0,005 M NaCl
0,01 M NaCl
0,15 M NaCl
Potencja³ zeta [mV]
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
0
2
4
6
8
10
pH
Rys.1. Potencjał zeta furcellaranu przy różnych siłach jonowych w funkcji pH
Na Rys. 2 przedstawiono wartości potencjału zeta żelatyny o sile jonowej od
0,005M do 0,15M w funkcji pH. Przy sile jonowej 0,005M wartość potencjału
zeta spadła z 23 mV przy pH=3 do -7 mV przy pH=10. Przy wyższej sile
jonowej 0,15M wartość potencjału zeta wynosiła 9 mV przy pH=2 i spadła
do -10 mV przy pH=10. W przypadku żelatyny punkt izoelektryczny zmienia
się w zależności od siły jonowej, od pH=8 przy sile jonowej 0,005M do
pH=4,7 przy sile jonowej 0,15M.
100
0
0,005 M NaCl
0,01 M NaCl
0,15 M NaCl
-10
-20
-30
-40
-50
0
2
4
6
8
10
pH
Rys. 2. Potencjał zeta żelatyny przy różnych siłach jonowych w funkcji pH
40
FUR 1000ppm
¯EL 1000ppm
FUR+¯EL 1/1
FUR+¯EL 1/2
FUR+¯EL 1/3
20
0
-20
-40
-60
0
2
4
6
8
10
12
pH
Rys. 3. Potencjał zeta mieszanin furcelleran/żelatyna w funkcji pH
101
Rys. 3 przedstawia zależność potencjału zeta mieszanin furcelleran/żelatyna
od wartości pH mierzonego przy stałej sile jonowej I=0,005M. Badano
mieszaniny furcelleran/żelatyna w stosunku 1/1; 1/2; 1/3 (Rys. 3). Wartości
potencjału zeta mieszanin znajdują się pomiędzy wartościami dla czystych
składników, co świadczy o powstawaniu kompleksów furcelleran/żelatyna.
Krzywe kompleksu dla stosunku 1/2 i 1/3 przechodzą przez wartość zero
potencjału zeta w okolicy pH=4. Natomiast, przy stosunku składników
1/1 krzywa nie przechodzi przez wartość zero, ze względu na duży udział
ujemnych grup furcelleranu.
Otrzymywanie i właściwości mechaniczne folii. Folie wykonane z samego
furcelleranu lub z mieszaniny furcelleran/żelatyna w różnym stosunku
składników nie wykazują oczekiwanych właściwości mechanicznych.
Podobnie folie wykonane ze skrobi. Znacznie lepsze właściwości posiadają
folie trójskładnikowe skrobia/furcelleran/żelatyna, co ma związek z powstawaniem kompleksu furcelleran/żelatyna w trakcie tworzenia się folii. Dla
polepszenia właściwości folii skrobiowych użyto kompleksu powstałego
w wyniku dodatku furcelleranu i żelatyny w stosunku 1/1. W każdym przypadku
stosowano dodatek niewielkiej (1 cm3), stałej ilości DMSO w celu polepszenia
rozpuszczalności powstającego kompleksu furcelleran/żelatyna. Folie o określonym składzie otrzymano zgodnie z procedurą przedstawioną w rozdziale 1.3.
Wykonano 4 rodzaje folii o różnej zawartości skrobi i kompleksu.
- 0,2 g skrobia + 0,4 g furcelleran + 0,4 g żelatyna + 1 cm3 DMSO / 40 cm3 H20 (SFŻ4)
Przeprowadzono badania właściwości mechanicznych otrzymanych
folii. Badania wytrzymałościowe przy pomocy teksturometru TA-xT2i
przeprowadzono w 4 etapach. Pierwszy etap, polegał na wykonaniu badań
bezpośrednio po otrzymaniu folii, a następnie po upływie jednego, dwóch
i trzech tygodni. Folie przechowywano w eksykatorze w atmosferze o wilgotności 75%.
Zaobserwowano (Rys. 4), że siła konieczna do zerwania folii biopolimerowych
bezpośrednio po ich otrzymaniu osiąga maksymalną wartość ok. 9N.
Najlepszymi cechami wytrzymałościowymi w tych warunkach charakteryzuje
się folia SFŻ2, oprócz wysokich wartości siły, posiada dobrą powtarzalność
wyników. Przeprowadzona dla tego parametru analiza wariancji, przy
założonym poziomie istotności, wykazała istotne statystyczne różnice.
102
Force (N)
SFŻ2
9
8
6
5
4
3
SFŻ4
7
SFŻ1
SFŻ3
2
1
0
0
1
2
3
4
Time (sec)
-1
Rys. 4. Wytrzymałość mechaniczna folii bezpośrednio po ich otrzymaniu
Force (N)
20
18
16
SFŻ2 14
12
10
8
6
4
SFŻ1 SFŻ3 2
0
0,0
-2
0,5
1,0
1,5
2,0
SFŻ4 2,5
3,0
Time (sec)
-4
-6
Rys. 5. Wytrzymałość mechaniczna folii przechowywanych w eksykatorze przez 3 tygodnie
103
Przechowywanie folii w kontrolowanych warunkach (wilgotność 75%) przez
trzy tygodnie (Rys. 5) powoduje zmianę jej właściwości mechanicznych.
Folia jest bardziej wytrzymała (F = 15 N) i posiada większą elastyczność
(dłuższy czas zerwania).
Biodegradowalność. Badanie biodegradowalności (Rys. 6) polegało na
kontrolowaniu ubytku masy próbek folii umieszczonych w glebie przez okres
3 tygodni. Analiza wariancji dla tego parametru wykazała istotne różnice
przy założonym poziomie istotności α=0,05. Zaobserwowano, że już po
2 tygodniach ubytek masy wynosił ok. 50%. Stwierdzono zależność ubytku
masy od zawartości kompleksu w foliach. Im większa ona była tym szybciej
następował rozkład folii.
100
SF¯1
SF¯2
SF¯3
SF¯4
Pozostałość
[%]
Pozosta³oœ
æ[%]
80
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
Czas [dni]
Rys. 6. Biodegradowalność folii o różnej zawartości kompleksu
WNIOSKI
• Wykazano, że pomiar potencjału zeta mieszaniny furcelleran/żelatyna
pozwala na identyfikację obecności powstających kompleksów.
• Na podstawie otrzymanych wartości potencjału zeta stwierdzono,
że proces kompleksowania zachodzi w układzie furcelleran/żelatyna
zmieszanych w stosunku 1/1, 1/2, 1/3.
• Dodatek kompleksu furcelleran/żelatyna zdecydowanie
właściwości mechaniczne folii skrobiowych.
poprawia
• Otrzymane folie polisacharydowo-białkowe charakteryzują się wysoka
biodegradowalnością.
104
LITERATURA
Jamilah B., Harvinder K.G. 2001. Properties of gelatins from skins of fish-black
tilapia (Oreochromis mossambicus) and red tilapia (Oreochromis nilotica). Food
Chemistry 77:81-84.
Laos K., Ring S. 2005. Characterisation of Furcellaran Samples from Estonian
Furcellaria lumbricalis (Rhodophyta). Journal of Applied Physiology 17: 461464.
Lim Y-P., Mohammad A.W. 2010. Physicochemical Properties of Mammalian Gelatin
in Relation to Membrane Process Requirement. Food and Bioprocess Technology
4: 304-211.
Morrison N.A., Clark R.C., Chen Y.L., Talashek T., Sworn G. 1999. Gelatin
alternatives for the food industry. Physical chemistry and industrial application
of gellan gum. 127-131.
Samant S.K., Singhal R.S., Kulkarni P.R., Rege D. 1993. Protein-polysaccharide
interactions: A new approach in food formulations. International Journal of Food
Science and Technology 28(60): 547-562.
Tuvikene R. Truus K, Robal M., Volobujeva K., Mellikov E., Pehk T., Kollist A.,
Kailas T., Vaher M. 2010. The extraction, structure, and gelling properties of
hybrid galactan from the red alga Furcellaria lumbricalis. Journal of Applied
Physiology 22:51-63.
Ewelina Jamróz, dr hab. Andrzej Para
Katedra Chemii i Fizyki
ul. Balicka 122, 30-149 Kraków
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Andrzej Lepiarczyk
105
Andrzej Joniec
EPISTEME
15/2012
s.107-112
ISSN 1895-4421
WPŁYW UPROSZCZONEJ UPRAWY ROLI NA PLON BOBIKU I JEGO
KOMPONENTY
EFFECT OF REDUCED TILLAGE SYSTEM ON YIELD AND YIELD
COMPONENTS OF FABA BEAN
Abstrakt. Doświadczenie prowadzono w latach 2010-2011 w Stacji Doświadczalnej
Katedry Agrotechniki i Ekologii Rolniczej w Krakowie – Mydlnikach. Bobik
wysiewano na glebie kompleksu pszennego dobrego, klasy bonitacyjnej II w dwóch
wariantach uprawy gleby. Porównano system uprawy roli - tradycyjny (płużny)
i uproszczony (bezpłużny), analizując plon i parametry struktury plonu bobiku.
Wprowadzone uproszczenia w uprawie oraz warunki pogodowe w poszczególnych
latach badań istotnie różnicowały plonowanie bobiku. Szczególnie niesprzyjające
warunki dla wegetacji roślin wystąpiły w 2010 r., co znalazło odzwierciedlenie
w znacznym obniżeniu plonu oraz masy tysiąca nasion bobiku. System uprawy roli
nie różnicował istotnie elementów plonowania bobiku, podobnie jak lata badań, za
wyjątkiem masy tysiąca nasion.
Słowa kluczowe: bobik, systemy uprawy roli, plon, komponenty plonu
Summary. A field experiment has been carried out in 2010–2011 at the Experimental
Station in Mydlniki near Cracow, owned by the Agrotechnology and Agricultural
Ecology, University of Agriculture in Krakow. The aim of the study was to assess the
effect of two soil tillage systems on the yield and yield components of faba bean. The
experiment was established on the typical brown soil. The compared tillage systems
were: ploughing – a traditional cultivation and ploughles – a reduced tillage system.
On both fields (with traditional and reduced tillage system) statistical differences in
yield components were not observed. Faba bean yielding was significantly dependent
on soil tillage systems and years of cultivation.
Key words: faba bean, soil tillage systems, yield, yield components
107
Andrzej Joniec
WSTĘP
Rośliny strączkowe cieszą się u nas zainteresowaniem jako źródło
wartościowej paszy w żywieniu zwierząt oraz ważny element diety
człowieka. Uprawa strączkowych wpływa korzystnie na glebę, działają
strukturotwórczo, zwiększają żyzność gleby i bilans materii organicznej
stanowiąc bardzo dobry przedplon dla wielu roślin następczych. Bobik
należący do roślin strączkowych wyróżnia się spośród nich największym
potencjałem plonotwórczym, ze średnią plonu często przekraczającą 3 t ∙ ha-1
i zawartością białka w nasionach na poziomie 26 – 32%. Oprócz poprawnej
agrotechniki największy udział w wiernym i wysokim plonowaniu bobiku
przypisuje się warunkom pogodowym, które determinują zawiązywanie
organów generatywnych i dystrybucję asymilatów [Kulig 2004].
W dobie wzrastających kosztów produkcji, przede wszystkim przy wzroście
cen paliw i malejących przychodach z produkcji roślinnej coraz większym
zainteresowaniem cieszą się uproszczenia w technologii produkcji roślinnej.
Tradycyjna płużna uprawa roli jest uznawana za najbardziej energochłonny
i pracochłonny element agrotechniki [Kordas 1997, Orzech i in. 2004].
Aspekty ekonomiczno – organizacyjne skłaniają do poszukiwania i stosowania uproszczeń w uprawie, które sprowadzają się najczęściej do zastąpienia
orki mniej energochłonnymi zabiegami. Nie można jednak zapominać, że
głównym celem produkcji jest przynoszenie zysków, dlatego też badanie
wpływu odstępstwa od tradycyjnie przyjętej uprawy roli wydaje się jak
najbardziej zasadne. Celem badań była próba odpowiedzi na pytanie, w jakim
stopniu uprawa tradycyjna roli i uproszczona wpływa na plonowanie bobiku.
MATERIAŁ I METODY
Doświadczenie polowe prowadzono w latach 2010-2011 w Stacji
Doświadczalnej Katedry Agrotechniki i Ekologii Rolniczej Uniwersytetu
Rolniczego w Krakowie – Mydlnikach, na glebie brunatno ziemnej
(kompleks pszenny dobry, klasa bonitacyjna II). Doświadczenie założono
w układzie losowanych bloków w czterech powtórzeniach. Bobik odmiany
„Kasztelan” uprawiano w 4 polowym płodozmianie zbożowym (bobik,
pszenica ozima, pszenica jara, jęczmień jary) i wysiewano w ilości 50 nasion
na 1m2. Przed siewem nasion stosowano następujące dawki nawożenia (kg ∙
ha-1): N – 30, P – 60 i K – 70. Chemiczną ochronę bobiku wykonano zgodnie
z zaleceniami Instytutu Ochrony Roślin. Czynnikiem doświadczenia były
dwa systemy uprawy roli – tradycyjny (płużny) i uproszczony (bezpłużny).
Uprawa pożniwna po zbiorze jęczmienia jarego obejmowała w tradycyjnym
systemie podorywkę pługiem, a w systemie bezorkowym stosowano kultywator
podorywkowy. Jesienią wykonano zespół uprawek przedzimowych – w uprawie
108
Wpływ uproszczonej uprawy roli na plon…
płużnej zięblę pługiem na głębokość 30 cm, natomiast w uprawie bezpłużnej
zastosowano kultywator podorywkowy. Wiosną na wszystkich obiektach
wykonano jednakową uprawę przedsiewną, na którą składał się kultywator
z wałem strunowym i bronowaniem. Uzyskane wyniki badań opracowano
statystycznie za pomocą analizy wariancji, a istotność różnic testowano
testem Tukey’a na poziomie istotności α = 0,05.
[mm]
Spośród wszystkich roślin motylkowatych grubonasiennych bobik
charakteryzuje się największymi wymaganiami wodnymi, a szczególna
wrażliwość na niedobory wody przypada na okres kwitnienia i zawiązywania
strąków [Kotecki 1990, De Costa i in. 1997]. Na Rys. 1 przedstawiono
przebieg opadów atmosferycznych w okresie wegetacji w latach 2010-2011
na tle potrzeb opadowych dla bobiku wyznaczonych przez Dzieżyca [1989].
320
300
280
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
299,0
2010
2011
186,4
135,1
127,5
105,2
85,7
69,9
90,8
77,7 39,9
39,4
IV
48,0
V
73,1
potrzeby
opadowe
61,0
33,0
VI
VII
VIII
Miesiące
Rys. 1. Przebieg opadów atmosferycznych w okresie wegetacji (2009-2010) na tle
potrzeb opadowych bobiku [Dzieżyc 1989]
Miesięczne sumy opadów w kolejnych sezonach wegetacyjnych podlegały
znacznemu zróżnicowaniu (Rys. 1). Rok 2010 obfitował w opady
przewyższające zapotrzebowanie roślin na wodę w całym okresie wegetacji.
W maju odnotowano ponad trzykrotnie większe opady (o 229,1 mm), które
nie ustępowały w kolejnych miesiącach (nadmiar od 14,4 do 66,5 mm
względem zapotrzebowania). W następnym roku (2011) okres posuchy
wynikający z niedoboru opadów przypadł na maj i czerwiec. Z kolei w
kwietniu i lipcu ilość opadów znacznie przewyższała zapotrzebowanie roślin
na wodę (odpowiednio o 38,3 i 95,6 mm).
109
Andrzej Joniec
WYNIKI I DYSKUSJA
[t ∙ ha-1 ]
Plon nasion bobiku kształtował się w granicach od 3,7 do 4,4 t ∙ ha-1 (Rys. 2)
i był istotnie różnicowany przez zastosowane systemy uprawy roli. System
uprawy tradycyjnej zapewniając lepsze warunki do wzrostu i rozwoju roślin
powodował istotny wzrost plonu nasion w porównaniu do uproszczonej
technologii uprawy roli. Różnica na korzyść uprawy tradycyjnej wynosiła
0,7 t ∙ ha-1 nasion, tj. 19%. O negatywnej reakcji bobiku na uproszczenia
w uprawie donoszą m.in. Dzienia i Wereszczaka [1998], uzyskując plon
niższy o 11% w stosunku do tradycyjnej uprawy roli.
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
4,7
4,4
3,7
3,3
0,97
0,41
tradycyjny uproszczony NIR 0,05
System uprawy
2010
2011
NIR 0,05
Lata
Rys. 2. Plon nasion bobiku w zależności od systemu uprawy roli i lat (t ∙ ha-1)
Warunki pogodowe panujące w sezonach wegetacyjnych 2010 - 2011
istotnie wpływały na wschody, rozwój i plonowanie bobiku. Szczególnie
ważnym czynnikiem zapewniającym optymalne warunki rozwojowe jest
odpowiednie zaopatrzenie wodę [Michalska 1998]. Pod względem opadów
atmosferycznych lepszym okazał się rok 2011, gdzie uzyskano średni plon
nasion na poziomie 4,7 t ∙ ha-1. Istotnie niższe plony (o 1,4 t ∙ ha-1) uzyskano
w 2010 roku, w którym po wiosennym siewie nasion wystąpiły bardzo obfite
opady atmosferyczne utrzymujące się w kolejnych miesiącach wegetacji
i miały negatywny wpływ na plonowanie bobiku.
Badania nie wykazały istotnego wpływu systemu uprawy roli na parametry
struktury plonu bobiku (Tab. 1). Zaobserwowano jedynie wyższe wartości
liczby nasion i strąków na roślinie w przypadku uprawy uproszczonej. Nie
stwierdzono również istotnych różnic w liczbie roślin na 1 m2 oraz liczbie
nasion i strąków w analizowanych latach badań. Produkcyjność bobiku
w dużej mierze zależy od odpowiedniej ilości roślin w łanie. Większą liczbę
roślin na 1 m2 uzyskano na obiektach z tradycyjną płużną uprawą roli. Liczba
strąków była ściśle powiązana z liczbą roślin na m2, przy mniejszej obsadzie
rośliny wytworzyły większą liczbę strąków. Podobne rezultaty uzyskali m.in.
Borowiecki i in. [1992] i Prusiński [2003]. Bardzo ważnym komponentem
110
Wpływ uproszczonej uprawy roli na plon…
struktury plonu jest masa tysiąca nasion, która kształtuje się w końcowych
fazach wzrostu roślin. Wyższa masa 1000 nasion w tradycyjnej uprawie roli
nie została statystycznie potwierdzona, przy czym istotnie większą masę
1000 nasion o 133 g uzyskano w 2011 roku.
Liczba roślin
przed zbiorem
(1 m2)
Liczba
nasion
na roślinie
2010
41,4
22,6
7,4
343
2011
45,9
21,5
6,6
476
r.n.
r.n.
r.n.
16,2
tradycyjny
44,3
20,5
6,8
421
uproszczony
43,0
23,6
7,2
398
r.n.
r.n.
r.n.
r.n.
Lata i obiekty
Lata
NIR0,05
System
uprawy
NIR0,05
Liczba
Masa 1000
strąków
nasion (g)
na roślinie
Tab. 1. Elementy plonowania bobiku
WNIOSKI
• System uprawy roli istotnie wpływał na wielkość plonu nasion bobiku.
Najlepsze warunki dla wzrostu i rozwoju uzyskano na obiektach
z tradycyjną uprawą roli.
• Opady atmosferyczne w latach prowadzenia doświadczenia istotnie
modyfikowały plonowanie nasion bobiku.
• Elementy struktury plonu, za wyjątkiem masy tysiąca nasion dla lat badań,
nie były różnicowane przez systemy uprawy roli i opady atmosferyczne.
111
Andrzej Joniec
LITERATURA
Borowiecki J., Lenartowicz W., Bochniarz J. 1992. Plonowanie niektórych odmian
bobiku w warunkach zróżnicowanej obsady roślin. Pam. Puł., 101: 157-167
De Costa W.A.J.M, Dennett M.D., Ratnaweera U., Nyalemegbe K. 1997. Effect of
different regimes on field-grown determinate and indeterminate faba bean (Vicia faba
L.). II Yield, yield components and harvest index. Field Crops Res., 52: 169-178.
Dzienia S., Wereszczaka J. 1998. Reakcja bobiku na uproszczenia w uprawie roli.
Rocz. Nauk Rol., Ser. A 113(1–2): 59–63.
Kulig B. 2004. Modelowanie wzrostu, rozwoju i plonowania zróżnicowanych
morfologicznie odmian bobiku za pomocą modelu WOFOST. Zesz. Nauk. AR
w Krakowie, Rozpr. hab. 295: 1-134.
Kordas L. 2005. Energy and economic effects of reduced tillage in crop rotation. Acta
Sci. Pol., Agricultura 4 (1): 51–59.
Kotecki A. 1990. Wpływ warunków wilgotnościowych na rozwój i plonowanie bobiku
odmiany Nadwiślański. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu, ser. Rolnictwo, 52: 85-95.
Michalska B. 1998. Plonowanie bobiku w zależności od warunków meteorologicznych
w stacji doświadczalnej w Przelewicach. Pam. Puł., 92: 147-161.
Orzech K., Marks M., Nowicki J. 2004. Energetyczna ocena trzech sposobów uprawy
roli na glebie średniej. Annales UMCS, Sectio E, vol. LIX (3): 1275-1281.
Prusiński J., 2003. Wpływ obsady roślin na plonowanie samokończących odmian
bobiku (Vicia faba ssp. minor) uprawianego na glebie lekkiej. Acta Sci. Pol.,
Agricultura 2(2): 107-118.
Andrzej Joniec
Katedra Agrotechniki i Ekologii Rolniczej
112
Katarzyna Juzoń
Edyta Skrzypek
Michał Dziurka
EPISTEME
15/2012
s.113-119
ISSN 1895-4421
Izabela Marcińska
ZMIANY WARTOŚCI ŻYWIENIOWEJ ROŚLIN BOBOWATYCH W
WARUNKACH SUSZY GLEBOWEJ
CHANGES IN NUTRITIONAL VALUE OF LEGUME PLANTS UNDER
SOIL DROUGHT CONDITIONS
Abstrakt. Susza glebowa wpływa na wartość pokarmową bobowatych, poprzez
zmiany zawartości białka oraz substancji antyżywieniowych, w tym związków
fenolowych. Celem badań było określenie wpływu suszy glebowej na zawartość białka
i związków fenolowych w liściach grochu siewnego (Pisum sativum L.) i (Lupinus
luteus L.). Rośliny grochu siewnego i łubinu żółtego w fazie siewki poddano suszy
glebowej na poziomie 25% ppw przez 2 tygodnie. Pomiary względnej zawartości
wody w liściach (RWC), zawartości białka i związków fenolowych wykonano
w 1. i 14. dniu suszy oraz w 5. dniu rehydratacji. Obserwowano obniżenie wartości
RWC podczas suszy. Zawartość białka u roślin poddanych suszy obniżyła się
w porównaniu do kontroli (70% ppw), za wyjątkiem łubinu odmiany Taper. Ilość
związków fenolowych wzrosła podczas suszy u obu badanych gatunków. Po rehydratacji
zawartość białka i związków fenolowych uległa obniżeniu u wszystkich roślin.
Słowa kluczowe: zawartość białka, związki fenolowe, bobowate, susza glebowa
Summary. Soil drought affects legumes nutritional value through changes in content
of proteins and antinutritional substances, including phenolic compounds. The aim of
this study was to determine the influence of soil drought on the content of proteins and
phenolic compounds in leaves of pea (Pisum sativum L.) and yellow lupine (Lupinus
luteus L.). Seedlings of pea and yellow lupine were exposed to soil drought at 25% field
water capacity (FWC) for 2 weeks. The relative water content in the leaves (RWC),
soluble protein and phenolic compounds were measured at the 1st and 14th day of
drought, and at the 5th day of rehydration. Reduction in the RWC values under drought
was observed. The protein content in plants subjected to drought decreased compared
to control (70% FWC), with the exception of one lupine variety – Taper. Both species
showed the increase in the amount of phenolic compounds during the drought. After
rehydratation content of proteins and phenolic compounds decreased in all plants.
Key words: protein content, phenolic compounds, legume plants, soil drought
113
Katarzyna Juzoń, Edyta Skrzypek, Michał Dziurka, Izabela Marcińska
WSTĘP
Dostępność wody dla roślin, uwarunkowana przede wszystkim ilością
opadów atmosferycznych, stanowi jeden z najważniejszych czynników
plonotwórczych. Przyczyną obserwowanej w ostatnich latach dużej zniżki
plonu jest właśnie niedobór wody w glebie powodowany przez coraz dłuższe
okresy suszy występującej w okresie wiosenno-letnim [Łabędzki i Leśny
2008]. Najbardziej niebezpiecznym dla roślin jest deficyt wody w tzw. fazach
krytycznych, czyli w okresie największego przyrostu biomasy, jak również
w fazie tworzenia organów generatywnych. Susza u bobowatych zmniejsza
plon poprzez przedwczesne i niedostateczne wypełnienie nasion oraz
w wyniku odrzucania kwiatów i młodych strąków.
Znaczenie gospodarcze pastewnych roślin bobowatych wynika z ich
wykorzystania w żywieniu zwierząt, głównie w celu podwyższenia
koncentracji białka w paszy. Ze względu na skład chemiczny nasiona
bobowatych stanowią ważny komponent pasz wysokobiałkowych, a także
cenny składnik diety człowieka [Lampart-Szczapa 1997]. Ich nasiona
zawierają 28-32% białka ogólnego (najwięcej białka zawierają nasiona
łubinu żółtego). Ponadto, skład aminokwasowy białka bobowatych bardzo
dobrze bilansuje się z białkiem zbóż. Jednak ich przydatność w żywieniu
zwierząt zależy głównie od zróżnicowanej zawartości włókna i substancji
antyżywieniowych, w tym związków fenolowych, których wysoka zawartość
wpływa ujemnie na wykorzystanie składników pokarmowych. Związki
fenolowe koagulują bowiem białka, w tym enzymy trawienne. Celem badań
było określenie wpływu suszy glebowej na zawartość białka i związków
fenolowych w liściach Pisum sativum L. i Lupinus luteus L.
MATERIAŁ I METODY
Do badań wykorzystano groch siewny: SZD 165 i Wenus oraz łubin żółty:
Morocco4 i Taper. Nasiona zostały wysiane do gleby o składzie 3:2:1 (ziemia
ogrodnicza: substrat torfowy: piasek), w tunelu wegetacyjnym, osłoniętym
jedynie od góry folią, pozwalającym na wegetację roślin w warunkach zbliżonych
do naturalnych, przypadających na okres wiosenno-letni. Rośliny w fazie ok.
5 – 6 liści poddano suszy na poziomie 25% polowej pojemności wodnej (ppw)
przez 2 tygodnie. Po suszy rośliny podlewano do 70% ppw. Każdy obiekt składał
się z 3 doniczek (powtórzenia) z 5 roślinami. Dwa razy w tygodniu określano
poziom wilgotności gleby poprzez ważenie wazonów wraz z roślinami.
Względna zawartość wody w liściach (RWC, relative water content). Względną
zawartość wody w liściach roślin grochu i łubinu określono na podstawie wzoru:
RWC (%) = (Wf − Wd)/(Wt − Wd) × 100, gdzie Wf, Wd i Wt określają odpowiednio:
świeżą masę, suchą masę, masę nasycenia próbki z drugiego liścia rośliny.
114
Zmiany wartości żywieniowej roślin bobowatych…
Zawartość białek rozpuszczalnych. Zawartość białka oznaczono
spektrofotometrycznie (λ = 595 nm) wg metody Bradford [1976]. Wyniki
odniesiono do krzywej kalibracyjnej sporządzonej dla BSA (albumina z osocza krwi wołu). Mieszaninę reakcyjną stanowił supernatant roślinny w 0,05
mol · dm-3 buforze fosforanowym o pH 7,0 i odczynnik Bradford.
Zawartość związków fenolowych. Zawartość związków fenolowych oznaczono
spektrofotometrycznie (λ = 760 nm) metodą Folina i Ciocalteu [Singleton
i Rossi 1965]. Mieszaninę reakcyjną stanowił supernatant roślinny w 80%
etanolu, 25% Na2CO3 oraz odczynnik Folina i Ciocalteu. Wyniki odniesiono
do krzywej kalibracyjnej sporządzonej dla kwasu chlorogenowego.
WYNIKI
W 1. dniu suszy (S1) jedynie łubin odmiany Taper nie wykazał zmian RWC
(Rys. 1A). U pozostałych roślin odnotowano spadek wartości RWC o 3-4%
w porównaniu z roślinami kontrolnymi. W 14. dniu suszy (S14) wartość
RWC nie obniżyła się jedynie u SZD 165 (Rys. 1B). Wówczas największe
obniżenie zawartości wody w liściach, sięgające 4,1%, obserwowano u odmiany Taper. Po rehydratacji roślin poddanych suszy odnotowano spadek
RWC u wszystkich badanych odmian (Rys. 1C).
100
100
S1
K14
RWC [%]
RWC [%]
K1
80
S14
80
60
60
SZD
W
Odmiana
M
T
SZD
W
Odmiana
M
T
100
RWC [%]
K14+5
S14+5
80
60
SZD
W
M
T
Odmiana
Rys. 1. Względna zawartość wody w liściach RWC [%] badanych genotypów grochu
siewnego (SZD- ZD 165, W-Wenus) i łubinu żółtego (M-Morocco4, T-Taper) po:
(A) 1. dniu (K1, S1), (B) 14. dniach (K14, S14) oraz (C) 5 dniach wegetacji po suszy
(K14+5, S14+5); wartości średnie ± SE, n = 4
W 1. dniu suszy łubiny i groch odm. Wenus wykazały wzrost zawartości białka
w liściach (Rys. 2A). Natomiast w 14. dniu suszy wszystkie odmiany grochu oraz łubin
115
odm. Morocco4 wykazały spadek zwartości białka (Rys. 2B). W 5. dniu rehydratacji
u obydwu odmian łubinu oraz grochu odm. Wenus nie odnotowano istotnej różnicy
w zawartości białka pomiędzy roślinami poddanymi suszy a kontrolnymi (Rys. 2C).
16
K1
S1
Zaw. białka [mg g -1 s.m.]
16
12
K14
S14
12
8
4
0
SZD
W
Odmiana
M
8
4
0
SZD
T
W
M
T
Odm iana
16
K14+5
S14+5
12
8
4
0
SZD
W
Odmiana
M
T
Rys. 2. Zawartość białka w liściach badanych genotypów grochu siewnego (SZDZD 165, W-Wenus) i łubinu żółtego (M-Morocco4, T-Taper) po: (A) 1. dniu (K1, S1),
(B) 14. dniach (K14, S14) oraz (C) 5 dniach wegetacji po suszy (K14+5, S14+5);
wartości średnie ± SE, n = 4
Zawartość związków fenolowych w 1. dniu suszy wzrosła o ok. 10-20%
(Rys. 3A), a w 14. dniu suszy o ok. 20-50% w porównaniu z roślinami
kontrolnymi (Rys. 3B). Po rehydratacji, w 5. dniu po suszy, obserwowano
spadek zawartości związków fenolowych u wszystkich odmian (Rys. 3C).
120
K1
100
S1
80
60
40
20
0
Zw. fenolowe [mg g -1 s.m.]
120
K14
100
S14
80
60
40
20
0
SZD
W
Odmiana
M
T
SZD
W
Odmiana
M
T
120
K14+5
100
S14+5
80
60
40
20
0
SZD
W
M
T
Odmiana
Rys. 3. Zawartość związków fenolowych w liściach badanych genotypów grochu
siewnego (SZD- ZD 165, W-Wenus) i łubinu żółtego (M-Morocco4, T-Taper) po: (A)
1. dniu (K1, S1), (B) 14. dniach (K14, S14) oraz (C) 5 dniach wegetacji po suszy
(K14+5, S14+5); wartości średnie ± SE, n = 4
116
DYSKUSJA
Stres wodny indukuje liczne biochemiczne i fizjologiczne zmiany
w roślinach przyczyniając się do zaburzeń struktury i funkcjonowania
komórek roślin [Fazeli i in. 2007]. Wartość RWC świadczy o produktywności
roślin. Siddique i in. [2000] wykazali, że podczas wzrostu roślin stres suszy
znacząco zredukował RWC u pszenicy od 45% do 88%. Również rośliny
Dahlia pinnata Cav. poddane stresowi suszy wykazały istotny spadek
wartości RWC, co związane było z wypływem jonów i uszkodzeniem
membran [Fan i in. 2011]. W badaniach własnych rośliny grochu siewnego
i łubinu żółtego także charakteryzowały się obniżeniem względnej zawartości
wody w liściach w warunkach suszy glebowej.
Susza hamowała syntezę białek w liściach jęczmienia, w nasionach soi
oraz w liściach i korzeniach sezamu [Dornbos i Mullen 1992, Fazeli i in.
2007]. Redukcja zawartości białek u roślin sugeruje, że stres wodny może
wzmagać produkcję reaktywnych form tlenu, które hamują syntezę protein
bądź wywołują ich denaturację [Schwanz i in. 1996]. W przeprowadzonym
doświadczeniu odnotowany spadek zawartości białek w liściach może
wpływać na obniżenie wartości żywieniowej badanych roślin bobowatych.
Odporność roślin na stres jest często regulowana poprzez metabolizm
związków fenolowych [Dicko i in. 2005]. Związki fenolowe pełnią funkcje
antyoksydacyjne, co wynika z ich właściwości oksydoredukcyjnych,
umożliwiających „uprzątanie” reaktywnych form tlenu (RFT), a przez to
zapobieganie powstawaniu stresu oksydacyjnego w komórkach poddanych
działaniu różnych czynników stresowych. W badaniach własnych wzrost puli
fenoli u roślin poddanych suszy wskazuje na ich udział w mechanizmach
obronnych. Hamouz i in. [2010] również wykazali wzrost zawartości fenoli
u ziemniaka, a Hura i in. [2009] w liściach pszenżyta jarego w warunkach
deficytu wody. Autorzy sugerują udział fenoli w mechanizmie adaptacyjnym
aparatu fotosyntetycznego do warunków deficytu wody w tkankach liści i ich
wykorzystanie w selekcji roślin odpornych na suszę.
WNIOSKI
Stres suszy glebowej u łubinu i grochu wpływa na obniżenie względnej
zawartości wody w liściach oraz wzrost zawartości białka i związków
fenolowych. Rehydratacja w ciągu 5 dni nie wpływa na zawartość wody
i białka w roślinach, ale obniża syntezę związków fenolowych.
117
LITERATURA
Bradford M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram
quantities of protein utilizing the principle of protein-dye. Anal biochem., 72:
248-254
Dicko M. H. Gruppen H. Barro C. Traore A.S. Berkel W. J. H. Voragen A.G. J. 2005.
Impact of phenolic compounds and related enzymes in sorhum varieties for
resistance and susceptibility to biotic and abiotic stresses. J. Chem. Ecol., 31(11):
2671-2688
Dornbos D.L. Mullen R.E. 1992. Soybean seed protein and oil contents and fatty acid
composition adjustments by drought and temperature. JAOCS, 69(3): 228-231
Fan S.L. Yuan Z.H. Feng L.J. Wang X.H. Ding X.M. Zhen H.L. 2011. Effects of
drought stress on physiological and biochemical parameters of Dahlia pinnata.
Chin. J. Appl. Ecol., 22(3): 651-657
Fazeli F. Ghorbanli M. Niknam V. 2007. Effect of drought on biomass, protein
content, lipid peroxidation and antioxidant enzymes in two sesame cultivars. Biol.
Plantarum, 51(1): 98-103
Hamouz K. Lachman J. Hejtmánková K. Pazderů K. Čižek M. Dvořák P. 2010. Effects
of natural and growing conditions on the content of phenolics in potatoes with
different flesh colour. Plant Soil Environ., 56(8): 368-374
Hura T. Hura K. Grzesiak St. 2009. Leaf Dehydration Induces Different Content of
Phenolics and Ferulic Acid in Drought-Resistant and - Sensitive Genotypes of
Spring Triticale. Z. Naturforsch., 64: 85-95
Łabędzki L. Leśny J. 2008. Skutki susz w rolnictwie – obecne i przewidywane
w związku z globalnymi zmianami klimatycznymi. Wiadomości melioracyjne
i łąkarskie, 1: 7-9
Lampart-Szczapa E. 1997. Nasiona roślin strączkowych w żywieniu człowieka.
Wartość biologiczna i technologiczna. Zesz. Prob. Post. Nauk Roln., 446: 61-81
Schwanz P. Picon C. Vivin P. Dreyer E. Guehl J. Polle A. 1996. Response of
antioxidative system to drought stress in pedunculate oak and maritime pine as
modulated by elevated CO2. Plant Physiol., 110: 393-402
Siddique M.R.B. Hamid A. Islam M.S. 2000. Drought stress effects on water relations
of wheat. Bot. Bull. Acad. Sin., 41: 35-39
Singleton V. S. Rossi J. A. Jr. 1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdicphosphotungstic acid reagent. Amer. J. Enol. Viticult., 16: 144-157
118
Katarzyna Juzoń, Edyta Skrzypek, dr hab. Izabela Marcińska, prof. PAN,
dr inż. Ilona Czyczyło-Mysza, Katarzyna Małek
Zakład Biotechnologii
dr Michał Dziurka
Zakład Biologii Rozwoju
Instytut Fizjologii Roślin
Polska Akademia Nauk, ul. Niezapominajek 21, 30-239 Kraków
Opiekun naukowy: dr hab. Izabela Marcińska, prof. PAN
Badania wykonano w ramach projektu nr 621/N-COST/09/2010/0.
119
Agnieszka Kalandyk, Franciszek Dubert
Maciej Maciejewski, Agnieszka Płażek
EPISTEME
15/2012
s.121-129
ISSN 1895-4421
WPŁYW SUSZY GLEBOWEJ I ZASOLENIA NA PROCESY
ZACHODZĄCE W TRAKCIE FAZY GENERATYWNEJ U GROCHU
I ŁUBINU
EFFECT OF SOIL DROUGHT AND SALINITY ON THE PROCESSES
OCCURRING DURING THE GENERATIVE PHASE IN PEA AND
LUPINE
Abstrakt. W środowisku naturalnym czynnikiem kształtowania plonu jest dostępność
wody. Niedobór wody glebowej, lub okresowe wahania jej zawartości, w coraz
większym stopniu stają się przyczyną utraty plonu. Celem badań było porównanie
przebiegu fazy generatywnej u roślin grochu siewnego i łubinu żółtego poddanych
działaniu trzytygodniowej suszy do poziomu 25% polowej pojemności wodnej
gleby, w warunkach doświadczenia wazonowego, prowadzonego w otwartym tunelu
foliowym oraz grochu siewnego, łubinu żółtego i łubinu białego w warunkach zasolenia
gleby. Skutki działania obydwu rodzajów stresów określano poprzez wyznaczenie
parametrów charakteryzujących przebieg fazy generatywnej (liczba kwiatów, strąków
oraz stopień aborcji kwiatów) i porównaniu z roślinami kontrolnymi. Uzyskane
wyniki pozwalają stwierdzić, iż stres zasolenia silniej wpływa na proces odrzucania
kwiatów, niż susza oraz, że łubin żółty odznacza się mniejszą wrażliwością na stres
zasolenia, na etapie zawiązywania strąków, niż łubin biały i groch.
Słowa kluczowe: łubin żółty (Lupinus luteus), łubin biały (Lupinus albus), groch
siewny (Pisum sativum), stres suszy, stres solny
Summary. The availability of water is a powerful factor shaping the plant yield. Soil
water deficiency, or fluctuations in its content in the soil, are factors causing of loss
of yield. The aim of the researches was to demonstrate differences in the course of
the generative phase of plant pea and yellow lupine as subjected to a three-week
drought to 25% of full soil humidity, in a pot experiment conducted in an open foil
tunnel and field pea, yellow lupine and white lupine under salinity. The effects of both
stresses was determined by setting the parameters that characterize the generative
phase (number of flowers, pods, and the degree of abortion of flowers) as compared
to control plants. The obtained results allow to conclude that salinity stress has
a stronger influence on the flowers rejection, than the drought and that the yellow
lupine is characterized by a lower sensitivity to salinity stress at the stage of setting
pods than white lupine or pea.
Key words: yellow lupine (Lupinus luteus), white lupine (Lupinus albus), pea (Pisum
sativum), drought stress, salt stress
121
Agnieszka Kalandyk, Franciszek Dubert, Maciej Maciejewski, Agnieszka Płażek
WSTĘP
Niedobór wody glebowej, lub okresowe wahania jej zawartości w glebie,
w coraz większym stopniu stają się przyczyną utraty plonu. Ich wpływ będzie
nasilał się w miarę postępowania globalnych zmian klimatu, które skutkują
wzrostem średniej rocznej temperatury, postępującym stepowieniem
obszarów strefy umiarkowanej, a także rosnącymi niestabilnościami
temperatury oraz opadów w sezonie wegetacyjnym. W warunkach Polski
oznacza to, że w okresie wiosennym zwiększa się prawdopodobieństwo
występowania przymrozków oraz suszy wynikającej z braku opadów i niewielkich zapasów wody pochodzącej z zimowych opadów śniegu. Skutki
suszy nasilają się poprzez fakt, że aż około 60% powierzchni uprawnej Polski
stanowią gleby lekkie i bardzo lekkie [Grzesiak i in. 1996].
Zasolenie gleb nabiera szczególnej wagi, gdyż stale rosnące zapotrzebowanie
na żywność dla populacji ludzkiej wymusza wykorzystanie na uprawy rolnicze
terenów wymagających intensywnego nawadniania lub obszarów dotąd
nie wykorzystywanych ze względu na zasolenie [Munns 2002, Yamaguchi
i Blumwald 2005]. Zasolenie, obejmujące ponad 6% powierzchni lądów,
jest jedną z głównych przyczyn degradacji gleb [FAO 2008]. Intensywne
stosowanie nawozów mineralnych i środków ochrony roślin, oraz używanie
soli do odśnieżania dróg przyczynia się do nadmiernej akumulacji jonów Na+
i Cl- w glebie i roślinach.
Celem badań było określenie różnic w przebiegu fazy generatywnej u badanych roślin strączkowych poddanych działaniu suszy glebowej w okresie
kwitnienia i zawiązywania strąków, oraz w warunkach zasolenia, o stężeniu
NaCl 20 mmol∙dm-3.
MATERIAŁ I METODY
W doświadczeniu z wpływem suszy materiałem do badań były dwie odmiany
łubinu żółtego: Talar i Dukat, oraz dwie odmiany grochu siewnego: Bohun
i Cysterski. Obydwa obiekty (susza i kontrola) składały się z 5 doniczek o śr.
25 cm i objętości ok. 8 litrów, wypełnionych uniwersalną ziemią ogrodniczą
(firmy Hollas), w których rosło po 5 roślin. W okresie pełni kwitnienia roślin
rozpoczęto trzytygodniowy okres suszy glebowej do poziomu 25% polowej
pojemności wodnej gleby (FWC), dla której 100% FWC stanowiło 0,505 kg
wody na 1kg suchej ziemi. Wilgotność podłoża w kontroli wynosiła 70% FWC.
W doświadczeniu z wpływem zasolenia materiałem do badań był łubin
żółty Baryt, łubin biały Butan i groch siewny Wenus. Rośliny wysiano
w basenach wypełnionych perlitem i podlewano płynna pożywką, do której
w badanym obiekcie dodawano NaCl do stężenia 20 mmol∙dm-3. Liczba
122
Wpływ suszy glebowej i zasolenia…
roślin w obiekcie: 60 szt. dla łubinu żółtego i grochu oraz 25 szt. dla łubinu
białego. Warunki „stresowe” dla eksperymentów dobrano doświadczalnie.
W trakcie rozwoju roślin oznaczono parametry przebiegu fazy generatywnej,
takie jak: liczba kwiatów, liczba produkcyjnych strąków, stopień odrzucania
(aborcji) kwiatów. W doświadczeniu z suszą mierzono dodatkowo parametry
plonu: liczba nasion w strąku, liczba i masa nasion z rośliny, masa 1000 nasion,
a w doświadczeniu z zasoleniem, także współczynnik dyskryminacji izotopu
węgla 13C. Wyniki poddano analizie statystycznej w programie StatSoft Statistica
10. Istotność różnic między obiektami sprawdzono przy pomocy Testu t.
WYNIKI
Wśród roślin poddanych działaniu suszy glebowej (Tab. 1), wyższy stopień
aborcji kwiatów w stosunku do kontrolnych (o ok. 4%), wykazywał łubin
Talar. W przypadku łubinu Dukat susza nie wpłynęła na stopień odrzucania
kwiatów. Obydwie odmiany grochu w warunkach suszy zawiązały średnio
o ok. 3,5% więcej strąków, niż w warunkach kontrolnych.
Gatunek
Liczba
kwiatów strąków
Stopień
zawiązywania
strąków1
Stopień
aborcji
kwiatów
Kontrola
Łubin żółty talar
21,3
4,5
21,3%
78,71%
Łubin żółty dukat
16,3
3,7
22,8%
77,16%
Groch Bohun
7,0
4,3
62,4%
37,62%
Groch Cysterski
6,8
2,7
39,3%
60,73%
Susza
25,1
4,3
17,3%
82,74%
18,1
4,1
22,5%
77,48%
Groch Bohun
6,1
4,0
66,0%
34,01%
Groch Cysterski
8,1
3,5*
42,7%
57,27%
Tab. 1. Parametry przebiegu fazy generatywnej u roślin kontrolnych i poddanych suszy
(tabela zawiera wartości średnie dla 1 rośliny, 1gdzie 100% oznacza liczbę kwiatów,
gwiazdką* oznaczono wartości statystycznie różne od kontroli, dla p< 0,05)
Łubin Talar nie wykazywał statystycznie istotnych różnic w strukturze
plonu w stosunku do kontroli (Tab. 2). Łubin Dukat, mimo iż w warunkach
suszy wykształcił tyle samo strąków, co w warunkach kontrolnych (Tab. 1),
123
posiadał nasiona o masie średnio o ok. 30% większej, niż kontrolny (Tab.
2). Groch Bohun w warunkach suszy wytworzył mniej nasion w strąku, niż
kontrolny i dodatkowo nasiona te były mniejsze, dlatego średnia masa nasion
z rośliny jest aż o ok. 22% niższa, niż w kontroli (Tab. 2). Groch Cysterski
w warunkach suszy wykształcił mniej nasion w strąku, niż kontrolny, były
one jednak o ok. 6% większe od kontrolnych, dlatego średnia masa nasion
z rośliny nie różni się istotnie od kontroli (Tab. 2).
Masa nasion [g]
1000
nasion
Liczba
nasion
z rośliny
1000
nasion
z rośliny
Masa nasion [g]
z rośliny
Gatunek
w strąku
Liczba
nasion
Susza
z rośliny
Kontrola
w strąku
Ttraktowanie
3,3 14,9 1,198
74,975
3,0 13,1 1,280
85,549
2,7
72,087
2,8 11,2 1,054
95,562*
9,9
0,782
Groch Bohun
3,9 16,8 4,300 259,441 3,3* 13,3 3,333* 250,171
Groch Cysterski
4,5 12,0 3,087 256,106 3,3* 11,6 3,110 272,726*
Tab. 2. Wybrane parametry plonu dla roślin poddanych suszy w porównaniu
z kontrolą (tabela zawiera wartości średnie dla 1 rośliny, gwiazdką* oznaczono
wartości statystycznie różne od kontroli, dla p< 0,05)
Gatunek
Liczba
kwiatów
strąków
Stopień
zawiązywania
strąków1
Stopień
aborcji
kwiatów
28,9%
71,08%
Kontrola
Łubin Żółty baryt
25,5
7,4
Łubin Biały butan
42,7
12,1
28,5%
71,54%
Groch Wenus
12,1
7,7
63,7%
36,30%
23,5%
76,46%
20 mmol∙dm-3 NaCl
28,4
6,7
Łubin Biały butan
30,8
4,5*
14,7%
85,32%
Groch Wenus
12,1
6,0*
49,3%
50,69%
Tab. 3. Parametry przebiegu fazy generatywnej u roślin kontrolnych i poddanych
zasoleniu (tabela zawiera wartości średnie dla 1 rośliny, 1gdzie 100% oznacza liczbę
kwiatów, gwiazdką* oznaczono wartości statystycznie różne od kontroli, dla p< 0,05)
124
Rośliny poddane zasoleniu wykazywały większy stopień aborcji kwiatów
w stosunku do kontrolnych (Tab. 3). Groch, który charakteryzował się
dużo niższym stopniem aborcji kwiatów niż gatunki łubinów, w warunkach
zasolenia odrzucił najwięcej, bo aż o 14,39% więcej kwiatów, w porównaniu
z kontrolą. Najmniej wrażliwy okazał się łubin żółty. Łubin biały, u którego
stopień aborcji kwiatów był u roślin kontrolnych na poziomie zbliżonym do
łubinu żółtego, w warunkach zasolenia utracił aż o 13,78% więcej kwiatów.
Wśród badanej grupy roślin występowały różnice w stosunku izotopów
13
C/12C zarówno między gatunkami, jak i pomiędzy poszczególnymi
organami (Tab. 4). Dyskryminacja 13C była największa u łubinu białego
a najmniejsza u grochu. Wśród organów najniższy współczynnik wykazywały
liście, a najwyższy nasiona, a więc w tej samej kolejności zwiększał się
w tkankach udział asymilatów pochodzących z „wewnętrznego”, nie zaś
z atmosferycznego dwutlenku węgla. U wszystkich badanych gatunków stres
solny spowodował zwiększenie stosunku 13C/12C we wszystkich organach.
Gatunek
łodyga
-30,37
Łubin Biały butan
Groch Wenus
liście
wąsy
strąki
nasiona
-31,20
―
-28,25
-27,89
-30,96
-32,70
―
-30,32
―
-29,27
-30,13
-30,04
-28,65
-27,47
Kontrola
20 mmol∙dm NaCl
-3
-28,97
-30,71
―
-27,30
-26,73
Łubin biały butan
-29,64
-31,40
―
-29,68
―
Groch Wenus
-28,50
-29,87
-29,14
-27,76
―
Tab. 4. Porównanie stosunku węgla 13C/12C u roślin kontrolnych i poddanych zasoleniu
DYSKUSJA
Mniejsza liczba zawiązanych strąków spowodowana działaniem stresu, nie
musi oznaczać mniejszej masy nasion uzyskanych z rośliny, bowiem rośliny
wykształciły mechanizmy obronne, które pozwalają na minimalizowanie
skutków stresu i utrzymanie homeostazy. Jeden z nich, zwany strategią
unikania, polega na unikaniu czynnika zagrażającego poprzez wytworzenie
barier, które przeciwdziałają przenikaniu czynnika stresowego do wnętrza
rośliny. Drugi, określany mianem tolerancji, opiera się na wykształceniu
125
mechanizmów wewnątrzkomórkowych, minimalizujących uszkodzenia
i umożliwiających naprawę negatywnych skutków wywołanych działaniem
czynnika stresującego [Levitt 1972, Munns 2002, Dajic 2006].
Różnice w odpowiedzi badanych roślin na bodziec stresowy mogą wynikać
z uwarunkowań genetycznych poszczególnych gatunków i odmian.
Prawdopodobnie nie bez znaczenia pozostaje fakt, iż susza nie trwała do
końca wegetacji łubinów i w trakcie dojrzewania nasion rośliny miały już
optymalne warunki.
Groch natomiast, który kwitnie i dojrzewa wcześniej, wytworzył nasiona
jeszcze podczas trwania suszy. Można zatem wnioskować, że u roślin
poddanych stresowi w trakcie kwitnienia, stopień aborcji kwiatów jest
większy, natomiast końcowy plon zależy od momentu zakończenia działania
stresu. Jeżeli czynnik stresowy przestanie działać jeszcze przed etapem
wytwarzania nasion, to mniejszą liczbę strąków może zrekompensować
większa masa nasion.
Powyższe efekty świadczą, że rośliny obu badanych gatunków charakteryzują
się zdolnością do późniejszej kompensacji niekorzystnego oddziaływania
suszy, a więc, że dysponują „rezerwami” zdolności do wytwarzania i utylizacji produktów fotosyntezy, które ujawniają się wraz z poprawą warunków
pogodowych.
Nadmierne zasolenie wpływa na wytwarzanie, żywotność i funkcjonowanie
organów reprodukcyjnych. Wyniki badań na zbożach wykazały, że
w warunkach zasolenia dochodzi do redukcji liczby kwiatów w kłoskach,
jednak u analizowanych gatunków nie stwierdzono wyższego stężenia jonów
Na+ w wierzchołku generatywnym, dlatego autorzy sugerują, iż sygnały
wysyłane z organów wegetatywnych, dotkniętych zasoleniem, powodują
zmiany w organach generatywnych [Munns i Rawson 1999]. Badania
prowadzone na Arabidopsis dowiodły, że w warunkach stresu solnego
roślina dokonuje aborcji rozwijających się zalążków lub zarodków [Sun
i in. 2004]. Obniżoną zdolność do rozmnażania generatywnego stwierdzono
u roślin z poboczy szlaków komunikacyjnych, gdzie negatywny wpływ
zasolenia potęgowany był obecnością metali ciężkich [Kłosowska i in.
2009]. Przykładem wpływu zasolenia na żywotność pyłku mogą być badania
na roślinach kupkówki pospolitej. W warunkach zasolenia naturalnego
żywotność pyłku tego gatunku wynosiła około 94%, natomiast żywotność
pyłku okazów rosnących na pasach środkowych trasy E8 uległa obniżeniu
i wynosiła od 88% do 91% [Grynia i in. 1989, Kłosowska i in. 2009].
Jeżeli zawartość soli w roztworze glebowym przekracza taką wartość, dla
której potencjał wodny gleby jest niższy od potencjału wodnego komórek roślin
[Starck i in. 1995], zdolność roślin do pobierania wody zostaje ograniczona, co
126
prowadzi do stresu osmotycznego i spowolnienia wzrostu [Xiong i Zhu 2002,
Munns i in. 2006]. Bhatt i in. [2008] podają, że w roślinach w warunkach suszy
fizjologicznej zawartość wody we wszystkich organach spada, dochodzi do
utraty turgoru wzrasta poziom kwasu abscysynowego, następuje zamykanie
szparek i w efekcie dochodzi do zaburzeń wymiany gazowej i obniżenia
wydajności fotosyntezy [Pawłowicz 2004, Munns i Tester 2008].
Rośliny w procesie fotosyntezy preferują dwutlenek węgla zawierający izotop
węgla 12C względem izotopu 13C. Dotyczy to głównie enzymu RuBisCo. Jest
to enzym inicjujący fotosyntetyczne wiązanie CO2 u roślin C-3. Dlatego
stosunek izotopów 13C/12C jest w tych roślinach niższy, niż w atmosferze
[Park i Epstein 1961]. Natomiast enzymy karboksylujące, czynne u roślin
C-4 oraz w warunkach przymkniętych szparek podobnej dyskryminacji nie
wykazują. Tak więc wielkość dyskryminacji wskazuje jak często rośliny
prowadziły fotosyntezę przy zamkniętych szparkach, a więc w warunkach
deficytu wody.
Stres solny zwiększa stosunek 13C/12C. Wynika z tego, że zasolenie działa
podobnie do stresu suszy, ponieważ podobne wyniki dyskryminacji występują
w literaturze dotyczącej roślin poddanych działaniu suszy [Richards 1996].
WNIOSKI
U roślin łubinu żółtego poddanych stresowi suszy w trakcie kwitnienia,
stopień aborcji kwiatów jest większy, niż u roślin kontrolnych. Mniejszą
liczbę strąków, spowodowaną działaniem stresu, może rekompensować
większa masa nasion. Spośród badanych odmian łubinu bardziej odporna na
działanie suszy jest odmiana Dukat, a wśród badanych odmian grochu bardziej
odporna jest odmiana Cysterski. Końcowy plon roślin poddanych stresowi
suszy, zależy od momentu zakończenia działania czynnika stresowego.
Rośliny poddane zasoleniu wykazują większy stopień aborcji kwiatów
w stosunku do kontrolnych. Największą wrażliwością na warunki zasolenia,
w fazie zawiązywania strąków cechuje się groch, a najmniejszą łubin żółty.
Stres solny wpływa na podwyższenie stosunku 13C/12C, a zatem większe
wykorzystanie przez rośliny w stresie izotopu 13C.
127
LITERATURA
Grzesiak S., Filek W., Skrudlik G., Pieńkowski S. 1996. Międzyodmianowe
zróżnicowanie reakcji na działanie suszy kilku gatunków roślin strączkowych.
Mat. Ogolnopol. Konfer. „Ekofizjologiczne aspekty reakcji roślin na działanie
abiotycznych czynników stresowych”, Kraków 23 – 25 listopada, 275-277.
Bhatt M. J., Patel A. D., Bhatti P. M., Pandey A. N. 2008. Effect of soil salinity
on growth, water status and nutrient accumulation in seedlings of Ziziphus
mauritiana (Rhamnaceae). J. Fruit Ornament. Plant Res. 16, 383–401.
Dajic Z. 2006. Salt stress. [W:] Physiology and molecular biology of stress tolerance
in plants. Madhava Rao K. V., Raghavendra A. S., Janardhan Reddy K. (red.).
Springer, Dordrecht, 41–99.
FAO 2008. FAO Land and Plant Nutrition Management Service. www.fao.org/ag/agl/
agll/spush
Grynia M., Kryszak A., Grzelak M. 1989. Zasolenie gleby a roślinność zielna
w pobliżu szlaków komunikacyjnych. Aura 2, 11–13.
Kłosowska K., Izmaiłow R., Muszyńska E. 2009. Effect of contaminated habitat of
main road verges on embryological processes of the selected plant species (Lotus
corniculatus L. and Lepidium ruderale L.). [W:] Pierwiastki, środowisko i życie
człowieka. Pasternak K. (red.). Sysyem-Graf, Lublin, 123–132.
Levit J. 1972. Responses of plants to environmental stresses. Academic Press, New
York.
Munns R. Tester M. 2008. Mechanisms of salinity tolerance. Ann. Rev. Plant Biol.
59, 651–681.
Munns R. 2002. Comparative physiology of salt and water stress. Plant Cell Environ.
25, 239–250.
Munns R., Rawson H. M. 1999. Effect of salinity on salt accumulation and reproductive
development in the apical meristem of wheat and barley. Austr. J. Plant Physiol.
26, 459–464.
Munns R., James R. A., Läuchli A. 2006. Approaches to increasing the salt tolerance
of wheat and other cereals. J. Exp. Bot. 57, 1025–1043.
Park R., Epstein S. 1961. Mietabolic fractionation of C13 & C12 in plants. Plant
Physiology 2, vol. 36.
Pawłowicz I. 2004. Fizjologiczna i molekularna odpowiedź rośliny na stres
dehydratacyjny. Post. Biol. Kom. 31, 191–209.
Richards, R. A. 1996. Defining selection criteria to improve yield under drought.
Plant Grow. Reg., 20: 157-166.
128
Starck Z., Chołuj D., Niemyska B. 1995. Fizjologiczne reakcje roślin na niekorzystne
czynniki środowiska. SGGW, Warszawa.
Sun K., Hunt K., Hauser B. A. 2004. Ovule abortion in Arabidopsis triggered by
stress. Plant Physiol. 135, 2358–2367.
Xiong L., Zhu J.-K. 2002. Salt tolerance. [W:] The Arabidopsis book. Somerville
C. R., Meyerowitz E. M. (red.). Society of Plant Biologists, Rockville, MD.
DOI/10.1199/tab.0048 http://www. aspb.org/publications/arabidopsis/.
Yamaguchi T., Blumwald E. 2005. Developing salttolerant crop plants: challenges
and opportunities. Trends Plant Sci. 10, 615–620.
Agnieszka Kalandyk, prof. dr hab. Franciszek Dubert, Maciej Maciejewski
Instytut Fizjologii Roślin
Polska Akademia Nauk w Krakowie
e-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
prof. dr hab. Agnieszka Płażek
Katedra Fizjologii Roślin, Wydział Rolniczo – Ekonomiczny
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Franciszek Dubert
129
Jacek Kostuch
EPISTEME
15/2012
s.131-139
ISSN 1895-4421
SKŁAD FLORYSTYCZNY ZBIOROWISK TRAWIASTYCH GÓRNEJ
ZLEWNI GRAJCARKA PO ZAPRZESTANIU ICH UŻYTKOWANIA
BOTANICAL COMPOSITION OF GRASS COMMUNITIES IN UPPER
BASIN OF GRAJCAREK RIVER AFTER THE STOP UTILISATION OF
SWARD
Abstrakt. Treścią niniejszego opracowania, są zmiany florystyczne runi terenów
wypasowych w górnej zlewni Grajcarka, które nastąpiły po zaprzestaniu wypasu
owiec w latach 90-tych XX w. Zarejestrowano również skład gatunkowy zbiorowisk
roślinnych powstałych w procesie samozadarnienia odłogowanych gruntów ornych.
Zdjęcia fitosocjologiczne wykonano metodą Brauna-Blanquet’a. Na terenach
wypasowych, wykonano zdjęcia fitosocjologiczne w tych miejscach, gdzie jeszcze
w latach 80-tych ubiegłego stulecia wypas był prowadzony i istniała dokumentacja
fitosocjologiczna runi z tamtego okresu. Porównanie zdjęć fitosocjologicznych
z lat 70-tych ubiegłego wieku, kiedy był prowadzony intensywny wypas owiec oraz
z lat 2005 - 2008, po zaniechaniu wypasu, daje wyraźny obraz zmian florystycznych
runi. Wszystkie zaistniałe zmiany spowodowane zaniechaniem wypasu są w pracy
omówione i zinterpretowane.
Słowa kluczowe: Tereny wypasowe, skład gatunkowy runi, zaniechanie wypasu,
zdjęcia fitosocjologiczne, zbiorowiska trawiaste, samozadarnienie, różnorodność
florystyczna
Summary. The content of the paper are a floristical changes of the pastures sward,
which there are on the upper basin of Grajcarek river, after 1989 year, when by reason
of economic the sheep grazing was stopped. After about 16 years from the time it was
found that sward is changed in respect of botanical composition of the sward made in
years 2005-2008 and comparison with phytosociological releves according to BraunBlanquet’s method from earlier period, when the sheep grazing was applicated shows
that the number plant species in the sward is bigger at the present time. Changes
the botanical composition the pastures sward after discontinue sheep grazing is the
main aim of this paper. Also registered the species composition of plant communities
formed during selfsodding fallow arable land.
Key words: Grazing areas, the species composition of sward, grazing abandonment,
grass communities, floristic diversity, selfsodding, phytosociological records
131
Jacek Kostuch
WSTĘP
Zbiorowiska roślinności trawiastej, występujące na naszym globie,
podobnie zresztą jak wszystkie inne zbiorowiska roślinne, nie są stale
identyczne, chociaż rozwijają się na tych samych siedliskach. Ich skład
gatunkowy zmienia się pod wpływem zachodzących zmian klimatycznych,
hydrologicznych, troficznych, i sposobu użytkowania, odpowiednio się
do nich przystosowując, o czym świadczy ich odmienność fizjonomiczna.
Dzięki tego rodzaju sukcesji roślinnej, powstają zbiorowiska najlepiej
przystosowane do warunków klimatycznych, które Klika (1955), nazwał
zespołami klimaksowymi a Kulczyński (1939,1940) w odniesieniu do
nadmiernego uwilgotnienia - zespołami roślinności hydrofilnej, Pawłowski
(1950) - zespołami roślinności łąk kośnych i użytkowanej pastwiskowo,
a skrajnie wyjałowionych górskich użytków zielonych zespołami roślinności
oligotroficznej R. Kostuch (1968).
Zauważalne zmiany florystyczne na terenach wypasowych górnej zlewni
Grajcarka po zaprzestaniu użytkowania, oraz roślinność samozadarnionych
gruntów ornych, skłoniły mnie do podjęcia niniejszych badań. Celem pracy
jest wykazanie zmian florystycznych runi, po roku 1990 i porównanie
z wcześniejszym okresem
MATERIAŁ I METODY
Badaniami objęto tereny wypasowe Jaworek, które w latach 90-tych przestały
być użytkowane. Znajdują się one w górnej zlewni Grajcarka, na którą składają
się zlewnie cząstkowe Białej Wody, Czarnej Wody, Skalskiego i Kamionki o
łącznej powierzchni trawiastej około 1000 ha (Figuła 1966, Kostuch 1966,
Kostuch i Król 1966). Zgodnie z podziałem fizycznogeograficznym Polski
(Kondracki 1964, 2002), wymienione tereny położone są w obrębie dwóch
mezoregionów : Pienin oraz Beskidu Sądeckiego. Rejestrowano skład
botaniczny runi trawiastych oraz odłogowanych gruntów ornych, które
uległy samozadarnieniu. Zdjęcia fitosocjologiczne na dawnych terenach
wypasowych, wykonywano w tych miejscach, gdzie istniała dokumentacja
fitosocjologiczna z poprzedniego okresu, znajdująca się w podanych
publikacjach, dotycząca Białej Wody i Czarnej Wody (Kostuch 1966,
Kostuch i Król 1966). Dla pozostałych zlewni również istnieje dokumentacja
fitosocjologiczna, która nie była publikowana, wykonana przez R. Kostucha.
Badania prowadzono w przedziale hipsometrycznym od 600 – 950 m
n.p.m. zarówno na ekspozycjach stoków północnych jak i południowych.
Dominowały gleby brunatne kwaśne, a na zlewniach pienińskich również
rędziny (Komornicki 1958). Cały obszar badań zaliczany jest wg.
Gumińskiego (1951) do XXI dzielnicy klimatycznej z typowym klimatem
górskim, o okresie wegetacji między 180 a 190 dni.
132
Skład florystyczny zbiorowisk trwiastych górnej zlewni…
Metodyka badań polegała na znalezieniu w omawianym terenie tych miejsc,
gdzie w okresie trwania wypasów przed rokiem 1990, wykonane zostały
zdjęcia fitosocjologiczne runi pastwiskowej i można było do nich nawiązać
w badaniach aktualnych. Porównanie zdjęć fitosocjologicznych runi
pastwiskowej, wykonanych na tych samych powierzchniach we wcześniejszym
okresie, kiedy prowadzony był intensywny wypas owiec, przy średniej obsadzie
wynoszącej 15 sztuk/ha, ze zdjęciami fitosocjologicznymi wykonanymi
w latach 2005-2008, po kilkunastoletnim zaniechaniu wypasów, umożliwia
dokonanie oceny zaistniałych zmian florystycznych runi pastwiskowej. Zdjęcia
fitosocjologiczne w obu porównywanych ze sobą terminach, wykonywano tą
samą metodą Brauna-Blanquet’a i w tych samych okresach wegetacyjnych,
przypadających na lipiec, co miało na celu zachowanie jak najmniejszego
zróżnicowania warunków środowiskowych i faz fenologicznych. Porównanie
składu botanicznego pozwoliło na uchwycenie zaistniałych różnic. Łącznie
wykonano ponad 90 zdjęć fitosocjologicznych.
WYNIKI
Analiza porównawcza zdjęć fitosocjologicznych z obu okresów badań,
dowodzi w sposób ewidentny, że zaprzestanie wypasu owiec spowodowało
nie tylko zmiany udziału w runi poszczególnych gatunków ale też pojawienie
się w niej gatunków, których w okresie prowadzenia wypasu nie notowano.
Liczby gatunków tworzących zbiorowiska roślinne w czasie trwania wypasu
i po jego zaniechaniu podano w niniejszej tabeli:
Zlewnia
Liczba gatunków tworzących ruń
W okresie wypasu
Po zaniechaniu wypasu
Biała Woda
17
33
Czarna Woda
17
32
Skalski
16
30
Kamionka
18
31
Tab. 1. Średnia liczba gatunków tworzących ruń, ze wszystkich zdjęć
fitosocjologicznych w porównywanych okresach badawczych
W porównaniu z okresem wcześniejszym, zwiększyła się, przede wszystkim,
liczba gatunków roślin dwuliściennych, należących do różnych rodzin
botanicznych. Są to: pępawa dwuletnia (Crepis biennis), złocień pospolity
(Leucanthemum vulgare), dzwonek rozpierzchły (Campanula patula) oraz
chaber łąkowy (Centaurea jacea) i chaber ostrołuskowy (Centaurea oxylepis),
których na wypasanych owcami pastwiskach nie spotykano albo tylko bardzo
rzadko oraz takie, które występowały w niewielkich ilościach, a teraz są
liczne jak: przytulia łąkowa (Galium mollugo), przytulia właściwa (Galium
133
Jacek Kostuch
verum), przytulia wiosenna (Galium vernum). Na niższych wzniesieniach
wystąpił nawet mieczyk dachówkowaty (Gladiolus imbricatus), którego
dawniej przy wypasie owiec nie notowano na tych powierzchniach. Dotyczy
to również konietlicy łąkowej (Trisetum flavescens), gwiazdnicy trawiastej
(Stellaria graminea), barszczu zwyczajnego (Heracleum sphondylium),
dziurawca czworobocznego (Hypericum maculatum), krzyżownicy pospolitej
i czubatej (Polygala vulgaris, P. comosa). W mniejszych ilościach, niż
w czasie wypasu, rosną obecnie: stokroć trwała (Bellis perennis), przywrotnik
pasterski (Alchemilla monticola), babka większa (Plantago major), jaskier
sardyński (Ranunculus sardous) oraz wiechlina roczna (Poa annua).
Wyraźne zmiany nastąpiły też w grupie roślin bobowatych (Fabaceae).
W miejsce ustępującej koniczyny białej zwiększyły swój udział: koniczyna
łąkowa (Trifolium pratense), koniczyna pogięta (Trifolium medium), wyka
drobnokwiatowa (Vicia hirsuta), wyka ptasia (Vicia cracca), komonica
zwyczajna (Lotus corniculatus), a nieco rzadziej także przelot pospolity
(Anthylis vulneraria). Wzrost udziału w runi wymienionych gatunków
jest na tyle duży, że na stokach południowych uwidacznia się to różowofioletowo-żółtymi plamami, barwiącymi ruń trawiastą. Znacznie większy
udział mają wymienione gatunki na południowych ekspozycjach stoków niż
na północnych. Pewien wyjątek pod tym względem stanowi tylko koniczyna
pogięta, która na północnych stokach występuje obficiej niż na południowych.
Najwięcej jednak wymienionych roślin bobowatych występuje na obszarach
zlewni pienińskich, gdzie podłoże geologiczne stanowią utwory wapienne,
a szczególnie jurajskie. Wprawdzie po zaniechaniu wypasu nastąpiła
redukcja udziału w runi koniczyny białej, ale z tej samej rodziny botanicznej
zwiększyły swój udział wymienione powyżej gatunki.
Stwierdzenie takich zmian w zespole roślinności pastwiskowej, jakim
w omawianych warunkach był zespół życicy trwałej i grzebienicy pospolitej
(Lolio-Cynosuretum), zauważono niezależnie od wysokości n.p.m.,
ekspozycji stoków, a nawet spadków stoków. W czasie prowadzenia wypasu
owiec dominującymi gatunkami wymienionego zespołu roślinnego były
życica trwała (Lolium perenne), koniczyna biała (Trifolium repens), a nieco
rzadziej także grzebienica pospolita (Cynosurus cristatus). Wszystkie te
gatunki, po zaniechaniu wypasu wyraźnie zmniejszyły swój udział w runi,
chociaż z niej całkowicie nie ustąpiły. W ich miejsce zwiększyły swój udział
w runi: kostrzewa łąkowa (Festuca pratensis), kupkówka pospolita (Dactylis
glomerata), mietlica pospolita (Agrostis capillaris), a w nieco mniejszych
ilościach tymotka łąkowa (Phleum pratense). Kostrzewa łąkowa i tymotka
łąkowa uwidoczniły się szczególnie na stokach północnych, a kupkówka
pospolita i mietlica pospolita na stokach południowych.
Na wyższych wzniesieniach terenu, gdzie występowały zbiorowiska
bliźniczki psiej trawki (Nardus stricta) nastąpiło wyraźne zmniejszenie
134
się udziału tego gatunku w pokryciu powierzchni na korzyść kostrzewy
czerwonej (Festuca rubra), mietlicy pospolitej (Agrostis capillaris),
a w mniejszym stopniu także wiechliny łąkowej (Poa pratensis). W runi
pojawiły się także: dzwonek rozpierzchły, kupkówka pospolita, złocień
pospolity, chaber ostrołuskowy oraz koniczyna pogięta .
Odłogowane od dłuższego czasu grunty orne, przekształciły się w procesie
samozadarnienia w użytki zielone. Bogactwo florystyczne tych terenów
było największe a liczba występujących gatunków wynosiła od 38 do 61
w poszczególnych zdjęciach fitosocjologicznych. Ich ruń tworzą zazwyczaj:
perz właściwy (Agropyron repens), rajgras wyniosły (Arrhenatherum
elatius), stokłosa bezostna (Bromus inermis), a ponadto na stokach
południowych kupkówka pospolita, a na północnych w większych ilościach
także kostrzewa łąkowa, tymotka łąkowa oraz konietlica łąkowa, a nawet
śmiałek darniowy (Deschampsia caespitosa). Dość często rośnie też mieczyk
dachówkowaty oraz chaber łąkowy, złocień pospolity, koniczyna pogięta
łąkowa i biała. Liczna pod względem występujących gatunków jest grupa
roślin zielnych, w której znajdują się zarówno rośliny synantropijne typowe
dla gruntów ornych, do których należą: ostrożeń polny (Cirsium arvense),
powój polony (Convolvulus arvensis), mlecz polny (Sonchus arvensis),
rdestówka powojowata (Fallopia convolvulus), komosa biała (Chenopodium
album), chwastnica jednostronna (Echinochloa crus-galli) i inne, a z traw
perz własciwy i kłosówka miękka (Holcus mollis). Gatunki ruderalne
reprezentują: pokrzywa zwyczajna (Urtica dioica), szczaw tępolistny
(Rumex obtusifolius), bylica pospolita (Artemisia vulgaris), a zioła i chwasty
łąkowe: szczaw zwyczajny (Rumex acetosa), żywokost lekarski (Symphytum
officinale), babka lancetowata (Plantago lanceolata), rumian psi (Anthemis
cotula) i inne .
DYSKUSJA
Analizując zmiany składu gatunkowego runi terenów wypasowych górnej
zlewni Grajcarka po zaprzestaniu wypasu owiec w latach dziewięćdziesiątych
ubiegłego stulecia, należy podkreślić, że są one ewidentnie duże, zarówno
pod względem ilościowym jak też jakościowym. Z jednej strony zmniejszyło
się występowanie gatunków dominujących dawniej na terenach wypasanych
owcami, a szczególnie życicy trwałej i koniczyny białej. Nastąpiło także
zwiększenie liczby gatunków tworzących ruń, gdyż pojawiły się takie,
których wcześniej nie notowano, w tym także rośliny kwiatowe. W wyniku
tego ruń stała się kolorystycznie bardziej urozmaicona. Nastąpiło też
przekształcenie się zespołów roślinnych. Zespół życicy trwałej i grzebienicy
pospolitej (Lolio–Cynosuretum), który występował w czasie prowadzenia
wypasów, po ich zaprzestaniu przekształcił się w zespół mietlicy pospolitej
135
Jacek Kostuch
z mieczykiem dachówkowatym (Gladiolo–Agrostietum), o czym świadczy
pojawienie się w nieużytkowanej od dłuższego czasu runi pastwiskowej
gatunków dla niego charakterystycznych, jak mieczyk dachówkowaty i chaber
ostrołuskowy. Tam, gdzie wypas owiec miał miejsce poniżej 700 m n.p.m.,
czyli w dolinowych obniżeniach terenu, zespół roślinności pastwiskowej
przekształcił się w zespół rajgrasu wyniosłego (Arrhenatheretum elatioris).
Podobny trend sukcesyjny cechuje samozadarnianie się odłogowanych
gruntów ornych (Kostuch i Jagła1978, Kostuch J. 2004).
Zespół bliźniczki psiej trawki (Hieracio-Nardetum), który występował na
najwyższych wzniesieniach omawianych terenów wypasowych, też ulegał
florystycznym i fitosocjologicznym przekształceniom w zespół mietlicy
z mieczykiem (Gladiolo-Agrostietum). Odbywa się to jednak znacznie
wolniej, a występowanie mieczyka na tych wysokościach jest znacznie
rzadsze. W miejsce ustępującej bliźniczki wkraczają zazwyczaj dwie trawy
a to: mietlica pospolita i kostrzewa czerwona, przy czym ta druga staje się
częściej zdecydowanym dominantem. (Kostuch J. 2011)
O przekształcaniu się jednych zespołów w inne w wyniku przebiegu
sukcesji roślinnej pisano już wcześniej (Figuła i in. 1974, Jagła i in. 1977,
Jagła i Kostuch 1978, Kostuch 1968, Kostuch 1976, Kostuch 1978).
Z danych literaturowych wynika, że zespoły roślinne nie są stabilne.
Można je przekształcać zarówno przez nawożenie jak i też użytkowanie
runi, zmianę uwilgotnienia siedlisk, oraz inną działalność antropogeniczną.
Przekształcanie się zespołów roślinnych może się też odbywać, jak wykazały
powyższe badania, samoczynnie czyli bez ingerencji człowieka. Odnosi się
to szczególnie do zespołu życicy trwałej i grzebienicy pospolitej (Lolio–
Cynosuretum), który wykształca się wyłącznie przy intensywnym wypasie
zwierząt, a po jego zaniechaniu przekształca się ponownie w zespół, z którego
się wytworzył. W przypadku runi bliźniczkowej (Hieracio–Nardetum) jest
nieco inaczej. Wytworzony on został przy koszeniu runi na siedliskach
o skrajnym wyjałowieniu. Prowadzenie intensywnego wypasu prowadzi do
likwidacji runi bliźniczkowej ale zachodzi to powoli. Aktualnie zanikanie
bliźniczysk przebiega szybciej, ze względu na stosunkowo duży opad azotu
z atmosfery (suchy i mokry), który wg. Sapka (2011), dochodzić może nawet
�1
do 40 kg rocznie. Takie zasilanie wykorzystują lepiej gatunki azotolubne,
które skutecznie konkurują z bliźniczką. Ustępowanie bliźniczki stwierdza
się z tego powodu w całych Karpatach (Kostuch i in. 1992). Oprócz
zmian wynikających z zaniechania wypasu zaszły też zmiany w strukturze
użytkowania terenu, gdyż około 10% powierzchni terenów wypasowych
zostało zalesione, gdzie nie było to uzasadnione względami ekonomicznymi,
ze szkodą dla turystyki.
136
WNIOSKI
• Wskutek transformacji ustrojowej, zmniejszył się popyt i obniżyła
opłacalność produkcji rolniczej, co spowodowało zmniejszenie
pogłowia zwierząt gospodarskich, w tym również podhalańskich owiec.
Tereny wypasowe Jaworek przestały być użytkowane, a grunty rolne
pozostawiono odłogiem.
• Brak wypasu runi spowodował zmiany florystyczne dotychczasowych
zbiorowisk roślinności pastwiskowej, co zostało udokumentowane
badaniami porównawczymi .
• We wszystkich wykonanych zdjęciach fitosocjologicznych stwierdzono
wyraźny wzrost liczebności gatunkowej roślin. Wyraźnie zmienił się także
udział w runi wielu gatunków roślin, przy czym jednych się zwiększył
a innych zmniejszył.
• Zaistniałe zmiany florystyczne polegają na przekształcaniu się
zespołów roślinnych: Zespołu Lolio-Cynosuretum w zespół GladioloAgrostietum, a w niższych partiach terenu w Arrhenatheretum elatioris.
Zespół Hieracio-Nardetum przekształca się z zbiorowisko Festuca
rubra, a w korzystniejszych warunkach glebowych również w zespół
Gladiolo-Agrostietum. Równocześnie we wszystkich tych zespołach
i zbiorowiskach zwiększa się liczba gatunków roślin naczyniowych,
a szczególnie z rodziny bobowatych i innych gatunków zielnych oraz traw.
• W dawnym zespole Lolio-Cynosuretum wyraźnie zmniejszyły swój udział
w runi: życica trwała (Lolium perenne), koniczyna biała (Trifolium repens)
oraz grzebienica pospolita (Cynosurus cristatus), a zwiększyły kupkówka
pospolita (Dactylis glomerata), mietlica pospolita (Agrostis capillaris),
rajgras wyniosły (Arrhenatherum elatius), kostrzewa łąkowa (Festuca
pratensis).
• Po zaprzestaniu użytkowania pastwiskowego zwiększyła się liczebność
gatunków roślin bobowatych i innych kwiatowych z różnych rodzin
botanicznych.
• Na odłogowanych gruntach ornych, które uległy samozadarnieniu
bogactwo florystyczne było największe.
137
Jacek Kostuch
LITERATURA
Figuła K. 1959. Kształtowanie się bilansu wodnego na małych zlewniach górskich
w świetle kilkuletnich doświadczeń w Jaworkach. Zesz. Nauk. WSR Kraków z. 8: 89-107.
Figuła K., Kopeć S., Nagawiecka H. 1974. Kształtowanie się retencji gleb użytków zielonych
w zależności od wystawy i wzniesienia n.p.m. Rocz. Nauk Roln. 78 F-3: 53-67.
Gumiński R. 1951. Meteorologia i klimatologia dla rolników. PWRiL, Warszawa.
Jagła S., Kostuch R., Kopeć S. Karkoszka W. 1977. Ocena zagospodarowania
i wykorzystania terenów wypasowych w Jaworkach. Probl. Zag. Ziem Górsk. z. 18: 47-65.
Jagła S., Kostuch R. 1978. Sukcesja roślinna odłogowanych gruntów ornych. Probl.
Zag. Ziem Górsk. z. 19: 145-151.
Klika J. 1955. Nauca o rostlinnych spolecenstvech. Praha.
Komornicki T. 1958. Gleby ,,Cerkla wzorcowego” w Jaworkach koło Szczawnicy.
Rocz. Nauk rol., 72-F-3, 993-1013.
Kondracki J. 2002. Geografia regionalna Polski. Warszawa: PWN.
Kostuch J. 2004. Zbiorowiska roślinne utworzone w procesie samozadarniania
odłogowanych gruntów ornych w Jaworkach. Zesz. Nauk. AR w Krakowie nr
412. Inżynieria środowiska, z. 25; 151-162.
Kostuch J. 2011. Tereny wypasowe Jaworek dawniej i dziś. Wieś i Doradztwo nr 1-2
(65-66): 25-28.
Kostuch R. 1966. Użytki zielone zlewni Białej Wody. Rocz. Nauk Roln. 118 D: 161 184.
Kostuch R., Król J. 1966. Użytki zielone zlewni Czarnej Wody na tle stosunków
fizjograficznych zlewni własnej oraz zlewni Białej Wody w Jaworkach. Rocz.
Nauk Roln. 118 D: 185-216.
Kostuch R. 1968. Posibility of improving Nardus Stricta association pastures, in the
Carpathian. Symp. on Hill Land Productivity EGF Scotland 1968 s. 66-70.
Kostuch R. 1972. Vysledky 7-rocneho pokusu a nicenim psica tuhej (Nardus stricta)
o podmienkach pohoria Beskid Sądecki. Ved. Pr. VULP Banska Bystrica
ć. 7: 109-121.
Kostuch R. 1978 a. Succesion trend of mountain grassland vegetation formed by
selfsodding of arable lands. Ecol. Pol. 2,2: 129-134.
Kostuch R. 1978 b. Wyniki badań nad sposobami przekształcania runi zdegradowanych
górskich użytków zielonych w zbiorowiska Wiad. IMUZ 13. 4: 57-78.
Kostuch R., Jagła S. 1978. Sukcesja roślinna na odłogowanych gruntach ornych
stanowiących tereny wypasowe w Jaworkach. Probl. Zagosp. Ziem Górsk. 19: 91-111.
138
Kostuch R., Gąsiorek S., Janeczko A. 1992. Zmiany zachodzące w zachwaszczeniu
polan i hal beskidzkich. Zesz. Nauk. A.R. w Krakowie nr 261 z. 3: 37-47.
Sapek A. 2011. Azot w opadzie atmosferycznym obecny stan wiedzy. Woda - Środ.
- Obszary Wiejskie n. 29 ss. 105.
Jacek Kostuch
Instytut Produkcji Roślinnej, Zakład Łąkarstwa
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Mirosław Kasperczyk
139
Andrzej Latusek
Andrzej Jurkowski
Henryk Bujak
EPISTEME
15/2012
s.141-150
ISSN 1895-4421
MOŻLIWOŚĆ OPTYMALIZACJI UPRAWY RZEPAKU OZIMEGO NA
PODSTAWIE DOŚWIADCZEŃ POREJESTROWYCH
THE POSSIBILITY OF OPTIMIZE WINTER OILSEED RAPE FOR
CULTIVATION ON THE BASIS OF POST-REGISTRATION VARIETY
TESTING SYSTEM
Abstrakt. Celem badań była analiza interakcji genotypowo-środowiskowej oraz
ocena stabilności plonowania i wybór najlepszych odmian rzepaku ozimego do uprawy
na Dolnym Śląsku. W opracowaniu wykorzystano plony odmian z doświadczeń
porejestrowych przeprowadzonych w latach 2009-2011 w sześciu miejscowościach
na terenie Dolnego Śląska. Doświadczenia polowe zakładano metodą losowanych
bloków w czterech powtórzeniach. Materiał badawczy stanowiły cztery odmiany
mieszańcowe oraz trzy odmiany populacyjne rzepaku ozimego. Przeprowadzona
analiza statystyczna wykazała istotne zróżnicowanie plonu odmian oraz istotne
interakcje odmian z miejscowościami i latami badań. Szczegółowa analiza efektów
interakcyjnych wyodrębniła odmiany mieszańcowe Extend, Nelson i Visby jako
wysokoplonujące, jednak podlegały one modyfikującemu wpływowi środowiska
glebowo-klimatycznego.
Słowa kluczowe: rzepak ozimy, adaptacyjność odmian, interakcja genotypowośrodowiskowa, stabilność plonowania
Summary. The purpose of the study was an analysis of genotype-environment
interaction and yield stability evaluation as a selection of the most valuable varieties
of winter oilseed rape for cultivation in Lower Silesia. Experimental data were yields
from post-registration variety testing system conducted in the years 2009-2011 at the
six locations in Lower Silesia. Four hybrid cultivars and three population cultivars
were grown at intensive level of cultivation on the field trials by randomized block
design in four replications. The statistical analysis showed significant diversity of
yield in the analyzed experiments, and significant interaction variety of locations
and years of research. Detailed analysis of interaction effects has identified hybrid
varieties: Extend, Nelson and Visby, as high-yielding, but depend on modifying of
environment influence.
Key words: winter oilseed rape, cultivar adaptation, genotype-environment
interaction, yield stability
141
WSTĘP
Udział rzepaku w całkowitej powierzchni uprawnej roślin oleistych w Europie
wynosi 80%, natomiast w Polsce przekracza 95% [Kuś 2009]. W ostatnim
dziesięcioleciu zainteresowanie uprawą tego gatunku znaczenie wzrosło,
głównie za sprawą zwiększającego się zapotrzebowania na estry oleju
wykorzystywane do produkcji biopaliw [Żmuda 2003, Jankowski i Budzyński
2004, Jankowski 2007, Popović i in. 2010] uregulowanej przez Dyrektywę
2003/30/EC. Wyznaczony wzrost popytu na biopaliwa ma szczególne
znaczenie w przypadku rzepaku, który w strefie klimatu umiarkowanego
daje największy plon tłuszczu z jednostki powierzchni, średnio 0,8-1,2 t∙ha1
[Budzyński i Ojczyk 1996]. W kształtowaniu plonu nasion i oleju obok
czynnika odmianowego dużą rolę odgrywa wpływ warunków glebowoklimatycznych występujących w danym rejonie uprawy [Wójtowicz
i Czernik-Kołodziej 2003, Si i in. 2003], co potwierdzają między innymi wyniki
badań porejestrowych [Weber i in. 2003, Kamińska i in. 2010]. Najczęstszym
kryterium przydatności odmian do uprawy w danych warunkach glebowoklimatycznych jest interakcja genotypowo-środowiskowa wykorzystywana
w celu analizy stabilności plonowania i adaptacyjności genotypów. Polega
ona na statystycznej analizie reakcji badanej cechy ilościowej na warunki
środowiskowe w miejscowościach i latach docelowego rejonu uprawowego
[Eskridge i in. 1991, Kang 1998, Nabugoomu i in. 1999, Mądry 2002]. Jedną
z nieparametrycznych procedur badania stabilności, w której wykorzystuje
się plony odmian i wariancje stabilności Shukli [1972], jako kryterium
wyboru, jest suma rang liczona według metody Kanga [1988]. Wyniki badań
różnych autorów pokazują, iż metoda ta daje oceny dodatnio skorelowane
z plonem, może zatem służyć do analizy dynamicznej stabilności plonowania,
która umożliwia wybór wysokoplennych, dobrze zaadoptowanych do uprawy
w danym rejonie rolniczym odmian [Kang i Pham 1991, Mądry 2002, Bujak
i in. 2008]. Celem badań była analiza interakcji genotypowo-środowiskowej
oraz ocena stabilności plonowania i wybór najlepszych odmian rzepaku
ozimego do uprawy na Dolnym Śląsku.
MATERIAŁ I METODY
Optymalizację uprawy rzepaku ozimego przeprowadzono w oparciu
o wyniki plonów odmian przyjętych do badań w ramach Porejestrowego
Doświadczalnictwa Odmianowego i Rolniczego (PDOiR) na Dolnym
Śląsku w latach 2009-2011. W badaniach uwzględniono sześć miejscowości
o zróżnicowanej przydatności gleb do uprawy rzepaku: Tarnów Śląski – klasa
bonitacyjna gleby IIIa, Naroczyce – IVa, Krościna Mała – IIIa, Zybiszów
– IIIa, Tomaszów Bolesławiecki – IVa i Pawłowice – IIIb. Doświadczenia
polowe zakładano metodą losowanych bloków w czterech powtórzeniach
142
Możliwość optymalizacji uprawy rzepaku ozimego…
na poletkach 15 m2. W każdym roku stosowano intensywną technologię
uprawy z wykorzystaniem: pełnej ochrony chemicznej, regulatorów wzrostu
i dolistnego dokarmiania roślin. Nawożenie azotowe oraz fosforowopotasowe było uzależnione od zasobności gleb w te składniki. Materiałem
badawczym były trzy odmiany populacyjne: Cabriolet, Casoar, NKPegaz,
oraz cztery odmiany mieszańcowe: Extend, Nelson, Vectra, Visby. Ze względu
na coroczną zmianę składu odmian w doświadczeniach, do analizy wybrano
siedem odmian uwzględniając jedynie te, które występowały we wszystkich
miejscowościach w kolejnych latach badań, co pozwoliło na uzyskanie
układu ortogonalnego lat, miejscowości i odmian. Wyniki plonowania
odmian z poszczególnych miejscowości i lat opracowano statystycznie
wykorzystując metodę analizy dla serii doświadczeń odmianowych
[Caliński i in. 2003] oraz syntezy lat badań i miejscowości [Krajewski i in.
2006]. Weryfikację hipotez zerowych dotyczących braku zróżnicowania
kombinacji lat, miejscowości, efektów genotypowych oraz interakcji
genotypowo-środowiskowych dla poszczególnych parametrów stabilności
przeprowadzono w oparciu o wieloczynnikową analizę wariancji. Źródła
zmienności oraz istotność różnic testowano w oparciu o wyniki statystki
F wyliczonej na podstawie średnich kwadratów z analizy wariancji. Efekty
główne dla wybranych odmian wyliczono, jako różnice pomiędzy średnim
plonem analizowanej odmiany, a średnim plonem wszystkich odmian we
wszystkich miejscowościach i latach. Współczynniki regresji i odchyleń
od prostej regresji dla odmian obliczono zgodnie z modelem Eberharta
i Russella [1966]. Statystykę stabilności obliczono, jako miarę wkładu każdej
odmiany w interakcję genotypowo-środowiskową. Na podstawie kombinacji
rang wariancji stabilności obliczonej według metody Shukli [1972] oraz rang
plonu odmian, stosując metodę Kanga [1988] określono ich adaptacyjność do
warunków środowiska. Suma rang liczona według metody Kanga przypisuje
wagę 1 dla najwyższego plonu i również wagę 1 dla odmiany z najniższą
wariancją. Rangi dla plonu i wariancji są sumowane, odmiany o najniższej
sumie punktów rangowych są najbardziej pożądane do uprawy w danym
rejonie rolniczym. Poprzez środowisko należy rozumieć doświadczenie
założone w danym roku i w określonej miejscowości.
WYNIKI I DYSKUSJA
Średnie plony odmian rzepaku ozimego z doświadczeń założonych w sześciu
miejscowościach zamieszczono w tabeli 1. Weber i in. [2003] podają, że
najbardziej przydatne do uprawy rzepaku są gleby należące do kompleksów
pszennych w przedziale klas bonitacyjnych II-IIIb, oraz utrzymane
w wysokiej kulturze gleby kompleksów żytnich dobrych należących do IV
klas bonitacyjnych. W odniesieniu do warunków glebowych występujących
w poszczególnych miejscowościach można uznać, że były one optymalne
143
Odmiana
Tarnów
Naroczyce
Krościna
Zybiszów
Tomaszów
Pawłowice
Średnia
dla uprawy rzepaku ozimego. Jednak na podstawie przeprowadzonych badań
zaobserwowano istotnie zróżnicowany poziom plonowania odmian we
wszystkich miejscowościach. Najwyższe plony uzyskano w Krościnie Małej
średnio 56,0 dt∙ha-1, natomiast najniższe w Tomaszowie Bolesławieckim
średnio 30,3 dt∙ha-1, co wskazuje na zmienną reakcję odmian w odniesieniu
do warunków glebowo-klimatycznych. Spośród wszystkich ocenianych
odmian istotnie wyżej plonowały trzy odmiany mieszańcowe Extend, Nelson
i Visby. Istotnie najwyżej plonowała mieszańcowa odmian Extend średnio
46,5 dt∙ha-1 natomiast najniżej odmiana Cabriolet średnio 40,5 dt∙ha-1.
Cabriolet
38,5
50,7
52,7
48,5
22,9
29,7
40,5b
Casoar
44,5
51,7
55,6
44,6
25,9
32,2
42,4ab
Extend (F1)
39,3
55,5
54,8
53,6
38,7
36,9
46,5a
Nelson (F1)
40,8
53,2
59,4
51,1
35,5
35,1
45,9a
NKPegaz
38,7
50,8
55,5
49,7
28,7
30,5
42,3ab
Vectra (F1)
40,8
54,4
54,7
46,1
28,5
32,4
42,8ab
Visby (F1)
43,8
55,6
59,0
51,7
32,0
32,6
45,8a
Średnia
40,9d
53,1b
56,0a
49,3c
30,3e
32,8e
43,7
NIR0,05
2,64
2,38
Tab. 1. Średnie plony nasion (dt∙ha-1) odmian rzepaku ozimego w latach 2009-2011.
a, b, c, d, e – różnice między wartościami oznaczone różnymi literami są istotne
statystycznie według testu wielokrotnego rozstępu Duncana (p = 0,05). F1 – odmiana
mieszańcowa
Porównując wyniki uzyskane w poszczególnych miejscowościach można
dostrzec wyraźnie większe zróżnicowanie plonów, niż w przypadku średnich
wyliczonych tylko dla odmian. Potwierdza to pogląd, że plonowanie rzepaku
jest modyfikowane w większym stopniu przez zmienne warunki środowiska
glebowo-klimatycznego niż przez genotyp samej odmiany. Badania
przeprowadzone przez Kaczmarka i in. [2003] wykazały dodatkowo, że
plony odmian rzepaku ozimego w większym stopniu są zależne od warunków
atmosferycznych, niż od potencjalnej produktywności gleb.
Na podstawie uzyskanych z analizy wariancji średnich kwadratów (Tab.
2) wykazano istotne zróżnicowanie lat i miejscowości oraz istotny wpływ
warunków glebowo-klimatycznych na plonowanie odmian rzepaku
144
ozimego. Również badane odmiany wykazały istotne różnice w plonowaniu.
W strukturze komponentów zmienności udział efektów środowiskowych
jest znacznie większy niż genotypowych, świadczy to o dużym wpływie
środowiska na plony odmian, co znajduje także potwierdzenie w badaniach
Yan’a [2001]. Analiza wariancji wykazała istotne regresyjne zależności
odchyleń interakcyjnych plonowania odmian względem środowisk, jednak
istotne odchylenie od regresji liniowej oznacza, że interakcji odmian
z badanymi środowiskami glebowo-klimatycznymi (G×E) nie można opisać
prostą zależnością regresyjną wpływu lat i miejscowości na plon odmian oraz
wskazuje na potrzebę szczegółowej analizy stabilności plonowania.
Źródło zmienności
Liczba
stopni
swobody
Średnie
kwadraty
Statystyka
F
Środowiska (E)
17
1079,76**
Genotypy (G)
6
Genotypy ×
Środowiska (G×E)
Regresja względem
środowiska
Wartość krytyczna
α0,05
α0,01
444,27
1,65
2,02
93,29**
5,30
3,00
4,82
102
13,00**
5,35
1,29
1,43
6
20,17**
8,30
2,13
2,86
Odchylenie od regresji
96
12,55**
5,16
1,30
1,44
Błąd doświadczenia
324
-
-
-
2,43
Tab. 2. Ogólna analiza wariancji dla plonów odmian rzepaku ozimego. ** Istotność
na poziomie α = 0,01
Wykazano istotny wpływ warunków glebowych i klimatycznych na plon
wszystkich odmian rzepaku, o czym świadczą wyliczone wartości statystyki
F dla interakcji (Tab. 3). Jako kryterium wyboru wysokoplennych odmian
rzepaku przyjęto istotnie dodatnie wartości efektów głównych. Odmiany
mieszańcowe Extend, Nelson i Visby można zatem uznać za wysoko
plonujące, ponieważ stwierdzono dla nich istotne i dodatnie efekty główne.
Problem interakcji genotypowo-środowiskowej był opisywany w odniesieniu
do różnic w stabilności plonowania odmian rzepaku ozimego między innymi
przez Ogrodowczyk i in. [2000], Kaczmarka i in. [2003] Bujaka i in. [2008].
W tych pracach również wykazano istotną reakcję odmian na zmienne
warunki środowiska glebowo-rolniczego. Uzyskane wyniki nie pozwoliły
na wyodrębnienie genotypów stabilnych, dla których nie stwierdzono
istotnych wartości interakcji (G×E), świadczących o stabilności plonowania.
Przeprowadzone badania potwierdzają, że plonowanie rzepaku ozimego
jest w istotny sposób modyfikowane przez warunki środowiska glebowoklimatycznego występujące w danym rejonie rolniczym.
145
Statystyka F dla:
Odmiana
Ocena efektu
głównego
efektu głównego
interakcji (G×E)
Cabriolet
-3,23
19,89**
4,52**
Casoar
-1,34
Extend (F1)
2,24
6,91**
2,72
7,65*
8,34**
Nelson (F1)
2,12
8,15*
4,76**
NKPegaz
-1,43
3,26*
5,41**
Vectra (F1)
-0,89
1,59
4,34**
Visby (F1)
2,05
11,46**
α0,1
3,03
1,48
α0,05
4,45
1,65
α0,01
8,40
2,02
Wartość krytyczna
3,17**
Tab. 3. Ocena efektów głównych i testowanie interakcji odmian ze środowiskami.
Istotność na poziomie α = 0,1; * Istotność na poziomie α = 0,05; ** Istotność na
poziomie α = 0,01
+
Pełną informację na temat przydatności odmian do uprawy w badanych
warunkach glebowo-klimatycznych przedstawiono przy użyciu miar
stabilności i adaptacji (Tab. 4). Genotypy o największych wartościach
miary Kanga uznaje się jako szeroko zaadaptowane w docelowym rejonie
uprawy [Kang 1993, 1998, Kang i Magari 1996, Mądry 2002, 2003].
W badaniach przeprowadzonych przez Bujaka i in. [2008] uzyskano
dodatnią współzależność nieparametrycznej metody Kanga z plonem
badanych odmian rzepaku. Autorzy podkreślają, iż zastosowana metoda
może służyć do wyboru najlepszych odmian do uprawy w danym rejonie.
W przeprowadzonych badaniach istotnie wysoką adaptacyjnością wynikającą
z przypisanych rang Kanga wyróżniały się kolejno odmiany mieszańcowe:
Extend, Nelson i Visby, które plonowały najwyżej, jednak podlegały
modyfikującym wpływom środowiska. Zróżnicowana reakcja odmian
rzepaku na warunki środowiskowe wskazuje na konieczność dalszych
badań ich interakcji z miejscowościami i latami w celu określenia wielkości
interakcji genotypowo-środowiskowej i stabilności plonowania [Kaczmarek
i in. 2003]. W przypadku najlepszej odmiany Extend otrzymano istotnie
ujemną wartość współczynnika regresji, co świadczy o możliwości obniżania
jej plonowania wraz ze spadkiem żyzności środowiska glebowo-rolniczego.
146
Odmiana
Współczynnik
Wariancja Odchylenie
stabilności od wariancji regresji determinacji (%)
Miara
YS
Ranking
Kanga
Cabriolet
10,58**
8,90**
0,08
10,98
-8
7
Casoar
17,55**
14,67**
0,06
4,04
-6
5
Extend (F1)
21,71**
13,90**
-0,17*
24,66
0*
1*
Nelson (F1)
11,28**
10,08**
-0,05
4,29
-1*
2*
NKPegaz
13,18**
11,65**
0,04
2,69
-7
6
Vectra (F1)
10,05**
9,53**
-0,02
0,74
-5
4
6,64**
6,56**
0,05
6,42
-2*
3*
Visy (F1)
Wartość graniczna YS = - 4,1
Tab. 4. Miary stabilności i adaptacji odmian rzepaku ozimego. * Istotność na
poziomie α = 0,05; ** Istotność na poziomie α = 0,01
Duża konkurencja na rynkach surowców rolnych wpływa na dążenie do
ciągłego wzrostu wyników produkcyjnych i dochodowych w gospodarstwie
rolnym, które są w coraz większym stopniu uzależnione od poziomu
wiedzy i umiejętności zarządzania. Wykorzystanie genetycznego potencjału
plonotwórczego tkwiącego w odmianach i właściwy dobór odmian do
warunków uprawy w największym stopniu wpływa na wynik produkcji
roślinnej. Odpowiednio dobrane narzędzia statystyczne do analizy wyników
doświadczeń porejestrowych w znacznym stopniu ułatwiają i poprawiają
skuteczność wyboru do uprawy i warunków glebowo-klimatycznych
wysokoplennych i stabilnych odmian.
WNIOSKI
• Przeprowadzona analiza wariancji wykazała istotne zróżnicowanie
plonów badanych odmian rzepaku ozimego oraz istotne interakcje
odmian z miejscowościami i latami badań.
• Szczegółowa analiza efektów interakcyjnych wyodrębniła odmiany
mieszańcowe Extend, Nelson i Visby jako wysokoplonujące, jednak podlegające modyfikującym wpływom środowiska glebowo-klimatycznego.
• Uzyskane wyniki potwierdzają, że plonowanie rzepaku jest w dużym
stopniu uzależnione od warunków glebowo-klimatycznych występujących
w danym rejonie rolniczym.
147
LITERATURA
Budzyński W., Ojczyk T. 1996. Rzepak-produkcja surowca olejarskiego. Wyd. ART
Olsztyn, 159-172.
Bujak H., Jedyński S., Kaczmarek J., Kotecki A. 2008. Ocena stabilności plonowania
populacyjnych i mieszańcowych odmian rzepaku ozimego. Biul. IHAR 250: 261-271.
Caliński T., Czajka S., Kaczmarek Z., Krajewski P., Siatkowski J. 2003. Podręcznik
użytkownika programu Sergen 4. IGR Poznań 2003.
Dyrektywa 2003/30/EC Europejskiego Parlamentu i Rady z dnia 8 maja 2003.
Eberhart S. A., Russell W. A. 1966. Stability parameters for comparing varieties.
Crop. Sci. 6: 36-40.
Eskridge K. M., Byrne P.F., Crossa J. 1991. Selecting stable cultivars by minimizing
the probability of disaster. Field. Crops. Res., 27: 169-181.
Jankowski K. 2007. Siedliskowe i agrotechniczno-ekonomiczne uwarunkowania
produkcji nasion rzepaku ozimego na cele spożywcze i energetyczne. Rozpr.
Monogr. 131, UW-M Olsztyn, ss.174.
Jankowski K., Budzyński W. 2004. Potencjał energetyczny roślin oleistych. Problemy
ekologii, 2: 31-38.
Kaczmarek J., Kotecki A., Kotowicz L., Weber R. 2003. Interakcja genotypowośrodowiskowa plonowania odmian rzepaku ozimego w doświadczeniach PDO.
Biul. IHAR 226/227/2: 395-403.
Kamińska A., Kaczmarek J., Śmiałek E., Kotowicz L. 2010. Wyniki Porejestrowych
Doświadczeń Odmianowych na Dolnym Śląsku. Rzepak ozimy 2010 (20082010), 1 (12).
Kang M. S. 1988. A rank sum method for selecting high yielding and stable crop
genotypes. Cereal Res. Commun., 16: 111-115.
Kang M.S. 1993. Simultaneus selection for yield and stability in crop performance
trials: consequences for growers. Agron. J., 85: 754-757.
Kang M.S. 1998. Using genotype-by-environment interaction for crop cultivar
development. Adv. In Agronomy, 62:200-252.
Kang M.S., Magari R. 1996. New developments in selecting for phenotypic stability in crop
breeding. Genotype-by-environment interaction. CRC Press, Boca Raton, s. 1-14.
Kang M.S., Pham H.N. 1991. Simultaneous selection for high yielding and stable
crop genotypes. Agron. J., 83:161-165
148
Krajewski P., Kaczmarek Z., Czajka S. 2006. Planowanie i analiza statystyczna
doświadczeń hodowlanych. Podręcznik użytkownika programu EKSPLAN
wersja 2 (2006).
Kuś J. 2009. Uwarunkowania możliwości wzrostu produkcji rzepaku na cele
energetyczne na Lubelszczyźnie. IUNG-PIB Puławy 2009, s. 1-10.
Mądry W. 2002. Skuteczność kryterium YS Kanga, opartego na średniej i stabilności
plonu w wyborze genotypów zbóż o szerokiej adaptacji w rejonie uprawnym.
Roczn. Nauk Roln., Seria A, 116: 11-24.
Mądry W. 2003. Analiza statystyczna miar stabilności na podstawie danych
w klasyfikacji genotypy × środowiska. Cz. II, Model mieszany Shukli i model
regresji łącznej. Coll. Biom., 207-220.
Nabugoomu F., Kempton R. A., Talbot M. 1999. Analysis of Series of Trials Where
Varieties Differ in Sensitivity to Locations. J. Agric. Biol. Env. Stat., Vol. 4, No.
3: 310-325.
Ogrodowczyk M., Liersch A., Bartkowiak-Broda I. 2000. Analiza zmienności
składników plonu mieszańców złożonych rzepaku ozimego. Biul. IHAR, 216:
483-490.
Popović R., Stojšin V., Stantić M., Knežević M., Stavljanin B. 2010. Economical
aspects of rapeseed production in Serbia. Field and Vegetable Crops Research,
47: 179-185.
Shukla G. K. 1972. Some statistical aspects of partitioning genotype-environmental
components of variability. Heredity, 29: 237-245.
Si P., Mailer J.M., Galwey N., Turner D.W. 2003. Inﬂuence of genotype and
environment on oil and protein concentrations of canola (Brassica napus L.)
grown across southern Australia. Aust. J. Agric. Res., 54: 397-407.
Weber R., Karczmarek J., Kotecki A. 2003. Wpływ środowiska na zmienność
plonowania odmian rzepaku ozimego w warunkach Dolnego Śląska. Rośliny
Oleiste-Oilseed Crops, XXIV (2): 395-403.
Wójtowicz M., Czernik-Kołodziej K. 2003. Reakcja zarejestrowanych odmian
rzepaku ozimego na poziom agrotechniki. Rośliny Oleiste-Oilseed Crops, XXIV
(1): 85-94.
Yan W. 2001. GGE biplot- a windows application for graphical analysis of
multienvironment trial data and other types of two-way data. Agron. J., 93:1111-1118.
Żmuda K. 2003. Możliwości wykorzystania surowców rolniczych do celów
energetycznych. Wieś Jutra, 9: 5-9.
149
Andrzej Latusek, Andrzej Jurkowski
Katedra Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa
53-363 Wrocław, pl. Grunwaldzki 24A
Opiekun naukowy: Dr hab. inż. Henryk Bujak, prof. nadzw.
Praca współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków z Europejskiego
Praca wykonana w ramach Krajowego Programu Doświadczalnictwa
Odmianowego i Rolniczego koordynowanego przez Centralny Ośrodek Badania
Odmian Roślin Uprawnych
150
Katarzyna Łukasiewicz
Krzysztof Gondek
Barbara Filipek-Mazur
EPISTEME
15/2012
s.151-157
ISSN 1895-4421
ZAWARTOŚĆ CYNKU W ZIARNIE PSZENICY JAREJ PO
NAWOŻENIU ZRÓŻNICOWANYMI DAWKAMI SIARKI
ZINC CONTENTS IN THE GRAIN OF SPRING WHEAT AFTER
DIFFERENT DOSES OF SULPHUR FERTILIZATION
Abstrakt. Ocenę wpływu nawożenia zróżnicowanymi dawkami siarki i wapnowania
na plon i zawartość cynku w ziarnie pszenicy jarej przeprowadzono na podstawie
wyników badań z trzyletniego doświadczenia wazonowego. Siarkę stosowano
jednorazowo w pierwszym roku badań w dwóch dawkach: 0,04 g i 0,12 g S·kg-1 s.m.
gleby w formie siarczanu amonu. Doświadczenie obejmowało dwie serie: wapnowaną
i niewapnowaną. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że niezależnie od
serii (0 Ca, + Ca) w pierwszych dwóch latach badań mniejszy plon ziarna uzyskano
w obiektach, w których zastosowano większą dawkę siarki w porównaniu do plonu
z obiektów, w których dawka była trzy razy mniejsza. Wyniki wskazują, że zawartość
cynku w ziarnie pszenicy jarej różniła się w zależności od stosowanego nawożenia,
roku badań, ale największy wpływ na zawartość tego składnika w plonie ziarna
wywarło wapnowanie.
Słowa kluczowe: pszenica jara, cynk, nawożenie
Summary. The assessment of sulphur fertilization and liming effect on the contents
of zinc in the grain of spring wheat was conducted during a three-year pot experiment.
In the 1st year of the research sulphur (as ammonium sulfate form) was applied once
in two doses: 0,04 g and 0,12 g S·kg-1 d.m. soil. The experiment included two series:
liming and non-liming. The obtained results showed that, regardless of the series
(0 Ca, + Ca), in the first two years of the research, less grain yield was obtained
in objects where higher dose of sulphur was applied in comparison to the yield of
objects, in which a three times smaller dose was applied. The results showed that
zinc contents in the grain of spring wheat was different depending on the applied
fertilization, year of the research, but the most important effect on the contents of this
component in the yield of grain had liming.
Key words: spring wheat, zinc, fertilization
151
WSTĘP
Zawartość cynku w roślinach zależy głównie od dostępności tego składnika
w glebie. Istotnym czynnikiem modyfikującym zawartość dostępnych
form cynku w glebie jest nawożenie, nawozami wapniowymi [Bowszys
i in. 2004; Kulczycki 2004]. Optymalne zaopatrzenie roślin w składniki
pokarmowe wpływa na ich prawidłowy wzrost i rozwój, a w konsekwencji
na jakość uzyskanej biomasy [Skwierawska, Zawartka 2009]. Oprócz takich
składników pokarmowych jak azot, fosfor czy potas coraz więcej uwagi
poświęca się siarce, której zasoby glebowe uległy znacznemu zmniejszeniu.
Siarka wpływa na poprawę jakości białka roślin poprzez zwiększenie w nim
zawartości metioniny, fenyloalaniny, lizyny, treoniny czy tryptofanu [Koter
1987]. Nawożenie nawozami zawierającymi siarkę może istotnie wpływać
na odczyn gleby, co ma istotne znaczenie dla dostępność pierwiastków
śladowych, w tym cynku. Dlatego celem przeprowadzonych badań było
określenie wpływu wapnowania i nawożenia zróżnicowanymi dawkami
siarki pszenicy jarej na plon ziarna oraz zawartość w nim cynku.
MATERIAŁY I METODY
Ocenę oddziaływania wapnowania i nawożenia siarką na plon ziarna pszenicy
jarej i zawartość w nim cynku przeprowadzono w warunkach doświadczenia
wazonowego w hali wegetacyjnej. Do badań użyto materiał glebowy (glinę
średnią pylastą zawierającą 44% frakcji granulometrycznej o średnicy
> 0,02 mm) pobrany z warstwy 0 – 30 cm gruntu ornego. Charakterystykę
wybranych właściwości chemicznych materiału glebowego podano w Tab. 1.
Badania prowadzono przez 3 lata w wazonach polietylenowych o średnicy 28
cm i wysokości 38 cm, mieszczących 22,0 kg powietrznie suchego materiału
glebowego. Doświadczenie prowadzono w trzech powtórzeniach i dwóch
seriach, niewapnowanej (0 Ca) i wapnowanej (+ Ca) obejmowało 4 obiekty:
0 – gleba bez nawożenia, NPK – gleba nawożona azotem, fosforem i potasem,
NPK + S1 – gleba nawożona azotem, fosforem, potasem i siarką oraz NPK
+ S3 – gleba nawożona azotem, fosforem, potasem i siarką wprowadzoną
w dawce 3-krotnie większej niż w obiekcie NPK + S1.
Przed założeniem doświadczenia glebę stopniowo nawilżano doprowadzając
ją do wilgotności 30% maksymalnej pojemności wodnej. Po nawilżeniu
część materiału glebowego zwapnowano, w celu podwyższenia wartości
pH, w każdym wazonie oddzielnie. Zabieg ten przeprowadzono
przy użyciu czystego chemicznie CaO ustalając dawkę na podstawie
całkowitej kwasowości hydrolitycznej gleby. Następnie materiał glebowy
niezwapnowany i zwapnowany pozostawiono na 4 tygodnie, uzupełniając
okresowo straty wody. Po tym czasie do gleby wprowadzono i wymieszano
152
Zawartość cynku w ziarnie pszenicy jarej po nawożeniu…
nawozy mineralne. Dawka azotu, fosforu i potasu była taka sama we
wszystkich obiektach i wynosiła odpowiednio: 0,14 g N, 0,10 g P i 0,15
g K·kg-1 s.m. gleby. Siarkę zastosowano jednorazowo w pierwszym
roku badań. Dawka siarki w obiekcie NPK + S1 wynosiła 0,04 g S,
a w obiekcie NPK + S3 wynosiła 0,12 g S·kg-1 s.m. gleby. W obu obiektach
siarkę wprowadzono w formie siarczanu amonu. Nawożenie podstawowe
w pierwszym roku badań w obiektach NPK; NPK + S1; NPK + S3 oraz
uzupełniające w 2 i 3 roku badań zastosowano w formie roztworów czystych
chemicznie soli, odpowiednio: azot (N) w formie NH4NO3, fosfor (P)
w formie Ca(H2PO4)2∙H2O, potas (K) w formie KCl. W drugim i trzecim roku
badań zastosowano uzupełniające dawki azotu, fosforu i potasu, jednakowe
we wszystkich obiektach (0,10 g N; 0,02 g P oraz 0,14 g K·kg-1 s.m. gleby).
W każdym roku doświadczenia uprawiano pszenicę jarą odmiany
„Nawra”. Obsada roślin w wazonie wynosiła 28 sztuk. Pszenicę zbierano
w fazie dojrzałości pełnej ziarna. Długość okresu wegetacji roślin wynosiła:
w pierwszym roku 109 dni; w drugim 104 dni, a w trzecim 96 dni. Podczas
trwania eksperymentu rośliny podlewano wodą destylowaną do 50%
maksymalnej pojemności wodnej gleby.
Po zbiorze, kłosy pszenicy wymłócono mechanicznie. W celu określenia
plonu suchej masy, ziarno suszono (temp. 70oC) w suszarce do stałej
masy. Po wysuszeniu ziarno rozdrobniono w młynku laboratoryjnym
i zmineralizowano w piecu komorowym (450oC przez 5 h), a pozostałość
roztworzono w rozcieńczonym HNO3 (1:2).
W uzyskanych roztworach zawartość Zn oznaczono metodą ICP-AES na
aparacie JY 238 Ultrace (Francja), a uzyskaną zawartość badanego pierwiastka przeliczono na suchą masę materiału.
Uzyskane wyniki opracowano statystycznie według modelu stałego, gdzie
czynnikami było nawożenie, wapnowanie i rok badań. Istotność różnic
pomiędzy średnimi arytmetycznymi oszacowano testem t-Tukeya, przy
poziomie istotności α < 0,05.
WYNIKI I DYSKUSJA
Cynk jest jednym z niezbędnych pierwiastków dla roślin, który wpływa na
ich wzrost, rozwój, a także plonowanie [Kaczor i Brodowska 2009]. Stanowi
m.in.: składnik wielu enzymów, w których odpowiada za powstawanie wiązań
chelatowych pomiędzy enzymem, a substratem jak również bierze udział
w przemianach białek, fosforanów oraz węglowodanów. Niedobór tego
mikroelementu hamuje tworzenie tryptofanu, który jest uważany za materiał
wyjściowy do syntezy regulatorów wzrostu [Prośba-Białczyk i in. 2000].
153
Zastosowane nawożenie, niezależnie od wapnowania spowodowało istotne,
w porównaniu do obiektu nienawożonego zwiększenie plonu ziarna pszenicy
jarej oraz jego wypełnienie (Tab. 2). Nie stwierdzono istotnego wpływu
wapnowania na wielkość plonu ziarna pszenicy jarej, chociaż należy
zaznaczyć, że w pierwszym roku badań rośliny na wapnowanie zareagowały
zmniejszeniem plonu. Reakcja roślin była wynikiem stosunkowo krótkiego
czasu jaki upłynął od wapnowania do wysiewu nasion. W obrębie serii
(0 Ca, + Ca) najmniejszy plon ziarna uzyskano w obiektach, w których
nie zastosowano nawożenia, a wprowadzenie zwiększonej dawki siarki
spowodowało w pierwszych dwóch latach badań wyraźne choć nie
potwierdzone statystycznie zmniejszenie plonu.
Analizując masę tysiąca ziaren należy stwierdzić, że najgorszym wypełnieniem,
niezależnie od serii doświadczenia (0 Ca, + Ca) charakteryzowało się ziarno
z obiektów nienawożonych (Tab. 2). Zastosowanie większej dawki siarki
(NPK + S3), zwłaszcza w serii niewapnowanej (0 Ca) spowodowało
zmniejszenie masy tysiąca ziaren w porównaniu do obiektu, w którym
stosowano dawkę siarki trzy razy mniejszą (NPK + S1).
Zawartość cynku w ziarnie pszenicy jarej różniła się w zależności od
zastosowanego nawożenia, roku badań, ale największy wpływ na zawartość
tego składnika w plonie ziarna wywarło wapnowanie (Tab. 2). Więcej cynku
oznaczono w ziarnie pszenicy z obiektów, w których stosowano nawożenie
w serii niewapnowanej. Nawożenie siarką, w serii niewapnowanej
(0 Ca), zwłaszcza dawką potrójną spowodowało zwiększenie zawartości Zn
w ziarnie pszenicy w pierwszych dwóch latach. Podobny efekt uzyskano
w serii wapnowanej (0 Ca), ale tylko w pierwszym roku.
Oznaczenie
Wartość
pH H2O
6,33 ± 0,01
pH KCl
5,70 ± 0,02
C organiczny (g·kg-1 s.m.)
19,3 ± 1,1
N ogólny (g·kg s.m.)
1,60 ± 0,12
-1
S ogólna (g·kg s.m.)
0,28 ± 0,02
P przyswajalny (mg·kg-1 s.m.)
48,6 ± 1,5
K przyswajalny (mg·kg s.m.)
158,8 ± 5,6
Mg przyswajalny (mg·kg s.m.)
129,1 ± 4,7
Zn ogólny (mg·kg s.m.)
89 ± 0,08
-1
-1
-1
-1
Tab. 1. Wybrane chemiczne właściwości gleby przed rozpoczęciem badań (średnia
± błąd standardowy, n = 3)
154
Nawożenie
Plon ziarna
g s.m.·wazon-1
0 Ca
+Ca
MTZ
g
Zawartość Zn
mg·kg-1 s.m.
0 Ca
+Ca
0 Ca
+Ca
40,6 a
30,1 a-b
32,2 a-b
Rok I
0
46,1 a-d
39,4 a-c
49,5 b-g
NPK
62,8 f-j
50,1 b-f
50,4 c-g
46,1 a-f
50,8 c-g
38,4 a-c
NPK+S1
65,5 h-j
55,2 d-h
51,7 e-g
46,0 a-f
55,1 f-h
39,7 a-d
NPK+S3
63,6 g-j
52,2 c-g
50,9 d-g
42,7 a-b
59,3 g-h
43,1 b-f
0
45,2 a-d
46,7 a-c
42,9 a-b
43,4 a-b
34,2 a-b
27,7 a
NPK
62,9 g-j
60,6 e-i
45,9 a-j
46,0 a-f
54,2 e-h
42,5 b-f
NPK+S1
67,3 h-j
63,9 g-j
49,4 b-g
45,2 a-e
57,9 g-h
40,7 a-e
NPK+S3
65,2 h-j
60,1 e-i
48,1 b-g
43,7 a-c
63,1 g-h
41,6 b-e
Rok II
Rok III
0
37,0 a
39,2 a-b
44,3 a-d
48,1 b-g
38,6 a-c
41,5 b-e
NPK
49,2 a-e
62,7 f-j
52,1 f-g
51,0 d-g
67,2 h
52,6 d-g
NPK+S1
67,8 h-j
74,1 j
53,2 g
53,7 g
60,2 g-h
51,9 c-g
NPK+S3
70,4 i-j
69,6 i-j
51,3 e-g
48,6 b-g
61,5 g-h
58,6 g-h
Tab. 2. Plon i MTZ oraz zawartość cynku w ziarnie pszenicy jarej. Wartości
oznaczone tymi samymi literami nie różnią się istotnie przy poziomie istotności
α < 0,05 według testu t-Tukeya; czynniki: nawożenie × seria × rok
Zarówno niedobór jak i nadmiar mikroelementów w glebie może wpływać
niekorzystnie na plonowanie roślin oraz pogarszać cechy jakościowe plonu.
Biodostępność cynku w glebie jest modyfikowana wieloma czynnikami np.
pojemnością sorpcyjną gleby, zawartością materii organicznej, odczynem
gleby, nawożeniem oraz zdolnością rośliny do jego pobierania [Gondek i Kopeć
2004]. Zmiany zawartości cynku w biomasie roślin obserwowała również
w badaniach Kozłowska-Strawska [2009]. Największą zawartość w częściach
generatywnych spośród różnych gatunków roślin cytowana autorka uzyskała
w nasionach gorczycy białej nawożonej roztworem saletrzano-mocznikowym
z siarką. Zawartość ta była ok. 1,5 razy większa od ilości stwierdzonych
w nasionach innych gatunków roślin. W nasionach rzepaku najkorzystniej
na zawartość cynku wpływała aplikacja siarki w formie CaSO4·2H2O
oraz roztworu saletrzano-mocznikowego z dodatkiem siarki. Natomiast
w ziarniakach pszenicy jarej największą ilość oznaczono w obiekcie, w którym
rośliny nawożono roztworem saletrzano-mocznikowym z siarką.
155
WNIOSKI
• W porównaniu do plonu ziarna z obiektów, w których zastosowano
mniejszą dawkę siarki w pierwszych dwóch latach mniejszy plon
uzyskano w obiekcie, w którym siarkę zastosowano w dawce trzykrotnie
większej, niezależnie od wapnowania.
• Nawożenie pszenicy większą dawką siarki, niezależnie od serii (0 Ca,
+ Ca) spowodowało gorsze wypełnienie ziarna.
• Zawartość cynku w ziarnie pszenicy jarej różniła się w zależności od
stosowanego nawożenia, roku badań, ale największy wpływ na zawartość
tego składnika w ziarnie wywarło wapnowanie.
LITERATURA
Bowszys T., Bobrzecka D., Ruszkowski K., Wojciechowski T. 2004. Wapnowanie
jako zabieg modyfikujący zawartość i wynos cynku z plonem żyta ozimego. Zesz.
Probl. Post. Nauk Rol., 502: 27-34.
Gondek K., Kopeć M. 2004. Heavy metal binding by humus in soil of long-term static
fertilizer experiment at Czarny Potok. Chem. i Inż. Ekol., 7: 561-572.
Kaczor A., Brodowska M. 2009. Zawartość i pobieranie miedzi i cynku przez rośliny
w zależności od formy siarki oraz od sposobu nawożenia azotem. Zesz. Probl.
Post. Nauk Rol., 541:165-170.
Koter M. 1987. Chemia Rolna. PWN, Warszawa. ss. 595.
Kozłowska-Strawska J. 2009. Zmiany zawartości cynku w roślinach nawożonych
różnymi formami siarki. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, nr 40:
254-261.
Kulczycki G. 2004. Wpływ nawożenia siarką elementarną na zawartość
mikroelementów w roślinach i glebach. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 502: 199-213.
Prośba-Białczyk U., Spiak Z., Mydlarski M. 2000. Wpływ nawożenia na zawartość
mikroelementów w buraku cukrowym. Cz. II. Cynk. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol.,
471: 449-454.
Skwierawska M., Zawartka L. 2009. Zmiany kwasowości gleby i plonowania roślin
pod wpływem nawożenia siarką. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 538: 221-229.
156
Katarzyna Łukasiewicz, Dr hab. Krzysztof Gondek,
Prof. dr hab. Barbara Filipek-Mazur
Katedra Chemii Rolnej i Środowiskowej
e-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Barbara Filipek-Mazur
157
Jolanta Majcher – Łoś
Adam Radkowski
EPISTEME
15/2012
s.159-169
ISSN 1895-4421
WPŁYW ZRÓŻNICOWANEGO NAWOŻENIA MINERALNEGO NA
JAKOŚĆ MURAWY GREEN POLA GOLFOWEGO
THE IMPACT OF THE DIVERSIFIED MINERAL FERTILIZATION ON
THE VALUATION OF FEATURES OF THE GOLF TURF – GREEN
Abstrakt. Badania przeprowadzono w 2011 roku na terenie mistrzowskiego pola
golfowego w Paczółtowicach. W eksperymencie oceniano wpływ zmniejszającej się
dawki nawozowej na jakość murawy green. Przez większość okresu trwania doświadczenia warunki były sprzyjające do wzrostu i rozwoju traw gazonowych. Do oceny
stosowano 9-stopniową skalę bonitacyjną opracowaną przez Prończuka w której 9°
oznaczało najwyższą jakość trawnika, a 1° najniższą. Badania obejmowały: ogólny
aspekt estetyczny, zadarnienie, kolor i strukturę liścia w sezonach wiosna, lato i jesień,
przezimowanie oraz tolerancję na choroby w okresach ich silnego nasilenia (pleśń
śniegową i brunatną plamistości liści). Na podstawie wyników badań dowiedziono,
że zmniejszenie podstawowej dawki nawozowej o 20% nie wpłynęło istotnie na
zmniejszenie jakości badanej murawy green. Obniżenie ilości wniesionego składnika
o 40% i 60% w widoczny sposób obniżyło estetyczną wartość nawierzchni. Nawożenie
dodatkowe traw gazonowych miało istotny wpływ na polepszenie się ich jakości przy
niewielkiej ilości nawozu podstawowego. Dobrze ułożony program nawozowy pozwala
zaoszczędzić czas i pieniądze, jakie wiążą się z utrzymaniem pola golfowego.
Słowa kluczowe: nawożenie mineralne, aspekt ogólny, zadarnienie, przezimowanie
Summary. The experiment was conducted on a certain area of the golf course in
Paczóltowice in 2011. It aimed at appraising the impact of a fertilizer dose reduction on
the quality of the green. Favourable growing conditions for turf were observed during
almost the whole experimental period. Prończuk’s 9-degree scale (where 9° was to
denote the highest quality, and 1° the lowest one) served as a basis to estimate the trial
results. The studies were comprised of the general aspect, the sward, the leaf colour
and the leaf structure in such seasons as spring, summer and autumn, overwintering,
as well as disease resistance in intensification periods. Taking the experiment results
into account, it was deduced that the 20-percent reduction in the basic fertilizer
dose did not affect the quality of the studied green. The 40 and 60-percent fertilizer
diminution significantly depreciated the general appearance value of the discussed
surface. Foliar fertilization of the plants was noticed to have a considerable impact
on their quality improvement, although a limited amount of the basic fertilizer was
applied. Concerning the results, it may be stated that a well-prepared fertilization
programme may save time and money which are needed to maintain a golf course.
Key words: mineral fertilizing, general aspect, sward, overwintering
159
WSTĘP
Trawniki sportowe cechują się niską, zwartą i elastyczną darnią, wytrzymałą
na udeptywanie i rozrywanie [Canaway 1990, Domański 1998a, Grabowski
i in. 2002, Jankowski i in. 1999, Kinds 1985]. O jakości murawy decyduje
przede wszystkim dobór gatunków i odmian traw gazonowych do
mieszanek, przygotowanie podłoża (warstwy nośnej) oraz stosowane
zabiegi pielęgnacyjne [Domański 1998b, Harkot i Czarnecki 1999]. Aby
uzyskać idealną murawę należy umiejętnie dobrać gatunki traw, które
różnią się między sobą wymaganiami glebowymi i pokarmowymi, siłą
wzrostu i sposobem krzewienia, podatnością na choroby i szkodniki, a także
odpornością na intensywne czy ekstensywne użytkowanie. W praktyce
stosuje się mieszanki traw gazonowych, które lepiej przystosowują się do
panujących warunków środowiska i są bardziej tolerancyjne na warunki
niesprzyjające. Fachowa pielęgnacja i nawożenie dostosowane do potrzeb
środowiska pozwala uczynić pole golfowe nie tylko terenem gry ale również
obszarem wartościowym ekologicznie. Prawidłowo nawożony trawnik ma
soczystozielony kolor, jest gęsto zadarniony, posiada siłę do wzrostu oraz
nie jest opanowywany przez chwasty, choroby i insekty. Niestety błędy
w nawożeniu mogą uwidocznić się po kilku tygodniach, a nawet dopiero
w następnym sezonie. Najczęstszym popełnianym przez greenkeeperów jest
używanie zbyt małych dawek nawozu, co w krótkim czasie prowadzi do
wykorzystania naturalnych zasobów gleby, a co za tym idzie pogorszenia
jakości murawy.
Celem pracy była ocena murawy „green” pod względem jakości w zależności
od zastosowanego nawożenia. Głównym celem było zmniejszenie dawki
azotu w stosunku do dawki obecnie stosowanej przez właściciela pola
golfowego, przy równoczesnym zastosowaniu dolistnej aplikacja żelaza dla
zachowania najwyższej jakości murawy.
MATERIAŁ I METODY
Doświadczenie założono metodą losowanych bloków w czterech
powtórzeniach na terenie murawy „green” pola golfowego Kraków Valley
Golf & Country Club sp. z o.o., w miejscowości Paczółtowice, na wysokości
około 393 m n.p.m. Powierzchnie „green” założono od podstaw w 2011
roku i obsiano mieszanką traw o składzie: Festuca rubra commutata 60%,
Festuca rubra trichophylla 20% i Agrostis capillaris 20%. Murawa była
koszona codziennie a przed turniejami nawet dwukrotnie w ciągu dnia na
wysokość 3 – 6 mm. Przeprowadzone doświadczenie znajdowało się na
specjalnie podzielonym na osiem części obszarze „green”. Każda cześć miała
powierzchnię 120 m2 i była badana pod kątem zastosowania zmniejszonej
160
Wpływ zróżnicowanego nawożenia mineralnego na jakość…
dawki nawozu azotowego, którą wzbogacano o dolistną aplikacją żelaza. Dla
zrealizowania celu pracy założono następujące warianty:
• Wariant 1 – obiekt kontrolny – obszar na którym w okresie wegetacyjnym wysiano
nawóz mineralny, granulowany w ilości 340 kg N, 80 kg P2O5 i 360 kg K2O
• Wariant 1´ – obszar na którym w okresie wegetacyjnym wysiano nawóz
mineralny, granulowany w ilości 340 kg N, 80 kg P2O5 i 360 kg K2O + dolistna
aplikacja żelaza
• Wariant 2 – dawkę nawozu zmniejszono o 20% w stosunku do obiektu
kontrolnego
• Wariant 2´ – dawkę nawozu zmniejszono o 20% w stosunku do obiektu
kontrolnego + dolistna aplikacja żelaza
kontrolnego
kontrolnego
Żelazo stosowano w formie chelatu 13% Fe (chelator EDTA+HEEDTA)
w dawce po 130 g Fe∙ha-1 na początku każdego miesiąca. Sprawdzenie stopnia
porażenia przez grzyby powierzchni „green” przeprowadzono w 2010 r.
Oceny badanych cech trawników dokonano wykorzystując 9-stopniową
skalę, w której 1 oznacza cechę złą, 5 dostateczną, a 9 cechę wysoce
pożądaną. Skala ta opracowana przez Prończuka [1993] oparta została na
systemie bonitacyjnym traw gazonowych. Analizie poddano następujące
właściwości trawników: ogólny aspekt estetyczny (OA), zadarnienie (Z),
delikatność liścia (DL), kolor blaszki liściowej (KL), przezimowanie (PR)
oraz tolerancję na choroby (T).
Obserwacje dwóch pierwszych cech (OA, Z) wykonano 3 razy w sezonie
wegetacyjnym (wiosna, lato, jesień). Kolor i strukturę liścia (DL, KL)
skontrolowano jesienią, przezimowanie (PR) – wczesną wiosną w 2012 roku,
natomiast podatność na choroby (T) w okresach ich silnego nasilenia. Przy
określaniu barwy liścia posłużono się katalogiem barw. Stan murawy po
stopnieniu śniegu zweryfikowano z kondycją trawnika sprzed okresu zimowego.
Gatunki grzybów rozpoznano na podstawie kluczy fitopatologicznych
i opracowań monograficznych. Do oceny wpływu wybranych czynników
zastosowano analizę wariancji, a istotność różnic oceniono testem Duncana.
161
WYNIKI I DYSKUSJA
Według Prończuka [1993] spośród 16 cech użytkowych trawnika pierwsze
miejsce zajmuje aspekt ogólny czyli wygląd trawnika, jego atrakcyjność.
Cecha ta zależy od wielu składników, które są oceniane jako całość. Należą
do nich m.in.: zwartość darni, barwa liści, struktura blaszki liściowej,
występowanie szkodników i chwastów jak również podatność na choroby.
W trakcie badań otrzymano za aspekt ogólny noty wahające się w zależności
od terminu oceny oraz zastosowanego nawożenia od 6,0° do 9,0° (Tab. 1).
Uzyskane wyniki wykazały, że dopiero zmniejszenie standardowej dawki
nawozowej o 40% istotnie wpływa na jakość murawy „green”. Zatem
bez szkody dla wyglądu murawy można ograniczyć podstawową dawkę
nawozów o 20%. Jednocześnie otrzymane wyniki wskazują na istotny wpływ
nawożenia dodatkowego na jakość poszczególnych wariantów.
Obiekt
Aspekt ogólny
Zadarnienie
wiosna
lato
jesień
wiosna
lato
jesień
1
8,7ab
8,3b
8,8b
8,5b
9,0b
8,9b
1’
9,0b
8,8b
9,0b
8,5b
9,0b
8,9b
2
8,5a
8,2b
8,5ab
8,5b
9,0b
8,9b
2’
8,8b
8,6b
8,9b
8,5b
9,0b
8,9b
3
8,4a
7,7a
6,2a
8,2a
8,8ab
8,5a
3’
8,7ab
7,9a
7,3a
8,5b
9,0b
8,8b
4
8,4a
7,6a
6,0a
8,1a
8,7a
8,4a
4’
8,6a
7,9a
7,2a
8,4ab
8,9ab
8,8b
Tab. 1. Wyniki oceny traw gazonowych na murawie „green” (skala 9°; a, b – grupy
jednorodne wg testu Duncana) oznaczenie obiektów w rozdziale „Materiał i metody badań”
Podczas przeprowadzonych obserwacji najwyższą punktacją murawa „green”
cechowała się w sezonie wiosennym, w którym średnia nota wyniosła 8,6°.
Natomiast w najsłabszym okresie jesiennym średnia wyniosła 7,7°. Wysoka
nota na początku okresu wegetacji wszystkich wariantów była związana
z wieloletnim programem nawożenia stosowanym na „green” w poprzednich
sezonach. Niższe oceny jakie odnotowano w sezonie letnim na wszystkich
obiektach mogą wskazywać na niewystarczające zaspokojenie potrzeb
pokarmowych roślin w tym okresie. Przyczyną mogą być również wysokie
temperatury powietrza wykraczające poza optymalne warunki wzrostu traw
w okresie letnim.
162
Spośród badanych obiektów najwyższą wartością aspektu ogólnego cechował
się wariant 1’ z nawożeniem dodatkowym. Otrzymał on maksymalną
notę 9,0° zarówno w okresie wiosennym jak i jesiennym. Był to obiekt
o doskonałym jakościowo aspekcie ogólnym. Również bardzo wysoką ocenę
otrzymał wariant 2’ (średnia wartości 8,8°). Najsłabiej pod tym względem
w stosunku do obiektu kontrolnego na przestrzeni całego okresu wegetacyjnego
wypadły obiekty 3 i 4. Ich oceny pod koniec wegetacji wyniosły zaledwie
odpowiednio 6,2° i 6,0°. Jednakże na obiektach analogicznych gdzie
zastosowano nawożenie dodatkowe (3’ i 4’) różnice względem obiektu
kontrolnego były mniejsze, a wartości ich aspektu ogólnego w okresie
jesiennym większe o ponad 1,1° w porównaniu do wartości wariantów
3 i 4 bez nawożenia dodatkowego.
Zdaniem Prończuka [1993] i Domańskiego [1992] bardzo ważną cechą
trawników jest również zagęszczenie runi. Jak wynika z tabeli nr 1 ocena
zadarnienia w różnych okresach i na różnych wariantach mieściła się
w przedziale od 8,1° do 9,0° co świadczy o dużej jakości darni (Tab. 1).
Podobnie jak przy aspekcie ogólnym najlepsze okazały się obiekty 1’,
2 i 2’. Były one identyczne jak próba kontrolna. W sezonie wiosennym ich
wartość wynosiła 8,5°, by latem osiągnąć maksymalną notę 9,0° i jesienią
nieznacznie spaść do wartości 8,9°. Na tych obiektach występowała idealnie
zwarta darń. Dla wariantów 3 i 4 również można mówić o bardzo wysokim
wyniku. Nawet najniższa wartość (8,1°) jaką zanotowano wiosną na obiekcie
4 jest w pełni zadowalająca.
Na wysoką jakość zadarnienia murawy wiosną mogło mieć wpływ także
przezimowanie traw, które mogło być lepsze niż w latach ubiegłych z uwagi
na łagodną i krótką zimę. Niższe oceny zadarnienia w sezonie wiosennym są
związane z wpływem niskich temperatur w okresie zimowym, które mogą
przyczynić się do słabszego startu roślin [Lipińska, Baryła 2004]. Rezultaty
badań przeprowadzonych jesienią mogą świadczyć o stopniu regeneracji oraz
odporności składników runi na intensywność użytkowania podczas sezonu
wegetacyjnego [Kulik 2007].
Ocena przezimowania miała na celu ustalenie jaki procent blaszek
liściowych został uszkodzony podczas zimy w wyniku niskiej temperatury
i innych czynników klimatycznych. Średnia jego wartość wyniosła 8,6° dla
wszystkich wariantów. W odniesieniu do próby kontrolnej (8,7°) wysokie
noty za ten parametr otrzymały obiekty nawożone dodatkowo 1’ i 2’ (9,0°).
Na szczególną uwagę zasługują warianty 3 i 4 na których rok wcześniej
znacznie zmniejszono ilość wnoszonych składników pokarmowych.
Mimo tego ocena przezimowania wypadła na nich bardzo korzystnie bo
odpowiednio 8,4° i 8,3° (Tab. 2). Świadczyć to może o tym, że nawet takie
obiekty mogą wykazać wysoką wartość przezimowania przy zmniejszonej
intensywności użytkowania w okresie jesiennym i przy sprzyjających
163
warunkach pogodowych zimą. Wysoka ocena wszystkich obiektów może
wskazywać na wystarczające zaopatrzenie roślin w mikro– i makroskładniki
zapobiegające uszkodzeniu blaszek liściowych.
Obiekt
Kolor liścia
jesienią
Struktura liścia
(smukłość)
Przezimowanie
1
8,5b
8,8b
8,7b
1’
9,0b
9,0b
9,0b
2
8,5b
8,8b
8,5ab
2’
9,0b
9,0b
9,0b
3
7,0a
8,7ab
8,4a
3’
7,9ab
8,8b
8,5ab
4
6,8a
8,5a
8,3a
4’
7,8ab
8,7ab
8,4a
Tab. 2. Wyniki oceny traw gazonowych na murawie „green” (skala 9°; a, b – grupy
jednorodne wg testu Duncana). Oznaczenie obiektów w rozdziale „Materiał i metody badań”
Poza wyżej omawianymi cechami przy ocenie muraw na „green” należy
również uwzględnić cechy szczegółowe tj. smukłość liścia i kolor blaszki
liściowej. Zdaniem niektórych autorów [Prończuk 1993; Jankowski
i wsp., 1999] najbardziej efektownie wyglądają trawy z wąskimi blaszkami
liściowymi, zwłaszcza o ciemnozielonej barwie.
Podatność na choroby
Obiekt
Pleśń śniegowa
(Microdochium nivale)
Brunatna plamistość liści
(Drechslera siccans)
1
8,2a
8,0a
1’
8,3a
8,3a
2
8,2a
8,0a
2’
8,5ab
9,0b
3
8,6ab
8,0a
3’
9,0b
9,0b
4
8,6ab
8,0a
4’
9,0b
9,0b
Tab. 3. Wyniki oceny traw gazonowych na murawie „green” pod kątem podatności
na choroby (skala 9°; a, b – grupy jednorodne wg testu Duncana). Oznaczenie
obiektów w rozdziale „Materiał i metody badań”
164
Na uwagę zasługują tu wszystkie obiekty na których zastosowano nawożenie
dodatkowe. Najwyższą ocenę za strukturę liścia oraz jego barwę uzyskały
warianty 1’ i 2’. Należy również zauważyć, że obiekty 3’ i 4’ wykazały
znaczną różnicę (odpowiednio o 0,9° i o 1,0°) od analogicznych obiektów
3 i 4 z konwencjonalnym nawozem wieloskładnikowym (Tab. 2).
Oceniając podatność na pleśń śniegową da się zauważyć tendencję odwrotnie
proporcjonalną w stosunku do wielkości nawożenia. Można stwierdzić, iż im
mniejsza była ilość podstawowa wniesionego składnika pokarmowego tym
odporność na patogen była wyższa (Tab. 3). W przypadku oceny skierowanej
na tolerancję traw w stosunku do brunatnej plamistości liści wszystkie
obiekty gdzie stosowano jedynie standardowe nawożenie wieloskładnikowe
cechowały się taką samą wartością czyli 8,0°. Natomiast na wariantach
2’, 3’ oraz 4’ na których zastosowano dodatkowe nawożenie odnotowano
wzrost tolerancji na patogen Drechslera siccans i obszary te były całkowicie
od niego wolne (Tab. 3).
Wysokie wartości oceny tolerancji traw na oba patogeny świadczą o dużej
odporności na nie zastosowanych gatunków na badanej powierzchni
„green”. Według Prończuk [1997] największy wpływ na wystąpienie chorób
mają błędy w pielęgnacji trawników. Można zatem stwierdzić, iż zabiegi
pielęgnacyjne były przeprowadzone w sposób optymalny.
WNIOSKI
•
Zmniejszenie dawki nawozowej o 20% względem obiektu kontrolnego
nie wpłynęło ujemnie na ocenę zadarnienia, koloru liścia, struktury
blaszki liściowej oraz podatności na choroby murawy „green”,
w przeciwieństwie do zmniejszenia dawki podstawowej o 40 i 60%,
które spowodowało spadek wartości oceny aspektu ogólnego zwłaszcza
w okresie jesiennym maksymalnie o 2,8°.
•
Kolor blaszki liściowej ocenianej w sezonie jesiennym najgorzej
prezentował się na obiektach 3 i 4, gdzie dawka konwencjonalnych
nawozów była mniejsza o kolejno 40% i 60% w porównaniu z obiektem
kontrolnym. Zanotowano tutaj spadek wartości oceny względem
kontroli średnio o 19%. W analogicznych wariantach gdzie zastosowano
nawożenie dodatkowe udało się zmniejszyć niekorzystny wpływ na
zabarwienie liścia o ponad 10%.
•
Przezimowanie oraz struktura blaszki liściowej wypadły bardzo
korzystnie (ich średnia wartość oceny przekroczyła 8,6°) bez względu
na ilość i rodzaj nawożenia.
165
•
Nawożone dodatkowo żelazem obiekty 2’, 3’ i 4’ charakteryzowały się
całkowitą odpornością na brunatną plamistość liści traw. Wartość oceny
odporności na tę chorobę wariantów nawożonych konwencjonalnie
była niższa o 12,5% względem dodatkowo nawożonych. Dodatkowo
obiekty 2’, 3’ i 4’ były również odporne na drugi z badanych patogenów
– Microdochium nivale.
•
Niezależnie od ilości wniesionego składnika nawozowego na obiektach
1, 2, 3 i 4 odporność na patogen Drechslera siccans była identyczna.
166
LITERATURA
Canaway P.M. 1990. A comparison of different methods of establishment using see
and sod on the cover and playing quality of for turf footboll. Journal of Sports.
Turf Research Inst. No 66, ss. 9 – 28.
Domański P. 1992. System badań i oceny odmian traw gazonowych w Polsce. Biul.
IHAR nr 183: ss. 251–263.
Domański P. 1998 a. Trawy darniowe – kostrzewa czerwona, wiechlina łąkowa, życica
trwała. Synteza wyników doświadczalnictwa odmianowego. Centralny Ośrodek
Badania Odmian Roślin Uprawnych Słupia Wielka, ss. 1-21.
Domański P. 1998 b. Metodyka badań wartości gospodarczej odmian (WGO) roślin
uprawnych. COBORU. Słupia Wielka, Wyd. I, ss. 1–33.
Grabowski K., Grzegorczyk S., Benedycki S., Kwietniewski H. 2002. Wzrost i rozwój
niektórych odmian traw w siewie czystym i mieszankach przeznaczonych na
trawniki sportowe w roku siewu. Przegląd Naukowy 1(24), ss. 113–122.
Harkot W., Czarnecki Z. 1997. Wpływ sposobu przygotowania podłoża na szybkość wschodów
polskich odmian traw gazonowych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 451, ss.263–269.
Jankowski K., Ciepiela G., Jodełka J., Kolczarek R. 1999. Analiza porównawcza
mieszanek gazonowych uprawianych w warunkach Podlasia. Fol. Univ. Agric.
Stetin. 197, Agricultura (75), ss. 133–140.
Kinds H.P.P. 1985. Development in sports turfgrasses over past 25 years. Zeitschrift
für Wegetationstechnik 8, ss. 64–70.
Kulik M. A. 2007. Wpływ warunków glebowych, sposobu użytkowania i składu
mieszanki na zadarnienie pastwiska. Uniwersytet Marii Curie – Skłodowskiej
Lublin vol. LXII, ss. 99-108.
Lipińska H., Baryła R. 2004. Zużycie wody na ewapotranspiracje wybranych gatunków
traw w zależności od poziomu wody gruntowej i składu gatunkowego mieszanek.
Uniwersytet Marii Curie-Skłodowska Lublin vol. LIX, Nr 2, E 2004, ss. 840-846.
Prończuk M. 1997. Kompendium wiedzy o chorobach traw i ich zapobieganiu na
trawnikach. IHAR Radzików. Wyd. III, ss. 33.
Prończuk S. 1993. System oceny traw gazonowych. Biul. IHAR 186: ss. 127– 132.
Adam Radkowski, Jolanta Majcher – Łoś
email: [email protected]
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Mirosław Kasperczyk
167
Mateusz Malinowski, Jakub Sikora
Sylwia Kurdziel, Iwona Krzystanek
EPISTEME
15/2012
s.169-176
ISSN 1895-4421
WYKORZYSTANIE TERMOGRAFII DO NIEINWAZYJNEJ ANALIZY
WEWNĘTRZNYCH USZKODZEŃ MIĄŻSZU JABŁEK
USING THERMOGRAPHY IN THE APPLE FLESH INTERNAL
DAMAGE NON-INVASIVE ANALYSIS
Abstrakt. Wysokie wymagania konsumentów zawsze wymuszały na przedsiębiorcach potrzebę
stałego monitoringu jakości ich produktów. Jedno z ważniejszych wyzwań, jakie stawiane jest
współczesnej inżynierii przemysłu rolno – spożywczego to dokładne i jednocześnie szybkie
wykrywanie niewidocznych uszkodzeń wewnętrznych owoców i warzyw przechowywanych w
chłodniach. Uszkodzenia miąższu powstają zarówno w czasie zbiorów, jak i na różnych etapach
przechowywania. Niezdiagnozowane uszkodzenia wewnętrzne produktów mogą stać się
przyczyną obniżenia ich jakości, a w konsekwencji ceny przy sprzedaży. Obecnie stosowane metody
analizy takich uszkodzeń należą do drogich i nieefektywnych. Alternatywą dla wykonywania
monitoringu takich uszkodzeń może być wykorzystanie technik termograficznych. Analizie
termograficznej uszkodzonego miąższu poddano jabłka 5 odmian: Champion, Golden Delicious,
Ligol, Rubin i Granny Smith. Uszkodzenia wykonano metalową kulą, a następnie obszar ten
zaznaczano markerem. Uszkodzenie nie były widoczne na skórce jabłek. Analiza termograficzna
jabłek poddawanych działaniu niskich i wysokich temperatur (termografia aktywna) pozwoliła
na określenie miejsc występowania uszkodzeń miąższu. Analiza wyników wykazała, że
fragment skórki jabłka, pod którym występowało uszkodzenie zostało zobrazowane jako obszar
o obniżonej temperaturze. W zależności od odmiany jabłek, temperatura radiacyjna
w uszkodzonym obszarze obniżyła się średnio o 0,4oC.
Słowa kluczowe: termografia aktywna, uszkodzenia wewnętrzne, jabłka
Summary. High consumers requirements have always forced on the food producers a need to
monitor the quality of their products. One of the most important tasks of modern agricultural
engineering and agro - food industry is precise and fast detection of invisible internal damage
in the products stored in the coolers. Damages are formed at harvest time and at different
stages of storage. Undetected internal damage in the product can also lead to reduction of
their prices. At present applicable methods of analyses of these damages are expensive and
therefore nonfunctional. The use of thermography is an alternative method of monitoring these
damages. Five varieties of apples: Champion, Golden Delicious, Ligol, Rubin and Granny Smith
underwent thermographic analyses of the damaged pulp. The damages were done by a metal
ball. They were not visible on the apple skin. Apples were exposed to low and high temperatures
(active thermography). That allowed to define the location of pulp damage. Analyses of the
results showed that the fragments of apple skin with internal damage were visualized as an
area with the low temperature. Depending on the variety of apples, radiation temperature in the
damaged area decreased on average of 0,4oC.
Key words: active thermography, internal damage, apples
169
Mateusz Malinowski, Jakub Sikora, Sylwia Kurdziel, Iwona Krzystanek
WSTĘP
Jakość owoców i warzyw jest ważnym aspektem badań agrofizycznych. Jak
wynika z licznych doniesień literaturowych istnieje potrzeba poszukiwania
alternatywnych metod wyznaczania fizycznych parametrów określających
ich jakość [Baranowski 2008]. W procesie sortowania jabłek istotnym
problemem jest opracowanie skutecznej metody wykrywania obić. Pomimo
iż obicia stanowią przyczynę odrzucenia największej liczby owoców
na liniach sortowniczych, do ich wykrycia stosowane są nadal metody
sortowania ręcznego [Leemans i in. 2002, Xing i Baerdemaeker 2007]. Obicie
definiuje się jako uszkodzenie tkanki owocu na skutek sił zewnętrznych,
powodujących fizyczne zmiany tekstury oraz/lub chemiczne zmiany koloru,
zapachu, i tekstury [Mohsenin 1986]. Istniejące obecnie systemy sortownicze
nie potrafią skutecznie oddzielić owoców z obiciami, które na skórce nie
pozostawiły brązowego śladu. Jest to spowodowane tym, że większość
systemów wykorzystuje zakres światła widzialnego i bliskiej podczerwieni
(do 3 μm), a więc koncentrują się one na wykrywaniu brązowienia, które
w przypadku świeżo obitych owoców może nie występować lub występować
w sposób niewyraźny [Xing i in. 2006]. Nawet wysoce rozbudowane wizyjne
systemy sortowania, przeprowadzające pełnospektralną analizę koloru, które
korzystają z zaawansowanych procedur przetwarzania i analizy obrazów, nie
są w stanie poradzić sobie się z tym problemem w przypadku ciemnego koloru
skórki owoców lub niewielkiej powierzchni obić. Potencjalne możliwości
dają metody: rentgenograficzna i rezonansu magnetycznego [Schatzki i in.
1997], jednak ze względu na koszt tych metod, nie zostały one dotychczas
włączone do istniejących systemów sortowniczych.
Ponieważ wymiana ciepła pomiędzy ciałem stałym, np. owocem, i otoczeniem
może zachodzić poprzez przewodzenie, promieniowanie i konwekcję, jednym
z testowanych rozwiązań analizy uszkodzeń owoców jest wykorzystanie
termografii. Termografia to proces obrazowania w paśmie średniej podczerwieni
(długości fali od ok. 0,9 do 14 μm). Pozwala ona na rejestrację promieniowania
cieplnego emitowanego przez wszystkie przedmioty i obiekty, których
temperatura jest wyższa niż zero bezwzględne. Termografia wykorzystywana jest
w takich dziedzinach przemysłu jak: budownictwo, ciepłownictwo, diagnostyka
układów energoelektronicznych, diagnostyka urządzeń mechanicznych
i medycyna [Wróbel 2010]. Istnieją dwa rodzaje termografii: pasywna i aktywna.
Termografia aktywna wymaga w czasie badania dostarczenia do badanego
obiektu fizycznego zewnętrznego źródła pobudzenia cieplnego. Na termogramie
otrzymujemy wówczas możliwość detekcji defektów pod powierzchnią
analizowanego materiału. Wynika to z faktu, że przepływ ciepła w materiale
determinowany jest jego właściwościami cieplnymi oraz innymi właściwościami
fizycznymi tego obiektu, tj. rozmiarem, kształtem, masą, objętością, strukturą
wewnętrzna, grubością, gęstością, wilgotnością, jędrnością, etc.
170
Wykorzystanie termografii do nieinwazyjnej analizy...
Jeżeli wewnątrz badanego obiektu występują niejednorodności właściwości
cieplnych, a więc zróżnicowanie przenikania ciepła do jego wnętrza,
możliwe jest otrzymanie na jego powierzchni śladów termalnych tych
niejednorodności, a w konsekwencji kontrastów termalnych między strukturą
nienaruszoną materiału i zaburzeniem [Baranowski 2008]. Tkanki owocu po
obiciu zmieniają swoje właściwości cieplne (dyfuzyjność cieplną) na skutek
utraty w nich wilgoci i powstawania korkowatej tkanki o mniejszej gęstości.
Baranowski [2008], Varith i in. [2003] dokonali obserwacji temperatury
skórki jabłek po silnym obiciu (upuszczenie jabłka z wysokości 0,46 m)
i przechowywaniu ich w temperaturze 26°C przy wilgotności 50%. Przebiegi
zmian temperatury powierzchni owocu z obiciem w czasie wykazały dla
badanych odmian występowanie różnic temperatury między częścią obitą
i nieobitą w zakresie od 0,5°C do 1,5°C. Ze względu na szybszy spadek
temperatury w miejscu z obiciem po wyłączeniu impulsu cieplnego może
nastąpić sytuacja, w której temperatura powierzchni nad częścią obitą
będzie niższa niż nad częścią bez obicia. Dlatego oczekiwać można na
obrazie termograficznym kontrastu termalnego z niższą temperaturą części
nad powierzchnią obitą [Baranowski 2008]. Ponieważ jabłka, które zostały
pobrane badaniom posiadały świeże obicia, zachodzi pytanie, czy istnieje
możliwość wykorzystania termografii aktywnej do wykrywania takich obić
po zadaniu impulsu cieplnego, poprzez kąpiel w ciepłej wodzie i osuszenie
przed umieszczeniem ich w chłodni.
Celem przeprowadzonych badań było określenie możliwości wykorzystania
termografii aktywnej do bezinwazyjnego wyznaczania wewnętrznych
uszkodzeń miąższu jabłek poddanych kąpieli wodnej przed przechowaniem.
Ponadto w badaniach określono różnice w temperaturze radiacyjnej
powierzchni jabłek (wyjętych z kąpieli wodnej i osuszonych) pomiędzy
obszarami z defektem, a obszarami nieuszkodzonego miąższu.
MATERIAŁ I METODA
Do analizy przyjęto 5 odmian jabłek: Champion, Golden Delicious, Ligol,
Rubin i Granny Smith. Na jabłkach wykonano celowe obicia opuszczając
na ich powierzchnię z wysokości 0,5 m, metalową kulę o średnicy 2 cm
i masie 0,04 kg. Jabłka przed umieszczeniem w chłodni zostały poddane
działaniu wody o temperaturze 48-54 0C w celu poprawienia ich trwałości
i jakości na czas przechowywania. Jest to działanie stosowane w zamian
preparatów chemicznych. Czas ekspozycji jabłek na wysoką temperaturę
wynosił 20 sekund i stanowił impuls cieplny do badań termograficznych.
Pomiary temperatury radiacyjnej wykorzystujące wcześniejsze zastosowanie
dodatkowego strumienia cieplnego nazywane są termografią aktywną. Pomiary
temperatury radiacyjnej (promieniowania cieplnego) owoców prowadzono
171
w ustalonych i kontrolowanych warunkach zewnętrznych. Laboratorium
było termostatowane, a w trakcie rejestracji termograficznych kontrolowano
temperaturę powietrza, wilgotność oraz ciśnienie atmosferyczne. Wszystkie
serie pomiarowe przeprowadzono w temperaturze powietrza 20,5°C, przy
wilgotności względnej 65%, w świetle dziennym. Badania wykonano kamerą
termograficzną na specjalnie w tym celu zaprojektowanym stanowisku
badawczym. Jabłka były badane w kilka sekund po wyjęciu z kąpieli wodnej.
Kamera termograficzna ThermaCAM e300, którą wykonano termogramy
posiadała następujące parametry: zakres widmowy: 7,5 – 13 µm, ekran: 2,5”,
16 – bitowa głębia barw, zakres temperatur: od -20 do 1200 0C, dokładność
odczytu: 2%, rozdzielczość ekranu: 240 x 320 pikseli.
W przeprowadzonych badaniach odległość pomiędzy kamerą a badaną
powierzchnią owocu wynosiła 0,5 m. Badany owoc znajdował się
w wyczernionym pudełku, tak aby maksymalnie wyeliminować wpływ
temperatury otoczenia na analizowany obiekt (rys. 1). Analiza termogramów
została wykonana na oprogramowaniu ThermaCAM QuickReport 1.1 oraz
MS Office Excel. Weryfikacja obserwacji polegała na przekrojeniu jabłka,
w celu określenia głębokości obić. Dodatkowo wykonano pomiary
powierzchni obicia po obraniu skórki, a także pomiary gęstości i wilgotności
miąższu jabłek. Badanie wilgotności wykonano metodą suszarkową.
Powierzchnię obicia na podstawie zdjęcia rastrowego określono w programie
AutoCAD.
WYNIKI
Rysunek 1 przedstawia stanowisko badawcze wykorzystane do badań. Rysunek
2 prezentuje zdjęcie rastrowe jabłka odmiany Ligol przed przekrojeniem (A)
i po przekrojeniu (B) oraz termogram (C). Na termogramie można zauważyć
miejsce charakteryzujące się obniżoną temperaturą (kolor czerwony – temp
25,30C). W miejscu tym występuje tkanka, która posiada inne właściwości
termiczne i świadczy o wystąpieniu obicia. Na zdjęciu rastrowym w miejscu
obicia nie widać żadnych zmian na skórce owocu.
W Tab. 1 zamieszczono statystyczną analizę uzyskanych termogramów.
Dla każdej z pięciu odmian jabłek określono średnią gęstość właściwą
jabłka zawartość wody, średnią temperaturę radiacyjną miejsca obicia,
średnią temperaturę radiacyjną pozostałej powierzchni jabłka, powierzchnię
obicia oraz średnią głębokość zbrązowienia się miąższu, a także różnicę
w temperaturach pomiędzy obszarami obitym i nieobitym.
172
1
2
3
Rys. 1. Stanowisko badawcze. 1 – stojak z regulacją wysokości kamery
termograficznej od obiektu, 2 – kamera termograficzna, 3 – obiekt badawczy
Miejsce obicia jabłka
Rys. 2. Termogram i zdjęcia rastrowe dla obitego jabłka odmiany Rubin
173
Ligol
Rubin
Granny
Smith
Średnia temp.
radiacyjna miejsca
obicia
Champion
Liczba prób
Golden
Delicious
Odmiana
Cecha
Jedn.
n
30
30
30
30
30
C
25,52
25,19
25,39
25,14
25,17
0
Odchylenie
-
0,087
0,109
0,102
0,105
0,101
0
C
25,7
25,4
25,6
25,3
25,4
0
C
25,3
25,0
25,1
24,8
25,0
0
C
26,06
25,46
25,82
25,56
25,57
-
0,325
0,177
0,173
0,183
0,121
Max
0
C
27,1
25,9
26,3
26,0
25,9
Min
0
C
25,5
25,1
25,3
25,0
25,3
0
C
0,54
0,27
0,43
0,42
0,4
g.cm-3
0,796
0,817
0,802
0,886
0,898
Wilgotność miąższu
%
86,59
86,37
86,72
88,41
86,33
Średnia pow. obicia
Średnia głębokość
obicia
cm2
4,27
4,21
3,63
4,58
4,46
mm
11,28
9,63
8,51
10,47
10,79
Max
Min
Średnia temp.
radiacyjna pozostałej
części jabłka
Odchylenie
Różnica temp.
pomiędzy obszarami
Gęstość właściwa
miąższu
Tab. 1. Charakterystyka wybranych właściwości fizycznych i termicznych
analizowanych jabłek
Największą różnicę w temperaturach radiacyjnych pomiędzy miejscem obitym
i tkanką nieuszkodzoną zarejestrowano dla odmiany Golden Delicious (0,54
0
C), a najmniejszą dla odmiany Champion (0,27 0C). Dla pozostałych odmian
różnica ta kształtowała się na poziomie 0,4 0C. Najgłębsze uszkodzenie
miąższu zaobserwowano dla odmiany Golden Delicious. Maksymalna
głębokość zbrązowienia miąższu dla wszystkich odmian przekraczała
8 mm. Najpłytsze uszkodzenie miąższu zaobserwowano dla odmiany Ligol,
która charakteryzowała się również najmniejszą powierzchnią obicia.
Średnia powierzchnia uszkodzenia wewnętrznego jabłek badanych odmian nie
przekraczała 5 cm2. Nie zaobserwowano istotnej korelacji pomiędzy różnicami
w temperaturze miejsc obitego i nieuszkodzonego, a właściwościami
fizycznymi tkanki jabłek (tj. gęstości i zawartości wody w miąższu).
174
W ramach prowadzonego doświadczenia dokonano kilku serii stałego
pomiaru temperatury radiacyjnej powierzchni jabłek, która pozwoliła na
określenie czasu uzyskania przez powierzchnię jabłka temperatury 200C
(temperatura bazowa wynosiła 4 0C – jabłka wyjęte z chłodni). Dla każdego
z badanych owoców czas ten wynosił ponad 70 minut. Najdłużej temperaturę
200C uzyskiwały jabłka odmiany Granny Smith (ponad 120 minut).
DYSKUSJA I WNIOSKI
Wykonane badania dowodzą, iż techniki termografii aktywnej mogą zostać
wykorzystane do bezinwazyjnej oceny niewidocznych uszkodzeń miąższu
jabłek. Analiza wyników wykazała, iż przy użyciu metody termografii
aktywnej można zaobserwować tkankę wewnętrznie uszkodzoną,
zobrazowaną kontrastem cieplnym wywołanym zewnętrznym impulsem
cieplnym. Podczas pobudzenia cieplnego, niejednorodności właściwości
cieplnych, wynikające ze zmiany właściwości tkanki po obiciu, powodują
powstawanie na powierzchni tych materiałów kontrastów termicznych, które
mogą być skutecznie rejestrowane urządzeniem termograficznym. Kontrast
cieplny pomiędzy obszarem uszkodzonym i nieuszkodzonym zawierał się
w przedziale od 0,27 do 0,54 0C. Zastosowana metoda, wykorzystująca
kąpiel w ciepłej wodzie, powoduje wymycie wosku ze skórki jabłka, co daje
ujednolicenie właściwości fizycznych jego powierzchni i zmniejsza błąd
odczytu promieniowania cieplnego.
175
LITERATURA
Baranowski P. 2008. Temperatura radiacyjna wybranych owoców i nasion jako
parametr oceny ich jakości. Acta Agrophysica, 159. Lublin s. 29-49
Leemans V., Magin H., Destain M.F., 2002. On-line fruit grading according to their
external quality using machine vision. Biosyst. Eng., 83, s. 397-404.
Mohsenin N.N., 1986. Physical properties of plant and animal materials. Gordon
Breach.
Schatzki T.F., Haff R.P., Young R., Can I., Le L.C., Toyofuku N., 1997. Defect
detection in apples by means of X-ray imaging. Trans. ASAE 40 (5), s. 1407-1415.
Varith J., Hyde G.M., Baritelle A.L., Fellman J.K., Sattabongkot T., 2003. Noncontact bruise
detection in apple by thermal imaging. Innov. Food Sci. Emerg. Technol., s. 211-218.
Wróbel A. 2010b. Termografia w pomiarach inwentarskich obiektów budowlanych.
Rozprawa habilitacyjna. Monografie 209, Wyd. AGH, Kraków
Xing J., Baerdemaeker D.J., 2007. Fresh bruise detection by predicting softening index of
apple tissue using VIS/NIR spectroscopy. Postharvest Biol. Technol., 45 s. 176-183.
Xing J., Bravo C., Moshou D., Ramon H., Baerdemaeker D.J., 2006. Bruise detection
on ‘Golden delicious’ apples by VIS/NIR spectroscopy. Comput. Electron. Agric.,
52, s. 11-20.
mgr inż. Mateusz Malinowski, dr inż. Jakub Sikora,
inż. Iwona Krzystanek, inż. Sylwia Kurdziel
Instytut Inżynierii Rolniczej i Informatyki
Ul. Balicka 116b, 30-149 Kraków
176
Jan Mółka
EPISTEME
15/2012
s.177-185
ISSN 1895-4421
ANALIZA PROCESU SPALANIA ZIARNA ZBOŻA
COMBUSTION ANALYSIS OF CEREAL GRAINS
Abstrakt. Analiza składu spalin ziarna zbóż, której wyniki informują o doborze
współczynnika nadmiaru powietrza oraz o występowaniu m.in. niepożądanego tlenku
węgla w spalinach, jest narzędziem do regulacji i optymalizacji procesu spalania.
Obecność tlenku węgla w spalinach świadczy o niedostatecznej ilości tlenu w komorze
spalania. W pracy przedstawiono wyniki analizy spalin z ziarna owsa, pszenicy,
jęczmienia oraz wyznaczono współczynnik nadmiaru powietrza l i temperaturę
spalin tsp przy użyciu analizatora Testo350 w celu wydzielenia faz spalania. Na ich
podstawie określono stabilność procesu dla badanych paliw w określonych zakresach
l i przy danych zawartościach dwutlenku węgla. Najmniejszy współczynnik
l podczas spalania uzyskano dla jęczmienia w fazie pirolizy w zakresie od 1,2 do
2,06, a największy dla pszenicy od 2,1 do 6,7. Natomiast najmniejszą zawartość
tlenku węgla w tej samej fazie uzyskano dla jęczmienia o wartości 0,05%. Spośród
przebadanych ziaren zbóż dla pszenicy uzyskano największą temperaturę spalin 511°C.
Słowa kluczowe: ziarno zbóż, współczynnik nadmiaru powietrza, dwutlenek węgla
Summary. Analysis of gas composition of cereal grains is a tool for controlling and
optimizing the combustion process. The results inform the selection of the excess air
ratio and the occurrence of undesirable for instance carbon monoxide in the exhaust.
The presence of carbon monoxide in the exhaust indicates insufficient oxygen in the
combustion chamber. The results of gas analysis with a grain of oats, wheat, barley
and determination of the excess air ratio l and exhaust temperature tsp using the
analyzer Testo350 to separate the phases of combustion. Based on the phase stability
of the combustion process specified for the tested fuels in certain areas l and the
contents of carbon dioxide. The smallest ratio during combustion were obtained for
barley during pyrolysis in the range 1.2 to 2.06, and the largest for wheat from 2.1
to 6.7. The lowest content of carbon monoxide in the same phase were obtained for
barley, valued at 0.05%. Among the tested wheat grains obtained the highest exhaust
gas temperature 511 ° C.
Key words: grain cereals, the coefficient of excess air, carbon dioxide
177
Jan Mółka
WSTĘP
Współczesna energetyka poszukuje źródeł energii odnawialnej. Do tej grupy
paliw zaliczana jest biomasa, która obecnie w 4% (190 [mln t/rok]) zaspakaja
zapotrzebowanie na energię w krajach Unii Europejskiej. Zobowiązania, które
przyjęła Polska, przewidują zwiększenie do 15% udziału energii ze źródeł
odnawialnych w zużyciu energii ogółem w kraju w 2020 roku [Nowa Energia
2008]. Udział energii z wierzby energetycznej, ślazowca pensylwańskiego
i miskanta stanowi w Polsce tylko 30% pozyskiwanej biomasy, a biopaliwa
te z uwagi na problemy związane ze zbiorem i likwidacją plantacji nie
pokryją oczekiwanego zapotrzebowania na energię [Ściążko i inni 2006].
Wobec zaistniałej sytuacji wprowadzono odpowiednie uregulowanie prawne
zezwalające na traktowanie ziarna zboża jako odnawialnego źródła energii
z przeznaczeniem na spalanie [Rozporządzenie 2008]. Według Pudlika [2011]
analiza spalania polega na pomiarowym sprawdzeniu, w jakich ilościach
komorę spalania opuszczają, doprowadzone do niej w paliwie, pierwiastki
palne oraz nie palne. W przypadku związków palnych powinny to być
wyłącznie molekuły CO2 i H2O, ale często występują CO oraz H2 świadczące
o niezupełnym spalaniu oraz sadza i lotny koksik w spalinach. Dodatkowo
nadmiar powietrza powinien być możliwie najniższy i taki, aby eliminować
spalanie niezupełne. Celem pracy była analiza procesu spalania ziarna
wybranych zbóż na podstawie ich składu spalin, współczynnika nadmiaru
powietrza l, temperatury spalin oraz określenie faz spalania biomasy
w oparciu o zmiany zawartość CO2 w spalinach.
MATERIAŁ I METODY
Materiał badawczy stanowiło ziarno wybranych zbóż: owsa, pszenicy ozimej
i jęczmienia ozimego. Dla każdego z materiałów usypanych w warstwie wykonano
po 10 prób spalania dla dwóch różnych mas paliwa (250 g i 350 g). Wysokość
warstwy usypanej przed spalaniem w przypadku 250 g wynosiła od 9 do 12 mm,
natomiast dla 350 g od 11 do 14 mm i zależała ona od gęstości usypnej danego
zboża. Wg. Kusińska [2007] gęstość w stanie zsypnym oraz porowatość warstwy
ziarna są ze sobą ściśle powiązane i wpływają na opory przepływu powietrza
w komorze spalania. Przy stałym natężeniu przepływu powietrza opory przepływu
mają wpływ na zmienny współczynnik nadmiaru powietrza, który w fazie pirolizy
powinien być zbliżony do wartości λ od 1 do 2,5 przez stosunkowo długi okres
czasu (przynajmniej połowę okresu spalania). Badania w tej fazie prowadzono
przy stracie kominowej od 10 do 15% ilości ciepła oddawanego ze spalinami do
otoczenia, a pomiar kończono w trzeciej fazie spalania pozostałości koksowniczej
przy stracie ciepła do 20%. Do analizy spalin wykorzystano elektroniczny
analizator Testo350S, który pobiera gaz z kanału spalinowego, przy pomocy
sondy pomiarowej przeznaczonej do pracy w temperaturze do 1000°C, jest
transponowany do sensorów gazu: CO2, O2, CO (z kompensacją H2).
178
Analiza procesu spalania ziarna zboża…
WYNIKI I DYSKUSJA
Ziarna zbóż, podobnie jak paliwa stałe konwencjonalne ulegają spalaniu
w trzech fazach: podgrzewania i odparowania wilgoci, pirolizy oraz spalania
pozostałości koksowniczej [Kordylewskiego 2005]. Rodzaj spalania
w poniższych badaniach zaliczono do niezupełnego, ponieważ w lotnych
produktach procesu zaobserwowano gazy palne – głównie CO oraz H2.
Analiza spalanego ziarna owsa przy dawce paliwa 250 g charakteryzowała się
najkrótszym czasem suszenia i odparowania wilgoci, spośród przebadanych
ziaren zbóż, który wynosił 3 minuty (Rys.1). W fazie tej współczynnik
nadmiaru powietrza bardzo szybko osiągnął wartość λ = 1,71. Na granicy
faz, odparowania wilgoci i pirolizy, zawartość CO2 w spalinach osiągnęła
wartość ok.6%, natomiast zawartość CO w tym czasie zmalała z wartości
0,48% do 0,29%. W fazie pirolizy CO osiągnęło zawartość 0,12%, przy
dziesięciokrotnie mniejszej zawartości H2 w spalinach, natomiast wartość
współczynnika λ mieściła się w przedziale od 1,71 do 3,3 - przyczyną
była niestabilność procesu spalania związana z nierównomiernym
wykorzystaniem dostarczonego powietrza w zachodzących reakcjach
chemicznych w komorze spalania podczas pirolizy. Średnie spalanie tej
dawki ziarna owsa trwało 23 minuty. Faza pirolizy trwała około 14 minut,
natomiast faza spalania pozostałości koksowniczej (żarzenia się i spopielania)
była o połowę krótsza. Gdy ilość ciepła emitowanego ze spalinami do
otoczenia, czyli strata kominowa, przekraczała 20% pomiar przerywano.
Dodatkowo wraz z przyrostem zawartości CO2 w fazie pirolizy zwiększała
się temperatura spalin owsa (Rys.2). Każda niestabilność procesu spalania
związana z wydzieleniem mniejszej ilości CO2 skutkowała obniżeniem
temperatury spalin i chwilowymi stosunkowo intensywnymi stanami spalania
niezupełnego, któremu towarzyszyło zwiększenie zawartości CO i H2
w spalinach. Kontrola składu spalin sprowadzała się do eliminacji tych
stanów, poprzez odpowiednią zmianę dostarczanego strumienia powietrza do
komory spalania. Temperatura spalin, pomimo zaniku płomienia i wyłącznego
żarzenia spalanej biomasy w fazie powstawania pozostałości koksowniczych,
malała bardzo wolno, ze względu na nagrzanie elementów komory spalania,
które w tym czasie oddawały ciepło spowalniając jej obniżenie. W ramach
badań na zaprojektowanym stanowisku, poszukiwano optymalnych
parametrów procesu spalania, między innymi masy paliwa dostarczonego
jednorazowo do paleniska, która zapewniłaby poprawę stabilności procesu
spalania w fazie pirolizy. W związku z tym zwiększano masę badanego
paliwa o 50 g i dopiero przy 350 g biomasy uzyskano zadawalającą stabilność
procesu i mały współczynnik nadmiaru powietrza λ (Rys. 3a) mieszczący
się w zakresie wartości, w fazie pirolizy od 1,47 do 2,18 gdzie, aż przez 13
minut piroliza zachodziła przy współczynniku λ kształtującym się poniżej
2. Zaobserwowano również, że niezależnie od masy próbki owsa maksymalna
temperatura spalin ( Rys. 2, Rys. 3b) oscylowała wokół wartości 330 °C.
179
Jan Mółka
Rys.1. Fazy spalania dla owsa o masie 250g – spalanie z nadmiarem powietrza
Rys. 2. Wpływ współczynnika nadmiaru powietrza na temperaturę spalin
180
Rys. 3 Spalanie z nadmiarem powietrza: a) fazy spalania dla owsa o masie 350 g, b)
wpływ współczynnika nadmiaru powietrza na temperaturę spalin
Analiza spalin ze spalania ziarna pszenicy o masie próbki 250 g (Rys. 4a
i 4b) wykazała bardzo mały poziom zawartości CO2 sięgający około 4%, przy
stosunkowo małym poziomie zawartości CO (0,058% do 0,18%) w fazie
pirolizy. Spalaniu ziarna pszenicy towarzyszyła długa faza podgrzewania
i odparowywania wilgoci, która trwała około 4 minuty. Następnie przez 15
minut faza suszenia i pirolizy były nierozgraniczone i najprawdopodobniej
fazy te zachodziły jednocześnie z dużym udziałem ciągłego osuszania,
a wydzielająca się wilgoć w znacznym stopniu ograniczała spalanie. Analizując
dane zamieszczone na Rys. 4a zauważono, że tylko pomiędzy 19 i 21 minutą
procesu zachodził piroliza, gdyż zawartość CO2 w spalinach przekraczała 7%.
181
Jan Mółka
W wyniku braku intensywnego spalania w II fazie, pozostałości koksownicze
również powstawały znacznie wcześniej w skrajnych obszarach paleniska,
w którym płomień zanikł szybciej niż w jego środkowej części. Dodatkowo,
na podstawie obserwacji stwierdzono, że ziarno w tym czasie tliło się. Zbyt
mała temperatura towarzysząca spalaniu bezpłomieniowemu wpłynęła na
stapianie się niespalonych do końca poszczególnych ziaren pszenicy ze sobą
tworząc frakcje żużlu o różnej wielkości i kształcie.
Rys. 4. Spalanie z nadmiarem powietrza: a) fazy spalania dla pszenicy o masie 250g,
b) wpływ współczynnika nadmiaru powietrza na temperaturę spalin.
182
Rys. 5 Spalanie z nadmiarem powietrza: a) fazy spalania dla pszenicy o masie 350g,
b) wpływ współczynnika nadmiaru powietrza na temperaturę spalin.
Bardzo długi czas osuszania ziarna zaobserwowano również przy próbie
pszenicy o masie 350g (Rys. 5a i 5b) wynoszący około 10 minut, po
którym zawartość CO2 na pograniczu z fazą pirolizy (13 min) osiągnęła
7,28%. Faza II dla ziarna pszenicy w odniesieniu do ziarna owsa wykazała
większą niestabilność, ze względu na zaobserwowane wahania zawartości
CO2 w spalinach oraz nie wykorzystany nadmiar powietrza doprowadzony
do komory spalania, którego wartość chwilowa zwiększyła się do 6,75.
183
Jan Mółka
Zaletą spalania ziarna pszenicy była niska zawartość wodoru H2 w gazach
spalinowych o wartości do 0,012%. Analiza spalin ziarna jęczmienia (Rys.
6a) wykazała, że czas spalania był podobny do czasu jaki zanotowano dla
ziarna owsa (ok. 26 minut), a maksymalna temperatura spalin (Rys. 6b) była
nieco mniejsza niż w przypadku pszenicy (511°C) i wynosiła 487°C.
Rys. 6. Spalanie z nadmiarem powietrza: a) fazy spalania dla jęczmienia o masie
350g, b) wpływ współczynnika nadmiaru powietrza na temperaturę spalin
WNIOSKI
Na podstawie przeprowadzonej analizy spalin wyodrębniono, dla każdego
z ziarna zbóż 3 fazy spalania, ze względu na zmieniającą się zawartość
CO2 w spalinach. Na podstawie uzyskanych wyników można sformułować
następujące wnioski:
184
• Najmniejszy współczynnik l przy spalaniu w warstwie uzyskano dla jęczmienia
w okresie pirolizy w zakresie od 1,2 do 2,06, a największy dla pszenicy od 2,1 do 6,7.
• Maksymalną temperaturę spalin uzyskano dla pszenicy, a najmniejszą dla owsa.
• Najmniejsza chwilową zawartość tlenku węgla i wodoru w fazie pirolizy uzyskano
dla ziarna jęczmienia.
Faza pirolizy dla ziarna owsa i jęczmienia charakteryzowała się znacznym
wzrostem CO2 w spalinach i małym współczynnikiem λ. Natomiast dla ziarna
pszenicy faza ta występowała jednocześnie z fazą suszenia i odparowaniem
wilgoci. od 10 nawet do 15 minut.
LITERATURA
Nowa Energia 2008, Materiały z konferencji „Ciepło z biomasy w praktyce 2008”.
05.03.2008 r. Kielce, Targi Energii Odnawialnej ENEX.
Kusińska E. 2007. Wpływ porowatości ziarna owsa na opór przepływu powietrza.
Inżynieria Rolnicza. Nr 8 (96). s. 149-155
Kordylewski W., Spalanie i paliwa, wydanie IV poprawione, Oficyna Wydawnicza
Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005.
Pudlika W., Termodynamika, Wyd. Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2011.
Ściążko M., Zuwała J., Pronobis M., 2006 – Zalety i wady współspalania biomasy
w kotłach energetycznych na tle doświadczeń eksploatacyjnych pierwszego roku
współspalania biomasy na skalę przemysłową. Energetyka, s. 207–220.
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008r, Dz.U. Nr 156, poz.969.
Jan Mółka
Katedra Inżynierii Mechanicznej i Agrofizyki
Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki
Opiekun naukowy: dr hab. inż. Bogusława Łapczyńska- Kordon
185
Dorota Nowak
Agnieszka Baran
Czesława Jasiewicz
EPISTEME
15/2012
s.187-195
ISSN 1895-4421
BADANIE INTERAKCJI METALI CIĘŻKICH PRZY WYKORZYSTANIU
BIOTESTU PHYTOTOXKIT. CZ. I. INTERAKCJE KADMU I MIEDZI
INTERACTION STUDY OF HEAVY METALS USING PHYTOTOXKIT
BIOTEST. PART I. INTERACTION OF CADMIUM AND COPPER
Abstrakt: Celem badań była ocena interakcji kadmu i miedzi przy wykorzystaniu
biotestu Phytotoxkit FTM. Badania przeprowadzono na glebie ciężkiej o składzie
granulometrycznym gliny średniej pylastej. Ocenę wrażliwości roślin testowych na
działanie zanieczyszczonej gleby kadmem i w mieszaninie kadmu z miedzią, oparto
na podstawie pomiaru długości korzeni roślin testowych po kilku dniach ekspozycji
w stosunku do wzrostu tych roślin na glebie bez dodatku w/w pierwiastków.
Na podstawie wyników uzyskanych w warunkach testu Phytotoxkit, wykazano
toksyczność gleby zanieczyszczonej kadmem jak również w mieszaninie z miedzią.
Każda zastosowana dawka pierwiastków powodowała zahamowanie wzrostu
młodych korzeni roślin testowych. Jednakże seria obejmująca mieszaninę kadmu
i miedzi, wykazywała mniejszą fitotoksyczność, aniżeli seria z samym kadmem.
Słowa kluczowe: kadm, miedź, interakcje, toksyczność, Phytotoxkit FTM
Summary: Aim of this study was to evaluate the interaction of cadmium and copper
with the Phytotoxkit FTM biotest. The study was conducted on heavy soil granulometric
composition of silty clay medium. Assessment of the sensitivity of test plants to the soil
contaminated with cadmium and a mixture of copper was based on the measurement
of root length of test plants after several days of exposure in relation to the growth of
these plants on the soil without the addition of the aforementioned elements. Based
on the results obtained in terms test Phytotoxkit FTM demonstrated the toxicity of soil
contaminated with cadmium and copper in the mixture. Each dose of the elements
used to cause inhibition of growth of young roots of test plants. However, the series
includes a mixture of cadmium and copper, exhibited less phytotoxicity than the series
of the cadmium.
Key words: cadmium, copper, interaction, toxicity, Phytotoxkit FTM
187
WSTĘP
Badania toksyczności mieszanin substancji chemicznych powinny
uwzględniać możliwość ich interakcji. Wzajemne oddziaływanie substancji
może mieć charakter: antagonistyczny (obserwowany efekt toksyczny jest
mniejszy niż przewidywany); synergistyczny (obserwowany efekt jest
większy niż przewidywany); neutralny (obserwowany efekt jest zależny od
toksyczności jednej substancji); addytywny (efekty sumują się: toksyczności
obserwowane i przewidywane są równe sumie toksyczności pojedynczej
substancji) [Dutka i Kwan 1982]. W literaturze nie występuje jedna
zalecana metoda określania toksyczności mieszanin. Badania prowadzone
są z wykorzystaniem różnych organizmów wskaźnikowych oraz różnych
substancji np. metali ciężkich lub związków organicznych [Wiącek-Rosińska
2010]. Nadmiar metali ciężkich zarówno niezbędnych dla roślin (miedź), jak
i nie spełniających funkcji metabolicznych (kadm) działa szkodliwie. Kadm
jest jednym z najbardziej toksycznych metali ciężkich, natomiast miedź, w
porównaniu do kadmu, jest dużo mniej szkodliwa dla organizmów roślinnych.
Niemniej jednak zanieczyszczenie gleb kadmem i miedzią może prowadzić
do ograniczenia prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin, a w konsekwencji
obniżyć poziom ich plonowania. Celem badań była ocena interakcji kadmu
i miedzi przy wykorzystaniu testu Phytotoxkit FTM.
MATERIAŁY I METODY
Badania przeprowadzono na glebie ciężkiej o składzie granulometrycznym
gliny średniej pylastej. Charakterystykę gleby przedstawiono w tabeli 1 i 2.
Parametr
Jednostka
Gleba
Odczyn
pHKCl
4,5
C-organiczny
g ∙ kg
20,3
-1
Kwasowość hydrolityczna (Hh)
Suma wymiennych kationów (S)
Pojemność sorpcyjna (T)
31,15
mmol(+)∙ kg−1
Fosfor przyswajalny
Potas przyswajalny
136,65
146,6
mg ∙ kg
−1
Magnez przyswajalny
Tab. 1. Skład chemiczny gleby
188
105,5
114
76,8
Badanie interakcji metali ciężkich przy wykorzystaniu biotestu…
Cu
Ni
Pb
Cd
Zn
Mn
mg ∙ kg
Mg
K
Fe
−1
Ogólne
(HNO3+HClO4)
6,1
7,3
55,7 1,02 143,9 491,6 662,5 831,8
20,1
Rozpuszczalne
(1 mol HCl)
3,5
0,5
44,8
170
0,85
46,9
129,2
54,6
58,5
Tab. 2. Zawartość całkowita i rozpuszczalna pierwiastków
W pierwszym etapie badań przeprowadzono doświadczenie inkubacyjne,
w którym badaną glebę zanieczyszczono kadmem i miedzią. Doświadczenie
prowadzono w pojemnikach o pojemności 2 dm3 przez okres trzech miesięcy
(05.07. – 05.09.2010). Schemat doświadczenia obejmował dwie serie:
A i B. Serię A stanowiły obiekty ze wzrastającym poziomem kadmu: 0, 2,
4, 8, 16, 32 i 64 mg Cd ∙ kg-1 s. m. gleby. Natomiast obiekty serii B były
zanieczyszczone kadmem (w dawkach: 0, 2, 4, 8, 16, 32 i 64 mg Cd ∙ kg-1 s. m.
gleb) oraz miedzią w dawce 40 mg Cu ∙ kg-1 s. m. gleby. Kadm zastosowano
w formie 3CdSO4 ∙ 8H2O cz.d.a. natomiast miedź w formie CuSO4 ∙ 5H2O
cz.d.a. (firmy POCH). Obiekt kontrolny stanowiła gleba bez dodatku kadmu
i miedzi. W drugim etapie badań, po okresie 3 miesięcznej inkubacji oceniono
reakcję roślin na zanieczyszczenie gleby kadmem i miedzią przy pomocy
testu Phytotoxkit. Celem tego testu było określenie wpływu kadmu i miedzi
na zahamowanie wzrostu młodych korzeni roślin w stosunku do wzrostu
tych roślin w glebie kontrolnej. W teście tym standartowo wykorzystano
3 gatunki roślin: jedną z klasy jednoliściennych Sorghum saccharatum oraz
dwie z klasy dwuliściennych - Sinapis alba. i Lepidium sativum. Rośliny te
są zalecane w normach międzynarodowych do badań toksyczności [OCED
208, ISO 11269-2]. Test wykonano zgodnie ze standardową procedurą.
Po inkubacji, wysuszony w temperaturze pokojowej i przesiany przez
sito o średnicy oczek 2 mm materiał glebowy umieszczono na płytkach
testowych. Następnie próbki gleby nawilżono wodą destylowaną do 100%
pełnej pojemności wodnej. Napełnione płytki testowe glebą i odpowiednio
nawilżone, przykryto papierowym filtrem i wysiano nasiona roślin w ilości 10
na płytkę. Tak przygotowane płytki testowe inkubowano w pozycji pionowej
w temperaturze 25±3°C w ciemności przez okres 72 h. Całość doświadczenia
przeprowadzono w 3 powtórzeniach dla każdej z badanej kombinacji dawka
miedzi, kadmu - roślina. Rejestrację obrazu dokonano przy użyciu skanera, a do
pomiarów długości korzeni zastosowano program analizy obrazu „Image Tools”.
Reakcję roślin na obecność kadmu i miedzi określono na podstawie pomiaru
długości korzenia. Schemat doświadczenia inkubacyjnego podano w tabeli 3.
189
Seria A
Seria B
Cd [mg ∙ kg s.m.]
Cd [mg ∙ kg s.m.]
Kontrola
0
0
0
I
0
0
40
II
1
1
40
-1
-1
Cu [mg ∙ kg-1s.m.]
III
2
2
40
IV
4
4
40
V
8
8
40
VI
16
16
40
VII
32
32
40
VIII
64
64
40
Tab. 3. Schemat doświadczenia
WYNIKI I DYSKUSJA
Biorąc pod uwagę parametry oceny toksyczności tj. kiełkowanie nasion
i wzrost młodych korzeni roślin testowych ocenia się, iż zdolność kiełkowania
jest wskaźnikiem, na który w stosunkowo niewielkim stopniu wpływa
obecność metali ciężkich, substancji ropopochodnych, niektórych polimerów
czy odcieków ze składowisk odpadów komunalnych [Adam i Duncana 2002,
An 2004, Huicong i in. 2007]. W związku z powyższym, ocenę wrażliwości
roślin testowych na działanie zanieczyszczonej gleby kadmem i miedzią
oparto na podstawie pomiaru długości korzeni roślin testowych po kilku
dniach ekspozycji w stosunku do wzrostu tych roślin na glebie bez dodatku
ww. metali. Wpływ kadmu i jego mieszaniny z miedzią na wzrost korzeni
przedstawiono na rysunkach (rys.1-3).
Rys. 1 Procentowe zahamowanie wzrostu korzeni nasion rukwi w glebie ciężkiej pod
wpływem kadmu i miedzi
190
Rys. 2. Procentowe zahamowanie wzrostu korzeni nasion gorczycy w glebie ciężkiej
pod wpływem kadmu i miedzi
Rys. 3. Procentowe zahamowanie wzrostu korzeni nasion sorgo w glebie ciężkiej pod
wpływem kadmu i miedzi
Otrzymane wyniki wskazują na redukcję wzrostu korzeni pod wpływem
wzrastających dawek samego kadmu i w mieszaninie z miedzią (Rys. 1-3).
Stopień zahamowania procesu wzrostu korzeni nasion roślin testowych pod
wpływem zanieczyszczenia gleby był zróżnicowany. Rośliną najbardziej
wrażliwą na zanieczyszczenie gleby kadmem była gorczyca (0-70%), (Rys.
2), % zahamowanie wzrostu korzeni tej rośliny było największe. Natomiast
rośliną najbardziej odporną na fitotoksyczne oddziaływanie kadmu na glebie
ciężkiej było sorgo a następnie rukiew. Stopień zahamowania wzrostu
korzeni sorgo przy najwyższej dawce kadmu (64 mg Cd ∙ kg-1 s. m.) wyniósł
40% (Rys. 3) natomiast dla rukwi 45% (Rys. 1). Rośliną najbardziej odporną
na wzrastające dawki kadmu w mieszaninie z miedzią, w glebie ciężkiej była
rukiew a następnie gorczyca. Stopień zahamowania wzrostu korzeni rukwi
w zależności od dawki kadmu w mieszaninie z miedzią w glebie ciężkiej,
191
wyniósł od 0 do 11% (Rys. 1), a gorczycy od 0 do 20% (Rys. 2). Rośliną
najbardziej wrażliwą na fitotoksyczne oddziaływanie mieszaniny kadmu
i miedzi okazało się sorgo. Zahamowanie wzrostu korzeni wyniosło tu od
0 do 63%, (Rys. 3). Podsumowując, rośliną, która najsilniej reagowała na
zanieczyszczenie gleby kadmem, była gorczyca a w mieszaninie z miedzią
sorgo. Stopień zahamowania wzrostu korzeni tych roślin w danych seriach
był najwyższy. Seria obejmująca mieszaninę kadmu i miedzi, wykazywała
mniejszą fitotoksyczność dla gorczycy i rukwi, aniżeli seria z samym
kadmem. W przypadku sorgo zależność ta była odwrotna.
W celu oceny efektów toksycznych, jakie mogą wywoływać zanieczyszczenia
obecne w glebie stosuje się testy z wykorzystaniem różnych grup organizmów
żywych [Klimkowicz – Pawlas i in. 2007]. Mikrobiotestem roślinnym
wykorzystanym w niniejszej pracy jest test Phytotoxkit. Wielu autorów
podaje, iż oznaczenia szybkości kiełkowania i wzrostu korzeni roślin
w środowisku skażonym są szybką i przydatną metodą do oceny toksyczności
m. in. kompostów [Baran i Oleszczuk 2006] oraz metali ciężkich [Baran
i in. 2008]. Tego typu badania, pozwalają na wstępną biologiczną ocenę
stanu środowiska i mogą stanowić wartościowe uzupełnienie analiz fizycznochemicznych [Baran i Oleszczuk 2006]. Powszechnie wiadomo, że rośliny
pobierają ze środowiska pierwiastki, które są im niezbędne do prawidłowego
funkcjonowania (miedź) jak również te pierwiastki, które nie mają znaczenia
fizjologicznego a ponadto mogą wykazywać toksyczne działanie (kadm).
Pobieranie metali ciężkich z gleby przez roślinę uwarunkowane jest
szeregiem czynników, do których zaliczyć można m. in. gatunek uprawianej
rośliny, zawartość metali ciężkich w glebie, odczyn (pH) czy też zawartość
substancji organicznej [Gruca – Królikowska i Wacławek 2006]. Czynnikiem,
który niewątpliwie wpłynął na wyniki niniejszych badań był odczyn gleby
(pH). Kabata – Pendias i Pendias [1999] donoszą, iż odczyn gleby jest
jednym z głównych czynników, jaki wpływa na formę, w jakiej metale
ciężkie występują w środowisku glebowym i w jakim stopniu są dostępne
dla roślin. Gleba ciężka użyta w niniejszych badaniach charakteryzowała się
odczynem bardzo kwaśnym o pHKCl 4,5 (Tab. 1). Ocenia się, że aktywność
kadmu w 61% zależy od odczynu roztworu glebowego [Grys i Sady 1999].
Fitotoksyczność metali ciężkich jest wynikiem zakłócenia procesów
fizjologicznych wskutek zaburzeń w pobieraniu i transporcie, niezbędnych
do prawidłowego funkcjonowania mikro- i makroelementów, co wpływa
niekorzystnie na wzrost i rozwój większości gatunków roślin [Baran i in.
2008]. Może być również związana z opóźnieniem wschodów, deformacją
systemu korzeniowego i zahamowaniem jego wzrostu oraz niepełnym
i opóźnionym skiełkowaniu wysianych nasion [Motowicka – Terelak i Terelak
2000]. Powyższe objawy fitotoksycznego działania kadmu i w mieszaninie
z miedzią stwierdzono w niniejszych badaniach, przy pomocy testu
Phytotoxkit. Potwierdzeniem toksyczności ww. metali są otrzymane wyniki,
192
które wskazują na redukcję wzrostu korzeni wszystkich roślin testowych
pod wpływem różnych dawek samego kadmu jak również w mieszaninie
z miedzią. Jednak istotne jest to, iż seria obejmująca mieszaninę kadmu
i miedzi (seria B), wykazywała mniejszą fitotoksyczność dla gorczycy i rukwi,
aniżeli seria z samym kadmem. Natomiast w przypadku sorgo zależność ta
była odwrotna. W piśmiennictwie można, spotkać liczne prace, w których
autorzy próbują doszukać się wzajemnych interakcji pomiędzy pierwiastkami.
Jak podaje wielu autorów, pomiędzy kadmem a miedzią występuje silny
antagonizm i wyraża się on najczęściej zmniejszonym pobraniem kadmu,
a co za tym idzie, mniejszą toksycznością tego pierwiastka, w miarę
zwiększania zawartości miedzi i odwrotnie [Wiącek-Rosińska 2010, Preston
i in. 2000]. Tego typu interakcje zaobserwowano w przypadku gorczycy
i rukwi (Rys. 1 i 2). Niemniej jednak, objawy toksycznego działania, poprzez
zmniejszenie wzrostu korzeni, zaobserwowano w przypadku wszystkich
roślin. Fitotoksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, przy pomocy
testu Phytotoxkit, stwierdzili również Baran i in. [2008]. Na podstawie badań
ww. autorzy zaobserwowali, że rośliną najbardziej reagującą zmniejszeniem
plonu oraz inhibicją kiełkowania i wzrostu korzeni w wyniku zanieczyszczenia
gleby kadmem i cynkiem był len natomiast najbardziej odporną groch.
Natomiast badania An [2004] wykazały, że rośliną najbardziej wrażliwą na
zanieczyszczenie gleby kadmem było sorgo. W tego typu badaniach bardzo
istotny jest dobór odpowiedniej rośliny, dostatecznie wrażliwej do badanej
substancji.
WNIOSKI
•
Na podstawie wyników uzyskanych w warunkach mikrobiotestu
Phytotoxkit, wykazano toksyczność gleby zanieczyszczonej kadmem
i jego mieszaniny z miedzią. Każda zastosowana dawka pierwiastków
powodowała zahamowanie wzrostu młodych korzeni roślin testowych.
•
Seria obejmująca mieszaninę kadmu i miedzi, wykazywała mniejszą
fitotoksyczność dla gorczycy i rukwi, aniżeli seria z samym kadmem.
Spośród badanych roślin, najbardziej odporną na fitotoksyczne
oddziaływanie kadmu i miedzi okazała się rukiew.
•
Zastosowany test Phytotoxkit jest stosunkowo dobrą metodą do oceny
toksyczności gleb zanieczyszczonych kadmem i miedzią i może stanowić
wartościowe uzupełnienie metod fizykochemicznych.
193
LITERATURA
Adam G., Duncan H.: 2002. Influence of diesel fuel on seed germination. Environ.
Pollut., 120, 363-370.
An Y. J.: 2004. Soil ecotoxicity assessment using cadmium sensitive plants. Environ.
Pollut., 127, 21-26.
Baran A., Jasiewicz Cz., Klimek A.: 2008. Reakcja roślin na toksyczną zawartość
cynku i kadmu w glebie. [W]: Proceedings of ECOpole, Vol. 2, No. 2, 417-422.
Baran S., Oleszczuk P.: 2006. Zastosowanie biotestów do oceny zanieczyszczenia gleb przez
wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Roczn.Glebozn. LVII, 3/4, 80-89.
Dutka B.J., Kwan K.K. 1982: Application of Four Bacterial Screening Procedures
to Assess Changes in the Toxicity of Chemicals in Mixtures, Environmental
Pollution, 19A, s. 125-134.
Gruca – Królikowska S., Wacławek W.: 2006. Metale w środowisku. Cz. II.Wpływ metali
ciężkich na rośliny. [W]: Chemia -Dydaktyka –Ekologia-Metrologia. R.11,nr 1-2.
Grys R., Sady W.: 1999. Czynniki ograniczające bioakumulację kadmu w warzywach.
Hasło Ogrodnicze, nr 10, 11-13.
Huicong C., Jinda W., Xuelin Z.: 2007. Ecotoxicity of cadmium to maize and soybean
seedling in black soil. Chinese Geographical Science, 17 (3), 270-274.
ISO 11269-2 Soil quality – determination of effects of pollutants on soil flora: Effects
of chemicals on the emergence and growth of higher plants.” 1995.
Kabata – Pendias A., Pendias H.: 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wyd.
PWN, Warszawa.
Klimkowicz – Pawlas A., Maliszewska – Kordybach B., Smreczak B.: 2007.
Przydatność niektórych gatunków roślin wyższych w badaniach fitotoksyczności
WWA w glebach. Pierwsza Krajowa Konf. Ekotoksykologiczna i Warsztaty Nauk.
Ekotoksykologia w ochronie środowiska glebowego i wodnego. Wyd. IUNGPIB, Puławy 14-16.10.2007, 152-154.
Preston S., Coad N., Towned J., Killham K., Paton G. 2000: Biosensing the Acute
Toxicity of Metal Interactions: are they Additive, Synergistic or Antagonistic?
Environmental Toxicology and Chemistry, vol. 19, No. 3, s. 775-780.
OCED 208, OCED Guideline for the testing of chemicals: “Terrestrial Plant Test 208:
Seedling Emergence and Seedling Growth Test, 2003.
Motowicka – Terelak T., Terelak H.: 2000. Phytotoxicity of aluminium, cadmium and
zinc in sulphur polluted soil. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., vol. 472, 517-525.
Wiącek- Rosińska A. 2010. Badanie interakcji wybranych dwuskładnikowych mieszanin
substancji organicznych z wykorzystaniem modelu matematycznego oraz biotestu
Microtox. V Konferencja Młodych Uczonych, Materiały Konferencyjne, 393-399.
194
Dorota Nowak, Agnieszka Baran, prof. dr hab. Czesława Jasiewicz
Katedra Chemii Rolnej i Środowiskowej
al. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków
e-mail: [email protected], [email protected],
[email protected]
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Czesława Jasiewicz
195
Michał Paluch, Danuta Parylak
Magdalena Giemza-Mikoda, Marta Jabłońska
EPISTEME
15/2012
s.197-202
ISSN 1895-4421
WPŁYW ZABIEGÓW PROEKOLOGICZNYCH W UPRAWIE PSZENŻYTA
OZIMEGO W MONOKULTURZE NA WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEBY
THE INFLUENCE OF PROECOLOGICAL PRACTICES IN WINTER TRITICALE
GROWING IN THE CONTINUOUS CROP ON PHYSICAL SOILS PROPERTIES
Abstrakt. Nowe regulacje prawne wprowadzające obowiązek stosowania
integrowanej ochrony roślin zmuszą rolników do włączenia do agrotechniki
zabiegów o charakterze proekologicznym. W ostatnich latach na krajowym rynku
pojawiło się szereg preparatów poprawiających właściwości gleby, m.in. preparaty
mikrobiologiczne i użyźniacze glebowe. Zdaniem producentów środki te wpływają
korzystnie na właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne gleby, co w rezultacie
ma spowodować zwyżkę plonu. Celem podjętych badań była ocena wilgotności
i zwięzłości gleby, na której uprawiano pszenżyto ozime w monokulturze.
W doświadczeniu jednoczynnikowym badano wpływ następstwa roślin na wybrane
właściwości fizyczne gleby. Z kolei w dwuczynnikowym doświadczeniu polowym,
aby poprawić właściwości stanowiska stosowano międzyplon ścierniskowy na
przyoranie oraz dwa użyźniacze glebowe: UGmax i Eko-Użyźniacz. Jednocześnie
przeprowadzono oprysk pszenżyta preparatem mikrobiologicznym EM-Farming.
Wykazano istotny wpływ następstwa roślin na zwięzłość gleby. Zastosowane
w monokulturze zabiegi regeneracyjne w różnym stopniu wpłynęły na badane
właściwości fizyczne gleby.
Słowa kluczowe: monokultura, płodozmian, pszenżyto ozime, międzyplon ścierniskowy,
efektywne mikroorganizmy, UGmax, Eko-Użyźniacz, wilgotność gleby, zwięzłość gleby
Summary. New regulations implementing obligation of using integrated plant
protection will force farmers to use proecological practices. Recently lots of
preparations improving soil properties have appeared on the domestic market, inter
alia microbiological preparations and soil conditioners. In producers opinion these
preparations beneficially affected physical, chemical and biological properties of soil
resulted in higher crop yields. The objective of the studies was the assessment of soil
moisture and compaction, where winter triticale was growing in monoculture. In two
factors experiment stubble crop and two soil conditioners UGmax and Eko-Użyźniacz
were used to improve properties of site. Simultaneously spraying of triticale with
microbiological preparation EM-Farming was done. The significant effect of crop
succession on soil compaction was found. Regenerative practices in monoculture
significantly affected physical properties of soil.
Key words: continuous crop, crop rotation, winter triticale, catch crop, effective
microorganisms, UGmax, Eko-Użyźniacz, soil moisture, soil compaction
197
Michał Paluch, Danuta Parylak, Magdalena Giemza-Mikoda, Marta Jabłońska
WSTĘP
Wprowadzone w unijnym oraz krajowym prawie zmiany narzucą rolnikom
obowiązek stosowania integrowanej ochrony roślin. Wymusza to konieczność
wprowadzania do gospodarstw proekologicznych metod produkcji. Zmiany
te będą szczególnie ważne w uprawach monokulturowych. Obecnie zboża
stanowią ponad 70% w strukturze zasiewów naszego kraju. Nieunikniona
więc staje się ich uprawa po sobie. Problem ten jest szczególnie widoczny
na glebach lekkich, gdzie dobór gatunków do uprawy jest ograniczony.
Spośród zbóż najczęściej na tych kompleksach uprawiane było żyto, jednak
niska opłacalność jego produkcji spowodowała, że gatunek ten jest często
wypierany przez pszenżyto ozime. Pszenżyto ozime może być uprawiane na
glebach lżejszych, charakteryzuje się wysokim potencjałem plonotwórczym
oraz jest bardzo dobrym komponentem paszowym. Uprawa roślin
w monokulturze powoduje szereg niekorzystnych zmian m. in. pogarsza
ich zdrowotność, następuje wzrost zachwaszczenia czy zmiany właściwości
fizyko-chemicznych gleby, czego skutkiem jest często zmniejszenie plonu
[Deryło i Tracz 2005, Wojciechowski i Parylak 2004]. Jednym ze sposobów
ograniczania tych negatywnych skutków jest wprowadzenie do agrotechniki
międzyplonów [Tendziagolska 2007, Wojciechowski 2009] . Ostatnio pojawia
się również możliwość stosowania środków, które zdaniem ich producentów
m. in. polepszają zdrowotność roślin, poprawiają właściwości gleby oraz
zwiększają plon [Kotwica i in. 2011]. Celem podjętych badań była ocena
oddziaływania monokultury pszenżyta ozimego na wybrane właściwości
gleby w porównaniu z płodozmianem, a także określenie skuteczności
różnych sposobów aktywizacji biologicznej stanowiska monokulturowego
na wybrane właściwości fizyczne gleby.
MATERIAŁY I METODY
Podstawą badań były dwa doświadczenia polowe o powierzchni poletek
80 m2, prowadzone w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym Swojec,
należącym do Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. W doświadczeniu
jednoczynnikowym badano zmiany siedliska glebowego uprawiając
pszenżyto ozime w monokulturze i w płodozmianie: ziemniak+ – owies
– pszenżyto ozime. W doświadczeniu dwuczynnikowym założonym metodą
split-plot oceniano skuteczność zbiegów o charakterze regeneracyjnym
w monokulturze. Do aktywizacji mikrobiologicznej w trzech terminach
(po zbiorze, po ruszeniu wegetacji oraz przed kłoszeniem) zastosowano
oprysk preparatem EM-Farming (efektywne mikroorganizmy), natomiast
dla zwiększenia aktywności biologicznej gleby uprawiano międzyplon
ścierniskowy na przyoranie oraz opryskiwano ściernisko użyźniaczem
glebowym UGmax lub EKO-Użyźniacz. Siew pszenżyta wykonano
198
Wpływ zabiegów proekologicznych w uprawie…
siewnikiem tradycyjnym w ilości 180 kg·ha-1. Nawożenie NPK oparte było
o zasobność gleby oraz potrzeby nawozowe roślin. Nawozy fosforowe
i potasowe zastosowano w dawce 17 kg P·ha-1 i 50 kg K·ha-1w formie
superfosfatu potrójnego 46% i soli potasowej 60% przed wykonaniem orki
siewnej. Nawożenie azotowe w dawce 120 kg N·ha-1 stosowano w formie
saletry wapniowej 32% w trzech terminach: przed siewem pszenżyta ozimego
(30 kg N·ha-1), wiosną w fazie krzewienia (60 kg N·ha-1) i w fazie strzelania
w źdźbło (30 kg N·ha-1). Pomiaru wilgotności gleby dokonano w okresie
wschodów za pomocą wilgotnościomierza glebowego natomiast zwięzłości
przy użyciu sondy elektronicznej. Oznaczenie wilgotności było wykonane
5 dni od ostatnich opadów.
WYNIKI I DYSKUSJA
Uprawa pszenżyta ozimego w monokulturze, w porównaniu z uprawą
w płodozmianie nie wpłynęła istotnie na wilgotność gleby (Rys. 1).
12
10,4
9,9
10
8
Płodozm ian
6
Monokultura
4
2
NIR (0,05)
r.n.
0
Rys. 1. Wpływ następstwa roślina na wilgotność gleby [%]
Spadek wilgotności gleby spod uprawy pszenżyta po sobie był nieznaczny
(0,5%). Wojciechowski i Parylak [2004] dowiedli natomiast, że zróżnicowanie
gatunkowe w płodozmianie wywiera istotny wpływ na wilgotność gleby,
obserwowali oni obniżenie wilgotności gleby wraz ze wzrostem udziału zbóż
w płodozmianie. Autorzy donoszą o wyższej (o 6,7%) wilgotności gleby
w warstwie 5-10 cm w płodozmianie typu norfolskiego od stwierdzonej
w trójpolówce, natomiast w warstwie 15-20 cm- o 11,5%. Z kolei Kuś [1981]
odnotował wyższe uwilgotnienie gleby w monokulturze niż w płodozmianie
czteropolowym. Spowodowane wysokim udziałem zbóż w płodozmianie.
W monokulturze pszenżyta ozimego po stosowaniu efektywnych
mikroorganizmów obserwowano istotny wzrost wilgotności gleby, nie
odnotowano jednak istotnych zmian zawartości wody w glebie w wyniku
aktywizacji doglebowej (Tab. 1).
199
Aktywizacja doglebowa
Aktywizacja mikrobiologiczna
brak
EM
średnio
Brak
9,9
14,0
11,9
Eko-Użyźniacz
11,8
14,7
13,2
Międzyplon
12,9
14,3
13,6
Międzyplon+ UGmax
13,2
14,6
13,9
UGmax
12,9
13,0
13,0
Średnio
12,1
14,1
NIR dla aktywizacji mikrobiologicznej 1,2
NIR dla aktywizacji doglebowej r.n.
NIR dla interakcji r.n.
Tab. 1. Wpływ zabiegów regeneracyjnych na wilgotność gleby [%]
Zastosowanie preparatu EM-Farming zwiększyło istotnie wilgotność gleby o 2%
procent. Kaczmarek i in. [2008] oraz Gajewski i in. [2010] także obserwowali
wzrost wilgotności gleby po zastosowaniu efektywnych mikroorganizmów.
Po wprowadzenie do agrotechniki doglebowych sposobów aktywizacji gleby
obserwowano nieznaczny w stosunku do tradycyjnej uprawy wzrost wilgotności,
jednak nie były to zmiany istotne. Również Wojciechowski [2004] i Pabin i in.
[2007] nie odnotowali zwiększenia wilgotności gleby w wyniku przyorywania
międzyplonu. Uprawa pszenżyta w monokulturze spowodowała natomiast
istotne zmniejszenie zwięzłości gleby w obydwu badanych warstwach (Tab. 2).
Następstwo roślin
Warstwa
0-5 cm
5-10 cm
Płodozmian
0,75
1,91
Monokultura
0,50
1,43
NIR (0,05)
0,10
0,27
Tab. 2. Zwięzłość gleby (MPa) w zależności od następstwa roślin
Rezygnacja z uprawy pszenżyta ozimego w przyrodniczo poprawnym płodozmianie
zmniejszyła zwięzłość w warstwie 0-5 cm o 33,3%, natomiast w warstwie 5-10
cm o 25,1%. Wojciechowski i Parylak [2004] odnotowali natomiast zwiększenie
zwięzłości gleby w warstwie 0-10 cm w trójpolowym płodozmianie zbożowym
w stosunku do płodozmianu typu norfolskiego. W innej publikacji Wojciechowski
[2004] nie stwierdza istotnych zmianach zwięzłości spowodowanych rodzajem
płodozmianu. Po zastosowaniu aktywizacji doglebowej jak i mikrobiologicznej
stwierdzono na ogół wzrost zwięzłości gleby (Tab. 3).
200
Wpływ zabiegów proekologicznych w uprawie…
Warstwa gleby
0-5 cm
Aktywizacja
doglebowa
5-10 cm
aktywizacja mikrobiologiczna
Brak
EM
Średnio
Brak
EM
Średnio
Brak
0,50
0,78
0,63
1,43
2,04
1,73
Eko-Użyźniacz
0,33
0,50
0,42
1,27
1,42
1,35
Międzyplon
0,35
0,44
0,39
1,51
1,11
1,31
Międzyplon+ UGmax
0,49
0,37
0,43
1,35
1,58
1,46
UGmax
0,37
0,53
0,45
1,48
1,31
1,40
Średnio
0,41
0,52
1,41
1,49
NIR dla aktywizacji mikrobiologicznej 0,05 r.n.
NIR dla aktywizacji doglebowej 0,07 0,16
NIR dla interakcji 0,10 0,23
Tab. 3. Zwięzłość gleby w zależności od zastosowanych zabiegów proekologicznych [MPa]
Wykorzystanie w monokulturze pszenżyta ozimego efektywnych
mikroorganizmów zwiększyło zwięzłość gleby jednak zmiana ta była istotna
tylko w płytszej z badanych warstw (o 26,8%). Piskier z kolei [2007] donosi
o wyższej zwięzłości w warstwie 5-10 cm po zastosowaniu efektywnych
mikroorganizmów o 53,0%. W porównaniu z tradycyjną agrotechniką każdy ze
sposobów aktywizacji biologicznej gleby istotnie zmniejszył zwięzłość gleby.
Zarówno w warstwie 0-5 cm, jak i 5-10 cm, najniższą zwięzłość obserwowano
po wprowadzeniu do agrotechniki międzyplonu ścierniskowego. Była ona
niższa odpowiednio o 38,1% i 24,3% od uzyskanej w glebie spod pszenżyta,
w uprawie którego nie stosowano zabiegów regeneracyjnych. Jedną z przyczyn
zmniejszenia zwięzłości była uprawa międzyplonu z gorczycy białej.
WNIOSKI
•
Uprawa pszenżyta w monokulturze w porównaniu z uprawą
w płodozmianie spowodowała wyraźne zmniejszenie zwięzłości gleby,
nie odnotowano natomiast istotnych zmian jej wilgotności.
•
Oprysk preparatem EM-Farming przyczynił się do wzrostu wilgotności
gleby oraz zwięzłości jednak tylko w warstwie 0-5 cm.
•
Zastosowane sposoby aktywizacji życia biologicznego w glebie
w postaci: międzyplonu ścierniskowego oraz preparatów UGmax i EkoUżyźniacz spowodowały istotne zmniejszenie zwięzłości gleby w obu
badanych warstwach, pozostając bez wpływu na wilgotność.
201
LITERATURA
Deryło S., Tracz J., 2005. Oddziaływanie płodozmianów i monokultury zbożowej na plonowanie
żyta ozimego w warunkach zróżnicowanej agrotechniki. Fragm. Agron. 2, 39–45.
Gajewski P., Kaczmarek Z., Mrugalska L. 2010. Wpływ wzrastających dawek
preparatu EM-A na właściwości gleb uprawnych. Cz. I. Właściwości fizyczne
i wodne. J. Res. and Appl. in Agric. Eng., Vol. 55, No.3, 75-79.
Kaczmarek Z., Jakubus M., Grzelak M., Mrugalska L. 2008. Wpływ dodatków
różnych dawek efektywnych mikroorganizmów do poziomów orno-próchnicznych
gleb mineralnych na ich właściwości fizyczne i wodne. J. Res. and Appl. in Agric.
Eng., Vol. 53, No.3, 118-121.
Kotwica K, Jaskulska I., Jaskulski D., Gałęzewski Ł., Walczak D. 2001. Wpływ
nawożenia azotem i sposobu użyźniania gleby na plonowanie pszenicy ozimej
w zależności od przedplonu. Fragm. Agron. 28(3), 53–62.
Kuś J. 1981. Ocena zmianowania o zwiększonym udziale zbóż. IV. Wpływ na niektóre
fizyczne właściwości gleby. Pam. Puł. 74: 23-31.
Pabin J, Biskupski A., Włodek S. 2007. Niektóre właściwości fizyczne gleby
i plonowanie roślin przy stosowaniu różnych form mulczowania i uprawy roli.
Inż. Rol. 3(91), 2001-2006
Piskier T., 2007. Wpływ absorbentu i biostymulatora na zmiany wybranych fizycznych
właściwości gleby. Inż. Rol. 8(96), 2001-2006.
Tendziagolska E., 2007. Wpływ uprawy roli, międzyplonu i zaprawy nasiennej Latitude
125 FS na plonowanie pszenżyta ozimego. Fragm. Agron. 4(96), 211- 217.
Wojciechowski W., 2004. Kształtowanie właściwości fizycznych gleby lekkiej
w płodozmianach uproszczonych z różnym udziałem ziemniaka. Ann. UMCS Sec.
E59, 3 1113-1119.
Wojciechowski W. 2009. Znaczenie międzyplonów ścierniskowych w optymalizacji
nawożenia azotem jakościowej pszenicy jarej. Monografie UP Wroc., 76.
Wojciechowski W., Parylak D., 2004. Oddziaływanie różnorodności gatunkowej
płodozmianów specjalistycznych na właściwości fizyczne gleby lekkiej. Rocz.
Gleb., 55,4, 157-162.
Michał Paluch, Magdalena Giemza-Mikoda, Marta Jabłońska
Katedra Kształtowania Agroekosystemów i Terenów Zieleni
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Danuta Parylak
202
Małgorzata Rabiega
EPISTEME
15/2012
s.203-209
ISSN 1895-4421
EFEKT ZASTOSOWANIA PRZEDSIEWNEGO NAŚWIETLANIA
NASION PIETRUSZKI KORZENIOWEJ PETROSELINUM HORTENSE
HOFFM. PROMIENIAMI LASERA
EFFECT OF USE PRE-SOWING RADIATION ON SEEDS OF PARSLEY
ROOT BY LASER RAYS
Abstrakt. W warunkach laboratoryjnych badano wpływ zastosowania przedsiewnej
stymulacji laserowej nasion na cechy określające wartość siewną oraz wczesne
fazy rozwojowe pięciu odmian pietruszki korzeniowej (Alba, Cukrowa, HalblangeBerlińska, Ołomuńcka, Vistula). Analiza wariancji wykazała interakcję odmian
z dawkami światła lasera dla wszystkich badanych cech. Reakcja odmian pietruszki
korzeniowej na zastosowaną przedsiewną biostymulację laserową była zróżnicowana.
U odmiany Vistula obserwowano istotną stymulację większości cech (energia
i zdolność kiełkowania, długość korzenia zarodkowego oraz nadziemnej części
siewki). Na odmianę Ołomuńcka zastosowane promieniowanie laserowe zadziałało
w sposób istotnie redukujący, przyczyniając się do zmniejszenia wartości energii oraz
zdolności kiełkowania a także długości korzenia zarodkowego i nadziemnej części siewki.
Słowa kluczowe: biostymulacja laserowa, laser, materiał siewny, Petroselinum sp.
Summary. In the laboratory, investigated the effect of the use of pre-sowing
laser stimulation of seeds on seed quality characteristics defining the early stages
of development and five varieties of parsley (Alba, sugars, Halblange-Berlin,
Ołomuńcka, Vistula). Analysis of variance showed the interaction of varieties with
doses of laser light for all the studied traits. Response of parsley to the applied presowing laser biostimulation has been mixed. At the Vistula variety was observed
a significant stimulation of most of the characteristics (energy and germination, root
length of embryonic and aboveground parts of seedlings). The variation of laser
radiation used Ołomuńcka worked in a significant reduction, contributing to lower
energy and germination and the length of the embryonic root and aboveground part
of seedlings
Key words: biostymulation, irradiation, laser radiation, parsley root, Petroselinum sp.
203
Małgorzata Rabiega
WSTĘP
Dążenie do poprawy jakości surowca roślinnego oraz zwiększenia plonów
przyczyniło się do wykorzystania promieniowania laserowego jako czynnika
uszlachetniającego materiał siewny [Bralewski 2007]. Promienie lasera
modyfikując przebieg niektórych procesów biochemicznych i fizjologicznych
w nasionach mogą stymulować kiełkowanie, wschody i rozwój roślin oraz
wielkość i jakość plonu [Dąbrowska, Kolasińska 1996]. Światło lasera
posiada również bardzo ważną zaletę, nie powoduje niekorzystnych zmian
w środowisku, tym samym nie przyczynia się do chemizacji ogrodnictwa
i rolnictwa [Drozd i Szjasner 2007].
Materiał siewny potraktowany promieniowaniem lasera charakteryzuje się
przyśpieszonym wzrostem, bardziej wyrównanymi wschodami, szybszym
dojrzewaniem a w późniejszym etapie większym plonem rośliny [Zubal
1990, Drozd i Szajsner 2001].
Celem przeprowadzonego doświadczenia było określenie, czy traktowanie
materiału siewnego pietruszki korzeniowej Petroselinum hortense Hoffm.
światłem lasera półprzewodnikowego, wpływa na podwyższenie energii
i zdolności kiełkowania oraz na stymulację cech morfologicznych.
MATERIAŁ I METODY
Nasiona pięciu odmian pietruszki korzeniowej Petroselinum hortense Hoffm.
(Alba, Cukrowa, Halblange- Berlińska, Ołomuńcka, Vistula) poddano
stymulacji promieniami lasera półprzewodnikowego model CTL – 1106MX
o mocy powierzchniowej równej 2,5 x 10 -1 J/cm2 i długość fali 670 nm.
Doświadczenie laboratoryjne dwuczynnikowe założono metodą serii
niezależnych, w drugiej dobie po wykonaniu naświetlania nasion. Czynnikiem
pierwszym były cztery zróżnicowane dawki promieniowania laserowego:
trzy- (D3), pięcio- (D5), siedmiokrotne (D7) naświetlanie dawką podstawową
(D1) wynoszącą 2,5 x 10 -1 J/cm2, drugim czynnikiem były odmiany pietruszki
korzeniowej. Czas ekspozycji nasion na światło lasera w dawce podstawowej
wynosił 4,1 minuty. Na każdą próbę przypadło po 50 sztuk nasion w czterech
powtórzeniach. Szalki z nasionami zostały umieszczone w kiełkowniku,
w kontrolowanej wilgotności i temperaturze 21°C. W doświadczeniu oceniano
energię i zdolność kiełkowania – zgodnie z Międzynarodowymi Przepisami
Oceny Nasion ISTA [2007]. Dokonano również pomiarów długości korzenia
zarodkowego, hypokotyla oraz nadziemnej części siewki (mm).
Wykonano analizy statystyczne (ANOVA), właściwe dla doświadczeń
laboratoryjnych dwuczynnikowych, założonych metodą kompletnej
randomizacji. Uzyskane wyniki opracowano statystycznie stosując test
Duncana w celu utworzenia grup jednorodnych.
204
Efekt zastosowania przedsiewnego naświetlania nasion pietruszki…
WYNIKI I DYSKUSJA
Stwierdzono istotną interakcję dla energii kiełkowania (Tab. 1). Na odmiany
Alba, Cukrowa, Halblange- Berlińska oraz Vistula zastosowane promieniowanie
laserowe wywarło wpływ stymulujący, tym samym podwyższając energię
kiełkowania. Tylko u odmiany Ołomuńcka zaobserwowano obniżenie tej cechy.
Dawki/
odmiany
K
D1
D3
D5
D7
Alba
22,0
Cukrowa
B
d
65,3
A ,B
b
33,0
A
63,0
A
74,0
b
c
B
70,0
A
73,7
A, B
c
67,0
A, B
A , B 70,0
c
70,0
a
76,0
82,0
AB
70,0
A
65,0
A
74,7
62,7
B
60,0
a
52,0
B
A
a
A, B
b
A, B
a
A
51,0
B
ab
A ,B
Vistula
c
a
a
A
Ołomuńcka
a
a
a
31,3
B
a
a
32,0
61,0
b
a
33,0
HalblangeBerlińska
50,7
B
b
C
b
53,3
A, B
b
Tab. 1. Grupy jednorodne dla energii kiełkowania (%) dla pięciu odmian pietruszki korzeniowejinterakcja. A, B, C- grupy jednorodne dla odmian, a, b, c- grupy jednorodne dla dawek. NIR= 4,7
Dawki/
odmiany
K
D1
D3
D5
D7
Alba
26,7
Cukrowa
B
68,0
A,B
60,0
d
31,3
40,0
A
c
B
73,7
76,0
B
74,0
77,3
a
A,B
64,7
77,3
A
77,3
81,0
a
B
63,3
65,0
A,B
74,7
63,3
b
A
a
B
64,7
A
a
A,B
a,b
A
B
c
a
a
A
48,0
a
A,B
Vistula
A
a
a
a,b
B
82,7
a
A
Ołomuńcka
B
b
a
c
29,0
66,0
a
b
22,7
A
b
b
HalblangeBerlińska
62,7
A
b
B
60,7
A
b
Tab. 2. Grupy jednorodne dla zdolności kiełkowania (%) dla pięciu odmian pietruszki korzeniowejinterakcja. A, B, C- grupy jednorodne dla odmian, a, b, c- grupy jednorodne dla dawek. NIR= 13,0
205
Małgorzata Rabiega
Dawki/
odmiany
K
D1
D3
D5
D7
Alba
14,3
Cukrowa
C
c
19,2
A
bc
18,7
C
15,0
A, B
13,6
b
33,6
A
a
19,4
B
16,0
A
23,2
A
B
15,1
B
15,1
36,2
A
22,6
A
21,8
28,8
B
30,5
15,1
bc
B
A
a
A
a
A
b
B
22,4
B
c
a
Vistula
b
b
b
A
A
b
b
cd
b
23,8
21,0
b
27,2
38,2
A
c
a
Ołomuńcka
a
b
32,3
HalblangeBerlińska
19,4
A
a
B
d
33,7
A
a
Tab. 3. Grupy jednorodne dla długości korzenia zarodkowego (mm) dla pięciu
odmian pietruszki korzeniowejinterakcja. A, B, C- grupy jednorodne dla odmian,
a, b, c- grupy jednorodne dla dawek. NIR= 6,0
Analizując średnie wartości zdolności kiełkowania dla interakcji dawek z odmianami
(Tab. 2) wykazano, że na odmianę Vistula mają stymulujący wpływ wszystkie
dawki promieniowania laserowego. Redukcję zdolności kiełkowania spowodowało
zastosowanie dawki: D1- u odmiany Cukrowej, D3- u odmiany Alba, D7- odmiana
Halblange- Berlińska oraz dawek D3, D1, D7 u odmiany Ołomuńcka.
Dawki/
odmiany
K
D1
D3
D5
D7
Alba
20,9
A
b
22,9
A
c
38,6
25,2
45,6
26,3
A
35,6
A
36,5
A
B
35,4
b
20,0
A
20,7
A
27,0
A
A
41,2
A
46,3
c
B
46,0
a
52,8
A
54,0
A
58,4
B
A
A
a
b
A
42,3
a
b
d
26,0
30,6
Vistula
a
b
c
A
A
a
c
c
A
A
b
b
d
23,1
Ołomuńcka
b,c
c
25,5
HalblangeBerlińska
a
b,c
23,8
Cukrowa
A
a
A
53,9
A
a
Tab. 4. Grupy jednorodne dla hypokotyla (mm) dla pięciu odmian pietruszki korzeniowejinterakcja. A, B, C- grupy jednorodne dla odmian, a, b, c- grupy jednorodne dla dawek NIR= 4,0
206
Na długość korzenia zarodkowego odmiany Halblange- Berlińska
zastosowane promieniowanie laserowe miało wpływ redukujący. Odmiana
Cukrowa nie zareagowała na którąkolwiek z zastosowanych dawek (Tab.
3). U odmiany Vistula naświetlanie promieniami istotnie stymuluje wzrost
długości korzenia zarodkowego, natomiast wielkość zastosowanej dawki nie
wpływa istotnie na długość badanej cechy.
U odmiany Cukrowa zaobserwowano efekt redukcji długości hypokotyla
po zastosowaniu dawki D1 (Tab. 4), u odmiany Vistula zastosowane
dawki promieniowania nie przyczyniły się do istotnego wzrostu długości
hypokotyla. Na odmianę Ołomuńcka stymulujący wspływ miały dawki D7,
D5 oraz D3.
Na długość nadziemnej części siewki (Tab. 5) u odmiany Alba oraz HalblangeBerlińska nie miała wpływu żadna z zastosowanych dawek. U odmian:
Cukrowa i Ołomuńcka dostrzec można efekt redukcji po zastosowaniu dawki
promieniowania D1. Długość nadziemnej części siewki u odmiany Vistula
uległa istotnemu zwiększeniu w wyniku zastosowania wszystkich dawek.
Dawki/
odmiany
K
D1
D3
D5
D7
Alba
20,9
Cukrowa
A
b
22,9
A
A
c
B
35,6
A
36,5
A
35,4
A
20,0
20,7
A
27,0
A
26,0
A
45,6
A
30,6
A
41,2
B
46,3
A
46,0
A
B
52,8
A
54,0
A
a
A
58,4
A
53,9
b
a
42,3
a
b
A
Vistula
a
b
d
c
Ołomuńcka
a
c
c
b
A
c
b
d
23,1
26,3
25,2
b
b,c
c
25,5
A
a
b,c
23,8
38,6
HalblangeBerlińska
A
a
A
a
Tab. 5. Grupy jednorodne dla nadziemnej siewki (mm) dla pięciu odmian pietruszki
korzeniowejinterakcja. A, B, C- grupy jednorodne dla odmian, a, b, c- grupy
jednorodne dla dawek NIR= 8,0
Na podstawie przeprowadzonego doświadczenia zaobserwowano istotny
wzrost, zarówno energii i zdolności kiełkowania (Tab. 1 i 2) traktowanych
wcześniej światłem lasera nasion pietruszki korzeniowej w odmianie
Alba, Halblange- Berlińska, Vistula. Również Zhindong i Shuzen [1990]
zaobserwowali pozytywny wpływ promieniowania na przebieg procesu
kiełkowania materiału siewnego. Badania wykonane na nasionach ogórka,
207
Małgorzata Rabiega
papryki i pomidora [Szajsner i Drozd 2007] wykazały stymulujące działanie
promieniowania lasera na energię i zdolność kiełkowania oraz na długość
korzenia zarodkowego i nadziemnej części siewki.
W przeprowadzonych badaniach własnych stwierdzono redukujący
wpływ zastosowanych dawek na długość korzenia zarodkowego
u odmiany Ołomuńcka natomiast w doświadczeniu Drozd i Szajsner [2007]
zaobserwowano pozytywny wpływ promieniowania laserowego na wartość
tej cechy.
WNIOSKI
Obserwacja cech morfologicznych siewek wykazała, że reakcja odmian
pietruszki na przedsiewną biostymulację laserową zależała od zastosowanej
dawki. Odmianami najbardziej podatnymi na działanie promieni lasera
były Alba oraz Vistula. Odmiany Halblange- Berlińska, Cukrowa oraz
Ołomuńcka zareagowały na zastosowane promieniowanie laserowe redukcją
wartości niektórych cech morfologicznych (korzeń zarodkowy, hypokotyl).
U niektórych genotypów pietruszki zastosowana biostymulacja laserowa
może poprawiać wartość użytkową i przyśpieszać wczesne fazy rozwojowe.
LITERATURA
• Bralewski T. 2007. Sposoby uszlachetniania nasion. Hasło Ogrodnicze, 2: 134-135.
• Dąbrowska D. Kolasińska D. 1996. Wpływ sposobu uszlachetniania materiału
siewnego marchwi i pietruszki na zdolność kiełkowania, wigor oraz wschody.
Biuletyn Instytutu Hodowli i aklimatyzacji Roślin, 197: 261-271.
• Drozd D. Szajsner H. 2001. Wykorzystanie biostymulacji laserowej
w uszlachetnianiu materiałów nasiennych zbóż. Agrofizyka na początku XXI
wieku. Wyd. Naukowe FRNA. 2001, 3: 151-152.
• Drozd D. Szajsner H. 2007. Uszlachetnianie nasion wybranych gatunków
roślin warzywnych poprzez stymulację promieniami lasera. Roczniki Akademii
Rolniczej w Poznaniu. CCCLXXXIII, Ogrodn. 41: 625-629.
• Zhidong F. Shuzhen X. 1990. Effects of He-Ne laser upon the germinating ability
of wheat seeds. Acta Universitatis Agriculturalis Boreli Occidentalis, 18(2)95–98.
• Zubal P. 1990. Vplyw stimulacie osiva laserem na urody obilnim o strukovin.
Vedecke Prace Vyskumneho Ustawu Rastinnej Vyrobu 23.
208
Małgorzata Rabiega
Katedra Genetyki Hodowli Roślin i Nasiennictwa
Opiekun naukowy: dr hab. Hanna Szajsner
209
Tomasz Reguła
Radosław Rogoziński
EPISTEME
15/2012
s.211-217
ISSN 1895-4421
OCENA MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA WŁAŚCIWOŚCI
GEOMETRYCZNYCH PSZENICY ORKISZOWEJ JAKO CECH
ROZDZIELCZYCH
ANALYSIS OF POSSIBILITY OF USING GEOMETRIC PROPERTIES
OF SPELT AS DISTRIBUTIVE PROPERTIES
Abstrakt. Pszenica orkiszowa staje się coraz popularniejszym zbożem w gospodarstwach ekologicznych. Brak jednoznacznie opracowanej technologii omłotu oraz
przygotowania ziarna do przetwórstwa sprawia, że właściwości fizyko-mechaniczne
tej rośliny są przedmiotem wielu badań. Ich znajomość jest niezbędna na etapie
projektowania odpowiednich maszyn i urządzeń. Dlatego też celem pracy były
pomiary właściwości geometrycznych (tj. długość, szerokość, grubość) kłosków
i ziaren pszenicy orkiszowej, oraz ocena możliwości zastosowania tych cech
w procesie rozdzielania wymienionych składników. Zauważono, że kłoski jednoi dwukwiatowe różnią się pod względem geometrii, dlatego potraktowano je jako
odrębne składniki mieszaniny. Dla każdej cechy oraz składnika analizowano rozkłady
zmienności. Wykazano, że nie jest możliwe całkowite oddzielenie ziarna od kłosków
przy wykorzystaniu tylko jednej cechy rozdzielczej (maks. czystość równa 99%).
Dalsza analiza dotyczyła kryterium podzielności mieszaniny ze względu na dwie
cechy. Podobnie jak poprzednio nie uzyskano całkowitego wydzielenia kłosków.
Słowa kluczowe: pszenica orkiszowa, cechy geometryczne, proces rozdzielczy
Summary. Spelt wheat is becoming more popular in ecological farming. No clearly
developed technology of grain threshing and preparation for processing makes that
the physical and mechanical properties of this plant are the subject of many studies.
Knowledge of the properties is required to design the appropriate machines and
equipment. Therefore, the purpose of this study were measurements of geometric
properties (length, width, thickness) of spikelets and grains of spelt wheat, and the
possibility of using these properties in the process of separating these components.
It was observed that single- and double-flower spikelets differ in geometry, and
therefore they were treated as different components of the mixture. For each property
and component was analyzed distributions of variability. It was scheduled that it is not
possible to fully separate the grain from the spikelets with using only one distributive
property (max. purity 99%). Further analysis concerned the criterion of separation of
the mixture due to two properties. As before, did not achieve complete separation of
the spikelets.
Key words: spelt wheat, geometric properties, separating process
211
WSTĘP
Pszenica orkiszowa (Triticum spelta L.) zalicza się do jednego z najstarszych
gatunków pszenicy uprawnej i jeszcze u schyłku XIX wieku była szeroko
uprawianym gatunkiem rodzaju triticum sp. Ostatecznie jednak ze
względów ekonomicznych (wydajność, trudny i czasochłonny omłot) została
wyparta przez inne gatunki zbóż. Obecnie, po okresie zaniechania, wraca
do uprawy, szczególnie w gospodarstwach ekologicznych. Przesłanką
do rozpowszechnienia pszenicy orkiszowej jest duża zawartość białka,
węglowodanów oraz błonnika sprzyjającego detoksykacji organizmu.
[Bonafaccia i in. 2000, Sulewska i in. 2008].
Cechą charakterystyczną dla pszenicy orkiszowej jest niewymłacalność
uniemożliwiająca jej znaczące zaistnienie w obecnie wiodących uprawach
oraz konkurowanie z innymi odmianami. Otóż, posiada ona takie cechy
morfologiczne jak: delikatna i wrażliwa na uszkodzenia mechaniczne osadka
kłosowa oraz plewy ściśle przylegające do ziarniaków. Sprawia to, że
w trakcie zbioru kombajnowego do zbiornika dostaje się nie ziarno, lecz
kłoski. Wymusza to konieczność późniejszego omłotu [Tyburski i Babalski 2006].
Ze spostrzeżeń rolników wynika, że odpowiednia agrotechnika (uprawa,
przedplon, nawożenie) skutkuje lepszym „nalewaniem” ziarna, co znacznie
ułatwia domłacenie ziarna z kłosków. Przy starannym doborze parametrów
regulacyjnych kombajnu zbożowego (zwiększone obroty bębna młócącego,
odpowiednie otworzenie sit żaluzjowych) i dobrze prowadzonej plantacji,
nawet ponad połowa ziarna może zostać omłócona już w trakcie zbioru. Do
zbiornika trafia zatem mieszanina kłosków i ziaren.
Proces pokombajnowego domłotu kłosków jest bardzo inwazyjny i powoduje
liczne uszkodzenia [Frączek i Reguła 2011]. Niecelowe jest więc kierowanie
wymłóconych przez kombajn zbożowy ziaren do ponownego omłotu.
Pojawia się problem wydzielenia tego ziarna od kłosków.
Badania właściwości geometrycznych pszenicy orkiszowej były już
prowadzone [Choszcz i in. 2010; Żabiński i in. 2010] w odniesieniu do
kłosków oraz ziaren odplewionych w warunkach sztucznych. Mając na
uwadze fakt, że w pierwszej kolejności kombajn wymłaca najdorodniejsze
ziarniaki, natomiast mniejsze nadal pozostają w kłoskach, wyniki tych badań
okazują się niewystarczające.
Ze względu na powszechne stosowanie w gospodarstwach rolnych
różnego typu przesiewaczy, celem niniejszej pracy było określenie cech
geometrycznych kłosków i ziaren będących składnikami mieszaniny
zbieranej przez kombajn oraz ocena możliwości ich zastosowania w procesie
rozdzielczym wyżej wymienionych składników.
212
Ocena możliwości zastosowania właściwości geometrycznych…
MATERIAŁ I METODY
Materiał badawczy stanowiła mieszanina ziaren i kłosków pszenicy
orkiszowej powstająca w trakcie zbioru kombajnowego. Odmiana
Schwabenkorn, wybrana do badań, należy do najpowszechniej uprawianych
w Polsce. Plantacja, z której pochodził materiał badawczy, prowadzona była
metodą konwencjonalną, na glebie kompleksu żytniego bardzo dobrego.
Przedplon stanowił len oleisty. Zbioru dokonano kombajnem zbożowym
w fazie dojrzałości pełnej. Z tak zebranej masy pobrano próbki do badań.
Z próby wydzielono kłoski oraz ziarniaki. Ponadto kłoski podzielono na
jedno- i dwukwiatowe. Podział taki wydaje się być stosowny, ze względu
na różnice niektórych właściwości fizyko-mechanicznych pomiędzy tymi
grupami [Frączek i Reguła 2010]. Przypuszczać zatem należy, że w przypadku
geometrii jest podobnie.
Poszczególne składniki zważono na wadze laboratoryjnej RADWAG AS
220/C/2 z dokładnością do 0,1 mg oraz określono ich udziały wagowe.
Osobno dla kłosków i ziaren oznaczono zawartość wody metodą suszarkowowagową zgodnie z normą PN–91/A-74010. Wynosiła ona odpowiednio 0,12
kgH2O·kgs.m.-1 i 0,14 kgH2O·kgs.m.-1.
Z każdej z wyżej wymienionych populacji losowo wybrano 100 ziaren (lub
kłosków). Za pomocą suwmiarki elektronicznej dokonano pomiaru cech
geometrycznych: długości, szerokości i grubości [Hebda i Micek 2007].
Dokładność pomiaru wynosiła 0,01 mm.
Zebrane wyniki badań opracowano wg Grochowicza [1994] korzystając
z programu Statistica [Statistica… 1997] oraz MS Excel. Do oceny jakości
procesu rozdzielczego wykorzystano wzór [Grochowicz 1994]:
(1)
gdzie: ε – wskaźnik jakości procesu rozdzielczego [-];
a0 – ilość ziarna w mieszaninie wejściowej [%];
a1 – ilość ziarna w produkcie [%];
b0 – ilość kłosków w mieszaninie wejściowej [%];
b1 – ilość kłosków w produkcie [%].
213
WYNIKI I DYSKUSJA
Dla scharakteryzowania mieszaniny wejściowej utworzono wykres udziałów
wagowych poszczególnych jej składników (Rys. 1). Ziarno stanowiło aż
43% masy zbieranej przez kombajn, pozostała część to kłoski, wśród których
wyraźnie dominowały kłoski dwukwiatowe.
Rys. 1. Udziały wagowe poszczególnych składników masy zbieranej przez kombajn zbożowy.
Żródło: opracowanie własne
Dla każdego składnika mieszaniny wejściowej analizowano rozkłady
cech geometrycznych, tworząc 12 przedziałowe szeregi rozdzielcze.
Następnie na ich podstawie wykreślono wieloboki częstotliwości (Rys. 2).
Z przedstawionych wykresów wynika, że w przypadku szerokości
składników, wieloboki częstotliwości ziaren i kłosków dwukwiatowych są
rozłączne, natomiast dla ziaren i kłosków jednokwiatowych nieznacznie
się pokrywają. Predysponuje to zatem szerokość cząstek do wykorzystania
w procesie rozdzielczym. Najmniej korzystnie sytuacja przedstawia się dla
grubości składników, gdyż wieloboki częstotliwości znacząco się pokrywają.
Wykreślenie wieloboków częstotliwości pozwoliło również na określenie
granic podziału, przy czym kierowano się zasadą, że wszystkie ziarna
powinny zostać wydzielone z mieszaniny. Pozostanie ziaren wśród kłosków
naraziłoby je na uszkodzenia w trakcie domłotu, co jest równoważne ze
stratami.
Po uwzględnieniu przyjętych granic podziału oraz udziałów wagowych
poszczególnych składników, obliczono teoretyczne wartości wskaźnika
jakości procesu rozdzielczego wg wzoru (1) oraz czystość ziarna. Wyniki
zestawiono w Tab. 1.
Najlepszy efekt wydzielania ziarna od kłosków pszenicy orkiszowej uzyskuje
się wybierając jako cechę rozdzielczą szerokość cząstek, o czym świadczy
bardzo wysoka wartość wskaźnika jakości (wartość 1 oznacza proces idealny).
Teoretyczna czystość ziarna, możliwa do uzyskania, wynosi aż 99%.
214
n
n
n
Rys. 2. Wieloboki częstotliwości ziaren i kłosków dla długości, szerokości i grubości:
f – częstotliwość występowania, n – granica podziału.
Zródło: opracowanie własne
215
Podjęto również próbę oceny podziału mieszaniny wejściowej ze względu na
dwie cechy rozdzielcze. Pierwszą była szerokość, natomiast drugą grubość
lub długość. Wyniki oceny jakości procesu rozdzielczego dla dwóch cech
również zestawiono w Tab. 1. Tylko w przypadku zastosowania długości
składników, jako drugiej cechy rozdzielczej, uzyskano niewielki wzrost
wskaźnika jakości do 0,997 oraz czystości ziarna do 99,6%.
Cecha rozdzielcza
Granica podziału [mm]
ε [-]
Czystość ziarna [%]
Długość
10,3
0,950
93,6
Szerokość
3,7
0,993
99,1
Grubość
3,4
0,878
85,9
Szerokość i grubość
3,7 i 3,4
0,993
99,1
Szerokość i długość
3,7 i 10,3
0,997
99,6
Tab. 1. Wyniki oceny jakości procesu rozdzielczego. Źródło: opracowanie własne
Porównując uzyskane średnie wartości cech geometrycznych z innymi
badaniami [Choszcz i in. 2010, Żabiński i in. 2010], można stwierdzić, że
przebadane kłoski i ziarna były większe, co nie powinno dziwić, gdyż badany
materiał pochodził ze starannie prowadzonej plantacji. Przeprowadzone
badania okazały się zatem celowe, gdyż przedstawiają w sposób pełniejszy
rozkład cech geometrycznych kłosków i ziaren stanowiących mieszaninę
pokombajnową. Uzyskane wyniki badań mogą zostać z powodzeniem
wykorzystane przy doborze sit przesiewaczy, których zadaniem będzie
przedomłotowe rozdzielenie kłosków i ziaren pszenicy orkiszowej.
WNIOSKI
•
W przypadku szerokości składników mieszaniny wieloboki częstotliwości ziarna i kłosków dwukwiatowych są rozłączne, natomiast dla
ziarna i kłosków jednokwiatowych nieznacznie się pokrywają, co
predysponuje tą cechę do wykorzystania w procesie rozdzielczym.
•
Dla przyjętych granic podziału: 10,3 mm; 3,7 mm; 3,4 mm odpowiadających
długości, szerokości i grubości uzyskano następujące wartości wskaźnika
jakości przebiegu procesu rozdzielczego(ε): 0,950; 0,993; 0,878.
•
Najwyższa teoretyczna czystość ziarna uzyskanego w wyniku rozdzielenia
analizowanej mieszaniny ze względu na jedną cechę rozdzielczą wynosi 99%.
•
Jakość procesu rozdzielczego można nieznacznie poprawić (do ε=0,997)
stosując podział ze względu na dwie cechy: szerokość i długość.
Uzyskane w ten sposób ziarno cechuje czystość 99,7%.
216
LITERATURA
Bonafaccia G. Galli V. Francisci R. Mair V. Skrabanja V. and Kreft I. 2000.
Characteristics of spelt wheat products and nutritional value of spelt wheat-based
bread. Food Chemistry. 68: 437-441.
Choszcz D. J. Konopka S. Zalewska K. 2010. Charakterystyka właściwości fizycznych
wybranych odmian orkiszu. Inżynieria Rolnicza. Nr 4 (122): 23-28
Frączek J. Reguła T. 2010. Metoda oceny podatności ziarna pszenicy orkiszowej na
uszkodzenia mechaniczne w czasie omłotu. Inżynieria Rolnicza. Nr 4 (122): 51-58
Frączek J. Reguła T. 2011. Analiza procesu omłotu pszenicy orkiszowej w listwowositowym zespole młócącym. Inżynieria Rolnicza. Nr 6 (131): 13-20
Grochowicz J. 1994. Maszyny do czyszczenia sortowania nasion. Wydawnictwo
Akademii Rolniczej w Lublinie. ISBN 83-901612-9-X.
Hebda T. Micek P. 2007. Cechy geometryczne ziarna wybranych odmian
zbóż. Inżynieria Rolnicza. Nr 5 (93): 187-193
PN–91/A-74010. Ziarno zbóż i przetwory zbożowe. Oznaczenie wilgotności. 1991.
Wydawnictwo Normalizacyjne „ALFA”. Warszawa
STATISTICA PL dla Windows – dokumentacja pakietu. 1997. StatSoft Polska Sp.
z.o.o. Kraków. ISBN 83-904735-5-0.
Sulewska H. Koziara W. Panasiewicz K. Ptaszyńska G. Morozowska M. 2008.
Skład chemiczny ziarna oraz plon białka odmian ozimych orkiszu pszennego w
zależności od wybranych czynników agrotechnicznych. Journal of Research and
Applications in Agricultural Engineering. Vol.53(4)
Tyburski J. Babalski M. 2006. Uprawa pszenicy orkisz. CDR. Radom. ISBN 8360185-26-3.
Żabiński A. Sadowska U. Pużyńska K. 2010. Wybrane właściwości fizyczne ziarna
orkiszu pszennego. Inżynieria Rolnicza. Nr 4 (122): 309-317
Katedra Inżynierii Mechanicznej i Agrofizyki
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Jarosław Frączek
217
Ewa Sosińska
Katarzyna Zalewska
EPISTEME
15/2012
s.219-226
ISSN 1895-4421
WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PESTEK DYNI
SOME PHYSICAL PUMPKIN SEEDS
Abstrakt. Praca zawiera wyniki badań dotyczące wybranej grupy właściwości
fizycznych pestek dyni. Materiał badawczy stanowiły pestki dyni o zróżnicowanych,
skrajnych wilgotnościach tj. pestki suche o wilgotności przechowalniczej W1=6%
i pestki świeże o wilgotności W2=38%. W teście wytrzymałościowym, prowadzono
na teksturometrze określono siłę oraz pracę cięcia i penetracji pojedynczych pestek,
a wyniki rejestrowano i analizowano za pomocą specjalistycznego oprogramowania.
Analiza uzyskanych wyników badań, wykazała znaczące zróżnicowanie w zakresie
uzyskiwanych wartości określanych parametrów. I tak najwyższe wartości siły
cięcia, penetracji oraz pracy koniecznej na przeprowadzenie tych procesów uzyskano
dla pestek suchych. Różnica w wartościach tych parametrów dla pestek suchych
i świeżych (mokrych) wynosiły średnio ok. 16%. Uzyskane wyniki badań mogą być
przydatne w procesach technologicznych obejmujących suszenie pestek dyni czy
usuwaniu okrywy owocowo-nasiennej (łupiny). Celem pracy było określenie i ocena
wybranych właściwości fizycznych pestek dyni o różnych poziomach wilgotności.
Obiektem badań były pestki dyni odmiany Bambino, które (w układzie pojedynczym)
poddano procesowi cięcia i penetracji, urządzeniu – teksturometrze do badań cech
reologicznych.
Słowa kluczowe: pestki dyni, właściwości fizyczne, siła, praca cięcia i penetracji
Summary. The work contains the results of the tests on selected physical properties
of pumpkin seeds. The samples were pumpkin seeds of extreme wetness levels, i.e.
dry seeds of the level of wetness W1=6% and fresh seeds, wetness W2=38%. The
force and the cutting and penetration work of individual seeds were estimated in the
endurance test on a texture meter and the results were recorded and analyzed with
the use of specialistic software. The analysis of the test results showed significant
variations of the value of the estimated parameters. The highest values of the cutting
force, penetration and work necessary for the processes were obtained for the dry
seeds. The difference in the values of the parameters for dry and fresh (wet) seeds was
around 16%. The results of the study may be useful for technological processes such as
drying pumpkin seeds or removing the husk. The aim of this study was identification
and assessment of selected physical properties of pumpkin seeds of various humidity
levels. The subject of the study were Bambino pumpkin seeds, which (separately)
were subjected to cutting or penetration of the device – a texture meter used for the
study of the rheological properties
Key words: pumpkin seeds, physical properties, strength, job cuts and penetration
219
WSTĘP
Wśród warzyw dynia jest jedną z najstarszych roślin uprawianych.
Owoce większości uprawianych odmian mają imponujące rozmiary,
kształty i różnorodną barwę. Dynie uprawiane są głównie dla pozyskania
wartościowego miąższu oraz nasion (pestek). Ponadto w niektórych krajach
i kulturach dynie wykorzystywane są, jako elementy ozdobne czy służące
do wyrobu specyficznych masek (święto Halloween). Nasiona posiadają
liczne wartości odżywcze, są źródłem białka (27-29%), tłuszczu (3647%) i węglowodanów (11-19%). Zawierają dużo witamin B1 (0,24mg),
B2 (0,19mg) i składników mineralnych (fosfor, żelazo), są też bogate
w lecytynę. Pestki dyni mają lecznicze właściwości, świeże stosowane są
w odrobaczeniu. Charakteryzują się działaniem moczopędnym, dlatego
też stosowane są w leczeniu chorób nerek czy prostaty [Budzyński i Zając
2010; Joshi i in. 1993; Kozłowski i Bielińska 2008;]. Pestki można spożywać
zarówno świeże jak i po wysuszeniu. W przemyśle spożywczym służą, jako
dodatek do pieczywa, ciast i potraw oraz mieszanek zbożowych. [Budzyński
i Zając 2010; Ciołkowska-Paluch 2001]]
Jeszcze do nie tak dawna poważnym problemem w przemysłowym
pozyskiwaniu pestek dyni stanowił mechaniczny zbiór i przerób jej owoców.
Obecnie znane są już i z powodzeniem stosowane kombajny do zbioru
owoców oraz ich przerób ukierunkowany na pozysk pestek. Stąd też znaczący
wzrost wszechstronnego zainteresowania owocem dyni wymusza konieczność
bardziej dokładniejszego poznania właściwości fizycznych miąższu i pestek
dyni, ważnych w procesach pozyskiwania, przetwarzania oraz przechowywania
tych surowców [Joshi i in. 1993; Zawirska-Olszańska 2011].
Celem pracy było określenie i ocena wybranych właściwości fizycznych
pestek dyni o różnych poziomach wilgotności. Badania ukierunkowano
pod kątem poznania cech mechanicznych pestek, ważnych w późniejszych
procesach ich suszenia i usuwania okrywy owocowo – warzywnej (łupiny).
MATERIAŁ I METODY BADAŃ
Materiał badawczy stanowiły pestki dyni odmiany Bambino, pozyskane
ze zbiorów 2010 roku, w rejonie Wisznic, gdzie uprawiane są na skalę
przemysłową. Charakteryzowały się one zróżnicowanymi wartościami
wilgotności skrajnej, mianowicie wilgotność przechowalnicza pestek
suchych wynosiła W1=6%, natomiast wilgotność pestek świeżych
W2=38%. Badanie właściwości mechanicznych przeprowadzono przy
zastosowaniu teksturometru Texture Analyser TA.XT Plus. Poszczególne
etapy badań obejmowały pomiary średniej wartości siły i pracy określonej
dla testów przecinania oraz penetracji. Test przecinania (cięcia) wykonano
220
Wybrane właściwości fizyczne pestek dyni…
przy zastosowaniu specjalistycznej przystawki (noża) ustawionej pod
kątem nachylenia 45°. Dobór kąta nachylenia ostrza noża ustalono we
wcześniejszych badaniach eksperymentalnych. Test cięcia przeprowadzono
do momentu całkowitego przecięcia w środkowym odcinku długości pestki.
W teście penetracji wykorzystano głowicę o kształcie walca płasko
zakończonego o średnicy 1 mm i wysokości 3 cm. Proces penetracji
prowadzono do całkowitego przebicia pestek.
Podczas przecinania i penetracji materiału badawczego stosowano prędkość
przesuwu głowicy 50 mm·min-1 [Nadulski i in. 2010, Ślaska-Grzywna B.
i in. 2007]. Badania przeprowadzono na pestkach świeżych i suchych w 10
powtórzeniach (w układzie pojedynczym) dla każdego testu.
Fot. 1. Teksturometr TA.XT Plus: a) z przystawką (nożem); b) z głowicą penetrującą
[fot. Sosińska]
WYNIKI BADAŃ I ANALIZA
Wyniki badań związanych z wartością sił i pracy cięcia oraz sił penetracji
uzyskiwano na podstawie danych z rejestracji i odczytu histogramu
teksturometru (rys. 1). Uzyskane wyniki badań jednoznacznie wskazują na
zróżnicowany charakter zmian parametrów siły i pracy określonych w testach
przecinania i penetracji. Otrzymane wyniki badań wskazują, iż parametr taki
jak średnia wartość siły Fmax [N], przy przecinaniu i penetracji przyjmuje
różne wartości w zależności od wilgotności pestek.
221
Force (N)
1
Force (N)
2
22
1
1
2
35,0
F
1
F
32,5
20
30,0
18
27,5
16
25,0
22,5
14
20,0
12
17,5
10
15,0
8
12,5
6
10,0
7,5
4
5,0
2
2,5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Time (sec)
-2
Force (N)
0,0
0
2
4
6
8
10
12
14
Time (sec)
-2,5
1
Force (N)
2
10
1
12
1
1
F
2
F
11
9
10
8
9
7
8
6
7
5
6
4
5
3
4
2
3
2
1
1
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Time (sec)
-1
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Time (sec)
-1
Rys. 1. Przykładowe histogramy wartości siły uzyskane podczas przecinania i penetracji pestek
dyni: a) przecięcie pestek świeżych, b) przecięcie pestki suchych, c) penetracja pestek świeżych,
d) penetracja pestek suchych
Przedstawione przykładowe histogramy siły cięcia i penetracji w większości
badanych próbek mają zbliżony charakter oraz przebieg krzywych
w poszczególnych testach z występującym najczęściej pojedynczym punktem
obrazującym maksymalną siłę potrzebną do przecięcia lub przebicia pestki.
Analiza uzyskanych wyników badań w teście przecinania wskazuje na istotne
różnice wartości siły i pracy (rys. 2).
Siła przecinania [N]
35
30
25
25,61
21,34
20
15
10
5
0
św ieże
suche
Rodzaj pestek
222
Praca przecinania [J]
0,1
0,08
0,08
0,07
0,06
0,04
0,02
0
św ieże
suche
Rodzaj pestek
Rys. 2. Średnie wartości siły i pracy uzyskane w teście przecinania pestek dyni
Zakres siły potrzebny do przecięcia pestek dyni zawiera się w przedziale od
7 do 32N. Największą wartość siły i pracy potrzebnej do przecięcia materiału,
odnotowano dla pestek suchych (F=25,61[N]; L=0,08[J]). Dla pestki
świeżych parametry te miały mniejsze wartości.
Analiza statystyczna siły przecinania
Rodzaj pestek
Średnia
Odchylenie
standardowe
Wariancja
Błąd
standardowy
świeże
21,342
3,191
10,184
1,009
suche
25,606
5,834
34,032
1,845
Tab. 1. Przekroje statystyk opisowych dotyczące siły przecinania dla n=20
Źródło
zmienności
Stopnie
Sumy
swobody kwadratów
Średnie
kwadraty
Rodzaj pestek
1
90,88
90,88
Błąd
18
397,95
22,11
Wartość funkcji
testującej F
Fα
p
4,11
4,41
p>α
Tab. 2 Analiza wariancji siły przecinania F dla osłonek na poziomie istotności
Po przeprowadzonej analizie wariancji siły przecinania pestek dyni na
poziomie istotności a = 0,05 można stwierdzić, że pomiędzy badanymi
pestkami występują różnice w wartościach siły przecinania.
Na rysunku 3 przedstawiono średnie wartości maksymalnej siły i pracy
testu penetracji dla pestek dyni. Na wykresie umieszczono także odchylenie
standardowe uzyskanych wyników.
223
14
Siła penetracji [N]
12
9,58
10
8,26
8
6
4
2
0
św ieże
suche
Rodzaj pestek
Praca penetracji [J]
0,04
0,03
0,03
0,02
0,02
0,01
0
św ieże
suche
Rodzaj pestek
Rys. 3. Średnie wartości siły i pracy uzyskane w teście penetracji pestek dyni
W teście penetracji zakres siły potrzebny do przecięcia pestek dyni zawiera się
w przedziale od 9 do 24N. Najniższe wartość siły i pracy w teście penetracji
odnotowano dla pestek suchych (F=8,26[N]; L=0,03[J]).
WNIOSKI
Na podstawie przeprowadzonych badań wytrzymałościowych pestek dyni
sformułowano następujące wnioski:
• Analiza uzyskanych wyników badań wskazuje, że ma wartości siły
i pracy otrzymane w teście przecinania oraz penetracji, duży wpływ na
wilgotność pestek dyni.
224
• W odniesieniu do oceny procesu przecinania (cięcia) należy stwierdzić, że
najwyższe wartości maksymalnej siły cięcia odnotowano dla pestek suchych
(Fmax=25,61N), znacznie niższe Fmax=21,34N, dla pestek mokrych.
• Test penetracji wykazał, iż najniższe wartości siły potrzebne do przebicia
uzyskano dla pestek świeżych ich wartość wynosiła Fmax=8,26[N].
Znacznie wyższe Fmax=9,58[N] uzyskano dla pestek suchych.
• Najniższą wartość pracy przebijania, wynoszącą L=0,02[J] uzyskano dla
pestek świeżych, zaś najwyższa wynoszącą L=0,03[J] dla pestek suchych.
• Uzyskane wyniki badań mogą być wykorzystane, jako cenna baza
danych, przydatnych w praktycznej realizacji procesów technologicznych
obejmujących między innymi suszenie pestek dyni czy usuwanie okrywy
owocowo-nasiennej (łupiny).
LITERATURA
Budzyński W. Zając T. 2010. Rośliny oleiste uprawa i zastosowanie. PWRiL.
Warszawa.
Ciołkowska-Paluch G. 2001. Suszone owoce, orzechy, ziarna i pestki – konieczne
w codziennej diecie. Wiadomości Zielarskie. 43(5). 8-10.
Joshi D. Das S. Mukherjee R. 1993, Physical Properties of Pumpkin Seeds. Journal of
Agricultural Engineering Research. 54(3). 219-229.
Kozłowski J. Bielińska E. 2008. Buchwald W. Nasiona roślin lekarskich, jako leki
i surowce zielarskie. Panacea Leki Zioł. 4. 18-21.
Nadulski R. Strzałkowska K. Skwarcz J. 2010. Wpływ kąta zaostrzenia noża na
przebieg cięcia wybranych warzyw korzeniowych. Inżynieria Rolnicza. 7(125).
161-166.
Ślaska-Grzywna B. Gruszecka D. 2007. Wpływ przedsiewnej biostymulacji
magnetycznej na siły cięcia i ściskania ziaren nowych rodów pszenżyta. Inżynieria
Rolnicza. 5(93). 403-408.
Zawirska-Olszańska A. 2011. Przydatność owoców dyni, jako surowca do przetwórstwa
spożywczego. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego. Wrocław.
225
Ewa Sosińska
Katedra Inżynierii i Maszyn Spożywczych
ul. Doświadczalna 44, 20-236 Lublin
Katarzyna Zalewska
Katedra Maszyn Roboczych i Procesów Separacji
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
ul. Oczapowskiego 11, 10-736 Olsztyn
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Marian Panasiewicz
226
Joanna Szkutnik
EPISTEME
15/2012
s.227-233
ISSN 1895-4421
PRODUKCYJNOŚĆ TRZECH GÓRSKICH ZBIOROWISK
ŁĄKOWYCH
THE PRODUCTIVITY OF THREE MOUNTAIN MEADOWS
Abstrakt. W badaniach porównywano produktywność 3 górskich zbiorowisk
łąkowych położonych na różnych wysokościach, w strefie 600 – 700 m n.p.m. We
wszystkich doświadczeniach uwzględniono 3 warianty: kontrolę i dwa nawożone
zróżnicowaną dawką azotu. Zbiorowiska koszono 2-krotnie w ciągu roku. Elementami
oceny były: skład florystyczny runi, plon suchej masy i białka ogólnego. W runi
kontrolnej dominującymi trawami były: w doświadczeniu I - mietlica pospolita,
w II - kostrzewa czerwona i III - bliźniczka psia trawka. Nawożenie istotnie zmieniło
skład florystyczny runi i dodatnio wpłynęło na jej produktywność wyrażoną
w plonach suchej masy i białka ogólnego. Najwyższą produktywnością cechowało
się zbiorowisko doświadczenia II, gdzie po nawożeniu dominantem runi stały się
kostrzewa łąkowa i życica trwała. Z kolei najmniejszych plonów dostarczyła ruń
doświadczenia III znajdującego się najwyższej 700 n.p.m., z przewodnim gatunkiem
kostrzewy czerwonej.
Słowa kluczowe: produktywność, góry, zbiorowiska łąkowe
Summary. The studies compared productivity of three mountain meadows located
at different heights in the zone 600 – 700 meters above sea level. All experiments
included three variants: control and two fertilized with diversified doses of nitrogen.
Communities were mowed two times per year. Evaluated: the floristic composition
sward, yield of dry matter and crude protein. The dominant grass in sward controls
were: in the experiment I - Agrostis capillaries L., in the second – Festuca rubra L.
and III – Nardus stricta L. Fertilization significantly changed the floristic composition
of the sward and positively affected her productivity. The highest productivity was
characterized by a collection of experiments II, where, after fertilization dominanted
a Festuca pratensis Huds. and Lolium perenne L. The lowest yields provided experiment
III located 700 meters above sea level, with the guiding species of Festuca rubra L.
Key words: productivity, mountain, meadow community
227
Joanna Szkutnik
WSTĘP
Na terenach górskich wyróżnia się trzy kategorie użytków zielonych:
najniższy pas położony od 400 do 600 m n.p.m., środkowy w strefie
600 - 1000 m n.p.m i trzeci znajdujący się powyżej 1000 m n.p.m. Skład
gatunkowy wymienionych pięter istotnie się różni między sobą a zatem
i produkcyjnością. Jak donosi Mikołajczak i Wolski [1996] zmienność
zbiorowisk trawiastych jest większa w warunkach górskich niż na niżu.
Wynika to z różnej miąższości gleby, pojemności wodnej i jej zasobności
w składniki pokarmowe. Ponadto z badań Firka [1991] wynika, że poprzez
stosowanie nawożenia można znacznie zwiększyć plonowanie różnych
siedlisk. Jednak samo nawożenie fosforowo - potasowe w małym stopniu
wpływa na tą zmianę. Istotna reakcja w runi zachodzi podczas nawożenia
azotem. W związku z powyższym, celem pracy było zbadanie zmiany składu
florystycznego trzech górskich zbiorowisk łąkowych oraz porównanie ich
produktywności na tle zróżnicowanego nawożenia azotem.
MATERIAŁ I METODY
Badania przeprowadzono w Czarnym Potoku k. Krynicy na trzech, trzyletnich
jednoczynnikowych doświadczeniach. Doświadczenia założono metodą
bloków losowanych. Doświadczenie: I było położone na wysokości 600
m n.p.m, z przewodnim gatunkiem mietlicy pospolitej, II na wysokości 650
m n.p.m, na zbiorowisku kostrzewy czerwonej, a III na wysokości 700 m
n.p.m, na bliźniczysku. Pod każdym z doświadczeń występowała gleba
brunatna o składzie granulometrycznym gliny średniej. Była to gleba średnio
zasobna w potas z zawartością 4 - 7 mg K20 i bardzo uboga w fosfor, zwierając
1,5-2,0 mg P205 w 100 g gleby.
Czynnikiem doświadczeń były 2 poziomy nawożenia azotowego na
tle jednakowych dawek fosforu i potasu: P60K100N90, P60K100N180. Fosfor
stosowano jednorazowo wiosną w postaci 20% superfosfatu. Potas w dwóch
jednakowych częściach jako 57% sól potasową i azot w proporcji 60% pod
I i 40% pod II odrost w postaci 34% saletry amonowej.
Skład florystyczny runi corocznie oceniano metodą szacunkową Klappa.
Zbiór I pokosu przypadł na początek kwitnienia gatunków dominujących,
a II pokosu po upływie 9 tygodni. W celu określenia plonu suchej masy i białka
ogólnego ze skoszonej masy pobrano próbki o masie 1,5 kg i wysuszono na
wolnym powietrzu. Zawartość suchej masy określono metodą suszarkową w
temperaturze 105oC (przez 3 godziny) a białka ogólnego oznaczono metodą
Kjeldahla. Uzyskane wyniki opracowano statystycznie przy pomocy analizy
wariacji dla doświadczeń jednoczynnikowych przy poziomie istotności
α=0,05.
228
Produkcyjność trzech górskich zbiorowisk łąkowych…
WYNIKI
Doświadczenie I. W obiekcie kontrolnym największy udział w runi miała
mietlica pospolita – 30% (Tab. 1). Obok niej znaczny udział miała kupkówka
pospolita i tymotka łąkowa. Plonowanie tego obiektu średnio za 3 lata
kształtowało się na poziomie 3,08 t·ha-1suchej masy i 0,33 t·ha-1 białka ogólnego.
Zastosowanie dawki nawozowej P60K100N90 silnie ograniczyło rozwój mietlicy
pospolitej, sprzyjając rozpowszechnieniu się kupkówki pospolitej i tymotki
łąkowej. Udział mietlicy pospolitej w plonie suchej masy w odniesieniu do
obiektu kontrolnego zmniejszył się o ponad połowę. Z kolei udział kupkówki
pospolitej zwiększył się prawie 3-krotnie, a tymotki łąkowej aż siedmiokrotnie.
Obecność tych gatunków spowodowała, że produktywność tej runi zwiększyła
się w suchej masie ponad dwukrotnie, a w białku ogólnym ponad trzykrotnie.
Gatunki dominujące
30
0
Mietlica pospolita
Agrostis capillaris L.
Kupkówka pospolita
Dactylis glomerata L.
Tymotka łąkowa
Phleum pratense L.
19
P60K100N90
Kupkówka pospolita
Tymotka łąkowa
Phleum pratense L.
Mietlica pospolita
P60K100N180
Udział
dominanta %
Obiekt
Kupkówka pospolita
Tymotka łąkowa
Phleum pratense L.
Mietlica pospolita
7
3
20
13
Plon [t·ha-1]
Białko ogólne
Sucha masa
0,33
3,08
0,77
6,93
1,17
8,90
26
21
8
NIR-LSD /p=0,05/
0,81
Tab. 1. Udział gatunków dominujących i plonowanie runi doświadczenia I
Zwiększenie dawki azotu z 90 do 180 N kg na tle nawożenia fosforowo-potasowego
w dalszym ciągu, dynamizowało rozwój kupkówki pospolitej i tymotki łąkowej
kosztem mietlicy pospolitej. Nawożenie to zwiększyło plon suchej masy o dalsze
2 t·ha-1 , a plon białka ogólnego o 0,4 t·ha-1.W liczbach względnych w odniesieniu
do poprzedniego obiektu nawożonego był to wzrost produktywności odpowiednio
o 28% i 52% a w stosunku do kontroli o 189% i 255%.
229
Joanna Szkutnik
Doświadczenie II. Gatunkami przewodnimi w runi kontrolnej były kostrzewa
czerwona, kostrzewa łąkowa i mietlica pospolita (Tab. 2). Pierwsza z nich
stanowiła 15%, druga 10 % a trzecia 7 % plonu runi. Produktywność tej runi
wyrażona w suchej masie wyniosła 5,20 t, a w białku ogólnym 0,67 t·ha1.
0
Kostrzewa łąkowa
Festuca pratensis Huds.
Kostrzewa czerwona
Festuca rubra L.
Mietlica pospolita
P60K100N90
Gatunki dominujące
Kostrzewa czerwona
Festuca rubra L.
Życica trwała
Lolium perenne L.
Kostrzewa łąkowa
P60K100N180
Obiekt
Kostrzewa czerwona
Festuca rubra L.
Kostrzewa łąkowa
Życica trwała
Lolium perenne L.
Plon [t·ha-1]
Udział
dominanta % Białko ogólne Sucha
masa
NIR-LSD /p=0,05/
10
15
0,67
5,20
0,95
7,75
1,35
8,74
7
25
15
35
5
40
10
0,66
Tab. 2. Udział gatunków dominujących i plonowanie runi doświadczenia II
Nawożenie zestawem dawki - P60K100N90 w odniesieniu do obiektu
kontrolnego w sposób wyraźny zmieniło skład florystyczny runi. Gatunkiem
przewodnim stała się kostrzewa łąkowa ze znacznym udziałem kostrzewy
czerwonej i życicy trwałej. Te trzy gatunki stanowiły aż 75 % plonu świeżej
masy. Nawożenie zwiększyło również produktywność runi. W porównaniu
z obiektem kontrolnym plon suchej masy zwiększył się o 2,5 t a plon białka
ogólnego o 0,28 t·ha-1. Wyrażając wzrost plonowania w liczbach względnych
przedstawiał się następująco: 49 % i 42%.
Zastosowanie podwójnej dawki azotu (P60K100N180) zwiększyło w dalszym
ciągu udział kostrzewy łąkowej do poziomu 40%, kosztem kostrzewy
czerwonej i życicy trwałej. Udział kostrzewy czerwonej w stosunku do
obiektu poprzedniego zmniejszył się 5-cio krotnie, a życicy trwałej o 1/3.
Plon suchej masy tego obiektu osiągnął poziom 8,74 t a plon białka ogólnego
230
1,35 t·ha-1. W stosunku do dawki 90 kg N był to wzrost plonu suchej masy
o 13%, a białka ogólnego o 42 %. Natomiast w stosunku do obiektu
kontrolnego był to wzrost wydajności odpowiednio o 68% i 101%.
Doświadczenie III. Gatunkiem dominującym runi kontrolnej była bliźniczka psia
trawka (Tab. 3). Stanowiła ona 70% całego zbiorowiska. Obok niej znaczy udział
miała kostrzewa czerwona - 15%. Średnia produktywność z 3 lat wyrażona
w plonie suchej masy i białka ogólnego wyniosła odpowiednio 2,52 t i 0,29 t·ha-1.
Obiekt
Gatunki dominujące
Udział
dominanta %
0
Bliźniczka psia trawka
Nardus stricta L.
Kostrzewa czerwona
Festuca rubra L.
70
40
P60K100N90
Kostrzewa czerwona
Festuca rubra L.
Kostrzewa łąkowa
P60K100N180
Kostrzewa czerwona
Festuca rubra L.
Kostrzewa łąkowa
NIR-LSD /p=0,05/
15
10
Plon [t·ha-1]
Białko ogólne Sucha masa
0,29
2,52
0,64
5,36
0,99
7,35
31
29
0,75
Tab. 3. Udział gatunków dominujących i plonowanie runi doświadczenia III
Nawożenie dawką P60K100N90 wpłynęło korzystnie na rozwój kostrzewy
czerwonej i kostrzewy łąkowej kosztem bliźniczki psiej trawki, która pod
wpływem nawożenia ustąpiła z runi. Udział kostrzewy czerwonej w runi
zwiększył się prawie 3-krotnie w odniesieniu do kontroli. Trawa ta stanowiła
40 % runi a kostrzewa łąkowa 10 %. W porównaniu do obiektu kontrolnego
produkcyjność tego zbiorowiska wzrosła o ponad połowę. Zebrane plony
suchej masy wyniosły 5,36 t i 0,64 t·ha-1 białka ogólnego.
Zwiększenie dawki nawozowej do 180 kg azotu ograniczyło rozwój
kostrzewy czerwonej a sprzyjało rozwojowi kostrzewy łąkowej, której ilość
zwiększyła się o 19%. Z tego obiektu zebrano 7,35 t suchej masy i 0,99 t·ha-1
białka ogólnego, które w odniesieniu do kontroli były wyższe odpowiednio
o 200% i 240%. W stosunku do obiektu z niższą dawką nawożenia plonowanie
tej runi zwiększyło się o 40% i 54%.
231
Joanna Szkutnik
DYSKUSJA
Istotny wpływ nawożenia mineralnego na skład florystyczny zbiorowisk
łąkowych znajduje odzwierciedlenie również w badaniach innych autorów
[Winnicka i Borecka-Jamro 1996, Sawicki 2003, Jankowska i in. 2008,
Kasperczyk i in. 2008]. Głównym czynnikiem zmieniającym skład botaniczny
runi łąkowej w niniejszych badaniach był azot. Pod wpływem nawożenia
azotowego stwierdzono wzrost udziału w runi kupkówki pospolitej oraz
tymotki łąkowej co w pełni koresponduje z rezultatami badań Winnickiej i in.
[1996]. Z kolei rozprzestrzenienie się kostrzewy łąkowej i życicy trwałej pod
wpływem nawożenia znajduje odzwierciedlenie w badaniach Mikołajczaka
i Wolskiego [1996]. Dodatnia reakcja tych traw na azot wynika z ich wysokich
wymagań pokarmowych i dużo większej siły konkurencyjnej w odniesieniu
do mietlicy pospolitej i bliźniczki psiej trawki [Falkowski 1974, Kozłowski
i in. 1998]. Natomiast dominację kostrzewy czerwonej w siedlisku położonym
w najmniej sprzyjających warunkach należy łączyć z jej odpornością na
niesprzyjające warunki pogodowe, dużą trwałością i stabilności w utrzymaniu
się w runi o czym donosi Mastelarczuk [2008]. Gatunek ten jednak cechuje
się małą produktywnością. W niniejszych badaniach zbiorowisko z wyższą
dawką azotu, zdominowane przez tą trawę dostarczyło o 15% plonów suchej
masy i o 37% plonów białka ogólnego mniej, w porównaniu ze zbiorowiskiem
zdominowanym przez kostrzewę łąkową i życice trwałą.
Znaczna zmiana składu gatunkowego zbiorowisk pod wpływem nawożenia
mineralnego znalazła odzwierciedlenie we wzroście ich produktywności.
Znajduje to potwierdzenie w badaniach przeprowadzonych w Sudetach
przez Mikołajczaka [1996]. W badaniach tego autora nawożenie mineralne,
zwłaszcza azotem w ilości do 240 kg N/ha poprawiło nie tylko skład
botaniczny, ale zwiększyło dwukrotnie wielkość plonów.
WNIOSKI
• Nawożenie mineralne jest istotnym czynnikiem wpływającym na skład
florystyczny zbiorowisk łąkowych.
• Gatunkami, które dodatnio reagowały na nawożenie azotem i stały się
dominantami w runi łąk były: w najniżej położonym siedlisku - kupkówka
pospolita i tymotka łąkowa, nieco wyżej położonym - kostrzewa łąkowa
i życia trwała, a w najwyżej - kostrzewa czerwona.
• Największą produktywnością cechowało się zbiorowisko zdominowane
przez kostrzewę łąkową i życicę trwałą. Z kolei najmniejszych plonów
dostarczyła ruń z przewodnim gatunkiem kostrzewy czerwonej.
232
LITERATURA
Falkowski M., 1974., Trawy uprawne i dziko rosnące. Państwowe Wydawnictwo
Rolnicze i Leśne. Warszawa
Firek E. 1991. Nawożenie i użytkowanie łąk trwałych w rejonach górzystych. Biuletyn
Regionalny Zakładu Upowszechniania Postępu Akademii Rolniczej w Krakowie
297: 13-29
Jankowska., Ciepiela A., Kolczarek R., Jankowski K. 2008. Wpływ rodzaju nawozu
mineralnego i dawki azotu na plonowanie i wartość pokarmową runi łąki trwałej.
Pamiętnik Puławski. 147: 125-138
Kasperczyk M., Szewczyk W., Kacorzyk P., 2008. Dynamika składu botanicznego
runi łąkowej w zależności od rodzaju nawożenia. Łąkarstwo w Polsce. 11: 87-93
Kozłowski S., Goliński P., Swędrzyński A., 1998. Trawy w barwnej fotografii
i zwięzłym opisie ich specyficznych cech. Wydawnictwo Literackie PARNAS.
Inowrocław. 78-81
Mastelarczuk G. 2008. Wpływ zaprzestania nawożenia i ograniczenia częstotliwości
koszenia łąki trwałej na skład gatunkowy runi, plonowanie i masę korzeniową
roślin. Łąkarstwa w Polsce. 11: 95-104
Mikołajczak Z., 1996. Wpływ nawożenia mineralnego na jakość i ilość plonów z łąk
sudeckich. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 442: 229-308.
Mikołajczak Z., Wolski K., Wpływ nawożenia azotem i wapnowania na skład
botaniczny runi w zróżnicowanych siedliskach Sudetów. Zeszyty Problemowe
Postępów Nauk Rolniczych 442: 317-331
Sawicki B., 2003., Wpływ nawożenia mineralnego na skład botaniczny i plonowanie
mieszanek łąkowych w warunkach łęgu zgrądowiałego. Acta Agrophysica.1(2):
301-309
Winnicka J., Borecka-Jamro D., 1996. Wpływ wieloletniego nawożenia azotowego
na wartość gospodarczą łąki położonej w Bieszczadach Zachodnich. Zeszyty
Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 442: 465-469
Joanna Szkutnik
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Mirosław Kasperczyk
233
Weronika Włodarczyk
Daria Kortylewska
EPISTEME
15/2012
s.235-242
ISSN 1895-4421
OCENA PRZYDATNOŚCI SKARBONIZOWANYCH PODŁOŻY PO
UPRAWIE PIECZAREK I BOCZNIAKÓW JAKO MATERIAŁÓW
POPRAWIAJĄCYCH WŁAŚCIWOŚCI GLEB
EVALUATION OF USEFULNESS OF THE CARBONIZED
SUBSTRATES AFTER AGARICUS SPP. AND PLEUROTUS SPP.
CULTIVATION IN THE SOILS PROPERTIES IMPROVEMENT
Abstrakt. Podłoża po uprawie pieczarek i boczniaków zawierają znaczne ilości
materii organicznej oraz składników pokarmowych niezbędnych dla roślin, co czyni
je przydatnymi do poprawy właściwości chemicznych i fizycznych gleb. Z drugiej
strony, rozwój branży ogrodniczej powoduje wytwarzanie dużej ilości poużytkowych
odpadów organicznego pochodzenia, które niewykorzystane i przechowywane na
składowiskach, wpływają niekorzystnie na środowisko. Celem pracy była ocena
możliwości wykorzystania omawianych podłoży, poddanych procesowi karbonizacji,
jako środków poprawiających właściwości gleby Dz.U.2007.147.1033. Analizowane
materiały są bogate w substancję organiczną o czym świadczy wysoka zawartość
Corg. Najwięcej azotu, najważniejszego czynnika plonotwórczego zawierało podłoże
po uprawie pieczarek, natomiast bardzo ubogie w ten składnik było podłoże po
boczniakach.
Słowa kluczowe: podłoże popieczarkowe, podłoże po uprawie boczników
Summary. Substrates after Agaricus spp. and Pleurotus spp. cultivation contain
significant amounts of organic matter and nutrients necessary for plants, which makes
them useful for improvement the physical and chemical properties of soils. On the
other hand, the development of the horticultural industry influences on the production
of large amounts of an organic origin spent products waste, which are unused and
stored in landfills, and they adversely affect the environment. The aim of the study
was to assess the possibility of using these substrates, after the carbonization process,
as substances which improve soil properties. The analyzed materials are rich in
organic matter as a result of high C organic content. Substrate after Agaricus spp.
cultivation contained higher amount of nitrogen in comparison to the soil after the
oyster mushrooms cultivation.
Key words: substrate after Agaricus spp. cultivation , substrate after Pleurotus spp.
cultivation
235
WSTĘP
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001
roku zarówno podłoża po produkcji pieczarek jak i boczniaków zaliczane
są do grupy odpadów z rolnictwa, sadownictwa, upraw hydroponicznych,
rybołówstwa, leśnictwa, łowiectwa oraz przetwórstwa żywności jako „inne
nie wymienione odpady”, którym nadano kod 02 01 99 [Dz.U.112.1206].
W Polsce rocznie produkuje się około 300 tys. ton owocników pieczarki
[Kalembasa i Majchrowska-Safaryan 2009], co generuje ponad 900 tys. ton
odpadu organicznego w postaci podłoża [Rutkowska i in. 2009]. Rozwinięta
produkcja owocników pieczarki plasuje nasz kraj na pierwszym miejscu
w Europie i trzecim w świecie [Kalembasa i Majchrowska-Safaryan 2009].
Produkcja boczniaków w Polsce stopniowo wzrasta, jednak grzyby te nie są
jeszcze tak popularne jak pieczarki. Pod względem wielkości pozyskanych
plonów boczniaki (Pleurotus spp.) są drugim po pieczarkach (Agaricus spp.)
grzybem jadalnym uprawianym na skalę przemysłową [Tomalak 2008].
W skali światowej, w Chinach produkuje się około 86,8% owocników tych
grzybów, natomiast w Europie zaledwie 0,7% [Chang 1999]. Zużyte podłoża
(po zakończeniu uprawy pieczarek w okresie 6-8 tygodni, a boczniaków po
okresie około 12 tygodni), stanowią uboczny produkt uprawy – potencjalnie
dobry materiał nawozowy, który może być wykorzystany w uprawie
niektórych roślin, pod warunkiem, że nie zawiera szkodliwych ilości metali
ciężkich i nie jest obciążony skażeniem sanitarnym [Dz.U.2001.62.628].
Zużyte podłoże popieczarkowe charakteryzuje się dużym zróżnicowaniem
pod względem zawartości suchej masy, odczynu oraz zawartości węgla
organicznego i składników pokarmowych. Tak duże zróżnicowanie składu
chemicznego zużytych podłoży popieczarkowych związane jest z technologią
ich produkcji oraz z wielkością uzyskiwanych plonów pieczarki [Szudyga
1998; Rutkowska i in. 2009].
Podłoże po uprawie boczniaków również charakteryzuje się zmiennym
składem chemicznym, ze względu na to, że jest to grzyb saprofityczny, który
może być hodowany na trocinach, słomie, korze ale również na drewnie
zarówno drzew iglastych jak i liściastych. Rodzaj podłoża wpływa na wzrost
i aktywność enzymatyczną grzybni oraz plon boczniaka ostrygowatego.
Najlepszym podłożem dla wzrostu grzybni są paździerze lniane [Siwulski
i in. 2010]. Generalnie skład chemiczny podłoża po uprawie boczniaków jest
znacznie uboższy od podłoża popieczarkowego, ze względy na inny proces
technologiczny produkcji tych podłoży i różne wymagania obu grzybów.
236
Ocena przydatności skarbonizowanych podłoży…
MATERIAŁ I METODY
Materiał badawczy stanowiły podłoża po uprawie pieczarek i boczniaków.
Podłoża te, po zakończeniu cyklu produkcyjnego poddano procesom
karbonizacji 1 i karbonizacji 2, różniącym się czasem ich trwania. Wszystkie
działania przeprowadzone zostały przez firmę ATON w opracowanym przez
nią urządzeniu ATON-HT, przeznaczonym do unieszkodliwiania odpadów
zakwalifikowanych wg rozporządzenia Ministra Środowiska w sprawie
katalogu odpadów [Dz.U.112.1206] do grupy innych niż niebezpieczne.
Z pobranych próbek materiału świeżego i poddanego procesowi
karbonizacji przygotowano próbki średnie. Materiał zmineralizowano na
mokro w stężonym kwasie siarkowym (VI) i oznaczono w nim: zawartość
azotu metodą Kjeldahla [Lityński i in. 1968], zawartość fosforu metodą
kolorymetryczną [Koter, Panak 1960], zawartość potasu metodą fotometrii
płomieniowej [PN-R-04024:1997], zawartość węgla organicznego metodą
Tiurina [PN-ISO14235], oraz zawartość siarki metodą Buttersa-Chenery’ego
[Nowosielski 1968].
Badany materiał poddano również procesowi mineralizacji na sucho
w piecu muflowym w temperaturze 450ºC, a następnie rozpuszczono w HNO3
o stężeniu 1 mol · dm-3. W tak przygotowanym roztworze oznaczono metale
ciężkie metodą ASA na aparacie Spectra AA 200 firmy Varian. Analizę
chemiczną badanych próbek przeprowadzono w dwóch powtórzeniach
i opracowano statystycznie przy pomocy programu Statistica 9.0 przy
poziomie istotności α=0,05. Badania prowadzono w ramach projektu
„Przedsiębiorczy doktorant- inwestycja w innowacyjny rozwój regionu”.
WYNIKI I DYSKUSJA
Jak wynika z badań Kalembasy i Majchrowskiej-Safaryan [2009] zużyte
podłoże popieczarkowe zawiera średnio 278 g C · kg-1, a wartość stosunku
C:N wynosi (średnio) 13,6:1, co wskazuje na przewagę mineralizacji
organicznych związków azotu nad ich syntezą, w wyniku czego uwalniają
się składniki pokarmowe, które są łatwo dostępne dla roślin [Kalembasa
i Wiśniewska 2004; Kalembasa i Majchrowska-Safaryan 2006]. Inni autorzy
potwierdzają duży potencjał wzbogacenia gleb w materię organiczną po
zastosowaniu podłoża pieczarkowego w nawożeniu [Kalembasa i Becher
2011, Szulc i in. 2009, Gapiński 1996, Kalembasa i Wiśniewska 2007].
Badane podłoża charakteryzowały się zróżnicowaniem pod względem
zawartości azotu (Tab. 1). Wynika to z technologii ich produkcji. Podłoża
do uprawy boczniaków w Polsce najczęściej produkowane są ze słomy
żytniej i pszennej, z niewielkim dodatkiem azotu w postaci mocznika lub
237
kurzeńca [Gapiński i in. 2001], natomiast podłoża pieczarkowe to najczęściej
mieszanina słomy, pomiotu drobiowego, często z dodatkiem torfu niskiego,
mocznika, białka sojowego, włókna kokosowego, dolomitu lub gipsu oraz
wapna defekacyjnego lub kredy łąkowej [Kalembasa i Becher 2011]. Proces
karbonizacji wpłynął na zmianę zawartości azotu w podłożu popieczarkowym.,
przy czym prowadzony krócej spowodował niewielki statystycznie
nieistotny wzrost koncentracji tego pierwiastka, natomiast przedłużony
czas tego procesu istotnie obniżył jego zawartość. Wszystkie warianty
charakteryzowały się wysoką zawartością węgla organicznego, zbliżoną do
280 g · kg-1. Najwyższym stosunkiem węgla do azotu charakteryzowało się
podłoże po uprawie boczniaków, najniższym zaś podłoże popieczarkowe.
Tylko dłuższy proces karbonizacji podłoża po uprawie boczniaków nie
zmienił w nim zawartości azotu, natomiast przedłużenie czasu tego procesu
wpłynęło na niewielki jego wzrost. Proces karbonizacji podłoża po uprawie
pieczarek, zwiększał w nim stosunek C:N, natomiast nie wpływał na zmianę
tego stosunku w podłożu po uprawie boczniaków.
Rodzaj podłoża
N
Corg.
C:N
g · kg s. m.
-1
Podłoże popieczarkowe
22,1
248,4
11,2
Podłoże popieczarkowe po karbonizacji 1
25,9
296,8
11,4
17,1
229,7
14,4
Podłoże po uprawie boczniaków
7,6
284,1
37,4
Podłoże po uprawie boczniaków po karbonizacji 1
7,6
240,5
31,6
10,7
385,6
36,0
NIR 0,05
4,11
7,4
-
Tab. 1. Zawartość węgla i azotu w badanych podłożach
Zawartość fosforu w obu badanych podłożach była znacznie niższa od
średniej zawartości tego pierwiastka (6,5 g· kg-1), oznaczonej w badaniach
Kalembasy i Majchrowskiej-Safaryan [2009]. Jednakże po ich karbonizacji
zaobserwowano wzrost zawartości P i był on tym większy, im dłużej trwał
ten proces. W badanych podłożach (Tab. 2) zawartość potasu była wyższa od
zawartości podawanych w literaturze [Kalembasa i Majchrowska- Safaryan
2009, Rutkowska i in. 2009, Szulc i in. 2009] i wzrastała znacząco w wyniku
przeprowadzonej karbonizacji z 30,8 g · kg-1 w podłożu nieprzetworzonym, do
60,0 g · kg-1 w podłożu popieczarkowym po dłuższej karbonizacji. Zarówno
zawartość potasu jak i siarki w skarbonizowanych podłożach po uprawie
boczniaków były istotnie wyższe od zawartości tych makroskładników
w podłożu nieprzetworzonym, jednakże wydłużenie procesu karbonizacji
nieznacznie obniżało koncentrację tych pierwiastków w podłożach.
238
P
Rodzaj podłoża
K
g · kg s. m.
S
-1
3,7
30,8
19,9
7,7
49,9
29,6
13,6
60,0
33,6
<0,5
9,4
1,9
<0,5
21,2
3,3
2,9
19,6
3,0
NIR 0,05
1,5
2,5
0,02
Tab. 2. Zawartość fosforu, potasu i siarki w badanych podłożach
Zawartość manganu (Tab. 3) w podłożach nieprzetworzonych kształtowała
się na podobnym poziomie, jednakże w procesie karbonizacji ilość
tego pierwiastka istotnie wzrastała, aż do 434,38 mg· kg-1 w podłożu
popieczarkowym, które zostało poddane wydłużonemu procesowi
karbonizacji i do ponad 300 mg · kg-1 w skarbonizowanych podłożach po
uprawie boczniaków. Średnie zawartości badanych metali ciężkich były
zróżnicowane i układały się w następującym szeregu Mn > Pb > Cu > Ni
> Cr. Podłoża popieczarkowe przebadane przez Kalembasę i MajchrowskąSafaryan [2009] charakteryzowały się zróżnicowaną zawartością metali
ciężkich, jednakże wartości średnie tych pierwiastków były znacznie
niższe od danych uzyskanych w badaniach własnych, a ich szereg według
malejących wartości średnich był również inny i kształtował się następująco:
Zn (115,7)> Cu (14,5)> Ni (4,96)> Pb (3,33)> Cr (3,30).
Rodzaj podłoża
Mn
Cu
Ni
mg · kg s. m.
Pb
Cr
-1
170,34
17,85
5,52
9,60
3,18
Podłoże popieczarkowe po karbon. 1
331,13
14,06
6,46
13,46
4,15
Podłoże popieczarkowe po karbon. 2
434,38
17,56
9,68
21,96
4,90
6,65
179,65
6,42
12,72
1,84
Podłoże po boczniakach po karbon. 1
309,63
10,63 17,07
28,72
4,55
Podłoże po boczniakach po karbon. 2
300,82
11,46 15,25
29,20
4,89
Średnio
287,66
13,04 10,07
19,28
3,92
NIR 0,05
19,10
11,41
1,94
2,51
0,79
Tab. 3. Zawartość metali ciężkich w badanych podłożach
239
W badaniach własnych wykazano, iż proces karbonizacji istotnie zwiększał
zawartość metali ciężkich w obu podłożach, jednak oznaczone zawartości
mieściły się w granicach ustalonych w normach dopuszczających je do
wykorzystania rolniczego [Dz.U.137.924]. Podobnie w badaniach innych
autorów zawartość metali ciężkich w podłożach popieczarkowych nie
dyskwalifikowała ich jako substancji poprawiających właściwości gleb [Szulc
i in. 2009, Rutkowska i in. 2009, Kalembasa i Majchrowska-Safaryan 2009].
WNIOSKI
• Wszystkie analizowane materiały charakteryzowały się zmiennością
składu chemicznego. Najwięcej azotu zawierało podłoże popieczarkowe,
najmniej zaś podłoże po uprawie boczniaków.
• Stosunek C:N w nieprzetworzonych podłożach po uprawie obu gatunków
grzybów był zróżnicowany, jednak znacznie korzystniejszy w podłożu po
uprawie pieczarek. Proces karbonizacji niezależnie od czasu jego trwania
nie wpłynął w sposób znaczący na jego zmianę.
• Karbonizacja podłoży przyczyniła się do wzrostu zawartości w nich
zawartości potasu, siarki i fosforu. Proces ten zwiększał również zawartość
metali ciężkich, jednak oznaczone zawartości nie dyskwalifikowały
badanych materiałów jako substancji poprawiających właściwości gleb.
LITERATURA
Chang S. T. 1999. World production of cultivated edible and medicine mushrooms
in 1997 with emphasis on Lentinus edodes (Berk.) Sing in China International
Journal of Medicinal Mushrooms, 1:261-300.
Dz.U.62.628 Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach.
Dz.U.112.1206. Rozporządzenie 2001. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 27
września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów.
Dz.U.137.924 Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie
komunalnych osadów ściekowych.
Dz.U.147.1033 Ustawa z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu.
Gapiński M. 1996 Kompost popieczarkowy. Biuletyn Producenta Pieczarek: Pieczarki,
3/1996.
Gapiński M. Zimbora M. Woźniak W. 2001. Boczniak. Technologia uprawy
i przetwarzania. PWRiL ss. 274: 27-29.
240
Kalembasa D. Becher M. 2011. Azot i węgiel wydzielone hydrolizą kwasową z podłoża
popieczarkowego. Inżynieria Ekologiczna 27: 26-324
Kalembasa D. Majchrowska- Safaryan A. 2006. Wpływ uprawy pieczarki na skład
chemiczny podłoża. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 512: 247-254.
Kalembasa D. Majchrowska- Safaryan A. 2009. Zasobność zużytego podłoża
z pieczarkarni. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 535: 195-200.
Kalembasa D. Majchrowska- Safaryan A. 2009. Frakcje metali ciężkich w zużytych
podłożach z pieczarkarni. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 41: 572- 577.
Kalembasa D. Wiśniewska B. 2004. Wykorzystanie podłoża popieczarkowego do
rekultywacji gleb. Roczniki Gleboznawcze, 55: 209-217.
Kalembasa D. Wiśniewska B. 2007. Wpływ nawożenia podłożem popieczarkowym
na zawartość wybranych makroskładników w życicy wielokwiatowej. Inżynieria
Ekologiczna, 18: 78-80.
Koter M. Panak K. 1960. Chemia Analityczna, 5.
Lityński T. Jurkowska M. 1982. Żyzność gleb i odżywianie się roślin. PWN Warszawa.
PWRiL Warszawa.
Nowosielski O. 1968. Metody oznaczania potrzeb nawożenia. PWRiL Warszawa
ss.668.
Rutkowska B. Szulc W. Stepiń W. Jobda J. 2009. Możliwość rolniczego wykorzystania
zużytych podłoży po produkcji pieczarek. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk
Rolniczych, 535: 349- 356.
Siwulski M. Drzewiecka K. Sobieralski K. Yin Ch. 2010. Porównanie wzrostu
i aktywności enzymatycznej grzybni oraz plonowania boczniaka ostrygowatego
(Pleurotus ostreatus (Fr.) Kumm.) na różnych podłożach. Materiały konferencyjne:
Proekologiczna uprawa warzyw- problemy i perspektywy. Siedlce 153-154.
Szudyga K. 1998. Stare i nowe metody sporządzania podłoży do uprawy pieczarki.
Hasło Ogrodnicze, 9: 96-97.
Szulc W. Rutkowska B. Łabędowicz J. 2009. Wartość nawozowa odpadów
organicznych. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 535: 415- 421.
Tomalak M. 2008. Problemy ochrony upraw boczniaka (Pleurotus spp.) przed
szkodnikami. Progress in Plant Protection, 48: 978-987.
241
Katedra Żywienia Roślin
Daria Kortylewska
Katedra Ogrodnictwa
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Zofia Spiak
242
Aneta Wójtowicz
EPISTEME
15/2012
s.243-250
ISSN 1895-4421
WPŁYW STOSOWANIA STYMULATORA ROŚLIN TERRA-SORB NA
PLONOWANIE RZEPAKU OZIMEGO
THE EFFECT OF BIOSTIMULATOR TERRA-SORB ON WINTER
RAPE YIELD
Abstrakt. W latach 2010/2011 na terenie Stacji Doświadczalno-Produkcyjnej
Katedry Szczegółowej Uprawy Roślin należącej do Uniwersytetu Przyrodniczego
we Wrocławiu przeprowadzono jednoczynnikowe doświadczenie polowe w układzie
losowanych bloków, w czterech powtórzeniach. Celem przeprowadzonych badań
była ocena wpływu stymulatora Terra-Sorb na plon odmiany populacyjnej rzepaku
ozimego Vision. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że cechy
morfologiczne roślin, a także plon nasion odmiany populacyjnej Vision były istotnie
zależne od zastosowanych kombinacji stymulatora. Na plon nasion (3,61 t∙ha-1),
jak również na wydajność tłuszczu surowego (1,39 t∙ha-1), najkorzystniej wpłynęło
połączenie stymulatora Terra-Sorb stosowanego na wiosnę w dawce 2,0 l∙ha-1 łącznie
z zabiegiem przeciwko chowaczom łodygowym.
Słowa kluczowe: rzepak ozimy, stymulator roślin, Terra-Sorb, plon
Summary. The one-field experiment was conducted in 2010/2011 at the Experimental
Station in Pawlowice near Wroclaw that belongs to Department of Crop Production.
The experiment was conducted using randomized complete block design method
in four replications. It aimed to determine the evaluations of the influence of plant
stimulator Terra-Sorb on the yield of population variety winter rape Vision. The
research shown that morphological traits and the yield of seeds was dependent on
applied combination of plant stimulator. The connection of plant stimulator TerraSorb and the measure against cabbage curculio influenced positivity on the yield of
seeds (3.61 t∙ha-1) and the productivity of raw fat (1.39 t∙ha-1).
Key words: winter rape, plant stimulator, Terra-Sorb, yield
243
Aneta Wójtowicz
WSTĘP
Rzepak – Brassica napus L. ssp. oleifera Metzg. należy do rodziny
Brassicaceae (kapustowate) dawniej Cruciferae (krzyżowe), plemienia
Brassiceae (kapustne), rodzaju Brassica (kapusta). W skład rodzaju
Brassica wchodzi około 100 gatunków roślin: oleistych, warzywnych,
przyprawowych, ozdobnych, chwastów [Bartkowiak-Broda 2005]. Rzepak
ozimy jest jedną z najważniejszych roślin oleistych uprawianych w Polsce
[Rosiak 2005]. Nasiona tej rośliny zawierają od 44 do 50% tłuszczu.
Dzięki wysokiej zawartości tłuszczu uprawiany jest w celu pozyskania
oleju surowego wykorzystywanego na cele spożywcze (oleje jadalne) lub
techniczne (biopaliwo, smary rozkładalne biologicznie, farby olejne, lakiery,
ekologiczne rozpuszczalniki i plastyfikatory, środki powierzchniowo czynnesurfaktanty, ekologiczne wykładziny podłogowe, surowiec do syntezy
chemicznej-oleochemikalia, specyficzne produkty do otrzymywania których
potrzebny jest olej wysokoerukowy) [Rybacki 2005].
Rzepak to roślina o wysokich wymaganiach wodnych, termicznych,
siedliskowych i glebowych [Wałkowski 2006]. Jeśli jeden z tych czynników
jest nieadekwatny może to spowodować w czasie rozwoju narażenie na
stresy prowadzące w konsekwencji do zmniejszenia plonu, a tym samym do
obniżenia jakości nasion pod względem zawartości tłuszczu oraz pozostałych
składników [Muśnicki 2005]. Producenci wielu firm opracowują technologie
stymulatorów roślin, które mają przeciwdziałać wszelkim stresom roślinnym
[Budzyński 2010]. Jednym z takich środków jest Terra-Sorb foliar zawierający
w swoim składzie: 9,3% wolnych aminokwasów w formie biologicznie
aktywnej L-α, 2,1% azotu oraz niewielkie ilości boru, manganu i cynku.
Jego zadaniem jest uzupełnienie niezbędnych aminokwasów i zwiększenie
zawartości chlorofilu w roślinach. Ponadto zastosowanie Terra-Sorb może
wspomagać aktywność fotosyntetyczną i optymalne wykorzystanie nawozów,
zapobiegając starzeniu się tkanek roślinnych, poprawiając przezimowanie
i wytrzymałość roślin na stres.
Badania miały na celu wyjaśnienie, czy preparat Terra-Sorbjest przydatny
w uprawie rzepaku ozimego, z uwzględnieniem terminu aplikacji, jak również
sposobu oraz dawki najbardziej odpowiedniej, dla uzyskania wysokiego
plonu o bardzo dobrej jakości. Doświadczeniem objęto populacyjną odmianę
rzepaku ozimego Vision. W hipotezie roboczej założono, że zróżnicowane
kombinacje sposobu, terminu i dawek stymulatora Terra-Sorb, wpłyną
istotnie na cechy morfologiczne roślin przed zbiorem oraz na poziom i jakość
uzyskanego plonu nasion.
244
Wpływ stosowania stymulatora roślin…
MATERIAŁ I METODY
W latach 2010/2011 na polach doświadczalno-produkcyjnych Katedry
Szczegółowej Uprawy Roślin Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu
przeprowadzono jednoczynnikowe doświadczenie polowe w układzie losowanych
bloków, w czterech powtórzeniach, dotyczące wpływu terminu stosowania
stymulatora roślin Terra-Sorb na rozwój i plonowanie rzepaku ozimego.
Czynnik doświadczenia – aplikacja stymulatora Terra-Sorb obejmowała
5 poziomów. Kontrolę stanowiły poletka bez stosowania stymulatora (K).
Drugi poziom uwzględniał zastosowanie w fazie 4-6 liści 1,5 l·ha-1 łącznie
z 0,75 l·ha-1 fungicydem Domnic 250 EW (K1). W kombinacji trzeciej (K2)
zaaplikowano Terra-Sorb w fazie 4-6 liści w dawce 2,0 l·ha-1 dodatkowo z 0,5
l·ha-1 fungicydu Domnic 250 EW). W czwartym wariancie (K3) zastosowano
Terra-Sorb na początku ruszenia wegetacji (2,0 l·ha-1 + fungicyd Toprex 375
SC). Kombinacja ostatnia (K4) polegała na podaniu na początku kwitnienia
2,0 l·ha-1 Terra-Sorb z insektycydem Mospilan 20 SP oraz insektycydem
Amno Super 100 EW. Nasiona w liczbie 50 szt·m-2 wysiano na poletkach
o długości 10 m, szerokości 1,5 m. Powierzchnia do zbioru 1 poletka, bez
obsiewów, wynosiła 15,0 m2.
Nawożenie przeprowadzono w dwóch terminach: przedsiewnie: 60 kg·ha-1
P2O5 w superfosfacie potrójnym (40%), 120 kg·ha-1 K2O w soli potasowej
(60%), 20 kg·ha-1 N w moczniku (46%), 54 kg·ha-1 S w postaci Wigoru
S (90%) oraz na wiosnę: 100 kg·ha-1 N w saletrze amonowej (w czasie
ruszenia wegetacji) i 70 kg·ha-1 N w moczniku (w fazie początku pąkowania).
Zakres badań obejmował przeprowadzenie doświadczenia polowego
i laboratoryjną analizę składu nasion rzepaku ozimego. W trakcie wegetacji
na tle wariantu kontrolnego oceniano oddziaływanie Terra-Sorb stosowanego
łącznie z fungicydem lub z insektycydami na cechy morfologiczne roślin,
struktury plonu oraz poziom plonowania rzepaku ozimego populacyjnej
odmiany Vision.
Przed zahamowaniem wegetacji na 10 roślinach rzepaku ozimego z każdego
poletka określono liczbę liści na roślinie, średnicę szyjki korzeniowej
oraz wysokość wyniesienia stożka wzrostu. Zważono świeżą i suchą masę
(wykonaną metodą suszarkowo-wagową, w temperaturze 950C, w ciągu
5 godzin) całych roślin i na tej podstawie obliczono % suchej masy.
Bezpośrednio przed zbiorem na 10 roślinach rzepaku ozimego z każdego
poletka oznaczono wysokość roślin, wysokość do I. plonującego rozgałęzienia,
liczbę rozgałęzień I. rzędu oraz liczbę łuszczyn na jednej roślinie. Ponadto
z każdego poletka pobrano 20 łuszczyn pochodzących z pędu głównego
roślin w celu określenia liczby i masy nasion z jednej łuszczyny. Po zbiorze
oszacowano plon, wilgotność oraz masę 1000 nasion. W laboratorium Katedry
245
Aneta Wójtowicz
Szczegółowej Uprawy Roślin UP we Wrocławiu wykonano analizy zawartości
tłuszczu surowego (ekstrakt eterowy), metodą odtłuszczonej reszty w aparacie
Soxhleta, w zebranych nasionach rzepaku ozimego.
WYNIKI
W sezonie wegetacyjnym 2010/2011, podczas jesiennego rozwoju roślin
rzepaku, nie stwierdzono istotnego wpływu aplikacji stymulatora TerraSorb na liczbę liści utrzymujących się na roślinie, wysokość wyniesienia
stożka wzrostu, średnicę szyjki korzeniowej (Tab. 1) oraz na świeżą i suchą
masę 1 rośliny (Tab. 2). Najwyższym procentem suchej masy roślin rzepaku
charakteryzowały się roślin pochodzące z obiektów kontrolnych oraz
z trzeciej kombinacji aplikacji stymulatora (Tab. 2).
Kombinacja
Liczba liści
utrzymujących się
na roślinie
Wysokość wyniesienia
stożka wzrostu [mm]
Średnica szyjki
korzeniowej [mm]
K
6,1
18,8
6,3
K1
6,5
17,8
6,4
K2
6,4
18,2
6,2
K3
6,4
18,9
6,3
K4
6,3
18,5
6,2
NIR – LSD α=0,05
r.n.
r.n.
r.n.
Tab. 1. Cechy morfologiczne roślin rzepaku ozimego odmiany Vision przed
zahamowaniem wegetacji. r.n.-różnica nieistotna
Kombinacja
Świeża masa
1 rośliny [g]
Sucha masa
1 rośliny [g]
Sucha masa [%]
K
6,4
1,2
18,1
K1
6,6
1,1
17,1
K2
6,4
1,1
17,7
K3
6,3
1,1
17,4
K4
6,4
1,1
17,3
NIR – LSD α=0,05
r.n.
r.n.
0,6
Tab. 2. Zawartość świeżej i suchej masy roślin rzepaku ozimego odmiany Vision
przed zahamowaniem wegetacji. r.n.-różnica nieistotna
246
Analiza morfologiczna roślin przed zbiorem wykazała, że wysokość do
I. rozgałęzienia rzepaku była istotnie wyższa, w stosunku do kontroli, po
aplikacji 2,0 l·ha-1 Terra-Sorb łącznie z fungicydem Domnic 250 EW w dawce
0,5 l·ha-1 (kombinacja 3) (Tab. 3). Nie stwierdzono natomiast statystycznie
istotnego zróżnicowania pomiędzy zastosowanymi kombinacjami
w odniesieniu do wysokości roślin oraz liczby rozgałęzień I. rzędu.
Preparat Terra-Sorb stosowany we wszystkich kombinacjach, w porównaniu
do obiektu kontrolnego, przyczynił się do istotnego zwiększenia przeciętnie
o 11,52% liczby łuszczyn na 1 roślinie oraz o 5,82% liczby nasion
w 1 łuszczynie (Tab. 4). Masa nasion w 1 łuszczynie była istotnie najniższa
z roślin pochodzących z obiektu kontrolnego oraz po zastosowaniu preparatu
Terra-Sorb w dawce 2,0 l·ha-1 w fazie 4-6 liści łącznie z fungicydem Domnic
250 EW aplikowanym w dawce 0,5 l·ha-1 (kombinacja 3). Na masę nasion
w 1 łuszczynie korzystnie wpłynęło zastosowanie stymulatora w pozostałych
kombinacjach doświadczalnych (zwiększenie o 5,57%, 5,2%, 6,29%).
Ponadto na obiektach kontrolnych stwierdzono istotnie najniższa masę
1000 nasion rzepaku, która była niższa średnio o 3,5% w odniesieniu do
pozostałych kombinacji.
Kombinacja
Wysokość roślin
[cm]
Wysokość do I.
rozgałęzienia [cm]
Liczba rozgałęzień
I. rzędu
K
93,8
24,0
4,5
K1
96,5
29,1
4,6
K2
99,0
30,7
4,8
K3
98,3
26,5
4,6
K4
97,5
26,5
5,1
NIR – LSD α=0,05
r.n.
3,3
r.n.
Tab. 3. Cechy morfologiczne roślin rzepaku ozimego odmiany Vision przed zbiorem.
r.n. - różnica nieistotna
Kombinacja
Liczba łuszczyn
na roślinie
Liczba nasion
w łuszczynie
Masa nasion w
łuszczynie [mg]
Masa
1000 nasion [g]
K
115
18,9
138,3
6,70
K1
128
20,1
145,5
6,89
K2
127
19,8
137,8
6,85
K3
129
19,9
145,0
7,04
K4
129
20,2
146,5
6,96
NIR – LSD α=0,05
8
0,8
4,9
0,10
Tab. 4. Elementy struktury plonu rzepaku ozimego odmiany Vision
247
Aneta Wójtowicz
Zastosowanie stymulatora Terra-Sorb w kombinacjach badawczych K1, K3
i K4 przyczyniło się do istotnego wzrostu plonu nasion rzepaku ozimego
w porównaniu do kontroli oraz kombinacji 3 (Tab. 5). Zawartość tłuszczu
surowego w nasionach zawierała się w zakresie od 42,3% (kontrola) do 42,9%
(kombinacja 4). Wydajność tłuszczu surowego z 1 ha podobnie jak plon nasion
osiągnęła największe wartości po zastosowaniu 2,4 oraz 5 kombinacji.
Kombinacja
Plon nasion
[t∙ha-1]
Zawartość tłuszczu
surowego [%]
Wydajność tłuszczu
surowego [t∙ha-1]
K
3,41
42,3
1,30
K1
3,53
42,6
1,35
K2
3,42
42,7
1,32
K3
3,61
42,9
1,39
K4
3,58
42,8
1,38
NIR – LSD α=0,05
0,07
-
0,03
Tab. 5. Średni plon nasion, zawartość oraz wydajność tłuszczu surowego rzepaku
ozimego odmiany Vision
DYSKUSJA I WNIOSKI
Stymulatory roślin, zwane potocznie biostymulantami lub środkami
antystresowymi, to produkty zawierające w swoim składzie różnorodne
związki pochodzenia naturalnego. Podstawę tych związków stanowi istotna
grupa biocząsteczek, czyli aminokwasy i peptydy [Cambri 2008] jak również
hormony, enzymy, mikroelementy i inne związki. Stymulatory stosowane są
w celu regulacji procesów życiowych, na poziomie komórki, organu i całego
organizmu. Ponadto determinują wzrost i rozwój rośliny oraz oddziałują
bezpośrednio lub pośrednio na procesy zachodzące w samej roślinie
m.in. procesy fotosyntezy, pobierania i transportu wody oraz składników
pokarmowych. Z danych literaturowych, wynika że są stosowane nie tylko
jako zabieg technologiczny, ale także interwencyjny [Jankowski i Dubis 2008].
Instytut Ochrony Roślin w Poznaniu po przeprowadzeniu kilkuletnich badań
polowych odnotował korzystne działanie stymulatora Terra-Sorb na różne
gatunki roślin. Uzyskane wyniki potwierdziły skuteczność zastosowania
stymulatora w rzepaku na zwiększenie masy 1000 nasion, liczby nasion
w łuszczynach i zawartość tłuszczu w nasionach [Konieczny 2011].
Na podstawie uzyskanych wyników w tej pracy można przedstawić
następujące wnioski:
248
• Nie stwierdzono istotnego wpływu stosowania stymulatora Terra-Sorb na
oceniane jesienią cechy morfologiczne roślin rzepaku ozimego odmiany Vision.
• Stymulator Terra-Sorb stosowany w kombinacjach badawczych
2-5, w porównaniu do obiektu kontrolnego, przyczynił się do
istotnego zwiększenia liczby łuszczyn na 1 roślinie oraz liczby nasion
w 1 łuszczynie (odpowiednio o 11,30%, 10,43%, 12,17% i 6,35%, 4,76%,
5,29%, 6,88%).
• Najwyższe plony nasion uzyskano stosując stymulator Terra-Sorb
w dawce 1,5 l·ha-1 jesienią w fazie 4-6 liści (kombinacja 2) oraz wiosną
na początku ruszenia wegetacji roślin (kombinacja 4) i w fazie początku
kwitnienia (kombinacja 5).
LITERATURA
Bartkowiak-Broda I. 2005. Biologia rozwoju. [w:] Technologia produkcji rzepaku.
Red. Muśnicki Cz., Batkowiak-Broda I., Mrówczyński M. Wydawnictwo Wieś
Jutra. Warszawa, 40-42
Budzyński W. 2010. Regulatory wzrostu, rozwoju i plonowania. [w:] Technologia
produkcji surowca. t.III. Red. Budzyński W., Kotecki A., Tys J., Adamiak
E., Mrówczyński M., Korbas M., Truszkowski W., Heimann S., Broniarz
J. Wydawnictwo PSPO. Warszawa, 20-21
Cambri D. 2005. Aminokwasy:naukowa podstawa biostymulatora. [w:] Mat. Konf.
Biostymulatory w nowoczesnej uprawie roślin. Warszawa, 14
Jankowski K., Dubis B. 2005. Biostymulatory w polowej produkcji roślinnej. [w:]
Mat. Konf. Biostymulatory w nowoczesnej uprawie roślin. Warszawa, 24
Konieczny W. 2011. Pobudzanie aminokwasami. Farmer (17), http://www.farmer.pl
Muśnicki Cz. 2005. Stresy środowiskowe. [w:] Technologia produkcji rzepaku. Red.
Muśnicki Cz., Batkowiak-Broda I., Mrówczyński M. Wydawnictwo Wieś Jutra.
Warszawa, 45-47
Rosiak E. 2005. Produkcja rzepaku w Polsce i na świecie. [w:] Technologia produkcji
rzepaku. Red. Muśnicki Cz., Batkowiak-Broda I., Mrówczyński M. Wydawnictwo
Wieś Jutra. Warszawa, 7-17
Rybacki R. 2005. Rzepak jako surowiec dla przemysłu olejarskiego. [w:] Technologia
produkcji rzepaku. Red. Muśnicki Cz., Batkowiak-Broda I., Mrówczyński
M. Wydawnictwo Wieś Jutra. Warszawa, 18-21
Wałkowski T. 2006. Rzepak ozimy-proekologiczna technologia uprawy. Wydawnictwo
IHAR. Poznań, 7-11
249
Aneta Wójtowicz
Aneta Wójtowicz
Opiekun naukowy: dr hab. Władysław Malarz
250
II. EKONOMIA
Michał Borowy
EPISTEME
15/2012
s.253-258
ISSN 1895-4421
PARKI NAUKI JAKO ELEMENT OTOCZENIA BIZNESOWEGO
INNOWACYJNEJ PRZEDSIĘBIORCZOŚCI AKADEMICKIEJ
– PRZYKŁAD PARKU IDEON W SZWECJI
THE SCIENCE PARKS AS ELEMENT OF BUSINESS ENVIRONMENT
OF ACADEMIC INNOVATIVE ENTREPRENEURSHIP – CASE OF
IDEON SCIENCE PARK IN SWEDEN
Abstrakt. Parki nauki ułatwiają funkcjonującym w nich firmom inicjowanie
wzajemnych interakcji, które w połączeniu z solidnym wsparciem otoczenia okołobiznesowego może wywołać swoisty efekt synergii. Efekt ten potęgowany dodatkowo
specyficzną atmosferą przedsiębiorczości jest zachętą dla młodych osób pragnących
rozpocząć własną działalność gospodarczą. Oprócz zachęt wynikających z zaplecza
konsultingowego, socjalnego, czy specjalnych stref ekonomicznych, parki powinny
również dysponować zapleczem kapitałowym dla powstających w nich nowych
inicjatyw przedsiębiorczych. Największe znaczenie ma tu kapitał najwyższego
ryzyka związany z rozpoczynaniem działalności innowacyjnej przedsiębiorstw.
W celu lepszego zobrazowania zjawiska autor prezentuje przykład parku Ideon, który
wraz z Uniwersytetem Lund stanowi jeden z największych i najstarszych ośrodków
transferu technologii w Unii Europejskiej.
Słowa kluczowe: innowacje, innowacyjna przedsiębiorczość akademicka, park
technologiczny, park nauki, transfer wiedzy i innowacji
Summary. The Science Parks makes easer the start of mutual interaction between
companies, and also thanks to existing institutions supporting business, they cause
additional effect of synergy. This effect strengthened by specific atmosphere of
entrepreneurship, encourage young people to build up their own business. In properly
working Science Park, besides the consulting and social facilities, or special economic
areas should also operate the fund for new business ideas. In this case the most
important are venture capital dedicated to projects or companies existing on very early
stage of development. As an example to describe the phenomenon of Science Park, an
author presents the case of Ideon Science Park, which together with the Lund University
is one of the main and the oldest centres of technology transfer in European Union.
Key words: innovation, academic innovative entrepreneurship, technology park,
science park, transfer of knowledge and innovations
253
Michał Borowy
WSTĘP
Według definicji Międzynarodowego Stowarzyszenie Parków Naukowych
(IASP), mianem parku nauki określa się organizację zarządzaną przez
wykwalifikowanych profesjonalistów, których celem jest doprowadzenie do
wzrostu dobrobytu społecznego na określonym obszarze poprzez promowanie
kultury innowacji i konkurencyjności wśród przedsiębiorstw i instytucji
opartych na wiedzy. Park nauki stymuluje, oraz kieruje przepływem wiedzy
i technologii pomiędzy uczelniami, instytucjami badawczo-rozwojowymi,
przedsiębiorstwami i rynkami. Ułatwia tworzenie i rozwój przedsiębiorstw
działających w oparciu o innowacje poprzez inkubację firm typu spin-off,
udostępnianie wysokiej jakości infrastruktury, oraz usług, które wpływają na
ich wartość dodaną [IASP 2002].
Obecnie na świecie funkcjonuje około 3000 tego rodzaju parków. Działają
pod różnymi nazwami. W literaturze można spotkać takie określenia jak:
technopark, technopol, lub parki: technologiczny, badawczy, naukowobadawczy,
naukowo-technologiczny,
przemysłowo-technologiczny,
itp. [Kowalak 2010; Matusiak 2011]. I choć każdy z rodzajów parków
posiada własne specyficzne cechy to zadaniem wszystkich jest pobudzanie
innowacyjnej przedsiębiorczości. Znakomitym przykładem funkcjonowania
takiej instytucji jest szwedzki Park Nauki – Ideon.
MATERIAŁ I METODY
Materiał empiryczny zabrano podczas wizyty studyjnej w Parku Nauki Ideon
w Szwecji. Na tej podstawie opracowano studium przypadku (case study).
Omawiany park został wybrany jako przykład ze względu na dawną tradycję
funkcjonowania, oraz ogromny sukces w realizacji celu, który przyświecał
jego założycielom. Ideon został stworzony jako jeden z pierwszych dwudziestu
tego typu parków na świecie. Obecnie, wraz z sąsiadującym Uniwersytetem
Lund stanowi jedno z największych centrów transferu technologii w Unii
Europejskiej, które z dużym powodzeniem realizuje swoje zadania w skali
światowej. Materiał teoretyczny został zebrany metodą tradycyjną desk
research i bazuje na zastanych źródłach krajowych i zagranicznych, takich
jak: publikacje, słowniki, ustawy, materiały szkoleniowe.
WYNIKI. STUDIUM PRZYPADKU PARKU IDEON W SZWECJI
Przyczyna powstania Parku Nauki w Lund. Ideon powstał w 1983 roku,
jako jeden z 20 tego rodzaju parków na świecie. Pomysł na jego stworzenie
zrodził się z nagłej potrzeby ograniczenia bezrobocia w regionie Skania.
Przyczyną masowych zwolnień z pracy były radykalne zmiany strukturalne
254
Parki nauki jako element otoczenia biznesowego innowacyjnej przedsiębiorczości akademickiej…
szwedzkiego przemysłu stoczniowego i tekstylnego. W wyniku przemian
pracę straciło wówczas około 10 tys. osób.
Pomysłodawcy Ideonu postanowili skorzystać z przykładów Stanów
Zjednoczonych, oraz Wielkiej Brytanii i uzdrowić sytuację na lokalnym rynku
pracy poprzez stworzenie przedsiębiorstw bazujących na wiedzy. Źródłem
wiedzy miał być Uniwersytet Lund, funkcjonujący w regionie od XVII w.
Projekt szybko zyskał aprobatę władz lokalnych i stał się wspólną inicjatywą
sektora publicznego i prywatnego. Jednym z pierwszych fundatorów
Parku Nauki w Lund był założyciel firmy IKEA - Ingvar Kamprad, który
zainwestował wówczas kwotę 100 mld koron szwedzkich, czyli równowartość
dzisiejszych 0,5 bln SEK.
Rozwój. W 1983 roku Ideon przyjął pięć pierwszych firm. W latach 198387 wybudowano tu laboratoria i biura o łącznej powierzchni 50 000 m2.
W rezultacie w 1988 roku zarejestrowanych było już 100 firm. Taki stan
rzeczy utrzymywał się do 1996 roku, który był rokiem przełomowym ze
względu na obawy wynikające z przeniesienia produkcji firmy Ericsson
wraz z 750 pracownikami do innej lokalizacji. Okazało się jednak, że po
przebudowaniu jego dawnej siedziby i dopasowaniu do potrzeb małych firm,
liczba przedsiębiorstw parku wzrosła do 160, w przeciągu 3 lat.
W okresie 28 lat funkcjonowania Parku działało w nim 900 przedsiębiorstw,
spośród których zaledwie 30 zostało zamkniętych.
Pierwsze firmy z Ideonu sprzedawały swoje produkty jedynie w regionie
Skania, ewentualnie wywoziły je do Kopenhagi. W miarę stopniowego
rozwoju zwiększano sprzedaż i handel z innymi krajami. Obecnie
przedsiębiorstwa z Lund są liderami w Szwecji, która posiada 1% udziału w
rynku światowym.
Stan obecny. Obecnie w Parku Ideon funkcjonuje 270 przedsiębiorstw,
realizujących swoją działalność w laboratoriach i biurach o łącznej
powierzchni 110 000 m2, oraz zatrudniających ok. 3 000 osób. W parku
zlokalizowane są firmy reprezentujące następujące branże:
• technologie informacyjne i komunikacyjne - 40 %
• medyczna, farmaceutyczna, biotechnologiczna, funkcjonalna żywność- 30 %
• technologia proekologiczna - 5 %
• różne obszary nowych technologii - 10 %
• doradztwo, inne usługi - 15 %
Ideon oferuje szeroką gamę usług doradczych zarówno dla początkujących
przedsiębiorców jak i dla firm bardziej rozwiniętych. Pomysłodawcy mogą
255
Michał Borowy
liczyć na wsparcie z zakresu zarządzania przedsiębiorstwem, marketingu,
relacji z otoczeniem biznesowym i mediami, finansowania działalności
gospodarczej, ochrony patentowej, prawa, czy rachunkowości. Działalność
gospodarczą w Ideonie mają prawo założyć zarówno obywatele Szwecji jak
i innych krajów.
Przedsiębiorca aby zarejestrować się w Ideonie przygotowuje aplikację,
z opisem swojej działalności, która musi spełniać co najmniej trzy spośród
czterech następujących warunków:
• jest związana z jednym z wydziałów Uniwersytetu w Lund;
• koncentruje się na wysokich technologiach;
• jest prowadzona w obszarze badawczo-rozwojowym (B+R);
• jest nastawiona na rozwój.
Założenie działalności gospodarczej trwa w Szwecji zaledwie kilkanaście
minut. Firmy wyinkubowane w środowisku Parku Ideon wyróżniają się
„wysoką przeżywalnością” i chodź okres od pomysłu do jego komercjalizacji
i rzeczywistego funkcjonowania przedsiębiorstwa trwa około ośmiu lat, to
przetrwało go ponad 70% firm.
Obecnie większość pomysłów na biznes pochodzi z poza Uniwersytetu Lund
(ok. 80%). Pomysły z samego Uniwersytetu należą zwykle do szwedzkich
pracowników naukowych lub studentów. Zaledwie 1% z nich generują
studenci zagraniczni.
W 2010 roku wielkość zatrudnienia w firmach Ideonu kumulatywnie od 1983
roku, przekroczyła 10 tys. osób. Zatem z perspektywy historii, założyciele parku
osiągnęli w tym roku symboliczny sukces ponieważ skompensowali bezrobocie
z 1983 roku, które stanowiło faktyczną przyczyną powstania Ideonu.
Perspektywy. Ideon jest ośrodkiem, który nieustannie się rozwija
i rozbudowuje. Przykład może stanowić Ikano Fastigheter – nowy
dziewiętnastopiętrowy biurowiec, o powierzchni 13 000 m2 – jest symbolem
kreatywnego myślenia i wzrostu. Został zaprojektowany przede wszystkim
w celu stworzenia dodatkowej przestrzeni dla kolejnych innowacyjnych
projektów i nowych przedsiębiorstw technologicznych. Znajdzie się
w nim jednak również miejsce dla pomieszczeń konferencyjnych, restauracji,
kawiarni, banku, sklepów, oraz „sky baru” - ekskluzywnej obrotowej
restauracji z widokiem na całe miasto.
Lund to miejsce wielu spotkań oraz dużych inwestycji międzynarodowych.
Największym do tej pory planowanym wielonarodowościowym
przedsięwzięciem w Lund jest European Spallation Source. Jego celem
jest stworzenie ośrodka, który będzie najsilniejszym źródłem termicznych
256
Parki nauki jako element otoczenia biznesowego innowacyjnej przedsiębiorczości akademickiej…
neutronów na świecie, pozwalającym na analizę struktury, dynamiki i funkcji
materiałów nieorganicznych i organicznych, oraz struktur biologicznych.
Badania tego rodzaju mają duże znaczenie z punktu widzenia fizyki, chemii,
biologii, medycyny, oraz nauk o materiałach. Dodatkowym atutem ośrodka
byłoby wykonywanie badań w czasie rzeczywistym, w skali nano, co oznacza
niespotykane dotychczas możliwości studiów materiałowych i obiektów
biologicznych (Opinia KPNiNTRN 2010).
Koszt projektu wynosi 1 300 mln €, zaś roczny koszt eksploatacji to 110 mln
€. Początek budowy zaplanowano w 2013 roku, a zakończenie w 2019 roku.
W projekcie ma uczestniczyć 17 państw w tym Polska (1,5% inwestycji),
największym udziałowcem będzie Szwecja - 50%.
WNIOSKI
Idee parków nauki sprawdziły się na całym świecie. Nie wszędzie jednak
są realizowane z takim sukcesem jak w Lund. Park Ideon jest przykładem
ośrodka godnego naśladowania, który osiągnął wielki sukces. Jego
menadżerowie doskonale wiedzą, że niezbędnym czynnikiem dalszego
rozwoju są nowe innowacyjne przedsięwzięcia bazujące na wiedzy. Dlatego
tak wiele uwagi poświęca się procesowi inkubacji nowych pomysłów, oraz
szkoleniom młodzieży z zakresu innowacyjnej przedsiębiorczości. Warto
zaznaczyć, że finansowanie otrzymują tylko te inicjatywy, które są użyteczne
i rokują faktyczne wdrożenie na rynek.
LITERATURA
About Science and Technology Parks – Definitions, 2002, IASP International Board
Kowalak B. 2010. Benchmarking parków technologicznych w Polsce- Raport 2010.
PARP, 80: 5-8
Matusiak K. B. 2011. Innowacje i transfer technologii - Słownik pojęć, 348: 186-190
Strategiczne obszary rozwoju parków technologicznych. 2011, PARP
Ustawa z dnia 29 sierpnia 2003, o zmianie ustawy o finansowym wspieraniu inwestycji
oraz ustawy o warunkach dopuszczalności i nadzorowaniu pomocy publicznej
dla przedsiębiorców
Źródła internetowe: http://ess-scandinavia.eu, www.ideon.se/en, www.iasp.ws
257
Michał Borowy
Michał Borowy
Katedra Polityki Europejskiej, Finansów Publicznych i Marketingu
Wydział Nauk Ekonomicznych
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, e-mail:
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Janina Sawicka
258
Marcin Kobuszewski
Michał Cupiał
EPISTEME
15/2012
s.259-266
ISSN 1895-4421
ANALIZA PRZYCHODÓW I ROZCHODÓW GOSPODARSTWA
RODZINNEGO
ANALYSIS OF INCOME AND EXPENSES THE FAMILY FARM
Abstrakt. Dokonano analizy źródeł dochodu i kosztów gospodarstwa domowego
i rolnego. Dochody i koszty przedstawiono w ujęciu tygodnia, miesiąca i całego roku.
Dokładność zapisów prowadzonych w gospodarstwie pozwala bardzo dokładnie
zanalizować finanse gospodarstwa domowego i części produkcyjnej.
Słowa kluczowe: gospodarstwo domowe, rolne, przychody, koszty
Summary. The analysis included sources of income and expenses of the household
and farm. Income and expenses are presented in terms of week, month and throughout
the year. Accuracy of records kept on the farm allowed thoroughly analyze the cash
flows between the household and production part of farm. Expenditure and revenue
on the farm is highly dependent on the seasons or days of the show, while expenditure
and revenue in the household is dependent from the regularity of payment or recurring
charges. Revenues in the home are more stable, but in the manufacturing part are
varied and seasonal.
Key words: household, agricultural, income, expenses
259
WSTĘP
Gospodarstwo domowe jest mikrojednostką, która produkuje dobra,
gromadzi środki pieniężne, rzeczowe oraz dysponuje nimi i organizuje proces
konsumpcji. Celem jego działalności jest zaspokajanie potrzeb domowników
poprzez dążenie do zagwarantowania im jak najwyższego poziomu życia
[Majchrzak, Stanisławska 2009]. Cel ten jest jedną ze swoistych cech
gospodarstwa, wyróżniającą je spośród innych jednostek gospodarujących.
[Żelazna i in. 2002].
W gospodarstwach domowych powiązanych z rolnictwem, w przeciwieństwie
do innych grup społeczno-zawodowych, występuje swoiste powiązanie
gospodarstwa rolnego jako warsztatu pracy, z gospodarstwem domowym
w jedną całość. W gospodarstwach domowych związanych z rolnictwem
sfera spożycia przeplata się bowiem z produkcją żywności. Wszystko to
sprawia, że w gospodarstwach rolniczych trudno jest wyodrębnić jako
oddzielne części gospodarstwo domowe i gospodarstwo rolne.
Na przestrzeni kilkunastu lat zauważalny jest wzrost relatywnego
dystansu dochodowego gospodarstw rolnych w stosunku do gospodarstw
pracowniczych [Leszczyńska 2007].
Wyższy poziom wykształcenia, a w konsekwencji większa podatność
na innowacje oraz zdolność do podejmowania ryzyka wiążą się bowiem
z młodym wiekiem rolnika. Młodsi rolnicy wykazują większą skłonność do
inwestycji budowlanych, zakupów maszyn i ziemi, a także do utrzymania
wyższej intensywności produkcji aniżeli rolnicy starsi [Klepacki 1997].
Badanie budżetu gospodarstw domowych prowadzone jest przez Główny
Urząd Statystyczny od lat. W tej grupie badawczej można wyróżnić m.in.
gospodarstwa o liczbie 5 osób w obiekcie. W latach 2008 i 2009 w tej
grupie było odpowiednio 382 i 372 gospodarstwa. W analogicznym okresie
przeciętne miesięczne wydatki na gospodarstwo wynosiły odpowiednio
2982,93 zł i 3067,77 zł. Wydatki na żywność wynosiły odpowiednio 226,91
zł i 236,10 zł. Dochód z pracy najemnej wynosił 92,24 zł na osobę w 2008
i 104,54 zł w 2009 [Rocznik statystyczny 2010].
OPIS BADANEGO OBIEKTU
Badane gospodarstwo znajduje się w województwie łódzkim, w gminie Rawa
Mazowiecka. W gminie tej większość stanowią gleby V i VI klasy. Takie
klasy gleb występują też w analizowanym obiekcie. Posiada on powierzchnię
19,7 ha. Struktura użytkowania ziemi została przedstawiona na rys. 1.
260
Analiza przychodów i rozchodów gospodarstwa rodzinnego
Rys. 1 Struktura użytkowania ziemi w badanym gospodarstwie.
W gospodarstwie w ostatnich latach zrezygnowano z produkcji mleka
jednocześnie zwiększając produkcję bydła mięsnego i trzody chlewnej - głównie
loch.Wstrukturze zasiewów dominują zboża: żyto, pszenżyto, owies, mieszanka
zbożowa, niewielką cześć zajmują ziemniaki oraz truskawki. Gospodarstwo
posiada podstawowe maszyny do upraw polowych a pozostałe są pobierane
z usług. Na przełomie 2009 i 2010 roku gospodarstwo zostało zmodernizowane.
Jest to gospodarstwo dwuzawodowe, którego właściciel pracuje
w zakładzie przemysłowym.
METODYKA BADAŃ
Analiza obiektu dotyczy lat 2008 i 2009. W tym okresie, w gospodarstwie
prowadzono szczegółowe zapisy uzyskiwanych dochodów i ponoszonych
wydatków w gospodarstwie domowym i rolnym. Dla potrzeb analizy dokonano
podziału dochodów i wydatków na odnoszące się do gospodarstwa rolnego
i domowego (w dalszej części oznaczono je jako część domowa i produkcyjna).
WYNIKI ANALIZY
Na rys. 2 przedstawiono strukturę źródeł dochodów w gospodarstwie.
Największy udział dają przychody z produkcji zwierzęcej i umowy o pracę - na
poziomie 28% każde. Dopłaty obszarowe to 15% dochodów co stanowi 25%
w części produkcyjnej. Niski udział produkcji roślinnej wynika z przeznaczania
jej na produkcję zwierzęcą co w konsekwencji daje niewielką sprzedaż.
Mimo dużego udziału terenów leśnych w strukturze użytkowania ziemi
produkcja leśna stanowi 7% całkowitych przychodów. Składa się na
to pozyskiwanie drewna, głównie na opał. Podobny udział w badanym
okresie stanowiła praca najemna (7% przychodu). W tym okresie jedno
z domowników pracowało przy zbiorze owoców i innych pracach dorywczych.
261
Rys. 2 Struktura przychodów w część domowa i produkcyjna.
Na rys. 3 przedstawiono strukturę wydatków przeznaczonych na część
domową i produkcyjną. Największy udział ma pozycja kredyt stanowiąca
27%. Wynika to z zadłużenia gospodarstwa w latach poprzednich przez
kredyty suszowe, budowlane i konsumpcyjne. 15% kosztów stanowią koszty
produkcji zwierzęcej. Głównie jest to zakup pasz treściwych (pozostałymi
paszami są zboża produkowane w gospodarstwie). Zakup żywności to 10%
ogólnych wydatków. W pozycji „inne” zostały zawarte koszty takie jak np.
zakupu sprzętu agd. Duży udział tych kosztów w strukturze wynika z faktu,
że w analizowanym okresie pojawił się nietypowy wydatek tj. organizacja
przyjęcia weselnego, co jest kosztem jednorazowym, który nie będzie
występował w kolejnych okresach.
Rys. 3. Struktura wydatków w część domowa i produkcyjna.
262
Rys. 4. Średnie przychody w części domowej i produkcyjnej wg miesięcy, SPd
– średnie przychody część domowa, SPg – średnie przychody część produkcyjna.
Na rys. 4 przedstawiono średnie przychody z części domowej oraz
produkcyjnej w ciągu dwóch lat w ujęciu miesięcznym. Średnie przychody
w domu mieszczą się w przedziale od 1012 zł do 3093 zł w miesiącu.
Wahania wynikają z m.in. podejmowania przez domowników pracy najemnej
sezonowej przy zbiorze owoców. Natomiast rozbieżność w przychodach
w gospodarstwie wynosi od 550 zł do 5358 zł. Źródłem tych różnic jest przede
wszystkim sprzedaż tuczników lub bydła oraz wpływ dopłat bezpośrednich.
Przychody w części domowej są bardziej stabilne i równomierne, w części
produkcyjnej są zróżnicowane i sezonowe.
Rys. 5 zawiera średnie wydatki w badanym okresie. Wysokie wydatki na dom
w maju są efektem spłaty kredytu, natomiast grudzień i styczeń są miesiącami
kiedy dokonano zapłaty rocznych opłat, np. podatków, ubezpieczeń.
Rys.5. Średnie wydatki w części domowej i produkcyjnej wg miesięcy, SWd
– średnie wydatki część domowa, SWg – średnie wydatki część produkcyjna.
Wydatki na część produkcyjną maleją z końcem roku ponieważ zmniejsza
się produkcja zwierzęca. Zwiększone wydatki na wiosnę i jesienią
związane są z pracami polowymi i zakupami paliwa, nawozów i środków
ochrony roślin a także opłacanie usługodawców (zbiór zbóż, belowanie
słomy i siana). Wydatki na część produkcyjną są bardziej stabilne
i równomierne od wydatków na część domową.
263
Rys. 6. Zestawienie średnich wydatków i przychodów w części domowej
i produkcyjnej wg miesięcy, SPdg – średnie przychody część domowa
i produkcyjna, SWdg – średnie wydatki część domowa i produkcyjna.
Na rys. 6 przedstawiono średnie przychody i wydatki w części produkcyjnej
i domowej w ciągu roku a analizowanym okresie. Szczyty wydatków i przychodów
przypadają na maj i grudzień. Najmniej operacji dokonuje się w lutym.
Na rys. 7. pokazano zróżnicowanie średnich przychodów w układzie tygodniowym. Średnie przychody w części produkcyjnej są największe we wtorek
i piątek (200 zł/dzień) co wynika z układu dni handlowych w Rawie Mazowieckiej,
czyli miejscu zbytu płodów. W te dni działa skup zwierząt, kiedy sprzedaje się
trzodę i bydło. Największe przychody w części domowej występują w środę.
Ostatni dzień tygodnia, niedziela, jest dniem kiedy nie zanotowano dochodów.
Wynika to z braku aktywności handlowej w dniu świątecznym, wolnym od pracy.
Rys. 7. Średnie przychody w części domowej i produkcyjnej wg dni tygodnia, SPd
– średnie przychody część domowa, SPg – średnie przychody część produkcyjna.
Rys. 8 Średnie wydatki w części domowej i produkcyjnej wg dni tygodnia, SWd
– średnie wydatki część domowa, SWg – średnie wydatki część produkcyjna.
264
Na rys. 8 przedstawiono średnie wydatki (części domowej i produkcyjnej)
w badanym okresie. Największe średnie wydatki na część produkcyjną
wypadają we wtorek. Po dokonaniu sprzedaży od razu kupowane są środki
do produkcji a zarazem jest to dzień handlowy kiedy oferta sprzedaży jest
dużo bogatsza niż w pozostałe dni. Ponadto zakupy do części produkcyjnej
są dokonywane prawie jednorazowo. Największe zakupy do części domowej
są przed końcem tygodnia.
Rys. 9. Zestawienie średnich przychodów i wydatków części domowej
i produkcyjnej wg dni w miesiącu. Oznaczenia jak wyżej.
Na rys. 9 pokazano średnie przychody i wydatki w części domowej
i produkcyjnej w okresie miesiąca. Największe przychody zanotowano 12ego co wynika z otrzymywania w tym dniu wypłaty. Największe wydatki
odnotowano 21-ego, kiedy spłacano raty kredytu. Większe wydatki występują
pod koniec miesiąca, ponieważ wtedy opłaca się cykliczne opłaty, np. media.
WNIOSKI
Relacje finansowe gospodarstwa domowego i rolnego wzajemnie się
przenikają i bez przyjęcia uproszczeń bardzo trudno wyznaczyć dokładny
przepływ pieniędzy bez prowadzenia szczegółowej rachunkowości. Czas
powstawania wydatków i przychodów w gospodarstwie jest silnie zależny
od pór roku lub dni targowych, natomiast w gospodarstwie domowym
wynika on z regularności wypłaty lub opłat cyklicznych. Lokalne warunki
w jakich funkcjonuje gospodarstwo silnie wpływają na obrót pieniądza
i podejmowanie decyzji finansowych, tzn. kiedy więcej a kiedy mniej się
wydaje. Przychody w części domowej są bardziej stabilne i równomierne,
w części produkcyjnej są zróżnicowane i sezonowe.
265
LITERATURA
Klepacki B., 1997: Zmiany sytuacji dochodowej gospodarstw indywidualnych
prowadzonych przez rolników o zróżnicowanym wieku, Zeszyty Naukowe,
EiOGŻ, nr 30, SGGW Warszawa
Leszczyńska M., 2007: Zmiany dochodów rolniczych gospodarstw domowych
w świetle uwarunkowań społeczno-ekonomicznych s. 45 i s. 65 Wieś i rolnictwo,
nr 3 (136)
Majchrzak A., Stanisławska J., 2009: Zróżnicowanie poziomu życia gospodarstw
domowych według grup społeczno-ekonomicznych i ich wielkości, s. 98 Wieś
i rolnictwo, nr 3 (144)
Rocznik statystyczny 2010. Warszawa
Żelazna K., Kowalczuk I., Mikuta B., 2002: Ekonomika konsumpcji elementy teorii,
SGGW, Warszawa
mgr inż. Marcin Kobuszewski, dr hab. inż. Michał Cupiał, prof. UR
Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki
Instytut Inżynierii Rolniczej i Informatyki
ul. Balicka 116 B, 30-149 Kraków
Opiekun naukowy: dr hab. Michał Cupiał, prof. UR
266
Elżbieta Kornalska
Witold Trela
EPISTEME
15/2012
s.267-273
ISSN 1895-4421
OCENA MOŻLIWOŚCI FINANSOWANIA PROCESÓW
MODERNIZACYJNYCH W GOSPODARSTWACH ROLNYCH
WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO
EVALUATION OF FUNDING PROCESSES OF MODERNIZATION
IN FARM OF THE ŚWIĘTOKRZYSKIE VOIVODSHIP
Abstrakt. Celem opracowania jest ocena możliwości finansowania procesów
modernizacyjnych zachodzących w gospodarstwach rolnych regionu świętokrzyskiego,
środkami pochodzącymi z funduszy pomocowych Unii Europejskiej. W ramach
PROW 2007-2013 rolnicy mogą korzystać z wielu programów służących modernizacji
technicznej infrastruktury produkcyjnej, unowocześnieniu parku maszynowego oraz
restrukturyzacji gospodarstw rolnych mając na uwadze cel nadrzędny jakim jest
poprawa jakości, bezpieczeństwa i higieny produkcji żywności a także poprawa
konkurencyjności gospodarstw rolnych.
Słowa kluczowe: fundusze europejskie, procesy modernizacyjne
Summary. The purpose of this paper is to assess the possibility of funding processes
of modernization taking place in the farms of the region Świętokrzyskie, with funds
coming from EU aid. Under the RDP 2007-2013, farmers can use many programs
for technical modernization of production infrastructure, modernization of machinery,
and farm restructuring. The main objective of these programs is to improve the quality,
safety and hygiene of food and improve the competitiveness of agricultural holdings.
Key words: European funds, modernization
267
WSTĘP
Od 1994 roku, kiedy to Polska podjęła oficjalne starania o przynależność
do struktur Wspólnoty Europejskiej, polskie rolnictwo zostało objęte
w pierwszej kolejności działaniami dostosowawczymi celem spełnienia
wymogów integracyjnych, a następnie działaniami służącymi poprawie
konkurencyjności gospodarstw rolnych. Początkowo rolnikom trudno było
odnaleźć się w gąszczu działań oferowanych w poszczególnych programach.
Potrzeba było wielu lat, aby polscy rolnicy dojrzeli do faktu, iż oferowana
pomoc może posłużyć przede wszystkim poprawie jakości, bezpieczeństwa
i higieny produkcji żywności. Zmieniła się mentalność rolników, którzy
utwierdzili się w przekonaniu, że o pozycji konkurencyjnej pojedynczego
gospodarstwa decydują działania inwestycyjne. Pomimo, iż potencjał
produkcyjny polskiego rolnictwa (obejmujący podstawowe czynniki
produkcji - zasoby ziemi, pracy i kapitału) jest znaczny [Woś 2000], to jednak
stopień zużycia środków trwałych jest znaczny i wg. danych GUS przekracza
70%. W związku z powyższym konieczne staje się doinwestowanie procesów
inwestycyjnych w rolnictwie.
Od 2007 roku rozpoczęła się w krajach członkowskich Unii Europejskiej nowa
perspektywa finansowa obejmująca lata 2007-2013 (PROW 2007-2013), której
podstawowym celem jest realizacja koncepcji wielofunkcyjności rolnictwa i
obszarów wiejskich oraz wzmocnienie ekonomiczne gospodarstw rolnych.
Jednocześnie dąży ona do zapewnienia instrumentów na rzecz zróżnicowania
działalności gospodarczej w kierunku utworzenia alternatywnych źródeł
dochodów jak również polepszenia jakości życia mieszkańców obszarów
wiejskich [Rowiński 2004]
PROW 2007-2013 (Program Rozwoju Obszarów Wiejskich) składa się z 4 osi:
• Oś 1 (Gospodarcza) – Poprawa konkurencyjności sektora rolnego i leśnego
• Oś 2 (Środowiskowa) – Poprawa środowiska naturalnego i obszarów wiejskich
• Oś 3 (Społeczna) – Podniesienie jakości życia na obszarach wiejskich
i różnicowanie gospodarki wiejskiej
• Oś 4 – LEADER
Największym zainteresowaniem rolników wciąż pozostają działania z Osi
1 oraz Osi 3, a wśród nich działania: Modernizacja gospodarstw rolnych
oraz Różnicowanie w kierunku działalności nierolniczej. Powyższe działania
mają swoje odzwierciedlenie w strukturze budżetu PROW.
268
Ocena możliwości finansowania procesów modernizacyjnych…
MATERIAŁ I METODY
Materiał do badań stanowiły dane uzyskane w wyniku wywiadu
standaryzowanego przeprowadzonego wśród pracowników Oddziału
Regionalnego Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa, Oddział
w Kielcach oraz opracowania statystyczne Centrali ARiMR w Warszawie.
Ponadto w opracowaniu wykorzystano dane statystyczne zawarte
w rocznikach statystycznych województwa świętokrzyskiego. Wszystkie
uzyskane dane dotyczyły działania (w ramach PROW) Modernizacja
gospodarstw rolnych, a więc działania służącemu finansowania procesów
modernizacyjnych.
W opracowaniu posłużono się metodą analizy opisowej i porównawczej oraz
metodą analizy przyczynowo-skutkowej a wyniki zestawiono graficznie.
WYNIKI I DYSKUSJA
Województwo świętokrzyskie należy do grupy najmniejszych regionów
Polski. Powierzchnia województwa stanowi 3,7% obszaru kraju.
Gospodarstwa regionu świętokrzyskiego stanowią 6,24% gospodarstw Polski
(ryc. 1). Ponad 578 tys. ha stanowią użytki rolne.
Gospodarstwa rolne w tysiącach
2500
2000
2275
1500
1000
500
142
0
Polska
woj.świętokrzyskie
Ryc. 1. Liczba gospodarstw rolnych w Polsce i w woj. świętokrzyskim.
Województwo świętokrzyskie to region o rozdrobnionej strukturze
agrarnej, w której dominują małe gospodarstwa. W strukturze obszarowej
najliczniejszą grupę stanowią gospodarstwa o powierzchni do 5 ha – 76%,
podczas gdy w Polsce gospodarstwa te stanowią 69%. W województwie
269
świętokrzyskim 17% stanowią gospodarstwa w grupie 5-10 ha
(w Polsce – 16%). Zbyt mała powierzchnia gospodarstwa często wyklucza
właściciela z możliwości korzystania ze środków unijnych. Pomimo
tego programy unijne mają wystarczającą a często nawet o wiele za dużą
grupę beneficjentów. Często jednak rolnicy mają problem z uzasadnieniem
konieczności dofinansowania danej inwestycji w gospodarstwie, czyli jak
odpowiednio zaangażować kapitał w nadziei na korzyści, które wystąpią
w przyszłości. [Dziworska 2000]
Działanie Modernizacja Gospodarstw Rolnych jest kontynuacją działania
z poprzedniego programu pomocowego dla rolnictwa. Rolnik - beneficjent
korzystający z pomocy w ramach MGR może uzyskać pomoc finansową
w wysokości nie przekraczającej 600 tys. zł (w tym 50/50 – wkład własny
oraz dofinansowanie unijne).
2009
2007
Rok
W projekcji finansowej 2007-2013 odbyły się dotychczas 3 nabory wniosków
(2007r., 2009r., 2011r.). Poniższa tabela prezentuje sytuację województwa
świętokrzyskiego na tle kraju.
Kategoria
Kraj/Polska
Wnioski złożone
18 372
1 109
6,04
Umowy podpisane
14 335
816
5,69
Kwota (PLN)
1 820 226 280,97
61 310 498,20
3,37
Wnioski złożone
24 863
1 094
4,40
Umowy podpisane
20 327
944
4,64
Kwota (PLN)
2 968 667 653,88
100 768 107,67
3,39
34 676
2 222
6,41
5 286
249
761 647 842,11
33 546 180,40
2011
Wnioski złożone
Umowy podpisane
na dzień 31.10.2011r.
Kwota (PLN)
na dzień 31.10.2011r.
woj. świętokrzyskie Udział [%]
4,71
4,40
Tab.1. Udział woj. świętokrzyskiego w Kampaniach Działania MGR
Powyższa tabela przedstawia udział województwa świętokrzyskiego
w poszczególnych Kampaniach Działania Modernizacja Gospodarstw
Rolnych w trzech kategoriach: wnioski złożone, umowy podpisane oraz
wartość (PLN) dofinansowanych inwestycji. W kraju z każdym naborem
liczba złożonych wniosków wzrastała. Nie wszystkie jednak spełniały
270
Realizacja płatności
Kwota
zrealizowanych
płatności
[PLN]
Liczba
Wnioski
pozostałe do
rozpatrzenia
Liczba
Dolnośląskie
3 039
1 194
198 557 547,93
287
1 558
170 047 156,35
Kujawsko-Pomorskie
7 276
3 675
513 175 976,20
624
2 977
364 143 008,28
Lubelskie
8 361
4 318
512 305 115,39
864
3 179
288 143 540,25
Lubuskie
1 167
748
135 287 559,70
368
51
117 118 116,25
Łódzkie
7 044
2 752
284 131 040,33
808
3 484
210 581 272,30
Kwota
[PLN]
Liczba
Wnioski odrzucone
oraz rezygnacje
Wnioski złożone
Umowy
Liczba
Województwo
wymogi formalne, a co za tym idzie liczba podpisanych umów różniła się
od liczby złożonych wniosków. Powodem braku realizacji wniosków były
nie tylko niespełnione wymogi formalne, ale również mnogość poprawek
i decyzje rolników o zaprzestaniu inwestycji. Wśród beneficjentów byli również
i tacy rolnicy, którzy skorzystali z dofinansowania w ramach dwóch naborów.
Realizacja wniosków z naboru z roku 2011 jest wciąż niezakończona wobec
czego nie ma jeszcze ostatecznych danych.
Małopolskie
3 308
1 539
159 307 684,10
388
1 381
102 949 605,30
Mazowieckie
15 344
6 322
811 774 661,88
1 261
7 761
619 119 646,14
142 455 114,40
Opolskie
1 606
1 163
171 894 017,80
161
282
Podkarpackie
2 020
866
91 775 067,80
334
820
65 742 868,30
Podlaskie
7 181
3 728
577 927 596,65
460
2 993
470 778 468,86
Pomorskie
2 368
1 730
286 266 133,15
337
301
217 549 073,55
Śląskie
1 814
644
92 217 884,80
153
1 017
78 685 004,70
Świętokrzyskie
4 425
2 009
195 624 786,27
498
1 918
143 343 626,82
Warmińsko-Mazurskie 3 225
2 149
363 726 797,26
339
737
282 244 349,40
Wielkopolskie
7 867
6 015
940 563 738,00 1 667
185
722 707 965,77
Zachodniopomorskie
1 866
1 096
216 006 169,70
676
94
186 622 098,39
Razem
77 911
39 948
5 550 541 776,96
9 225
28 738
4 182 230 915,06
Tab. 3. Obsługa wniosków w ramach działania Modernizacja gospodarstw rolnych
PROW 2007-2013 wg. stanu na dzień 31.10.2011 r.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych Departamentu Programowania i
Sprawozdawczości ARiMR.
271
Aby dokonać próby określenia miejsca województwa świętokrzyskiego
na tle kraju pod względem absorpcji środków unijnych przeznaczonych na
MGR należy przeprowadzić ją w kontekście wielkości sektora rolnego.
Tab.1 przedstawia zbiorcze zestawienie wniosków złożonych oraz
odrzuconych jak również i podpisanych umów oraz ich wartość.
Blisko 12% stanowi grupa wniosków odrzuconych bądź wynikających
z rezygnacji beneficjentów. Najwięcej wniosków zostało złożonych
w województwie mazowieckim, jednak biorąc pod uwagę wnioskowane kwoty,
w kategorii tej dominuje województwo wielkopolskie.
Wskaźnikami najlepiej obrazującymi stopień wykorzystania środków przez
województwo świętokrzyskie jest średnie wykorzystanie środków: na
jednego mieszkańca wsi, przez jedno gospodarstwo oraz na 1 ha UR.
W regionie świętokrzyskim funkcjonuje 142 000 gospodarstw (Ryc.1),
w Polsce 2 275 000 gospodarstw.
Wykorzystanie środków
w ramach MGR
Województwo
świętokrzyskie
Polska
Ogółem [zł]
143 343 626,82
4 182 230 915,06
Na jednego mieszkańca wsi [zł]
205,94
282,37
Na jedno gospodarstwo [zł]
1 009,46
1 838,34
Na 1 ha UR [zł]
248,00
258,53
Tab. 2. Wykorzystanie środków przeznaczonych na MGR w województwie
świętokrzyskim i w Polsce (stan na 31.10.2011r.). Źródło: Opracowanie własne na
podstawie danych ARiMR 2012
Zaprezentowane tabele, zarówno 1, 2 jak i 3 ukazują, iż rolnicy województwa
świętokrzyskiego nie pozostają bezczynni i dość aktywnie uczestniczą
w korzystaniu z pomocy funduszy unijnych przeznaczonych na inwestycje
w gospodarstwach rolnych. W głównej mierze inwestycje dotyczyły zakupu
maszyn rolniczych, a w szczególności ciągników.
272
LITERATURA
A. Woś, W poszukiwaniu modelu rozwoju polskiego rolnictwa. Wydaw. IERiGŻ,
Warszawa 2004, s. 83.
J. Rowiński, Wspólna Polityka Rolna [w:] E. Kawecka-Wyrzykowska [red.]
Unia Europejska, Wydaw. Instytut Koniunktur I Cen Handlu Zagranicznego,
Warszawa 2004, s. 143-144.
K. Dziworska, Decyzje inwestycyjne przedsiębiorstw, Wydaw. Uniwersytetu
Gdańskiego, Gdańsk 2000, s. 10.
mgr inż. Elżbieta Kornalska, mgr inż. Witold Trela
Katedra Zarządzania i Marketingu w Agrobiznesie
Wydział Rolniczo-Ekonomiczny
Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Janusz Żmija
273
EPISTEME
15/2012
s.275-282
ISSN 1895-4421
ZNACZENIE ROLNICTWA W GOSPODARCE KRAJÓW GRUPY
WYSZEHRADZKIEJ
SIGNIFICANCE OF AGRICULTURE IN THE ECONOMY OF THE
VISEGRAD GROUP
Abstrakt. W wyniku rozpadu bloku wschodniego oraz Związku Socjalistycznych Republik
Radzieckich, kraje Europy Środkowej znalazły się w nowej, nieznanej rzeczywistości.
Sytuacja tych państw, zmuszała je do podejmowania różnorakich decyzji, mających na celu
przede wszystkim stabilizację polityczną i terytorialną. Jako jednym z przykładów zabiegów
stabilizacyjnych było utworzenie w 1991 roku Trójkąta Wyszehradzkiego, który utworzyły
trzy państwa: Czechosłowacja, Polska i Węgry. Aktualnie w skład Grupy Wyszehradzkiej
(GW) wchodzą cztery państwa (rozpad Czechosłowacji na: Czechy i Słowacje) o łącznej
powierzchni 533,6 tys. km², z czego 274 tys. km² to użytki rolne (rok 2007), co daje ponad
50 % ogółu powierzchni tych krajów, zatrudniając przy tym 2654 tys. osób. Wnioskując
z danych statystycznych można stwierdzić, iż rolnictwo w Polsce, Republice Czeskie, na
Słowacji i Węgrzech jest jednym z najważniejszych działów gospodarki narodowej. Jednakże
zmiany ustrojowe w latach 90-tych spowodowały, iż działalność rolnicza zaczęła borykać się z
licznymi problemami. Ponadto transformacja, wywołana wstąpieniem do Unii Europejskiej, w
ramach, której kraje GW zostały objęte Wspólną Polityką Rolną, była przyczynkiem do szeregu
zmian w rolnictwie i jego otoczeniu. Dokonana w artykule analiza danych statystycznych oraz
analiza SWOT pokazała aktualny stan rolnictwa w analizowanych krajach członkowskich.
Słowa kluczowe: rolnictwo, analiza SWOT, gospodarka narodowa, grupa Wyszehradzka, PKB
Summary. The dissolution of the Eastern Bloc and the Soviet Union, Central European countries
were in an unknown, new reality. The situation of these countries, forced them to take various
decisions aimed at above all political stability and territorial. As one example of the stabilization
treatment was the creation in 1991, VG, who formed the three countries: Czechoslovakia,
Poland and Hungary. Currently, the Visegrad Group (VG) currently consists of four countries
(the disintegration of Czechoslovakia into the Czech Republic and Slovakia) with a total area
of 533.6 thousand. km ², of which 274 thousand. km² is agricultural land (2007), which gives
more than 50% of the total area of these countries and employs 2 654 thousand. people. Judging
from the statistics can be concluded that agriculture in Poland, the Czech Republic, Slovakia and
Hungary is one of the most important sectors of national economy. However, political changes
in the 90’s, led the agricultural activity began to grapple with numerous problems. In addition,
transformation, called joining the European Union, under which countries are covered by VG,
Common Agricultural Policy, was a contribution to a number of changes in agriculture and the
environment. Made in the article, statistical data analysis and SWOT analysis showed the current
state of agriculture in member countries.
Key words: agriculture, analysis SWOT, GDP, national economy, Visegrad Group
275
WSTĘP
W wyniku rozpadu bloku wschodniego oraz ZSRR, kraje Europy Środkowej
znalazły się w nowej, nieznanej rzeczywistości. Sytuacja państw centralnej
części starego kontynentu, zmuszała je do podejmowania różnorodnych decyzji
mających na celu przede wszystkim stabilizację polityczną i terytorialną.
W tym celu prezydenci trzech krajów: Polski, Czechosłowacji i Węgier w 1991
roku podpisali deklarację o rozwiązaniu Układu Warszawskiego i RWPG oraz
utworzeniu Trójkąta, a następnie, Grupy Wyszehradzkiej (GW) [Kukułka, 1994].
W ostatnim dziesięcioleciu XX w. w wyniku reformy ekonomicznej
,gospodarka narodowa krajów członkowskich GW została podana silnym
wstrząsom. Likwidacja systemu gospodarki centralnie sterowanej,
prywatyzacja oraz liberalizacja cen i inne reformy, spowodowały liczne
zmiany w sferze gospodarowania. Podobnie jak inne działy gospodarki
narodowej rolnictwo musiało rozwijać się zgodnie z zasadami i regułami
makroekonomicznymi [Grega, 1998]. Kolejne transformacje w sferze
ekonomicznej działalności rolniczej, z jakimi przyszło się skonfrontować
Polsce, Republice Czeskiej (RCz), Słowacji oraz Węgrom to czas przed
i poakcesji do Unii Europejskiej. W dwudziestą rocznicę powstania
„Trójkąta” Wyszehradzkiego oraz 8 lat po objęciu rolnictwa krajów GW,
Wspólną Polityką Rolną, warto zapoznać się z aktualnym jego stanem oraz
znaczeniem w gospodarkach narodowych w/w krajów.
METODYKA BADAŃ
Podjęty w artykule problem został opracowany na podstawie danych
pierwotnych i wtórnych. Informacje pierwotne uzyskano w wyniku
przeprowadzenia wywiadu bezpośredniego (face to face) z respondentami.
W
badaniu
użyto
kwestionariusza
wywiadu,
zawierającego
wystandaryzowane, zarówno otwarte jak i zamknięte, pytania. Wywiad został
przeprowadzony w lipcu 2010 roku i czerwcu 2011 roku. Respondentami
było 44 studentów (w tym 6 doktorantów) kierunków: ekonomia i rolnictwo,
którzy pochodzili z krajów GW. Oceniali oni mocne i słabe strony jak również
szanse i zagrożenia dla rolnictwa w ich krajach. W artykule wykorzystano
również źródła wtórne, w postaci statystyki masowej publikowanej przez
Główny Urząd Statystyczny (GUS). W celu ustalenia powiązań istniejących
pomiędzy rolnictwem a gospodarką krajów GW posłużono się metodą
porównań pionowych i poziomych [Stacha, 1997], dokonano również analizy
SWOT pozwalającej na syntetyczną ocenę sytuacji w jakiej to rolnictwo
aktualnie się znajduje [Klepacki, 1998].
Miejsce rolnictwa w gospodarce narodowej Polski, Republiki Czeskiej,
Słowacji i Węgier. Rolnictwo jest jednym z działów gospodarki narodowej,
276
Znaczenie rolnictwa w gospodarce krajów Grupy Wyszehradzkiej
w której spełnia wiele funkcje m.in.: produkuje żywność dla społeczeństwa,
tworzy PKB (GDP) i dochód narodowy, produkuje surowce dla przemysłu
zarówno spożywczego jak i przetwórczego, staje się rynkiem zbytu dla
nierolniczych jednostek gospodarczych, kształtuje równowagę rynkową,
uczestniczy w wymianie międzynarodowej, jest także źródłem siły roboczej
[Klepacki, 1999].
Rolnictwo źródłem produktów rolniczych. Ilość produktów rolniczych
wytwarzanych w kraju w celu zaspokojenia potrzeb społeczeństwa zależy
przede wszystkim od zasobów ziemi rolniczej [Kierul, 1986]. Największą
powierzchnię użytków rolnych (UR), wśród badanych krajów, posiadała
Polska (w roku 2007 było to 15,5 mln ha), Węgry (5,8 mln ha), Republika
Czeska (4,2 mln ha) i Słowacja (1,9mln ha). Łączna powierzchnia UR, Grupy
Wyszehradzkiej stanowiła blisko 15% całkowitej powierzchni tych użytków
w 27 krajach UE. Największy udział UR w ogólnej powierzchni kraju w 2007
roku posiadały Węgry (62,37%), następnie RCz (53,2 %), Polska (49,57%)
i Słowacja (38,78 %).
Na podstawie danych z poniższej tab. zaobserwować można było znaczny
ubytek użytków rolnych w latach 2000- 2007. Najintensywniej proces ten
przebiegał w Polsce, gdzie powierzchnia zmalała o 2,3 mln hektarów jak
również na Słowacji (ubytek o 0,5 mln hektara).
Kraj
Ogółem użytki
rolne w latach:
Grunty orne
i sady
Łąki i
pastwiska
w mln hektarów
Ogółem na 1
mieszkańca w ha
2000
2007
2000
2007
2000
2007
2000
2007
Polska
17,8
15,5
13,9
12,2
3,9
3,3
0,47
0,33
Czechy
4,3
4,2
3,3
3,3
1
1
0,3
0,3
Słowacja
2,4
1,9
1,6
1,4
0,9
0,5
0,45
0,26
Węgry
5,9
5,8
4,8
4,8
1,1
1
0,46
0,46
Tab. 1. Powierzchnia użytków rolnych w krajach Grupy Wyszehradzkiej
Źródło: opracowanie własne na podstawie danych GUS
Spadek powierzchni użytków rolnych przełożył się na spadek
samowystarczalności żywieniowej badanych krajów, który, obliczono jako
stosunek powierzchni gruntów rolnych przypadających na 1 mieszkańca.
Współczynnik ten obniżył się analogicznie w Polsce (z 0,47 do 0,33 ha) jak
i na Słowacji (z 0,45 do 0,26). Węgry natomiast zajmowały 2 miejsce w skali
europejskiej ze współczynnikiem 0,46 ha.
Ważnym wskaźnikiem dla każdego rolnictwa jest również struktura agrarna
a właściwie procentowy udział gospodarstw rolnych powyżej 50 hektarów.
277
Gospodarstwa te charakteryzują się poprawnymi relacjami pomiędzy
czynnikami produkcji: ziemią, pracą i kapitałem [Prus, Wawrzyniak, 2010].
Spośród analizowanych krajów najwyższy udział dużych gospodarstw
(powyżej 50 ha) jest w RCz (17,1), najniższy natomiast w Polsce (1), która to
natomiast posiada największą liczbę gospodarstw małych do 5 ha (1626 tys.).
Kraj
% udział
Ogółem
ponad 50
gospodarstw
gospodarstw do 5 ha 5 - 20 ha 20 - 50 ha
ha
>50 ha
rolnych
Polska
2380
1626
629
101
23,6
1
Czechy
38,5
18,9
8,5
4,5
6,6
17,1
Słowacja
66,5
57,7
4,6
1,4
2,9
4,4
Węgry
566
500
41,6
12,4
12,2
2,1
Tab. 2. Gospodarstwa rolne według grup obszarowych w 2007 roku (w tys.).
Rolnictwo źródłem siły roboczej. Rolnictwo jest jednym ze źródeł utrzymania
ludności jak również rezerwuarem siły roboczej dla innych działów
gospodarki narodowej.
Ryc. 1. Ludność rolnicza i aktywna zawodowo w rolnictwie w krajach GW.
Powyższy wykres pokazuje procentowy udział ludności rolniczej w stosunku do
ogółu mieszkańców danego kraju. Najwięcej osób, których źródłem utrzymania
jest rolnictwo, leśnictwo, łowiectwo i rybactwo, było w Polsce, jednak ich liczba
spadła w ciągi ośmiu analizowanych lat o 3,5%. Podobnie sytuacja przedstawia
się na Węgrzech- spadek o 3% oraz na Słowacji - 1,7% mniej ludności rolniczej.
Przeciwieństwem jest Republika Czeska, gdzie w roku 2000 notowano 853 tys.
osób natomiast osiem lat później - 1178 tys., co daje mam wzrost o 2,7%.
Analizując liczbę osób, których głównym zajęciem jest praca w rolnictwie,
zaobserwować można spadek ilości ludności aktywnej zawodowo
278
w rolnictwie w Polsce o 675 tys. osób w ciągu ośmiu lat, na Słowacji, z 239
tys. (2000 r.) do 204 tys. i na Węgrzech (obniżka z 452 tys. w 2000 roku do
346 tys. po 8 latach). Natomiast w Republice Czeskiej, liczba ta wzrosła
o 1- procent, z poziomu 430 tys. do 553 tys.
Tworzenie PKB oraz dochodu narodowego. Ważnym wskaźnikiem rozwoju
kraju jest udział rolnictwa w tworzeniu produktu krajowego brutto.
Im kraj wyżej rozwinięty- tym udział rolnictwa w tworzeniu PKB jest
mniejszy. Wskaźnik na poziomie 1 posiadała Republika Czeska natomiast
1,2- Słowacja. Polska (2,5) oraz Węgry (2,7) charakteryzują się wysokim
udziałem rolnictwa w tworzeniu dochodu narodowego.
Udział rolnictwa w eksporcie i imporcie. W wyniku wstąpienia do Unii
Europejskiej badane kraje stały się jednocześnie członkami strefy wolnego
handlu. Efektem likwidacji wszelkich ograniczeń pomiędzy krajami
członkowskimi stał się dynamiczny wzrost obrotów produktami rolnospożywczymi.
Polska
Czechy
Słowacja
Węgry
2000 2008 2000 2008 2000 2008 2000 2008
Import towarów rolnospożywczych w odsetkach
5,6
7,5
4,6
4,8
5,3
5,2
2,7
4,1
Eksport towarów rolnospożywczych w odsetkach
7,9
11
3,7
3,6
3
3,3
6,8
6,3
Tab. 3. Znaczenie rolnictwa w wymianie międzynarodowej
Polska, wśród analizowanych krajów, była liderem w ilości eksportowanych
towarów rolno- spożywczych, jak również utrzymywała stałą zwyżkę
nad importem (w roku 2007 różnica ta wynosiła 3,5%). Inaczej rysowała
się sytuacja na Węgrzech, gdzie silna pozycja eksportera zaczęła topnieć
na rzecz importu (różnica pomiędzy eksportem a importem w roku 2008
wynosiła 2,2% podczas gdy 8 lat wcześniej 4,1%). Republika Czeska oraz
Słowacja prezentowały ciągłą przewagę importu nad eksportem a sytuacja
ich nie zmienia się zbyt gwałtowanie w ciągu analizowanych 8 lat. Na uwagę
zasługuję fakt, iż państwa wchodzące w skład GW łącznie eksportowały
blisko 74% całego eksportu „nowych” krajów UE.
Inne funkcje rolnictwa. Funkcje ekonomiczne to najczęściej wymieniane
słabe strony rolnictwa GW w opinii badanych studentów. Wysokie koszty
produkcji oraz niskie dochody ludności rolniczej i brak innowacji to
największy problem producentów rolnych krajów GW. Obawy przed
drastycznymi zmianami w ramach WPR oraz rosnąca konkurencja to
najczęściej wskazywane zagrożenia wśród ankietowanych. Przeprowadzone
279
badania prócz funkcji ekonomicznych wskazało również inne funkcje
rolnictwa, jaką jest m.in. ekologia. Duże walory przyrodnicze oraz mało
skażone środowisko uczestnicy badania wskazywali jako mocną stronę
i zarazem w niej widzieli szanse na tworzenia gospodarstw agroturystycznych
będących atrakcją dla turystów z krajów wysoce uprzemysłowionych.
Polska
Czechy
Słowacja
Węgry
MOCNE STRONY
korzystne warunki produkcji
■
■
duże walory turystyczne i przyrodnicze
■
■
■
mało skażone środowisko
■
■
■
■
wielofunkcyjny charakter gospodarstw
■
■
udział w projektach unijnych
położenie geograficzne
duża koncentracja gospodarstw
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
SŁABE STRONY
duże rozdrobnienie gospodarstw
■
■
brak integracji poziomej i pionowej
■
■
■
mała konkurencyjność
■
■
■
słaba działalność marketingowa
■
■
duży udział pośredników na rynku
■
■
małe zaangażowanie służb doradczych
■
brak współpracy pomiędzy instytucjami
naukowymi a rolnikami
■
■
■
duży udział ludności pracujących w
rolnictwie
■
niskie dochody ludności wiejskiej
■
■
■
wysokie bezrobocie
■
■
niski stopień innowacyjności
■
■ ■
wysokie podatki
■
■
■
■
■
■
wysokie koszty produkcji
SZANSE
fundusze unijne w ramach Wspólnej
Polityki Rolnej (WPR)
■
■
■
■
rozwój agroturystyki
■
■
■
wzrost zainteresowania ekologicznym
stylem życia
■
■
■
280
nowe rynki zbytu na zachodzie i
wschodzie
■
■
odnawialne źródła enegrii
■
■
ZAGROŻENIA
emigracja młodych ludzi z terenów
wiejskich
■
■
■
brak instrumentów pomocowych dla
małych gospodarstw
■
■
■
■
rosnąca konkurencja ze strony państw
unijnych
■
■
■
■
ograniczenie pomocy unijnej w ramach
WPR
■
■
■
■
rosnąca intensyfikacja rolnictwa
■
■
globalizacja
■
■
■
■
rosnące wymagania dotyczące
przyznawania pomocy w ramach WPR
■
■
■
■
Tab. 4. Analiza SWOT na podstawie opinii respondentów
Źródło: opracowanie własne (czarny kwadrat- 75% TAK dla proponowanej odpowiedzi)
WNIOSKI
Przeprowadzone badania oraz analiza danych pozwoliły na sformułowanie
następujących wniosków:
• Corocznie obserwuje się zmniejszenie podstawowych wskaźników
obrazujących znaczenie rolnictwa dla gospodarki narodowej badanych
krajów. Przyczyną tej tendencji jest postęp technologiczny oraz naukowy
w zakresie produkcji rolniczej.
• Rolnictwo w krajach Grupy Wyszehradzkiej jest wciąż nie
dofinansowanym działem gospodarki a stymulatorem jego rozwoju
w opinii respondentów są programy unijne.
•
Zagrożeniem dla rozwoju rolnictwa jest ciągle rosnąca konkurencja ze
strony krajów „starej” UE 15. Mała konkurencyjność i brak integracji to
największe problemy rolnictwa GW.
• Dużym atutem analizowanego rolnictwa jest nieskażone środowisko, które
można wykorzystać w celu prowadzenia p działalności agroturystycznej
bądź ekologicznej. Ponadto korzystne położenie geograficzne oraz walory
turystyczne mogą spotęgować znaczenie rolnictwa w turystyce tych krajów.
281
LITERATURA
Grega L.:1998. Rolnictwo Czeskie w kontekście jego transformacji od 1989 roku.
[W:] Transformacja Polskiego i Czeskiego rolnictwa w warunkach gospodarki
rynkowej. Wrocław, s. 1
Kierul Z.:1986. Ekonomika i organizacja gospodarstw rolniczych. Państwowe
Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa, s. 27
Klepacki B.: 1998. Ekonomika i organizacja rolnictwa. Wydawnictwo Szkolne
i Pedagogiczne, Warszawa, s. 8- 11
Kukułka J.: 1994. Historia współczesnych stosunków międzynarodowych 1945- 1994.
Wydawnictwo Naukowe Scholar, Warszawa, s.518 – 519
Prus P, Wawrzyniak B.: 2010. Cechy charakterystyczne rolnictwa i obszarów wiejskich
w 27 krajach Unii Europejskiej. [w:] Zagadnienie doradztwa rolniczego 1/2‘ 10, s. 59
Stachak S.: 1997. Wstęp do metodologii nauk ekonomicznych. Książka i Wiedza,
Warszawa, s.202- 203
Instytut Nauk Ekonomicznych i Społecznych
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Danuta Mierzwa
282
Katarzyna Łyduch
Piotr Cymanow
EPISTEME
15/2012
s.283-290
ISSN 1895-4421
METODA VAIC JAKO NARZĘDZIE WYCENY POTENCJAŁU
INTELEKTUALNEGO WYBRANYCH SPÓŁEK AKCYJNYCH
SEKTORA WYSOKICH TECHNOLOGII
VAIC METHOD AS AN EVALUATION INSTRUMENT OF THE
INTELLECTUAL POTENTIAL IN SELECTED HIGH-TECH SECTOR
OF JOINT-STOCK COMPANIES
Abstrakt. Artykuł prezentuje rolę kapitału intelektualnego w zwiększaniu wartości
dodanej przedsiębiorstwa wybranego sektora. Autorzy przedstawiają praktyczne
zastosowanie metody VAIC, dzięki której możliwe jest miarodajne ocenienie korzyści
płynących z rozwoju i doskonalenia zawodowego personelu. W części empirycznej
dokonano próby oszacowania kapitału intelektualnego wybranych spółek
informatycznych dokonując przekrojowej analizy zmian głównych parametrów
wyceny zasobów ludzkich na przestrzeni 5 ostatnich lat.
Słowa kluczowe: kapitał ludzki, zasoby ludzkie, inwestycje
Summary. The article examines the role of the intellectual capital in enhancing the
added value of a company from a selected sector. The authors present a practical
application of the VAIC method which allows a conclusive assessment of the possible
benefits of staff development and training. In the empirical part of the following
article the intellectual capital of a few IT companies was estimated with the help of the
cross-sectional analysis, in which changes in the key parameters of human resources
in the past 5 years were evaluated.
Key words: intellectual capital, human resources, investment
283
WSTĘP
Rosnące znaczenie wiedzy i umiejętności pracowników powoduje wzrost
istotności funkcji personalnej w nowoczesnym przedsiębiorstwie. Wiodącym
tematem staje się problem podnoszenia jakości potencjału ludzkiego
oraz kwalifikacji pracowników. Inwestycje te są nakładami kosztownymi
lecz niezbędnymi. Przedsiębiorstwo musi ponosić je, aby utrzymać swoją
dotychczasową pozycję rynkową oraz umożliwić dalszy rozwój. Podmioty,
które swoją strategię opierają na inwestowaniu i podnoszeniu jakości
posiadanych zasobów, mogą liczyć na wymierne korzyści finansowe. Jak
zauważa A. Marshall „najbardziej wartościowym ze wszystkich kapitałów
jest ten zainwestowany w zasoby ludzkie” [Dobija 2003]. Człowiek jako
jedyny zasób przedsiębiorstwa ma możliwość rozwijania swojego potencjału
oraz podnoszenia swoich umiejętności – mówimy tutaj o tzw. dźwigni
kapitału ludzkiego. Nierzadko zdarza się, iż nakłady na rozwój personelu
firmy postrzegane są przez przedsiębiorców jako źródło zbędnych kosztów,
jednakże w ostatnich latach dają się zaobserwować pozytywne zmiany na
tym gruncie.
Pierwsze próby zdefiniowania kapitału intelektualnego zostały podjęte przez
szwedzkich przedsiębiorców. Edvinsson i Malone [2001] określili kapitał
intelektualny jako różnicę między wartością rynkową a wartością księgową
przedsiębiorstwa. Składnikami tak zdefiniowanego kapitału intelektualnego są:
Kapitał ludzki – wiedza i umiejętności pozwalające pracownikom sprawnie
wykonywać zadania;
Kapitał strukturalny – zdolności organizacyjne przedsiębiorstwa. Ten
element składowy potencjału intelektualnego tworzy: kapitał konsumencki
(dotyczący powiązań poza organizacją tj. lojalności klientów, renomy
przedsiębiorstwa, kontaktów z kontrahentami) oraz kapitał organizacyjny
(dotyczący mechanizmów i narzędzi umożliwiających jak najlepsze
wykorzystanie posiadanych zasobów). Elementami składowymi kapitału
organizacyjnego są procesy i innowacje, tj. techniki, programy, własność
intelektualna oraz prawa handlowe.
Uznanie zasobów ludzkich jako aktywów przedsiębiorstwa oraz źródła
konkurencyjności pozwala na traktowanie ich jako elementu integralnego
rozwoju organizacji. Działania o których mowa przewidują ścisłe powiązanie
decyzji w sferze rozwoju zasobów ludzkich z procesami tworzenia strategii,
jak i doskonalenia struktury przedsiębiorstwa, czego efektem jest powstanie
organizacji uczącej się [Pocztowski 2007]. Celem pracy jest próba
oszacowania udziału pracowników w kreowaniu wartości przedsiębiorstwa
na podstawie spółek działających w branży wysokich technologii.
284
Metoda VAIC jako narzędzie wyceny potencjału intelektualnego…
MATERIAŁY I METODY
Ze względu na dostępność danych finansowych, analizie poddano jedynie
spółki notowane na Giełdzie Papierów Wartościowych w Warszawie. W fazie
początkowej badań dokonano wyboru czterech spółek spośród jednostek
zarejestrowanych na terenie województwa małopolskiego, reprezentujących
branżę wysokich technologii. Wybór ten podyktowany został pozycją firmy
na tle branży, innowacyjnością oferty, a także skalą zatrudnienia odpowiednią
dla przeprowadzenia analizy pod kątem metodologii badań. Wybrano
następujące firmy:
Comarch S.A. – globalny dostawca biznesowych rozwiązań IT, koncentrujący
swoją działalność na projektowaniu, wykonywaniu i dostarczaniu systemów
informatycznych, obejmujących oprogramowanie, sprzęt komputerowy
i sieciowy, usługi wdrożeniowe, szkoleniowe i eksploatacyjne;
Novitus S.A. – producent i dostawca elektroniczno-informatycznych,
zintegrowanych rozwiązań systemowych wspomagających handel, usługi,
logistykę i przemysł;
Quantum Software S.A. – twórca oprogramowania komputerowego
wspomagającego procesy w logistyce dystrybucji, zajmujący się także wdrażaniem
w tej dziedzinie kompletnych systemów obejmujących również elementy sprzętowe;
Unima 2000 Systemy Teleinformatyczne S.A. – jednostka projektująca,
dostarczająca i integrująca środowiska telekomunikacyjne i teleinformatyczne
w przedsiębiorstwach.
Źródła danych wykorzystane do badań to sprawozdania finansowe
(skonsolidowane bilanse oraz rachunki zysków i strat) wybranych spółek
z lat 2006 – 2010. W celu oszacowania kapitału intelektualnego w branży
wysokich technologii wykorzystano metodę VAIC (Value Creation Efficiency
Analysis czyli Analizę Efektywności Tworzenia Wartości Przedsiębiorstwa). Ze
względu na niedoskonałość tradycyjnego systemu rachunkowo – księgowego,
który nie odpowiada obrazowi dzisiejszej gospodarki autor metody
– A. Pulic, stworzył możliwość wyznaczenia wskaźnika wartości dodanej przy
wykorzystaniu aktywów materialnych i niematerialnych [Kowalik 2004].
VAIC jest jedną z najpopularniejszych metod stosowanych w Europie,
o czym świadczą chociażby badania przeprowadzone w 2005 przez firmę
konsultingową A.D.Little. Opisywana metoda zajęła drugą pozycję tuż za
Strategiczną Kartą Wyników w badaniach dotyczących popularności metod
pomiaru kapitału intelektualnego [Śliwa i Ujwary-Gil 2006]. Ta prosta (do
wykonania pomiaru wystarczą dane zawarte w sprawozdaniach finansowych)
a zarazem uniwersalna w zastosowaniu metoda, umożliwia porównanie nie
tylko rozmaitych firm, ale również całych krajów.
285
Metoda VAIC składa się z pięciu etapów [Kicińska 2006]:
Etap I Obliczenie wartości dodanej przedsiębiorstwa VA (value addend)
VA = OUT – IN, gdzie: OUT (output) – wyniki przedsiębiorstwa,
IN (input) – nakłady przedsiębiorstwa.
Przez wartość dodaną należy rozumieć różnicę między wynikami a nakładami
przedsiębiorstwa. Wynikami są wszystkie przychody uzyskane ze sprzedaży
wyrobów i usług przedsiębiorstwa, zaś nakłady to wszystkie wydatki
poza tymi dotyczącymi kapitału ludzkiego. Do obliczeń wykorzystano
odpowiednie pozycje z rachunku zysków i strat poszczególnych spółek.
Wartość OUT i IN stanowią średnią arytmetyczną wybranych spółek.
Autor metody zakłada aktywną rolę pracowników w kreowaniu wartości,
dlatego też wydatki z nimi związane nie powinny być uznawane za koszty.
Etap II Obliczenie efektywności wykorzystania kapitału finansowego
w tworzeniu wartości dodanej VACA (value addend capital coefficient)
VACA= VA , gdzie:CE (capital employed) – kapitał własny przedsiębiorstwa.
CE
CE w poszczególnych latach stanowi średnią arytmetyczną pozycji bilansowej
„kapitał własny razem” badanych spółek.
Etap III Obliczenie efektywności wykorzystania kapitału ludzkiego
VAHU (human capital coefficient)
VAHU = VA , gdzie: HC (human capital) – kapitał ludzki.
HC
Wartość kapitału ludzkiego jest równa sumie wszystkich wydatków
poniesionych na pracowników (wynagrodzenia oraz wszelkie inne
świadczenia). Źródłem tych informacji są koszty według rodzajów ujęte
w sprawozdaniach finansowych badanych spółek.
Etap IV Obliczenie efektywności wykorzystania kapitału strukturalnego
STVA (structural capital efficiency)
- HC SC , gdzie: SC (structural capital) – kapitał strukturalny.
=
STVA VA
=
VA
VA
Pulic zgodnie z założeniami Edvinssona przyjmuje, iż kapitał strukturalny jest
różnicą pomiędzy kapitałem intelektualnym a kapitałem ludzkim, a jego wartość
jest równa wartości dodanej pomniejszonej o wartość kapitału ludzkiego.
286
Etap V Obliczenie wskaźnika efektywności tworzenia wartości VAIC
(value added intellectual coefficient)
VAIC = VACA + VAHU + STVA
Należy zaznaczyć, iż stosowana metoda daje uproszczony model
rzeczywistości, odwołuje się ona do jednego modelu biznesowego, natomiast
w rzeczywistości firma może prowadzić działalność na bardziej lub mniej
rozbudowanym portfelu modeli biznesowych. Otrzymane wyniki mają
zatem charakter przybliżony i wskazują na ogólne tendencje. Kompleksowa
wycena kapitału intelektualnego i ludzkiego wymagałaby pogłębionych
analiz i studiów, w tym skorzystania z wewnętrznych systemów zarządczych
firmy, a także rozmów i wywiadów z kadrą zarządzającą.
WYNIKI I DYSKUSJA
W analizowanym okresie zaobserwowano wzrost kapitału własnego (CE) oraz
kapitału ludzkiego (HC), co przełożyło się także na analogiczną aprecjację
wartości dodanej (VA). Kapitał strukturalny (SC) badanych spółek przez
okres pięciu analizowanych lat pozostaje praktycznie na niezmienionym
poziomie – około 13,7 – 17,7 mln PLN (rys. 1).
180
Wartość w mln PLN
160
140
120
VA
100
CE
80
HC
60
SC
40
20
0
2006
2007
2008
2009
2010
Rok
Rys. 1. Wartości poszczególnych zasobów analizowanych spółek w badanym okresie.
Źródło danych: Opracowanie własne na podstawie sprawozdań finansowych
badanych spółek akcyjnych
W badanym okresie współczynnik VAIC ulegał systematycznej deprecjacji,
co świadczy o malejącej dynamice efektywności wykorzystania aktywów
287
Efektywność wykorzystania zasobów
materialnych oraz kapitału intelektualnego w procesie kreowania wartości
spółki, wraz ze wzrostem wartości tych aktywów. Każda kolejna jednostka
nakładów rzeczowych lub finansowych nie była bowiem w stanie wygenerować
wartości dodanej na poziomie podobnym do roku wcześniejszego, stąd
w każdym kolejnym roku obserwowano spadek tej wartości względem
przyjętej bazy. Efektywność wykorzystania kapitału ludzkiego (VAHU)
utrzymuje się na dość wysokim poziomie wynosząc w ciągu badanego okresu
ok. 1,1 – 1,3. Warto zaznaczyć, iż pomimo spadku tego wskaźnika
w całym badanym okresie, w 2010 roku na każde 100 PLN pochodzące
z zaangażowanego w spółce kapitału własnego, wygenerowano wartość
dodaną w wysokości 65 PLN, z kapitału ludzkiego 113 PLN, zaś z kapitału
strukturalnego jedynie 12 PLN. Ogółem każde 100 PLN pochodzące
z zaangażowanego w spółkach kapitału własnego, kapitału ludzkiego
i strukturalnego, kształtowało wartość dodaną w wysokości 190 PLN. Łatwo
zauważyć, iż niezależnie od sytuacji około rynkowej, kapitał ludzki jest
głównym czynnikiem sprawczym, jeśli chodzi o owocne funkcjonowanie
spółek sektora informatycznego. Potwierdza się zatem zależność utrzymania
wskaźnika wykorzystania kapitału intelektualnego na wysokim poziomie,
nawet w obliczu światowego kryzysu, przy równoczesnym spadku
wykorzystania efektywności kapitału finansowego (rys. 2).
2,50
2,00
VACA
VAHU
STVA
VAIC
1,50
1,00
0,50
0,00
2006
2007
2008
2009
2010
Rok
Rys. 2. Pomiar efektywności wykorzystania zasobów w sektorze informatycznym.
Źródło danych: Opracowanie własne na podstawie sprawozdań finansowych
badanych spółek akcyjnych
Widać zatem, iż badane spółki budują własną pozycję konkurencyjną na
potencjale intelektualnym swoich pracowników i zasobach niematerialnych.
Tradycyjne zasoby finansowe i ich mierniki nie odzwierciedlają
rzeczywistych zdolności tych przedsiębiorstw do tworzenia wartości
dodanej. Odzwierciedleniem takim może być wysokość kapitału ludzkiego
zgromadzona w omawianych sektorach. Ogółem w badanych 4 spółkach
wartość kapitału ludzkiego została w 2010 roku oszacowana na poziomie
288
104,11 mln PLN, podczas gdy jeszcze w 2006 roku wynosiła jedynie
46,71 mln PLN. Świadczy to o wysokiej świadomości zarządzających
spółkami omawianego sektora w zakresie konieczności budowania przewag
konkurencyjnych poprzez intensyfikację działań inwestycyjnych w obszarze
zasobów ludzkich.
WNIOSKI
Różnorodność metod i opracowań dotyczących wyceny kapitału
intelektualnego umożliwia każdej organizacji, niezależnie od specyfiki
działalności, na oszacowanie swojego potencjału intelektualnego. Należy
podkreślić, iż zasoby intelektualne będące sumą wiedzy pracowników
i ich umiejętności, w stopniu większym niż tradycyjne aktywa rzeczowe,
przynoszą korzyści finansowe przedsiębiorstwu. Świadczy o tym udział
wskaźnika efektywności zaangażowanego kapitału ludzkiego w kreowaniu
wartości dodanej przedsiębiorstwa. Kapitał intelektualny przy założeniach
metody VAIC, nie zachowuję się w obliczu kryzysu tak jak zasoby finansowe
i nie podlega podobnym tendencjom. Menedżerowie świadomie zarządzający
kapitałem intelektualnym mają realny wpływ na kreowanie wartości spółki,
a ocena zasobów intelektualnych i prawidłowa interpretacja wyników, jest
istotnym punktem odniesienia podczas ustalania strategii organizacji.
Otrzymane wskaźniki efektywności kapitału intelektualnego w badanych
spółkach są nie tylko próbą przedstawienia w sposób liczbowy wiedzy,
doświadczenia i umiejętności pracowników, ale także ujmują dynamikę
przemian dotyczących posiadanych zasobów. Na sukces firmy składa
się wiele czynników, takich jak procesy i kultura organizacji, relacje
z otoczeniem, kapitał strukturalny, ale to człowiek jest ogniwem, który
łączy wszystkie elementy wykorzystując ich potencjał. Kapitał intelektualny
pozwala budować pozycję lidera, jednakże utrzymanie przewagi wymaga
ciągłych inwestycji w omawianym obszarze.
289
LITERATURA
Dobija D. 2003. Pomiar i sprawozdawczość kapitału intelektualnego przedsiębiorstwa,
Wydawnictwo Wyższej Szkoły Przedsiębiorczości i Zarządzania im. Leona
Koźmińskiego, Warszawa.
Edvinsson L., Malone M.S. 2001. Kapitał intelektualny, PWN, Warszawa.
Kicińska M. 2006. Światowe standardy wyceny kapitału intelektualnego [w:]
Kasiewicz S., Kicińska M.
Kowalik A. 2004, Kapitał Intelektualny – czy to działa?, Magazyn CFO 2/2004,
wydanie internetowe, http://cfo.cxo.pl/artykuly/42142/Kapital.intelektualny.czy.
to.dziala.html (01.02.2012)
Pocztowski A. 2007. Zarządzanie zasobami ludzkimi, Polskie Wydawnictwo
Ekonomiczne, Warszawa.
Śliwa K.R., Ujwary - Gil A. 2006. Metoda VAIC w ocenie efektywności wykorzystania
zasobów przedsiębiorstwa, Organizacja i Kierowanie nr 2, Wydawca Komitet
Nauk Organizacji i Zarządzania Polskiej Akademii Nauk
Piotr Cymanow, Katarzyna Łyduch
Instytut Ekonomiczno–Społeczny, Zakład Ekonomiki i Organizacji Rolnictwa
290
Halina Pawlak
Agata Pisarek
EPISTEME
15/2012
s.291-298
ISSN 1895-4421
ZRÓŻNICOWANIE PRZESTRZENNE TERENÓW WIEJSKICH
KRAKOWSKIEGO OBSZARU METROPOLITALNEGO
I RZESZOWSKIEGO OBSZARU METROPOLITALNEGO ZE
WZGLĘDU NA POZIOM ŻYCIA MIESZKAŃCÓW
SPATIAL DIVERSITY OF RURAL AREAS IN THE KRAKOW
METROPOLITAN AREA AND RZESZOW METROPOLITAN AREA
DUE TO THE LEVEL OF LIFE
Abstrakt. Celem pracy było przedstawienie poziomu życia mieszkańców terenów
wiejskich gmin położonych w obszarach metropolitalnych. Do badań wybrano dwa
obszary metropolitalne różniące się wielkością miasta centralnego (KOM i ROM).
Analiza porównawcza potrzeb przyjętych do badań wykazała, że na poziom życia
mieszkańców terenów wiejskich ma wpływ wielkość miasta centralnego obszaru
metropolitalnego.
Słowa kluczowe: poziom życia, obszary wiejskie, KOM, ROM
Abstract. The aim of the study was to shown the level of living of inhabitants in rural
local authorities in metropolitan areas. In the study we selected two metropolitan areas
with varying central city (Krakow metropolitan area and Rzeszow metropolitan area).
Comparative analysis of needs adopted for the research shown that the level of living in
rural areas is influenced by the size of the central city of the metropolitan area.
Key words: level of living, rural areas, KOM, ROM
291
WSTĘP
Badania poziomu życia mogą być istotnym wskaźnikiem poziomu
zaspokojenia potrzeb człowieka. Mogą więc posłużyć jako wskaźnik
zróżnicowania przestrzennego życia mieszkańców obszarów wiejskich, na
których przemiany silnie oddziałują procesy urbanizacyjne.
Brak jest jednolitej definicji obszarów wiejskich Polsce. W celu wyodrębnienia
terenów wiejskich przyjmuje się różne kryteria: administracyjne,
demograficzne, lub ekonomiczno- społeczne [Roszkowska-Mądra 2010].
Kryterium administracyjne wyszczególnia te tereny, które są poza granicami
miast (gminy wiejskie lub części wiejskie gmin miejsko-wiejskich) [GUS
2012]. Ta definicja ma obecnie powszechne zastosowanie, choć inne
definicje dodatkowo opierają się na kryterium demograficznym, sposobie
użytkowania ziemi, rodzaju i rozmieszczeniu zabudowy, zachowaniu
naturalnego krajobrazu [Bański 2002].
Jednym z kryteriów podziału może być analiza funkcjonalna obszarów
wiejskich, gdzie istotnym elementem jest ich położenie w obszarze
metropolitalnym. Postępujący rozwój miast powoduje koncentrację ludności
w regionach miejskich, rozpowszechnianie się pozarolniczych źródeł
utrzymania, przyswajanie miejskich standardów oraz zwyczajów [Szymańska
1995]. Na terenach wiejskich wchłoniętych do obszarów metropolitalnych,
przemiany funkcjonalne, zmiany w strukturze ludnościowej, charakterze
krajobrazu są dużo bardziej widoczne niż na terenach wiejskich położonych
poza tym obszarem. Mimo to obszary te w dalszym stopniu zachowują
funkcje ściśle utożsamiane z wsią (produkcja żywności, funkcja rekreacyjna)
[Bański 2008].
Poziom życia traktowany jest jako stopień zaspokojenia potrzeb ludzkich
wynikający z konsumpcji dóbr i usług [Bywalec 1983]. Ostasiewicz [2002]
definiuje poziom życia jako relacje pomiędzy potrzebami ludzkimi a dobrami
konsumpcyjnymi i usługami wykorzystanymi do zaspokojenia tych potrzeb.
W celu zbadania poziomu życia, przyjmuje się grupy potrzeb służących jego
zaspokojeniu. W literaturze spotyka się wiele kategorii potrzeb, najczęściej
wymieniane to: mieszkaniowe, konsumpcyjne, warunki pracy, dostęp do
infrastruktury socjalnej w zakresie zdrowia, oświaty, kultury, dostęp do
usług, jakość środowiska naturalnego [Bywalec 1983, Zeliaś 2004].
Celem badań jest określenie wpływu wielkości miasta centralnego na
poziom życia mieszkańców gmin wiejskich znajdujących się w obszarze
metropolitalnym.
292
Zróżnicowanie przestrzenne terenów wiejskich krakowskiego obszaru metropolitalnego…
MATERIAŁ I METODY
Badaniami objęto tereny wiejskie gmin Krakowskiego Obszaru Metropolitalnego
(KOM) i Rzeszowskiego Obszaru Metropolitalnego (ROM). Zasięg KOM przyjęto
na podstawie delimitacji dokonanej przez Zborowskiego i in. [2010], według
tego podziału do KOM zaliczono 52 gminy. Zasięg ROM oparto na delimitacji
przeprowadzonej przez Unię Metropolii Polskich oraz Porozumienie Partnerskie,
podpisane przez starostów powiatów w 2005 roku. Granice ROM obejmują 41
gmin w sześciu powiatach ziemskich: rzeszowski, ropczycko-sędziszowski,
kolbuszowski, łańcucki, strzyżowski i dębicki oraz jeden powiat grodzki: miasto
Rzeszów [Solecki 2007]. Do analizy wykorzystano dane liczbowe dostępne w
Banku Danych Lokalnych GUS. Badanie pomiaru poziomu życia przeprowadzono
przy zastosowaniu do analizy czterech rodzajów potrzeb – warunki mieszkaniowe,
oświata i kultura, zabezpieczenie społeczne, środowisko naturalne (tab. 1).
Miernik
Wyszczególnienie
Lata
Stymulanta/
destymulanta
Warunki
mieszkaniowe
Powierzchnia mieszkaniowa przypadająca
na 1 osobę
2010
Stymulanta
Warunki
mieszkaniowe
Odsetek mieszkań wyposażonych w centralne
ogrzewanie
2010
Stymulanta
Warunki
mieszkaniowe
Odsetek ludności obsługiwanych przez
wodociągi wśród ludności ogółem
2010
Stymulanta
Oświata i kultura
Liczba przedszkoli na 10 000 mieszkańców
2010
Stymulanta
Oświata i kultura
Czytelnicy bibliotek publicznych
na 1000 ludności
2010
Stymulanta
Oświata i kultura
Uczniowie szkół podstawowych przypadający
na 1 komputer z dostępem do Internetu
przeznaczony do użytku uczniów
2010
Stymulanta
Zabezpieczenie
społeczne
Odsetek zgonów niemowląt
na 1000 urodzeń żywych
20062010
Destymulanta
Zabezpieczenie
społeczne
Liczba aptek na 10 000 osób
2010
Stymulanta
Zabezpieczenie
społeczne
Liczba bezrobotnych zarejestr. na 1000
ludności w wieku produkcyjnym, cała gmina
2010
Destymulanta
Środowisko
naturalne
Odsetek ludności korzystający z sieci
kanalizacyjnej wśród ludności ogółem
2010
Stymulanta
Środowisko
naturalne
Odsetek powierzchni gmin objętych planami
zagospodarowania przestrzennego
2010
Stymulanta
Tab. 1. Zestaw zmiennych cząstkowych przyjętych do analizy.
293
W celu przedstawienia syntetycznej oceny poziomu życia w gminach KOM
i ROM zastosowano wskaźnik Perkala. Dokonano obliczeń wartości średniej
i odchylenia standardowego poszczególnych cech użytych w czterech grupach
potrzeb, a następnie wyliczono miarę cząstkową według następującego wzoru:
gdzie:
yij - standaryzowana wartość j – tej cechy dla i – tego obiektu,
xij - standaryzowana wartość j – tej cechy dla i – tego obiektu,
xi - średnia arytmetyczna wartości i –tej cechy,
Sj - odchylenia standardowe wartości j –tej cechy.
Miary cząstkowe były podzielone na stymulanty i destymulanty.
W celu ujednolicenia kierunku badań destymulanty były przekształcane na
stymulanty poprzez przemnożenie tych miar cząstkowych przez -1. Dla każdej
potrzeby dokonano wyliczenia wskaźnika Perkala poprzez zsumowanie miar
cząstkowych poszczególnych cech. Następnie wyliczony wskaźnik poddano
normalizacji tak, aby uzyskał wartości w przedziale <0,1>, w tym celu
zastosowano wzór:
gdzie:
zij – wartość standaryzowana znormalizowana dla i-tego obiektu i j-tej cechy
yij – wartość standaryzowana dla i-tego obiektu i j-tej cechy
Kolejnym etapem było obliczenie wskaźnika syntetycznego dla wszyst-kich
grup potrzeb. W tym celu zastosowano metodę sumowania znormalizowanych wartości WSqi=∑zij , gdzie WSqi to wartość wskaźnika syntetycznego
wszystkich grup potrzeb i-tej jednostki przestrzennej.
Zestawienie syntetyczne dla gmin KOM i ROM pozwoliło na wyszczególnienie
czterech klas poziomu życia. Klasyfikacji dokonano według następujących
formuł:
gdzie:
- średnia arytmetyczna wartości wskaźnika syntetycznego
wszystkich grup potrzeb i-tej jednostki przestrzennej.
294
Badanie obejmowało dwa warianty danych. Wariant I dotyczył danych
dla obszarów wiejskich w analizowanych obszarach metropolitalnych.
W wariancie II brane były pod uwagę całe gminy wiejskie oraz miejskowiejskie leżące w KOM i ROM.
WYNIKI I DYSKUSJA
Ujęcie syntetyczne poziomu życia obszaru KOM wskazuje na zwarty obszar
gmin położonych na północny zachód od Krakowa, gdzie wartość tego
wskaźnika jest najwyższa. Do tej klasy zalicza się również większość gmin
miejsko-wiejskich, a także kilka gmin położonych na południe od Krakowa
(wariant II). Niewielkie zróżnicowanie poziomu życia występuje w rejonie
północno-wschodnim, gdzie poziom życia jest najniższy. Dotyczy to również
gmin bezpośrednio przylegających do Krakowa. Inaczej przedstawia się
rozkład poziomu życia w analizie wskaźników w wariancie I. Większość
gmin, z wyjątkiem Bochni i Niepołomic, na których terenie wiodącym
ośrodkiem jest małe miasto, osiągnęła stosunkowo niskie wartości (klasa III
i IV). Na uwagę zasługują cztery gminy: Michałowice, Wielka Wieś, Zielonki,
Zabierzów. Poziom życia w tych gminach jest wysoki w obu wariantach
(ryc.1).
Najwyższy poziom życia w ROM występuje na obszarach wiejskich
bezpośrednio przyległych do Rzeszowa oraz w niewielkiej od niego odległości
(wariant I). Obszary wiejskie w północnej oraz północno-zachodniej
części ROM również cechują się wysokim poziomem życia mieszkańców.
Najniższy poziom życia mieszkańców obszarów wiejskich występuje
w pasie gmin biegnący od Pilzna, przez Ropczyce, aż po Kolbuszową oraz
w południowej części ROM. Sytuacja ulega nieco zmianie, kiedy bierze
się pod uwagę wariant II. Nadal najwyższy poziom życia mieszkańców
występuje w gminach będących pod bezpośrednim oddziaływaniem
Rzeszowa. Wskaźnik poziomu życia wzrósł w gminie Kolbuszowa (z klasy
IV do klasy I), Sędziszów Małopolski oraz we wszystkich gminach powiatu
strzyżowskiego. Natomiast spadek tego wskaźnika wystąpił w gminie Dębica,
Żyraków, Trzebownisko i Niwiska. Najniższy poziom życia mieszkańców według
gmin występuje w zachodniej oraz południowo-wschodniej części ROM (ryc.1.).
Analiza porównawcza poziomu życia mieszkańców terenów wiejskich
(wariant I) w badanych obszarach metropolitalnych wskazuje na duże
zróżnicowanie przestrzenne dla tego wskaźnika. Najwyższe wartości
występują w KOM, który posiada więcej gmin zaliczonych do klasy I niż
ROM. Należy też zaznaczyć, iż w ROM także występują obszary cechujące
się wysokim poziomem życia mieszkańców (klasa I), ale nie osiągają one tak
wysokich wartości jak w KOM. Najniższe wartości wskaźnika syntetycznego
295
również występują w KOM, w gminach położonych na północny-wschód
od Krakowa. Dotyczą one obszarów wiejskich o dominującej funkcji
rolniczej. W przypadku badań uwzględniających dane dla wariantu II,
rozpiętość wartości między maksymalną a minimalną jest mniejsza, a także
w przypadku ROM wzrasta liczba gmin o najwyższym poziomie życia. Na
taką zmianę mają wpływ szczególnie mierniki określane jako zaspokojenie
potrzeb związanych z oświatą i kulturą, a także zabezpieczeniem społecznym.
Głównie dotyczy to aptek i bibliotek, które zlokalizowane w miastach służą
mieszkańcom całej gminy.
Ryc. 1. Poziom życia mieszkańców KOM i ROM. Źródło: Opracowanie własne na
podstawie danych z BDL 2012. Miasta: 1- Kraków, 2- Alwernia , 3- Miechów,
4- Bochnia, 5- Myślenice , 6- Rzeszów, 7-Dębica, 8- Kolbuszowa, 9- Łańcut, 10- Dynów
W obu wariantach zróżnicowanie przestrzenne poziomu życia w ROM ma
rozkład koncentryczny. W przeciwieństwie do KOM, który posiada rozkład
liniowy. Widoczna jest historyczna linia zaborów, która wydziela obszar
gmin położonych na północ od Krakowa charakteryzujących się niskim
poziomem życia mieszkańców w obu wariantach.
296
WNIOSKI
• Poziom życia na obszarach metropolitalnych jest zróżnicowany choć
wskaźnik ten jest wyższy w gminach graniczących z miastem centralnym.
Najwyższy poziom życia mieszkańców znajduje się na obszarach wiejskich
Krakowskiego Obszaru Metropolitalnego. W Rzeszowskim Obszarze
Metropolitalnym rozpiętość wskaźnika syntetycznego jest mniejsza niż
w KOM, wskazuje to, iż mniejsze miasto centralne (Rzeszów)
w mniejszym stopniu oddziałuje na poziom życia mieszkańców
w gminach obszaru metropolitalnego.
• Wielkość miasta centralnego oddziałuje na poziom życia mieszkańców
obszarów wiejskich znajdujących się w obszarze metropolitalnym.
• Duży wpływ na poziom życia mieszkańców obszarów wiejskich mają
również małe ośrodki miejskie będące siedzibami gmin (Kolbuszowa,
Strzyżów, Głogów w ROM, oraz Miechów, Alwernia, Krzeszowice,
Myślenice, Dobczyce w KOM).
• Gminy silne zachowały wysoki poziom życia w obu wariantach,
w niektórych gminach poziom życia uzależniony jest od dostępu do
oświaty, kultury i usług znajdujących się w ośrodku miejskim będącym
siedzibą gminy miejsko-wiejskiej, natomiast gminy słabe w obu
przypadkach posiadają niski poziom życia mieszkańców, lokalny ośrodek
miejski nie wpłynął na poziom życia mieszkańców tych gmin.
297
LITERATURA
Bański J. 2002. Geografia wsi – nowa dyscyplina badawcza polskiej geografii. Przegl.
Geogr, 74, 3, s.367-379
Bański J. 2008. Współczesny rozwój obszarów wiejskich- wybrane procesy społeczne
i ekonomiczne. Woda- Środowisko- Obszary Wiejskie, t.8, z.1, s.7-28
Bywalec Cz. 1983. Konsumpcja- poziom życia- sposób życia: Kontrowersje
terminologiczne, [w:] Zeszyty Naukowe Akademii Ekonomicznej w Krakowie.
Seria Specjalna: Monografie, nr 70, Kraków
Chojnicki Z. Czyż T. 1992. Struktura poziomu życia w systemie regionalnym Polski.
[w:] Z. Chojnicki, T. Czyż (red.) Współczesne problemy geografii społeczno
ekonomicznej Polski. Seria Geographica, nr 55, Poznań
Ostasiewicz W. (red) 2002. Metodologia pomiaru jakości życia. Wydawnictwo
Akademii Ekonomicznej, Wrocław
Roszkowska-Mądra N. 2010. Obszary wiejskie o niekorzystnych warunkach
gospodarowania w aspekcie ich zrównoważonego rozwoju. Wydawnictwo
Uniwersytetu w Białymstoku, Białystok
Solecki S. 2007. Zmiany funkcjonalno-przestrzenne w Rzeszowie w warunkach
metropolizacji. [w:] M. Malikowski, S. Solecki (red.) Przemiany przestrzenne
w dużych miastach Polski i Europy Środkowo-Wschodniej. Nomos, Kraków
Szymańska D. 1995. Zjawisko urbanizacji i jej konsekwencje [w:] J. Turło (red).
Badania środowiska. Wydawnictwo Naukowe UMK, Toruń, s.71-79
Zborowski A. Chaberko T. Grad N. Kretowicz P. 2010. Delimitacja Krakowskiego
Obszaru Metropolitalnego. [w:] Badanie funkcji, potencjału oraz trendów
rozwojowych miast w województwie małopolskim, Kraków, s. 517 – 543
Zelias A. (red.) 2004. Poziom życia w Polsce i krajach Unii Europejskiej. Polskie
Wyd. Ekonomiczne, Warszawa
Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej
Zakład Geografii Ludności, Osadnictwa i Rolnictwa
Uniwersytet Jagielloński
Opiekun naukowy: dr hab. Andrzej Zborowski, dr hab. Maria Soja
298
Monika Szafrańska
EPISTEME
15/2012
s.299-307
ISSN 1895-4421
EDUKACJA FINANSOWA JAKO ELEMENT REALIZACJI IDEI
SPOŁECZNEJ ODPOWIEDZIALNOŚCI BANKÓW W POLSCE
FINANCIAL EDUCATION AS AN ELEMENT IF IMPLEMENTATION OF
CORPORATE SOCIAL RESPONSIBILITY IDEA OF BANKS IN POLAND
Abstrakt. Celem pracy jest charakterystyka wybranych inicjatyw edukacyjnych w
zakresie świadomości finansowej konsumentów, realizowanych przez banki w ramach
koncepcji społecznej odpowiedzialności biznesu. Jak wynika z prze-prowadzonej
analizy, banki działające w polskim sektorze bankowym podejmują różnorodne
działania na rzecz zwiększenia świadomości finansowej obywateli (mecenat nad
akcjami, działalność własnych fundacji, kursy i szkolenia, warsztaty, udostępnienie
specjalnych narzędzi na stronach internetowych instytucji finan-sowych). Odbiorcami
większości inicjatyw są dzieci i młodzież. Problemem jest zbyt mała liczba działań
w zakresie edukacji dorosłych, zwłaszcza dla osób o niskich dochodach i niskim
poziomie wykształcenia. Głównym kanałem przekazywania informacji z zakresu
edukacji finansowej jest Internet, co znacznie zawęża grono potencjalnych odbiorców,
zwłaszcza w warunkach współzależności zjawisk wykluczenia finansowego i „cyfrowego”.
Słowa kluczowe: edukacja finansowa, Społeczna Odpowiedzialność Biznesu
Summary. The aim of the paper is providing characteristics of selected educational
initiatives in the sphere of financial awareness of customers, realized by banks as
a part of corporate social responsibility concept. As results from conducted analysis,
banks operating in Polish banking sector undertake various activities aimed at
widening financial awareness of the citizens (stocks sponsorship, activities of their
own foundations, trainings and courses, workshops, making available special tools
on websites of financial institutions).The recipients of a majority of the initiatives
are children and young people. The problem is too few initiatives in the area of adult
education, particularly for persons with low incomes and low level of education. The
main channel of the information transfer in the area of financial education is Internet,
which greatly narrows the group of potential recipients, especially in conditions of
interdependence of financial and “digital” exclusion.
Key words: financial education, Corporate Social Responsibility
299
Monika Szafrańska
WSTĘP
Wiedza finansowa to zdolność konsumentów do podejmowania świadomych
wyborów w zarządzaniu pieniędzmi [Samy 2008]. Z kolei, według O’Connell’a
[2007] wiedza finansowa to zdolność do analizowania, zarządzania
i komunikacji w zakresie finansów osobistych. Obecnie, solidna wiedza na
temat finansów osobistych jest niezbędną umiejętnością funkcjonowania
w nowoczesnym społeczeństwie. Zwiększenie w społeczeństwie świadomości
finansowej umożliwiają różnorodne działania w ramach edukacji finansowej,
prowadzone przez różne instytucje.
Znaczna część inicjatyw w naszym kraju, związanych ze wzrostem
umiejętności finansowych obywateli prowadzona jest przez banki komercyjne,
które w ramach realizowanej strategii społecznej odpowiedzialności biznesu,
obok działań na rzecz ochrony środowiska, kultury, sportu czy prowadzenia
akcji charytatywnych, podejmują działania na rzecz edukacji finansowej
konsumentów [Kitala, Matuszyk, Nowak 2011].
Celem pracy jest charakterystyka wybranych inicjatyw edukacyjnych
w zakresie świadomości finansowej konsumentów, realizowanych przez banki
w ramach koncepcji społecznej odpowiedzialności instytucji finansowych.
Zagadnienie edukacji finansowej, wydaję się być bardzo istotne w warunkach
dynamicznych zmian na rynkach finansowych.
MATERIAŁ I METODY
Do realizacji celu pracy wykorzystano źródła pierwotne i wtórne. Badania
rynkowe przeprowadzono w ramach projektu badawczego „Czynniki
determinujące poziom wiedzy finansowej mieszkańców obszarów wiejskich
na przykładzie Małopolski” (Praca naukowa finansowana ze środków na
naukę w latach 2009-2011, jako projekt badawczy). Badania przeprowadzono
na grupie 1000 losowo wybranych respondentów. W pracy wykorzystano
również Raport „Odpowiedzialny biznes w Polsce 2011. Dobre praktyki”
opracowany przez Forum Odpowiedzialnego Biznesu oraz Raport Fundacji
Kronenberga „Stan wiedzy finansowej Polaków”. Poza tym, literaturę
z zakresu etyki biznesu i integracji społecznej oraz informacje dotyczące
działań edukacyjnych, zawartych na stronach internetowych banków.
Zastosowano metodę pionową oraz opisową.
SPOŁECZNA ODPOWIEDZIALNOŚĆ BANKÓW
Pojęcie CSR (Corporate Social Responsibility) pojawiło się już w latach
siedemdziesiątych ubiegłego wieku i zyskało popularność głównie w
USA, Japonii i krajach Europy Zachodniej. W Polsce koncepcję CSR
300
Edukacja finansowa jako element realizacji idei społecznej odpowiedzialności…
w przedsiębiorstwach zaczęto wdrażać po transformacji ustrojowej w 1989 roku.
Idea społecznie odpowiedzialnego biznesu to dobrowolne działania podmiotów
wykraczające poza wymogi i regulacje prawne. Działania te mają na celu
budowanie trwałych relacji na płaszczyźnie przedsiębiorstwo-interesariusze.
Do problematyki CSR szczególną wagę przywiązuje Unia Europejska,
która traktuje tę koncepcję jako istotny element polityki zrównoważonego
rozwoju i poprawy konkurencyjności gospodarek europejskich na rynkach
międzynarodowych w dłuższym horyzoncie czasowym. Komisja Europejska
definiuje CSR jako „koncepcję, zgodnie z którą przedsiębiorstwa dobrowolnie
uwzględniają problematykę społeczną i ekologiczną w swojej działalności
komercyjnej i w stosunkach z zainteresowanymi stronami [Gostomski 2009].
Popularność CSR w biznesie wynika z faktu, iż koncepcja ta przynosi
wymierne korzyści nie tylko w krótkim czasie, ale przede wszystkim
w dłuższym okresie, co z perspektywy ciągłości i stabilności istnienia
banku jest niezwykle istotne. Wśród korzyści, jakie niesie społecznie
odpowiedzialny biznes można wymienić [Korpus 2006]:
• pozytywny wizerunek banku na zewnątrz,
• wzrost konkurencyjności na rynku,
• większe zainteresowanie inwestorów,
• wzrost efektywności działalności,
• niskobudżetowe źródło reklamy,
• społecznie akceptowalną działalność.
Kluczowe znaczenie w koncepcji społecznej odpowiedzialności biznesu ma
pojęcie „grup interesu” (interesariuszy). Tworzą je pojedyncze osoby lub grupy
osób, instytucje i środowisko naturalne wywierające wpływ na przedsiębiorstwo
i jednocześnie będące przedmiotem oddziaływania przedsiębiorstwa.
Interesariusze mają różne oczekiwania wobec przedsiębiorstwa [Gostomski
2009]. W działalności przedsiębiorstwa bankowego można wyróżnić kilka
obszarów aktywności na rzecz interesariuszy w ramach działań CSR.
Jednym z obszarów działalności jest otoczenie rynkowe. Wyrazem przyjęcia
CSR jest stosowanie zasad etyki w kontaktach z otoczeniem, posługiwanie
się uczciwą informacją i reklamą, realizowanie właściwych reguł w procesach
prywatyzacji i fuzjach. Kolejną domeną są relacje z inwestorami. CSR w tym
obszarze to rzetelna i pełna informacja dla inwestorów (akcjonariuszy – banki
zorganizowane na zasadach spółki akcyjnej, udziałowców – banki spółdzielcze),
przestrzeganie praw pierwokupu, przestrzeganie składanych obietnic.
Następny obszar to klienci. Realizacja koncepcji CSR w tej domenie polega
na oferowaniu produktów finansowych po korzystnych cenach, ułatwiających
osiąganie sukcesów w działalności biznesowej i przyczyniających się do
301
Monika Szafrańska
poprawy standardu życia. Przykładem działań o tym charakterze jest Kodeks
Etyki stworzony przez Credit Agricole Bank Polska SA. Założeniem kodeksu
jest m. in. troska o zachowanie wysokich standardów przy wykonywaniu
powierzonych zadań, przestrzeganie tajemnicy bankowej oraz udzielanie
klientom jasnej i czytelnej informacji o cechach i ryzykach sprzedawanych
produktów bankowych. Kodeks kierowany jest do pracowników banków
oraz do osób świadczących pracę na rzecz Banku.
Czwarty obszar to pracownicy banku. Kapitał ludzki i związany z nim
kapitał intelektualny to kluczowe zasoby współczesnych przedsiębiorstw.
W obszarze praktyk/aspektów pracowniczych zawierają się kwestie
związane z wykonywaniem pracy na rzecz firmy, CSR w ramach polityki
rekrutacji, zatrudnienia, wynagrodzenia oraz awansu. W skład tego obszaru
wchodzą również wszelkie praktyki wpływające na warunki pracy, tkj.
bezpieczeństwo, ochrona zdrowia, czas pracy oraz rozwój i szkolenie
pracowników [Raport. Odpowiedzialny (…) 2011]. CSR w tym module to
przestrzeganie w zarządzaniu zasobami ludzkimi w przedsiębiorstwie zasady
podmiotowości pracowników, sprawiedliwości społecznej, umożliwienie
szans na rozwój osobowościowy, gwarancji poczucia stabilizacji
i bezpieczeństwa. Przykładem inicjatywy o tym charakterze jest program
„Dzielmy się wiedzą” realizowany przez Credit Agricole Bank Polska SA
w 2011 roku. Celem programu było upowszechnienie wiedzy bankowej
i finansowej wśród pracowników. Program obejmował warsztaty, szkolenia
oraz powstanie biblioteki firmowej. W omawianym okresie, podczas 51
spotkań, odbyły się szkolenia dotyczące 12 tematów, w których wzięło udział
ponad 500 osób [www.credit-agricole.pl].
Ostatnią domeną jest społeczeństwo. Ten moduł CSR obejmuje działalność
ekologiczną banków (green banking, green initiative) oraz finansowanie
i wparcie przedsięwzięć umożliwiających poprawę jakości życia obywateli
(ochrona zdrowia, kultura i sztuka, sport, pomoc społeczna, edukacja).
Społeczna odpowiedzialność instytucji finansowych w Polsce kształtuje się pod
wpływem szeregu determinant. P. Kulawczuk [2009] czynniki determinujące
społeczną odpowiedzialność banków dzieli na dwie grupy: czynniki negatywne
i pozytywne. Determinanty o charakterze negatywnym to te uwarunkowania,
które prowadzą do obniżania standardów społecznej odpowiedzialności
instytucji finansowych. Wśród tych determinant możemy wyróżnić:
• ideologię monetaryzmu i paradygmat dążenia do bogactwa,
• nieprofesjonalne praktyki legislacyjne władz publicznych,
• mało skuteczną rolę dobrych praktyk i standardów kwalifikacyjnych dla
pracowników instytucji finansowych,
•
przyzwolenie na agresję prawną niektórych instytucji finansowych wobec swoich klientów.
302
Z kolei, determinanty pozytywne to uwarunkowania, które podwyższają
poziom społecznej odpowiedzialności banków. Do determinant pozytywnych
zaliczono takie uwarunkowania, jak:
• wysokie wymagania w zakresie uczciwości tworzone przez polski system
edukacyjny, środowisko rodzinne i religię,
• odbudowę roli Komisji Nadzoru Finansowego, jako organu władzy państwowej
rzeczywiście stojącego na straży interesów obywateli,
• politykę społecznej odpowiedzialności poszczególnych banków,
• etos uczciwych instytucji finansowych,
• ideę Bank Przyjazny dla Przedsiębiorców, ruch na rzecz dobrej współpracy
banków z klientami z sektora MSP.
INICJATYWY Z ZAKRESU EDUKACJI FINANSOWEJ
PODEJMOWANE PRZEZ BANKI W POLSCE
Wyniki wielu badań wskazują, że polskie społeczeństwo posiada niewielką
wiedzę finansową [Stan wiedzy (…) 2009, ING 2011, Szafrańska 2011]. Jednym
ze sposobów umożliwiającym wzrost świadomości finansowej społeczeństwa
jest realizacja różnorodnych działań w zakresie edukacji finansowej. W nauczaniu
umiejętności finansowych wyróżnia się trzy poziomy prewencji:
• zapobieganie pojawieniu się problemów (np. problemu nadmiernego zadłużenia,
problemu wykluczenia finansowego),
• pomoc w okresie, gdy kryzys już nastąpił (pomoc w radzeniu z sytuacją kryzysową,
ułatwienie dostępu do podstawowych usług finansowych), oraz
• restrukturyzację długu [Szpringer 2009].
Banki w Polsce coraz częściej w ramach realizowanej strategii społecznej
odpowiedzialności biznesu, podejmują działania na rzecz edukacji
społeczeństwa polskiego, w tym edukacji finansowej konsumentów. Jak
wynika z badań przeprowadzonych przez R. Kitalę, A. Matuszyk i A.K. Nowak [2011], działania te w dużej mierze realizowane są przez różnorodne
narzędzia udostępnianie na stronach internetowych banków. Przykładem
mogą być: kalkulatory kredytowe i odsetkowe, fora FAQ, porady ekspertów
on-line, platformy wiedzy, kursy i szkolenia internetowe, słowniczki
finansowo-bankowe czy zamieszczane linki do innych stron internetowych,
gdzie można znaleźć informacje umożliwiające zwiększenie poziomu wiedzy
i umiejętności w zakresie finansów osobistych. Inicjatywy te są jednak
nakierowane głównie na osoby chcące i będące w stanie korzystać z zasobów
internetowych. Jak wynika z badań przeprowadzonych przez Autora, Internet,
jako źródło pozyskiwania wiedzy finansowej, jest preferowany przez co
trzeciego Polaka. Były to głównie osoby młodsze, lepiej wykształcone
i cechujące się wyższym poziomem wiedzy finansowej.
303
Monika Szafrańska
%
40
35
35
30
27
24
25
18
20
18
15
8,3
10
5
0
Internet
TV
Prasa
Kursy
Radio
Inne
Wyk. 1. Preferowane przez respondentów źródła pozyskiwania wiedzy finansowej.
Źródło: badania własne, n=1000, wybór wielokrotny,1305 wskazań
Z prezentowanych badań wynika również, że niemal dla co piątego respondenta
najodpowiedniejszą formą przekazywania informacji z zakresu edukacji
finansowej są wszelkiego rodzaju kursy. Banki w ramach CSR prowadzą
również taką działalność, a prowadzone szkolenia są dostosowane do potrzeb
i wymagań beneficjentów w tym zakresie. Przykładem może być inicjatywa
Banku BGŻ Oddział w Sosnowcu. W ramach projektu „Bank bez tajemnic
dla każdego” realizowanego przez Bank, przy współpracy z Uniwersytetem
Ekonomicznym w Katowicach, przygotowano cykl spotkań edukacyjnych
dla mieszkańców miasta, zarówno młodzieży, jak i osób starszych. W ramach
spotkań tłumaczono trudne zagadnienia ekonomiczne, szczególną uwagę
zwrócono na zjawisko ryzyka przy korzystaniu z produktów bankowych
[Raport odpowiedzialny Biznes w Polsce 2011]. Kolejną inicjatywą jest
mecenat Banku BPH nad programem „Kobieta w świecie finansów”,
w ramach którego odbywają bezpłatne szkolenia motywacyjno-edukacyjne dla
kobiet. Podczas szkoleń przekazywana jest niezbędna wiedza do rozwijania
i doskonalenia umiejętności finansowych [www.finansekobiet.org.pl].
Ważnym odbiorcą działań edukacyjnych w zakresie finansów są dzieci.
Przykładem działań z obszaru Społecznej Odpowiedzialności Biznesu
realizowanej przez banki w zakresie edukacji finansowej jest „Program Edukacji
Finansowej Najmłodszych” realizowany przez PKO BP. Jego elementami są
audycje radiowe nadawane pod hasłem „SKO – Słuchaj, Kalkuluj, Oszczędzaj”,
poradnik ekonomiczny „Brawo Bank” oraz patronat Banku nad Szkolnymi
Kasami Oszczędności, których celem jest uczenie dzieci oszczędzania
i kontrolowania wydatków. SKO to największy i najstarszy w Polsce program
edukacji finansowej dla dzieci poniżej 13 roku życia. Aktualnie w programie
Szkolnych Kas Oszczędności uczestniczy blisko 2000 szkół z całego kraju.
W SKO oszczędza obecnie ok. 150 tys. dzieci, a oferta edukacyjna dociera do
ponad 400 tys. uczniów. Jest to unikalne rozwiązanie w skali Europy i świata,
dostosowane do potrzeb polskich uczniów [www.pkobp.pl].
304
Kolejnym przykładem działań edukacyjnych dla najmłodszych konsumentów
realizowanym przez banki w ramach CSR jest program „Od Grosika do
Złotówki”. Program jest prowadzony przez Fundację Kronenberga przy
Citi Handlowy. Program jest skierowany do uczniów 2 i 3 klas, realizowany
w ramach nauczania zintegrowanego (program jest zatwierdzony przez
Ministra Edukacji Narodowej). Celem inicjatywy jest zapoznanie dzieci
z różnymi formami oszczędzania oraz wykształcenie pozytywnych nawyków
w gospodarowaniu posiadanymi zasobami i dysponowaniu własnymi
środkami finansowymi. W latach 2007-2011 w programie udział wzięło
ponad 45 tys. dzieci oraz 86 tys. rodziców [www.kronenberg.org.pl].
Jedną z form aktywności banków w ramach CSR, jest zakładanie przez
instytucje finansowe własnych fundacji (np. Fundacja Banku BGŻ, Fundacja
BZ WBK czy Fundacja Bankowa im. Leopolda Kronenberga przy Citi
Handlowy). Fundacje te wspierają inicjatywy realizowane w różnych obszarach
tematycznych, jednak najczęściej jest to rozwój lokalny i edukacja, w tym
edukacja ekonomiczna. Zbliżoną formą aktywności instytucji finansowych
jest wspieranie finansowe bądź współdziałanie z innymi organizacjami
w podejmowanych przez nie przedsięwzięciach na rzecz edukacji finansowej.
Przykładem może być współpraca Fundacji im. Kronenberga z Fundacją
Młodzieżowej Przedsiębiorczości, mecenat Eurobanku S.A. nad Akademickimi
Inkubatorami Przedsiębiorczości czy współpraca Credit Agricole Bank Polska
z Uniwersytetem Ekonomicznym we Wrocławiu.
Z badań przeprowadzonych przez R. Kitalę, A. Matuszyk i A.K. Nowak
[2011], wynika że w działania na rzecz edukacji finansowej zdecydowanie
w większym stopniu angażują się duże banki. W opracowanym przez
autorów rankingu analizowano działania 9 banków. Ocenie poddano między
innymi takie elementy jak: edukację finansową dorosłych, dzieci i młodzieży,
działalność własnej fundacji i współpracę z innymi instytucjami finansowymi,
wolontariat pracowniczy oraz działania w zakresie walki z wykluczeniem
finansowym. W opracowanym rankingu najwyżej ocenione zostały działania
Banku Handlowego oraz Banku BGŻ.
DYSKUSJA I WNIOSKI
Uniwersalność zasad społecznej odpowiedzialności biznesu oraz
wymierne korzyści dla przedsiębiorstwa i społeczeństwa powodują wzrost
zainteresowania tą ideą przez banki. Zasady CSR są szeroko stosowane
przez przedsiębiorstwa bankowe, a kierunki rozwoju koncepcji społecznej
odpowiedzialności instytucji finansowych są różnorodne: pomoc społeczna,
ochrona zdrowia, kultura i sztuka, sport, ochrona środowiska, edukacja,
w tym edukacja finansowa społeczeństwa.
305
Monika Szafrańska
Jak wynika z przeprowadzonej analizy, banki działające w polskim sektorze
bankowym podejmują różnorodne działania na rzecz zwiększenia świadomości
finansowej obywateli: zakładanie własnych fundacji lub współpraca z innymi
organizacjami, mecenat, prowadzenie kursów i szkoleń, organizowanie
warsztatów i spotkań, platformy wiedzy dostępne na stronach internetowych
instytucji finansowych, porady ekspertów on-line, itp. Inicjatywy te są
komplementarne, a potencjalnemu odbiorcy dają możliwość wyboru
najodpowiedniejszego źródła pozyskiwania wiedzy z zakresu finansów.
Odbiorcami większości inicjatyw są dzieci i młodzież. Są to bardzo potrzebne
działania ponieważ, wzrost świadomości finansowej młodego pokolenia,
pozwoli w przyszłości na ograniczenie problemów nadmiernej konsumpcji
zadłużenia obywateli. Problemem jest zbyt mała liczba inicjatyw w zakresie
edukacji dorosłych, zwłaszcza przeznaczonych dla osób zagrożonych
ubóstwem i wykluczeniem. Banki, w planowanych działaniach w zakresie
edukacji finansowej, powinny zwrócić szczególną uwagę na osoby o niskim
poziomie dochodów.
Znaczna część inicjatyw w zakresie edukacji finansowych jest dostępna
przez Internet, co bardzo zawęża grono potencjalnych odbiorców, zwłaszcza
w warunkach współzależności zjawisk wykluczenia finansowego i „cyfrowego”.
Ze względu na dynamiczny rozwój rynków finansowych i niski poziom
wiedzy finansowej społeczeństwa, instytucje finansowe powinny w dalszym
ciągu prowadzić edukację finansową konsumentów. Działania te umożliwią
wykształcenie lub utrwalenie w społeczeństwie świadomości, dzięki której
potencjalni klienci banków będą wiedzieli, jakie korzyści i jakie zagrożenia
związane są z korzystaniem zarówno z tradycyjnych, jak i nowoczesnych
produktów finansowych.
306
LITERATURA
Gostomski E., 2009. Społeczna odpowiedzialność banków w dobie kryzysu
finansowego. W: Społeczna odpowiedzialność instytucji finansowych. M. Bak,
P. Kulawczuk (red), IBnDiPP, Warszawa, s. 37-44
ING International Resourcefulness study. Summary global results. www.ing.com (7.07.2012)
Kitala R., Matuszyk A., Nowak A.K., 2011. Analiza inicjatyw podejmowanych przez
podmioty komercyjne. W: Edukacja i świadomość finansowa. Doświadczenia
i perspektywy. M. Iwanicz-Drozdowska (red.), Oficyna Wydawnicza SGH,
Warszawa, s. 265-276
Korpus J., 2006. Społeczna odpowiedzialność przedsiębiorstw w obszarze
kształtowania środowiska pracy, Wydawnictwo Placet, Warszawa
Kulawczuk P., 2009. Determinanty społecznej odpowiedzialności instytucji
finansowych w Polsce. W: Społeczna odpowiedzialność instytucji finansowych.
M. Bak, P. Kulawczuk (red), IBnDiPP, Warszawa, s. 19-36
O’Connell A., 2007. Measuring the effectiveness of financial education. www.
retirement.org.nz (7.07.2012)
Raport. Odpowiedzialny Biznes w Polsce. Dobre praktyki. 2011, FOB, Warszawa
Samy M., Tawfik H., Huang R., Nagar A., 2008, Financial Literacy of Youth.
A Sensitivity Analysis of the Determinants, „International Journal of Economic
Science and Applied Research”, nr 1/2008
Stan wiedzy finansowej Polaków. Raport Fundacji Kronenberga przy Citi Handlowy.
2009. Dom Badawczy Maison, Warszawa
Szafrańska M. 2011. Wiedza i umiejętności finansowe mieszkańców obszarów wiejskich
jako czynniki determinujące proces włączenia finansowego. W: Perspektywy rozwoju
regionalnego Polski w okresie programowania po 2013 r. A. Harańczyk (red.) PAN
Komitet Przestrzennego Zagospodarowania Kraju, Studia, Warszawa, t. CXL, s. 311-325
Szpringer W. 2009., Społeczna odpowiedzialność banków. Między ochroną
konsumenta a osłoną socjalną. Oficyna a Wolters Kluwer business, Warszawa
www.credit-agricole.pl (dostęp 7.07.2012)
www.finansekobiet.org.pl (dostęp 7.07.2012)
www.kronenberg.org.pl (dostęp 7.07.2012)
www.pkobp.pl (dostęp 7.07.2012)
307
Witold Trela
Elżbieta Kornalska
Andrzej Krasnodębski
EPISTEME
15/2012
s.309-315
ISSN 1895-4421
PRZEDSIĘBIORCZOŚĆ W WOJEWÓDZTWIE MAŁOPOLSKIM
ASSESSMENT OF ENTERPRISE IN MALOPOLSKA
Abstrakt. Celem niniejszego opracowania jest ocena stanu przedsiębiorczości
województwa małopolskiego w odniesieniu do badań statystycznych. Materiały
i dane dotyczące badań i analiz pochodzą z Głównego Urzędu Statystycznego. Celem
utworzenia rankingu powiatówwojewództwa małopolskiego dotyczącego poziomu ich
przedsiębiorczości wykorzystano metodę analizy „unitaryzacji zerowanej”. Zestawienie
to pokazuje, że Kraków jest w najlepszej sytuacji w zakresie przedsiębiorczości
w województwie małopolskim. Na kolejnych, wysokich, miejscach w rankingu znalazły
się miasta, które wykazują bardzo korzystne warunki rozwoju przedsiębiorczości:
Nowy Targ, miasto Tarnów, Nowy Sącz, Tarnów, Olkusz, Chrzanów i Bochnia. Do
najważniejszych czynników wpływających na uwarunkowania przedsiębiorczości
należą: warunki ekonomiczne tworzone przez władze lokalne, poziom infrastruktury,
czynniki demograficzne oraz absorpcja na rynku lokalnym.
Słowa kluczowe: przedsiębiorczość, województwo małopolskie, metoda „unitaryzacji
zerowanej”
Summary. The aim of this paper is to assess the state of entrepreneurship in the
Malopolska province with reference to statistical surveys. The materials and data for
research and analysis come from the Central Statistical Office. We used a method
of analysis called “unitaryzacjizerowanej”, which allowed us to create a ranking of
districts within the Malopolska province based on the level of their entrepreneurship.
This ranking shows that Krakow is in the best situation in terms of entrepreneurship
in the Malopolska province. Other high rankingdistricts include Nowy Targ, the city
Tarnow, Nowy Sacz, Tarnow, Olkusz, Chrzanów, and Bochnia, which share similar
favorable conditions for entrepreneurship to Krakow. Based on this data, the most
important determinants of entrepreneurial performance are theeconomic conditions
created by local authorities, the level of infrastructure, demographic factors, and the
natural absorption of local markets.
Key words: entrepreneurship, Lesser Poland Voivodeship, the method “unitaryzacji
zerowanej”
309
WSTĘP
Przedsiębiorczość najczęściej definiujemy jako ”nową kombinację” środków
produkcji umożliwiającą wprowadzenie nowego produktu, otwarcie nowego
rynku, wprowadzenie nowej organizacji. Uzupełnieniem tej kombinacji jest
przedsiębiorca który dopełnia te działania a jego immanentną cechą jest
kreatywność i umiejętność racjonalnego działania które przyczynia się do
osiągania wymiernego efektu jakim jest zysk [Otoliński, Brzozowski 1997].
Województwo małopolskie jest jednym z bardziej zróżnicowanych
ekonomicznie regionów Polski. Charakteryzuje się między innymi odejściem
od tradycyjnych gałęzi przemysłu na rzecz nowych, innowacyjnych branż.
W województwie małopolskim zarejestrowanych było w 1 kwartale 2011
roku ponad 332,1 tys. firm, liczba ta nie uwzględnia osób prowadzących
indywidualne gospodarstwa rolne. Liczba podmiotów gospodarczych
zarejestrowanych w I kwartale 2011 w stosunku do I kwartału 2010
zwiększyła się o 4,2%. Ponad 97,6% ogółu zarejestrowanych firm
znajdowała się w rękach sektora prywatnego. W ujęciu przestrzennym
największą liczbę zarejestrowanych podmiotów gospodarczych odnotowano
w powiecie Miasto Kraków (35% ogółu przedsiębiorstw). Wysoką liczbą
zarejestrowanych podmiotów legitymują się powiaty: krakowski, wadowicki,
nowotarski, oświęcimski. Najmniejsza liczba zarejestrowanych podmiotów
gospodarczych występuje w powiatach: dąbrowskim, proszowickim
i miechowskim.
W województwie małopolskim wytwarza się ponad 7,5% PKB Polski.
Małopolska to województwo jedno z najbardziej przedsiębiorczych,
świadczyć może o tym 4 miejsce pod względem zarejestrowanych podmiotów
gospodarczych w przeliczeniu na 1000 osób. Głównymi gałęziami gospodarki
województwa małopolskiego to sektor technologii informatycznych,
bankowości, przemysłu spożywczego, chemicznego, usługowego (usługi
finansowe, doradcze, badawcze i projektowe).
MATERIAŁY I METODY
W badaniach wykorzystano dane Głównego Urzędu Statystycznego (GUS).
Dane aktualne były na dzień 31 grudzień 2010 roku, wzięto pod uwagę 22
powiaty województwa małopolskiego.
Ranking ze względu na stan przedsiębiorczości utworzono przy pomocy
6 cech diagnostycznych. Cechy wytypowano do badań przy pomocy metody
logiczno – merytorycznej w połączeniu z formalną.
310
Przedsiębiorczość w województwie małopolskim
Wybrano następujące zmienne diagnostyczne do badań:
1. Liczba podmiotów gospodarczych nowo zarejestrowanych (mikro przedsiębiorstwa)
2. Liczba podmiotów gospodarczych zatrudniająca do 9 osób
3. Liczba podmiotów gospodarczych zarejestrowanych w sekcji J
4. Liczba podmiotów gospodarczych zarejestrowanych w sekcji K
5. Liczba stałych punktów sprzedaży drobnodetalicznej na targowiskach
czynnych codziennie
6. Liczba targowisk stałych
7. Nakłady inwestycyjne w przedsiębiorstwach na usługi rynkowe
Cechy diagnostyczne spełniały kryteria merytoryczne i formalne.
Zmiennym diagnostycznym w procesie wyboru postawiono następujące
wymagania [Kukuła 2000]:
1. Zmienne ze zbioru X odgrywały istotną rolę w opisie analizowanego zjawiska.
Oznacza to, iż wyższej wartości zmiennej diagnostycznej – stymulanty
- odpowiada wyższy poziom badanego zjawiska [Rutkowski 1982]
2. Dostępność zmiennych diagnostycznych dla prowadzącego badania
empiryczne.
3. Zmienne wchodzące w skład zbioru X mierzone były w mocnych skalach
(interwałowej lub ilorazowej).
4. Zmienne poddane procesowy wyboru były słabo skorelowane między sobą.
5. Zmienne ze zbioru X powinny być silnie skorelowane ze zmiennymi zbioru
Y (zredukowanymi).
6. Wybrane zmienne charakteryzowały się wysokim stopniem zmienności
i wysoką wartością informacyjną.
Przy prawidłowym wyborze zmiennych diagnostycznych posłużono się
obliczeniem stopnia zmienności poszczególnych cech i współczynnika
względnej amplitudy wahań. Miary te miały istotne znaczenie w procesie
typowania zmiennych diagnostycznych.
Najważniejszym etapem konstrukcji zmiennej syntetycznej było obliczenie
stymulant. Stymulanty to zmienne diagnostyczne, których wzrost wartości
świadczy o wzroście poziomu zjawiska złożonego. Dla stymulant normowane
zmienne wyliczono wg. wzoru:
311
maxxij ≠ minxij
(1)
Następną czynnością przy tworzeniu zmiennej syntetycznej jest agregacja
zmiennych przy pomocy formuł addytywnych wykorzystując formułę
(i = 1, 2, ..., r)
(2)
przy czym: s - ilość cech opisujących obiekt, r - ilość obiektów.
Efektem przeprowadzonej procedury agregacyjnej to zbiór wartości
zmiennych syntetycznych Q. Zbiór ten daje pełny obraz zjawiska w układzie
badanych obiektów.
Ranking obiektów porządkuje wartości unormowane Q, które uporządkowane
są od najwyższej wartości do najniższej, pozwala to nam na bezpośrednie
porównanie obiektów.
WYNIKI I DYSKUSJA
Warunkami koniecznymi przy budowie rankingu ze względu na stan
przedsiębiorczości były wysokie wartości współczynnika zmienności
względnej amplitudy wahań. Zmienne przyjęte do badań spełniały te warunki.
Stosując miarę normowania zmiennych dla stymulant utworzono ranking
powiatów ze względu na stan przedsiębiorczości.
Przeprowadzone badania i obliczenia pozwoliły ocenić sytuację pod względem
przedsiębiorczości w województwie małopolskim w poszczególnych 22 powiatach.
Na podstawie wyników możemy stwierdzić, że najbardziej korzystna
sytuacja pod względem przedsiębiorczości występuje w powiecie Miasto
Kraków. Korzystna i średnia sytuacja pod względem przedsiębiorczości
występuje w powiatach: nowotarskim, miasto Tarnów, krakowskim,
nowosądeckim. tarnowskim, olkuskim, chrzanowskim i bocheńskim.
Przeciętna sytuacja pod względem przedsiębiorczości zauważalna jest
w powiatach: gorlickim, wadowickim, oświęcimskim, miechowskim,
suskim, wielickim, myślenickim, limanowskim i powiecie Miasto Nowy
Sącz. Słabe wyniki biorąc pod uwagę syntetyczną miarę osiągają powiaty
takie jak: tatrzański, brzeski, dąbrowski, proszowicki.
312
Powiat
Qij
miasto Kraków
7.201
nowotarski
1.850
miasto Tarnów
1.364
krakowski
1.108
tarnowski
0.941
nowosądecki
0.892
olkuski
0.877
chrzanowski
0.864
bocheński
0.811
gorlicki
0.765
wadowicki
0.753
oświęcimski
0.669
miechowski
0.491
suski
0.486
wielicki
0.481
myślenicki
0.464
limanowski
0.453
miasto Nowy Sącz
0.411
tatrzański
0.286
brzeski
0.207
dąbrowski
0.153
proszowicki
0.079
Tab. 1. Ranking powiatów ze względu na stan przedsiębiorczości w województwie
małopolskim. Źródło: obliczenia własne na podstawie danych GUS 2010.
Zaprezentowany rozkład rankingu determinowany jest zdecydowanie przez
czynniki: infrastrukturalne, demograficzne, przyrodnicze, lokalne warunki
ekonomiczne, chłonność lokalnego rynku zbytu, lokalne uwarunkowania
przedsiębiorczości. Warto zauważyć, iż na terenach których warunki przyrodnicze nie sprzyjają rolnictwu; ludność chętniej podejmuje działania
przedsiębiorcze, obszary te charakteryzują się wyższą aktywnością gospodarczą niż obszary o warunkach sprzyjających rozwojowi rolnictwa.
Powiat miasto Kraków będący najwyżej w rankingu, charakteryzuje się
najwyższą liczba zarejestrowanych podmiotów w systemie REGON, powiat
313
ten znacząco wyróżnia się na tle pozostałych powiatów. Kraków to bardzo
chłonny rynek zbytu, wysoki popyt wewnętrzny dodatkowo potęgowany
przez potencjał demograficzny. W promieniu 100 km od Krakowa mieszka
około 8 mln ludzi. Duże i wciąż rozwijające się zaplecze badawczo-naukowe
pracujące na potrzeby nowoczesnego biznesu, dobra infrastruktura techniczna,
realizowane nowe inwestycje, łatwość pozyskania wykwalifikowanej kadry
to atuty, dzięki którym Kraków postrzegany jest jako odpowiednie miejsce
do prowadzenia działalności gospodarczej.
Pierwszą grupę powiatów stanowią: nowotarski, miasto Tarnów, krakowski,
nowosądecki, tarnowski, olkuski, chrzanowski i bocheński. Są to powiaty z dobrze
rozwinięta infrastrukturą techniczna, rozpoczętymi nowymi inwestycjami, jak
również z dużym potencjałem na rozwój ogólnie pojętej przedsiębiorczości.
W powiatach tych działa wiele przedsiębiorstw o ugruntowanej pozycji
rynkowej, jak również ponad 100 000 mikro przedsiębiorstw. Na terenie
wymienionych powiatów dobrze rozwija się przemysł: spożywczy, szklarski,
chemiczny. Ważną rolę dla tej grupy powiatów stanowią rzemiosło, budownictwo i handel detaliczny. Wśród opisywanych powiatów istotna rolę
odgrywa turystyka i rozwijająca się agroturystyka.
Powiaty o przeciętnych wskaźnikach przedsiębiorczości: gorlicki, wadowicki,
oświęcimski, miechowski, suski, wielicki, myślenicki, limanowski, i powiat
Miasto Nowy Sącz. Taka klasyfikacja wynika ze słabszych uwarunkowań
sprzyjających przedsiębiorczości niż powiaty reprezentowane w poprzedniej
grupie. W wymienionych powiatach sektor MSP jest dość dobrze rozwinięty,
istotne sektory gospodarki dla tych powiatów to sektor przemysłu spożywczego, budownictwa, turystyki i rolnictwa.
Powiaty o najniższych syntetycznych wskaźnikach przedsiębiorczości to:
tatrzański, brzeski, dąbrowski, proszowicki. Powiaty te należą do słabo
zurbanizowanych i rolniczych. Sprzyjające warunki przyrodnicze skłaniają
do uprawy roli. Szansą dla tej grupy powiatów jest coraz mocniej rozwijająca
się turystyka i agroturystyka w wymienionych powiatach.
314
LITERATURA
Otoliński E., Brzozowski B., Przedsiębiorczość w wielofunkcyjnym rozwoju wsi,
Zesz. Nauk. AR w Krakowie nr 335, ser. Sesja Naukowa s. 305
Kukuła K. Metoda unitaryzacji zerowanej, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2000
J. Rutkowski, Teoria i praktyka badań empirycznych, „Wiadomości statystyczne”,
1982, nr 6.
mgr inż. Witold Trela, mgr inż. Elżbieta Kornalska
Katedra Zarządzania i Marketingu w Agrobiznesie
Wydział Rolniczo-Ekonomiczny
315
III. LEŚNICTWO
Jarosław Bielan
EPISTEME
15/2012
s.319-327
ISSN 1895-4421
WPŁYW MIKROKLIMATU NA ŚMIERTELNOŚĆ KORNIKÓW
ZIMUJĄCYCH W ŻEROWISKACH NA GAŁĘZIACH
ŚWIERKOWYCH
THE EFFECT OF MICROCLIMATE ON THE MORTALITY OF BARK
BEETLES WINTERING IN FEEDING GROUNDS ON SPRUCE
BRANCHES
Abstrakt. W zimie 2010/2011 w Nadleśnictwach Jeleśnia oraz Wisła badano związek
pomiędzy intensywnością spadków temperatur oraz wilgotnością względną powietrza
a śmiertelnością wybranych gatunków korników, zimujących w żerowiskach na
gałęziach świerkowych, które umieszczono w koronach drzew oraz na dnie lasu,
pod osłoną pokrywy śnieżnej. W koronach drzew minimalne temperatury osiągnęły
wartość -18°C, natomiast na dnie lasu wartość ta wyniosła -14°C. Ponadto, średnie
temperatury w okresie badań były na dnie lasu blisko dwukrotnie wyższe w porównaniu
z panującymi w koronach drzew. Stwierdzono, że na gałęziach złożonych na dnie lasu
wystąpiła niższa śmiertelność zimujących Pityogenes chalcographus oraz Dryocoetes
autographus w porównaniu z umieszczonymi w koronach drzew. Uzyskane wyniki
dowodzą, że mikroklimat panujący w różnych strefach drzewostanu w okresie zimy,
ma wpływ na śmiertelność stwierdzonych kambiofagów.
Słowa kluczowe: ujemne temperatury, wilgotność, Dryocoetes autographus,
Pityogenes chalcographus, Pityophthorus pityographus
Summary. In winter 2010/2011 the research in the Jeleśnia and Wisła Forest Districts
was carried out to investigate the relation between the intensities of temperature drops,
relative humidity of air and the mortality of the selected bark beetle species, wintering
in feeding grounds on spruce branches, placed in the treetops and on the forest floor,
covered by snow. The minimum temperatures in the treetops reached -18°C, while on
the forest floor they reached -14°C. Moreover, the average temperatures during the
study on the forest floor were nearly twice higher compared to those in the treetops.
Lower mortality of wintering Pityogenes chalcographus and Dryocoetes autographus
was observed on the branches arranged on the forest floor, as compared to the ones
placed in the treetops. The results prove that the microclimate in different zones of
tree stands in winter affects on the mortality of the observed cambiophagous insects.
Key words: subzero temperatures, humidity, Dryocoetes autographus, Pityogenes
chalcographus, Pityophthorus pityographus
319
Jarosław Bielan
WSTĘP
Dotychczasowy stan wiedzy na temat biologii i znaczenia gospodarczego
kornika drukarza (Ips typographus L.) oraz gatunków mu towarzyszących
jest bardzo bogaty. Wielu badaczy zarówno krajowych [Michalski i Mazur
1999, Kolk i Starzyk 2009] jak i zagranicznych [Skuhravý 2002, Hedgren
2004, Lieutier i in. 2007] zajmuje się tymi groźnymi szkodnikami świerczyn.
Jednak kwestie związane z zimowaniem korników są ciągle bardzo słabo
poznane [Facolli 2002, Wermelinger 2004].
Literatura krajowa podaje informacje na temat zimowania kambiofagów
świerka jedynie odnośnie miejsca hibernacji oraz stadiów rozwojowych,
które mogą przetrwać zimę [Grodzki 1998, Michalski i Mazur 1999].
Badania nad tym zagadnieniem, prowadzone w ośrodkach zagranicznych,
skupiają swą uwagę przede wszystkim na najgroźniejszym szkodniku
świerka – I. typographus, natomiast nie poświęcają zbytniej uwagi gatunkom
mu towarzyszącym [Austarå i in. 1977, Botterweg 1982, Skuhravý 2002].
W związku z tym, celem niniejszej pracy było określenie nasilenia
śmiertelności stadiów przedimaginalnych rytownika pospolitego (Pityogenes
chalcographus L.), drzewożerka (Dryocoetes autographus Ratz.) oraz
bruzdkowca zachodniego (Pityophthorus pityographus Ratz.) w zależności
od panujących w okresie zimy warunków mikroklimatycznych (temperatura
i wilgotność względna powietrza), zdeterminowanych miejscem rozmieszczenia materiału lęgowego – gałęzi świerkowych.
METODYKA
W listopadzie roku 2010 założono dwa pilotażowe stanowiska badań
w drzewostanach świerkowych na terenie Nadleśnictwa Jeleśnia (stanowisko
1) na wysokości 1250 m n.p.m. (49°33’0,86” N, 19°18’15,9” E) oraz
Nadleśnictwa Wisła (stanowisko 2) na wysokości 800 m n.p.m. (49°36’2,07”
N, 18°50’20,4” E).
Na obu stanowiskach badań, w koronach drzew i na dnie lasu umieszczono
po 35 sztuk gałęzi świerkowych z czynnymi żerowiskami korników. Gałęzie
w ramach stanowiska były usytuowane na jednym drzewie. Na każdym
stanowisku gałęzie umieszczono w połowie długości korony świerka,
na wysokości około 5 m nad powierzchnią gruntu. Świerk na stanowisku
1 rósł w drzewostanie o luźnym zwarciu, natomiast na stanowisku
2 – w drzewostanie o zwarciu umiarkowanym. Gałęzie umieszczone w
koronach drzew były wystawione na działanie niskich temperatur i wiatru,
zaś gałęzie luźno złożone na dnie lasu mogły być chronione przez pokrywę
śniegu. W obu miejscach w ramach danego stanowiska umieszczono
320
Wpływ mikroklimatu na śmiertelność korników zimujących w żerowiskach…
rejestratory termiczno-wilgotnościowe firmy Onset – Hobo U23-001, które
mierzyły temperaturę oraz wilgotność względną powietrza w trzygodzinnych
odstępach czasowych.
Na początku kwietnia 2011 roku, ze stanowisk badań zebrane gałęzie oraz
rejestratory przewieziono do laboratorium. W laboratorium zasiedlony
materiał poddano aklimatyzacji w warunkach pokojowych przez okres
tygodnia. Następnie ze środka każdej z wybranych gałęzi pobrano fragment
o długości 30 cm i umieszczono go w pojemniku w kształcie walca (30
x 11 cm). Z każdej próby do analiz wybrano po 30 gałęzi, których fragmenty
umieszczono w osobnych pojemnikach, utrzymując w nich odpowiednią
wilgotność i wentylację, uniemożliwiając przesychanie hodowli. Dodatkowo, konfrontowano w tygodniowych odstępach czasu stan rozwoju
owadów występujących na analizowanych gałęziach. Po osiągnięciu stadium
imago przez wszystkie osobniki, które przeżyły, przystąpiono do analiz,
które polegały na okorowaniu fragmentów gałęzi i pomiarze ich średnicy
w połowie długości. Taki materiał poddano następnie szczegółowej analizie
entomologicznej, na podstawie której określono potencjalną (Â) oraz
faktyczną (A) liczbę owadów poszczególnych gatunków, której celem było
określenie śmiertelności poszczególnych gatunków korników (Fr).
Potencjalna liczba owadów to suma osobników jaka mogła zakończyć
rozwój i wiosną opuścić dany fragment gałęzi, obliczona na podstawie liczby
nieukończonych chodników larwalnych, kolebek poczwarkowych oraz
chodników macierzystych danego gatunku, występujących na materiale.
Natomiast faktyczna liczba owadów to suma osobników danego gatunku,
które rzeczywiście opuściły wiosną dany materiał lęgowy. Śmiertelność
została określona według następującego wzoru:
gdzie:
Ai – faktyczna liczba owadów danego gatunku na i-tym fragmencie gałęzi [szt.],
Âi – potencjalna liczba owadów danego gatunku na i-tym fragmencie gałęzi [szt.],
wi – pole powierzchni bocznej i-tego fragmentu gałęzi [m2].
Do opisania wpływu warunków termicznych oraz wilgotnościowych na
poszczególnych stanowiskach, wykorzystano temperaturę przeciętną,
maksymalną i minimalną oraz przeciętną i minimalną wilgotność względną
powietrza obliczoną dla okresu 16.11.2010 – 31.03.2011 r.
321
Jarosław Bielan
Dane na temat grubości pokrywy śnieżnej w analizowanym okresie dla Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, pozyskano z materiałów Instytutu Meteorologii
i Gospodarki Wodnej [2011]. Wyniki pomiarów w terenie poddano analizie
statystycznej przy użyciu programu STATISTICA 9.1 PL (StarSoft, Inc.).
W celu określenia różnić pomiędzy śmiertelnością korników zimujących na
gałęziach świerkowych umieszczonych w koronach drzew, w stosunku do
luźno rozrzuconych na dnie lasu, zastosowano testy dla prób niezależnych
względem zmiennych. Istotność różnic podano dla poziomu α ≤ 0,05.
WYNIKI
Średnia temperatura w analizowanym okresie była około dwukrotnie niższaw
koronach drzew w porównaniu z dnem lasu. Temperatury minimalne osiągały
na badanych stanowiskach w koronach wartość blisko -18°C (stanowisko
1 – 1250 m n.p.m.) oraz -16°C (stanowisko 2 – 800 m n.p.m.), natomiast
na dnie lasu odpowiednio -12°C i -14°C. Przeciętna wilgotność względna
powietrza także była wyższa na obu stanowiskach dla dna lasu (około 93%)
w porównaniu z koronami (około 86%), choć zdarzało się, że wartości te
spadały w obrębie koron nawet do około 15%, kiedy na dnie lasu osiągały
wartość około 70 – 80% (tab. 1). Średnia grubość pokrywy śnieżnej nie
przekraczała 20 cm, maksymalna sięgała około 30 cm, a liczba dni, w trakcie
których utrzymywał się śnieg wyniosła 61 [IMGW 2011].
Stanowisko
Czynnik
mikroklimatyczny
Temperatura
Wilgotność
względna
powietrza
Statystyka
1 (Jeleśnia - 1250 m n.p.m.)
2 (Wisła - 800 m n.p.m.)
miejsce umieszczenia gałęzi
korona
dno lasu
korona
dno lasu
maksymalna
12,44
9,24
11,66
10,44
średnia
-4,06
-2,71
-2,53
-1,22
minimalna
-17,90
-11,58
-15,55
-13,66
odchylenie
standardowe
5,97
3,43
5,75
3,92
średnia
84,15
93,73
87,43
92,99
minimalna
15,53
78,41
35,56
67,12
odchylenie
standardowe
15,56
4,56
12,04
4,90
Tab. 1. Temperatura oraz wilgotność względna powietrza w zależności od
stanowiska oraz miejsca usytuowania gałęzi dla okresu 16.11.2010 – 31.03.2011 r.
Źródło danych: opracowanie własne
322
Grubość analizowanych gałęzi była zróżnicowana i mieściła się w przedziale
1,3 – 3,9 cm. Średnia wartość dla strefy koron wynosiła na stanowisku
1 – 2,20 cm, a na stanowisku 2 – 2,70 cm, natomiast na dnie lasu wartość ta
osiągnęła odpowiednio 2,58 cm i 2,71 cm (tab. 2).
Kambiofagiem najczęściej występującym na analizowanym materiale był
P. chalcographus. Gatunek ten na stanowisku 1 wystąpił z frekwencją 100%
(korona) oraz 93,33% (dno lasu), natomiast na stanowisku 2 wartość ta
wyniosła odpowiednio 90% oraz 86,67%. D. autographus charakteryzował
się znacząco niższą frekwencją występowania, która wyniosła około 40
– 60%, natomiast frekwencja P. pityographus nie przekraczała 30% (tab. 3, 4).
Stanowisko
Grubość
średnia
1 (Jeleśnia - 1250 m n.p.m.)
2 (Wisła - 800 m n.p.m.)
miejsce umieszczenia gałęzi
korona
dno lasu
korona
dno lasu
2,20
2,58
2,70
2,71
maksymalna
3,40
3,90
3,60
3,90
minimalna
1,30
1,40
1,60
2,10
Tab. 2. Parametry gałęzi (bez kory) na poszczególnych stanowiskach [cm]
Na stanowisku 1 zarówno P. chalcographus jak i D. autographus
charakteryzowały się podobną śmiertelnością (w obrębie koron wartość ta
wynosiła odpowiednio 65,12 i 65,28%, natomiast na dnie lasu – 53,32 i 58,89%)
(tab. 3). Natomiast w przypadku stanowiska 2, gatunkiem charakteryzującym
się zdecydowanie niższą śmiertelnością był D. autographus, dla którego
wartość ta dla dna lasu wyniosła 39,18%, a dla strefy koron – 61,82% (tab. 4).
Na śmiertelność korników zimujących w żerowiskach miały wpływ
warunki klimatyczne kształtowane umiejscowieniem gałęzi w obrębie
stanowiska. Korniki zimujące na gałęziach w koronach drzew wykazywały
przeważnie tendencję do wyższej śmiertelności w porównaniu z tymi, które
odbywały hibernację na materiale lęgowym złożonych na dnie lasu. Było
to spowodowane wyższymi spadkami temperatur i niższą wilgotnością
względną powietrza panującą w koronach drzew (tab. 3, 4). Jednak
w przypadku P. pityographus na stanowisku 2 stwierdzono wyższą
śmiertelność na gałęziach pozostawionych na dnie lasu (74,15%), w porównaniu
do umieszczonych w koronach (69,70%). Mogła o tym zadecydować zbyt
niska próba analizowanego materiału, na której wystąpił ten gatunek (tab. 4).
323
93,33
60,00
3,33
odchylenie stand.
21,59
30,85
- min
6,06
12,50
75,00
max
85,71
75,00 100,00
średnia
58,89
75,00
53,32
frekwencja
[%]
40,00
3,33
100,00
odchylenie stand.
33,11
- 17,81
min
33,33
0,00
65,28
P. pityographus
77,78
77,78 100,00 100,00
max
średnia
D. autographus
77,78
P. chalcographus
Dno lasu
śmiertelność [%]
65,12
Gatunek
Korona
śmiertelność [%]
frekwencja
[%]
Jarosław Bielan
Tab. 3. Śmiertelność poszczególnych gatunków korników w zależności od rozmieszczenia
gałęzi na stanowisku 1 (Nadleśnictwo Jeleśnia – 1250 m n.p.m.)
86,67
46,67
30,00
odchylenie stand.
18,89
33,20
22,38
min
3,45
0,00
20,00
max
88,89
100,00 100,00
średnia
66,49
39,18
74,15
frekwencja
[%]
90,00
36,67
16,67
odchylenie stand.
18,57
24,34
37,37
min
4,00
7,14
25,00
93,75
max
100,00 100,00
P. pityographus
P. chalcographus
72,18
D. autographus
61,82
średnia
Dno lasu
śmiertelność [%]
69,70
Gatunek
Korona
śmiertelność [%]
frekwencja
[%]
Różnice statystycznie istotne pomiędzy śmiertelnością korników zimujących na
gałęziach umiejscowionych na dnie lasu i w koronach drzew, stwierdzono jedynie
na stanowisku 1 dla P. chalcographus (p = 0,0266, dla poziomu istotności α ≤ 0,05).
Tab. 4. Śmiertelność poszczególnych gatunków korników w zależności od rozmieszczenia
gałęzi na stanowisku 2 (Nadleśnictwo Wisła – 800 m n.p.m.)
DYSKUSJA I WNIOSKI
Śmiertelność korników w niskich temperaturach zależy przede wszystkim
od gatunku, warunków geograficznych jego występowania, stadium
rozwojowego oraz stanu fizjologicznego [Szujecki 1980], będącego
324
rezultatem nagromadzenia odpowiedniej ilości tłuszczu oraz zmniejszenia
ilości wody w organizmie [Luterek i Szmidt 1997]. Co więcej, na śmiertelność
korników w okresie zimy ma także wpływ usytuowanie zasiedlonego przez
nie materiału lęgowego [Wermelinger 2000].
Analiza wstępnych badań przeprowadzonych w Nadleśnictwach Jeleśnia
i Wisła potwierdziła wyższą śmiertelność korników zimujących na gałęziach
świerkowych usytuowanych w koronach drzew, w porównaniu do złożonych
na dnie lasu, a wielkość tych różnic zależała głównie od gatunku. Wermelinger
[2000], badając wałki świerkowe zasiedlone przez I. typographus (stadium
larwalne) stwierdził, że jego śmiertelność na materiale zawieszonym
na metalowym stelażu wyniosła 100% (temperatura spadała do -15°C),
natomiast na wałkach leżących na podłożu i przykrytych warstwą śniegu,
wartość ta wyniosła 80% (temperatura spadała do -2°C). Ponadto autor ten
dodaje, że pokrywa śnieżna prócz izolacji termicznej, zapewniała także
ochronę materiału lęgowego przed utratą wilgoci, co zdają się potwierdzać
niniejsze badania, ponieważ na analizowanych stanowiskach wilgotność
względna powietrza była przeciętnie 5,5 – 9,5% wyższa na dnie lasu,
w porównaniu z koronami drzew.
Wysoką śmiertelność korników na gałęziach świerkowych umieszczonych
w koronach (przekraczającą 60%) można tłumaczyć przede wszystkim
niskimi temperaturami sięgającymi niemal -18°C. Ponadto, wpływ na wyższą
śmiertelność stwierdzonych kambiofagów w koronach najprawdopodobniej
miała także wilgotność względna powietrza, której minimalna wartość
w koronach drzew była od 30 do 60% niższa w stosunku do minimalnych wartości
na dnie lasu, gdzie pokrywa śnieżna pozwalała utrzymać ją na poziomie około
90%. Niska wilgotność panująca w koronach drzew, powodowała szybsze
przesuszanie umieszczonych tam gałęzi, zaś występujący silny wiatr, przy
ujemnych temperaturach szybciej wychładzał gałęzie, co powodowało wyższą
śmiertelność zimujących korników. Rola wiatru i wilgotności względnej
powietrza w tym procesie jest jednak ciągle słabo poznana i wymaga dalszych
badań. Natomiast wysoką śmiertelność korników zimujących na gałęziach
umieszczonych na dnie lasu (przekraczającą 50%) można wiązać z niewielką
grubością pokrywy śnieżnej, która przeciętnie nie przekraczała 20 cm [IMGW
2011]. Tak niewielka warstwa śniegu przekładała się najprawdopodobniej na
niskie temperatury w obrębie dna lasu, sięgające nawet -13°C. Można zatem
przypuszczać, że nie samo występowanie śniegu chroni korniki od niskich
temperatur, ale istotne znaczenie ma grubość tejże pokrywy.
Wysoką śmiertelność korników na analizowanym materiale można także
tłumaczyć dużym udziałem osobników, które nie ukończyły swojego rozwoju
przed nadejściem zimy. Zdaniem wielu autorów [Annila 1977, Bakke
1968, Wermelinger i Seifert 1999, Faccoli 2002] stadia przedimaginalne
I. typographus są bardziej podatne na niskie temperatury, stąd śmiertelność
325
Jarosław Bielan
wśród tych osobników jest znacząco wyższa. Skuhravý [2002] określił
śmiertelność larw i poczwarek I. typographus zimujących na drzewach
stojących na poziomie 70%. Michalski i Mazur [1999] oraz Johansson
i in. [1994] twierdzą natomiast, że I. typographus, P. chalcographus,
D. autographus są w stanie przetrwać zimę nie tylko jako imago, ale także
w stadium larwalnym. Sprzeczne opinie na ten temat wymagają dalszych badań.
Niesprzyjające dla zimujących korników warunki klimatyczne, powodujące
ich wysoką śmiertelność, mogą być przyczyną obniżenia dynamiki gradacji w roku kolejnym [Wermelinger i Seifert 1999]. Dalsze badania zapewne pozwolą zweryfikować założenia o słuszności pozostawiania gałęzi
świerkowych na okres zimy na dnie lasu po wykonanych cięciach sanitarnych
oraz gospodarczych i o konsekwencjach tychże zabiegów w okresie wiosennym.
LITERATURA
Annila E. 1977. Seasonal flight patterns of spruce bark beetles. Annales Entomologici
Fennici, 43 (1): 31 – 35
Austarå Ø., Pettersen H., Bakke A. 1977. Bivoltinism in Ips typographus in Norway,
and winter mortality in second generation. Meddelelser fra Norsk Isntitut for
Skogforrskning, 33 (7): 270 – 281
Bakke A. 1968. Ecological studies of bark beetles (Coleoptera, Scolytidae) associated with
Scots pine (Pinus silvestris L.) in Norway with particular reference to the influence of
temperature. Meddelelser fra det Norske Skogforsøksvesen , 83: 441 – 602
Botterweg P.F. 1982. Dispersal and flight behaviour of the spruce bark beetle Ips
typographus in relation to sex, size and fat content. Zeitschrift für Angewandte
Entomologie, 94: 466 – 489
Faccoli M. 2002. Winter mortality in sub-corticolous populations of Ips typographus
(Coleoptera, Scolytidae) and its parasitoids in the south – eastern Alps. Journal
of Pest Science, 75: 62 – 68
Grodzki W. 1998. Szkodniki wtórne świerka – kornik drukarz i kornik drukarczyk.
Biblioteczka leśniczego, zeszyt 95. Oficyna Edytorska Wydawnictwo Świat.
Warszawa
Hedgren P.O. 2004. The bark beetle Pityogenes chalcographus (L.) (Scolytidae)
in living trees: reproductive success, tree mortality and interaction with Ips
typographus. Journal of Applied Entomology, 128: 161 – 166
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej 2011. Biuletyn Monitoringu Klimatu
Polski, Zima 2010-2011. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Warszawa
326
Johannson L., Nilssen A.C., Andersen J. 1994. Flexible generation time in Dryocoetes
autographus (Ratz.) (Col., Scolytidae): A key to its success as colonist in subarctic
regions? Journal of Applied Entomology, 117: 21 – 30
Kolk A., Starzyk J.R. 2009. Atlas owadów uszkadzających drzewa leśne. MULTICO
Oficyna Wydawnicza. Cz. 2. Warszawa
Lieutier F., Day K.R., Battisti A., Gregoire J.C. [red.] 2007. Bark and Wood Boring
Insects in Living Trees in Europe, a Synthesis. Published by Springer. Dordrecht
Luterek R., Szmidt A. 1997. Entomologia leśna z zarysem ekologii owadów.
Wydawnictwo AR im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu. Poznań
Michalski J., Mazur A. 1999. Korniki. Praktyczny przewodni dla leśników. Oficyna
Edytorska Wydawnictwo Świat. Warszawa
Skuhravý V. 2002. Lýkožrout smrkový (Ips typographus L.) a jeho kalamity. Vyd.
Agrospoj. Praha
Szujecki A. 1980. Ekologia owadów leśnych. Wydawnictwo Naukowe PWN.
Warszawa
Wermelinger B. 2000. Wie viele Borkenkäfer überleben den Winter? Bündnerwald,
53: 67 – 68
Wermelinger B. 2004. Ecology and management of spruce bark beetle Ips typographus
– a review of recent research. Forest Ecology and Management, 202: 67 – 82
Wermelinger B., Seifert M. 1999. Temperature – dependent reproduction of the spruce
bark beetle Ips typographus, and analysis of the potential population growth.
Ecological Entomology, 24: 103 – 110
Jarosław Bielan
Katedra Ochrony Lasu, Entomologii i Klimatologii Leśnej
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Wojciech Ząbecki
327
Michał Jasik
Stanisław Małek
EPISTEME
15/2012
s. 329-336
ISSN 1895-4421
WPŁYW DRZEWOSTANU NA JAKOŚĆ WYPŁYWÓW WÓD
PODZIEMNYCH W GÓRNEJ CZĘŚCI ZLEWNI POTOKU JASZCZE
W GORCZAŃSKIM PARKU NARODOWYM
INFLUENCE OF TREE STAND ON THE QUALITY OF
GROUNDWATER OUTFLOWS IN THE UPPER PART OF THE
JASZCZE CATCHMENT IN THE GORCE NATIONAL PARK
Abstrakt. Badania przeprowadzono w kwietniu 2011 roku w górnej części zlewni
potoku Jaszcze w Gorczańskim Parku Narodowym. Próbki wody pobrano ze źródeł
bezpośrednio po wiosennych roztopach śniegu. Prace laboratoryjne obejmowały
pomiar wartości pH, przewodności elektrolitycznej właściwej oraz zawartości
głównych anionów (Cl-, NO3-, SO42-) i kationów (NH4+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+).
Uzyskane wyniki porównano z Rozporządzeniami (Dz. U. 2008 Nr 182 poz. 1008
oraz Dz. U. 2010 Nr 72 poz. 466) i dokonano klasyfikacji badanych wód źródeł ze
względu na wybrane parametry fizyko-chemiczne. Największy wpływ na przydatność
do spożycia analizowanych wód miały stosunkowo wysokie stężenia jonów NH4+.
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska większość badanych wód należała
do I bądź II klasy jakości, a największy wpływ na ich jakość miała nadmierna
zawartość jonów NO3- oraz NH4+. Najgorszą jakość wód miały źródła w rozpadających
się górnoreglowych świerczynach.
Słowa kluczowe: źródła, Gorczański Park Narodowy, jakość wody, chemizm wód
Summary. The study was carried out in April 2011 in the upper part of Jaszcze
catchment in the Gorce National Park. Water samples were collected from springs
during snowmelt (2-4 of April). A data set consisting of: conductivity, water pH,
concentrations of anions (Cl–, NO3–, SO42–) and cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+).
Concentrations was generated and classified according to Polish standard (Dz.
U. 2008 Nr 182 poz. 1008, Dz. U 2010 Nr 72 poz. 466). It was found that most of
spring waters was unfit for drinking. The biggest influence on unfit for drinking of
the analyzed water samples, according to the Minister of Health Regulation, had to
high concentrations of NH4+ ions. According to the Regulation of the Minister of the
Environment, most of the water samples belonged to the I or II quality class, and
greatest importance was too high content of NH4+ and NO3–. The worst quality were
noticed in springs located in disintegrating subalpine spruce stands.
Key words: Springs, Gorce National Park, water quality, water chemistry
329
WSTĘP
Źródła są naturalnymi wypływami wód podziemnych, a ponieważ dobrze
reagują na wszelkie zmiany zachodzące w naturalnych ekosystemach
[Wolanin i Żelazny 2010], mogą być klasyfikowane jako ważne wskaźniki
hydrogeologiczne. Badania źródeł pod względem ilościowym i jakościowym
mają również znaczenie praktyczne dla zaopatrzenie ludności w wodę
czy w lecznictwie balneologicznym [Satora i in. 2010]. Szczególnie
istotne znaczenie w ochronie środowiska wodnego i łagodzeniu skutków
postępujących zmian klimatycznych, zwłaszcza tych ekstremalnych jak
susze czy powodzie, mają ekosystemy leśne [Małek i in. 2010]. W ustawie
o lasach, do podstawowych celów gospodarki leśnej zaliczana jest ochrona
wód powierzchniowych i podziemnych, a także ochrona retencji zlewni [Dz.
U. 1991 Nr 101 poz. 444]. Zmianom tym oraz interakcji las-woda poświęcono,
także V Konferencję Ministerialnego Procesu Ochrony Lasów w Europie.
Rezultatem tej konferencji było wydanie Rezolucji Warszawskiej 2 “LASY
I WODA” [Rezolucja 2007]. Dodatkowym problemem jest obserwowany
stały wysoki poziom zanieczyszczeń i degradacji środowiska. Wpływają
one bezpośrednio zwłaszcza na wody powierzchniowe, dlatego też wzrasta
znaczenie jakości wód. Ocena jakości wód jest jedną z podstawowych
analiz przy badaniu właściwości fizyko-chemicznych wód źródlanych
i powierzchniowych [Małek i Gawęda 2006, Małek i Krakowian 2009, Jasik
i Małek 2010]. W trakcie realizacji celu pracy, którym jest zbadanie zależności
właściwości fizycznych i chemicznych wód źródlanych od warunków
środowiska, przeprowadzono wstępną ocenę jakości tych wód.
MATERIAŁ I METODY
Badania realizowano w Gorczańskim Parku Narodowym w górnych
częściach zlewni potoku Jaszcze, położonej w południowo wschodniej
części Gorczańskiego Parku Narodowego (GPN). Na całym obszarze badań
dominującymi utworami geologicznymi są różnej miąższości utwory fliszowe
piaskowcowo – zlepieńcowe przewarstwione łupkami [Burtan i in. 1976,
Burtan i in. 1978]. Pobór prób wody ze źródeł przeprowadzono bezpośrednio
po okresie wiosennego topnienia śniegu w dniach 2 – 4 kwietnia 2011 roku.
Badaniom poddano próbki wody zebrane z 95 źródeł [ryc. 1].
Prace laboratoryjne wykonano w laboratorium Katedry Ekologii Lasu
Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie. Zmierzono odczyn wód (pH-metr
Eijkelkamp 18.37), przewodność elektrolityczną (konduktometr Eijkelkamp
EC 18.34) oraz stężenie anionów: Cl-, NO3-, SO42-, i kationów: K+, NH4+, Na+,
Ca2+, Mg2+ (chromatograf jonowy Dionex–320). Sporządzono klasyfikację
jakości wód ze względu na badane własności według Rozporządzenia
330
Wpływ drzewostanu na jakość wypływów wód podziemnych…
Ministra Zdrowia [Dz. U 2010 Nr 72 poz. 466] oraz Rozporządzenia Ministra
Środowiska [Dz. U. 2008 Nr 182 poz. 1008]. Wyniki poddano analizie
statystycznej testem Kruskala-Wallisa w programie STATISTICA 9.0.
Ryc. 1. Lokalizacja źródeł na mapie drzewostanowej w południowo-wschodniej części
Gorczańskiego Parku Narodowego. Drzewostany: bukowo jodłowe ( Bk-Jd), bukowoświerkowe (Bk-Sw), wielogatunkowe z dominującym Bk (WBk), wielogatunkowe z
dominującym Św (WSw), świerkowe górnoreglowe (Sw G), świerkowe dolnoreglowe
(Sw D). Warstwy GIS udostępnione przez Gorczański Park Narodowy
WYNIKI I DYSKUSJA
Zgodnie z wymaganiami Rozporządzenia Ministra Zdrowia z 2010 roku,
jakim powinna odpowiadać woda przeznaczona do spożycia przez ludzi, aż
93 próbki wody ze źródeł w zlewni potoku Jaszcze były niezdatne do spożycia
[tab. 1]. Główną przyczyną nieprzydatności tych wód była zbyt wysoka
zawartość jonu NH4+ (93 źródła o zawartości NH4+ powyżej 0.5 mg*dm-3),
tylko w 5 źródłach stwierdzono pH wody, nieodpowiadające wymaganiom
zawartym w tym rozporządzeniu (pH 6,5 – 9,5).
331
Czynnik ograniczający
N
Zdatne do spożycia
Niezdatne do spożycia
2
93
NH4
+
pH
95
Razem
90
5
2
93
Tab. 1. Ilość źródeł zakwalifikowanych jako przydatne i nieprzydatne do spożycia przez
ludzi [Dz. U 201 Nr 72 poz. 466] z wyszczególnieniem czynników ograniczających
Większość analizowanych źródeł została zaliczona do I klasy jakości (stan bardzo
dobry) wg wytycznych z rozporządzenia Ministra Środowiska z 2008 roku [tab. 2].
Głównymi przyczynami obniżenia klasy jakości badanych wód była nadmierna
zawartość azotu, zarówno w formie NH4+ (≤ 0,78 mg*dm-3 N- NH4+ dla I klasy
oraz 1,56 mg*dm-3 dla II klasy) jak i w formie NO3- (≤ 2,2 mg*dm-3 dla I klasy oraz
5 mg*dm-3 dla II klasy). Nadmierna zawartość jonów amonowych spowodowała,
iż 15 źródeł znalazło się w II klasie jakości (stan dobry), natomiast zbyt wysokie
stężenie jonów azotanowych skutkowało zaklasyfikowaniem 13 źródeł do II
klasy jakości i 1 źródła do III klasy (stan umiarkowany). W rezultacie końcowym,
względem analizowanych właściwości fizyko-chemicznych, w I klasie jakości
wód znalazło się 68 źródeł, a w II klasie jakości 25 źródeł. Dwa źródła (oba
zlokalizowane w rozpadających się świerczynach górnoreglowych) znalazły
się w III klasie jakości, pierwsze miało zbyt wysoką zawartość azotanów (24,96
mg*dm-3 NO3-), drugie natomiast zbyt niskie pH (5,66). W IV oraz V klasie jakości
nie znalazła się żadna spośród analizowanych próbek wody, powodem był brak
kryteriów dla wód poniżej II klasy jakości odnośnie badanych parametrów.
Czynnik
ograniczający
I
II
N-NH4+
80
15
N-NO3-
81
13
pH
Razem
N
95
84
68
III
1
1
25
2
Tab. 2. Ilość źródeł zakwalifikowanych do poszczególnych klas jakości wód [Dz.
U. 2008 Nr 182 poz. 1008] z wyszczególnieniem czynników ograniczających
Dominującym typem drzewostanu na badanym obszarze były drzewostany
wielogatunkowe z różnym udziałem poszczególnych gatunków, ale
z dominującą rolą świerka i buka (49 źródeł). Wśród punktów leżących
w zasięgu tych drzewostanów tylko jeden nie odpowiadał I klasie jakości
pod względem zawartości jonów NO3-, natomiast aż 8 spośród tych źródeł
zaliczono do II klasy jakości pod względem zawartości jonu NH4+ [tab. 3].
332
Klasa jakości [NO3-]
Drzewostan
Klasa jakości [NH4+]
I
II
III
I
II
Bukowo jodłowe ( Bk-Jd)
5
-
-
5
-
Bukowo-świerkowe (Bk-Sw)
8
4
-
8
4
Wielogatunkowe z dominującym Bk (WBk)
34
1
-
30
5
Wielogatunkowe z dominującym Św (WSw)
14
-
-
11
3
Świerkowe dolnoreglowe (Sw D)
8
-
-
8
-
Świerkowe górnoreglowe (Sw G)
1
8
1
9
1
Tereny niezalesione
9
2
-
11
-
Tab. 3. Ilość źródeł w poszczególnych klasach jakości [Dz. U. 2008 Nr 182 poz.
1008] dla różnych drzewostanów
Analizując udział poszczególnych klas jakości najlepiej wypadły wody źródeł
zlokalizowanych w drzewostanach bukowo-jodłowych (wszystkie w I klasie
jakości), świerkowych dolnoreglowych (wszystkie w I klasie jakości) oraz na
terenach niezalesionych (tylko 2 źródła w II klasie jakości). Zdecydowanie
największym stężeniem azotanów charakteryzowały się wody ze źródeł położonych
w górnoreglowych drzewostanach świerkowych [ryc. 2], różnicę w stosunku do
innych typów drzewostanu potwierdziła analiza statystyczna [tab. 4].
Drzewostan
Bk-Sw
Bk-Sw
niezalesione
0,011185
Sw D
WBk
WSw
Bk-Jd
Sw G
0,004125
0,130175
0,132793
1,000000
1,000000
1,000000
1,000000
1,000000
1,000000
0,000014
0,954326
1,000000
1,000000
0,000007
1,000000
1,000000
0,000096
1,000000
0,000284
niezalesione
0,011185
Sw D
0,004125
1,000000
WBk
0,130175
1,000000
0,954326
WSw
0,132793
1,000000
1,000000
1,000000
Bk-Jd
1,000000
1,000000
1,000000
1,000000
1,000000
Sw G
1,000000
0,000014
0,000007
0,000096
0,000284
0,263213
0,263213
Tab. 4. Wartość p dla porównań wielokrotnych (dwustronych) - Test KruskalaWallisa, pod względem zawartości azotanów (NO3-) w różnych typach drzewostanów.
Pogrubienie – różnica istotna statystycznie
Powodem wyższej zawartości jonów azotanowych w tych źródłach może być
rozpad świerczyn górnoreglowych, który przyczynia się do ich większego
prześwietlenia i intensywniejszych procesów rozkładu nagromadzonej
333
materii organicznej. Drugim ważnym źródłem jonów NO3- są opady
śniegu, które jak podkreśla Małek [2010], są znacznie lepiej zatrzymywane
w koronach świerków znajdujących się w wyższych położeniach górskich.
W trakcie wiosennych roztopów wody spływające z koron drzew dostarczają
większych ilości jonów azotanowych.
Ryc. 2. Wykres zawartości jonów NO3- w poszczególnych typach drzewostanów
Mimo różnic w ilości źródeł pod względem zawartości jonów NH4+
w poszczególnych klasach, nie wykazano istotnej statystycznie różnicy pod
względem ich zawartości dla różnych drzewostanów. Powodem takiej sytuacji
może być, prawie wyłączny dopływ tych jonów z opadów atmosferycznych
o czym świadczy brak powiązania z geologia czy wysokością n.p.m.
a także składem gatunkowych drzewostanów. Podobne powiązania jonów
azotanowych z opadami atmosferycznymi opisują także Małek i in. [2010]
dla Skrzycznego i Baraniej Góry oraz Jasik i Małek [2010] dla Łysogór.
WNIOSKI
Największy wpływ na przydatność analizowanych wód źródeł do spożycia przez
ludzi, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Zdrowia (Dz. U 2007 Nr 72 poz.
466), miało zbyt wysokie stężenie jonów amonowych. Również jony NH4+
oraz NO3- były decydującymi o spadku klasy jakości (Dz. U. 2008 Nr 182 poz.
1008) wód źródeł w górnej części zlewni potoku Jaszcze, a ich większa zawartość
w analizowanych punktach może być powodowana dopływem z topniejącego śniegu.
Najgorszą jakością wód źródeł cechowały się górnoreglowe rozpadające
się drzewostany świerkowe, których znaczne prześwietlenie i ilość
nagromadzonej materii organicznej może intensyfikować procesy rozkładu
i zwiększać ilość dopływających jonów azotanowych.
334
Obszar Gorczańskiego Parku Narodowego stanowi teren licznie odwiedzany
przez turystów, mogących oceniać źródlane wody górskie jako znakomite
do picia, co w świetle wstępnej klasyfikacji badanych źródeł nie jest tak
oczywiste, zwłaszcza w okresie roztopów i w rozpadających się świerczynach
górnoreglowych.
LITERATURA
Burtan J., Paul Z., Watycha L. 1976 Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski 1:50 000.
Arkusz Mszana Górna. Wyd. Geol., Warszawa.
Burtan J., Paul Z., Watycha L. 1978. Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej
Polski 1:50 000. Arkusz Mszana Górna. Wyd. Geol., Warszawa
Dz. U. 1991 Nr 101 poz. 444. Ustawa o Lasach z dnia 29 września 1991 roku
z późniejszymi poprawkami
Dz. U. 2008 Nr 182 poz.1008. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20
sierpnia 2008 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód
powierzchniowych.
Dz. U. 2010 Nr 72 poz. 466. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia
2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do
spożycia przez ludzi
Jasik M., Małek S. 2010: Wstępna ocena jakości wód wybranych źródeł w zlewni
Pokrzywianki i Bielnianki w świętokrzyskim Parku Narodowym. W: Wybrane
zastosowania chromatografii jonowej, Monografia pod red. Rajmunda Michalskiego.
Wydawnictwo Śląskiej Wyższej Szkoły Zarządzania. Katowice: 61-66
Małek S. Astel A. Krakowian K. Opałacz J. 2010. Ocena jakości wód źródlanych
w rejonie Skrzycznego i Baraniej Góry. Sylwan 154 (7): 499-505
Małek S. Gawęda T. 2006. Charakterystyka chemiczna źródeł Potoku Dupniańskiego
w Beskidzie Śląskim. Sylwan 3: 39-46
Małek S. Krakowian K. 2009. Analiza przydatności do picia wód źródeł Zimnika i Czyrnej
w Beskidzie Śląskim. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 38: 245-253
Rezolucja Warszawska 2 Lasy i Woda 2007. www.ibles.pl
Satora S. Bugajski P. Satora P. 2010. Zmienność reżimu wybranych źródeł
występujących w obrębie Beskidu Wyspowego i Gorców. Infrastruktura i Ekologia
Terenów Wiejskich14: 195-206
Wolanin A. Żelazny M. 2010. Sezonowe zmiany chemizmu wód źródeł tatrzańskich
w zlewniach Potoku Chochołowskiego i Potoku Kościeliskiego w 2009 roku. W:
Ciupa T. Suligowski R. Woda w badaniach geograficznych. Instytut Geografii
Uniwersytet Jana Kochanowskiego. Kielce: 339-347
335
Michał Jasik
Katedra Ekologii Lasu
Wydział Leśny
al. 29 Listopada 46, 31-425 Kraków
email: [email protected]
Opiekun naukowy: dr hab. inż. Stanisław Małek prof. UR
336
Filip Kowalski
Bartłomiej Bednarz
EPISTEME
15/2012
s.337-344
ISSN 1895-4421
CHRONOLOGIE SŁOJÓW ROCZNYCH JESIONÓW WYNIOSŁYCH
(FRAXINUS EXCELSIOR L.) Z OBJAWAMI DEFOLIACJI
SPOWODOWANEJ PRZEZ GRZYB CHALARA FRAXINEA
W NADLEŚNICTWIE BIAŁOWIEŻA
TREE RING CHRONOLOGIES OF COMMON ASH (FRAXINUS
EXCELSIOR L.) WITH SYMPTOMS OF DEFOLIATION AS A RESULT OF
CHALARA FRAXINEA INFECTION IN BIAŁOWIEŻA FOREST DISTRICT
Abstrakt. Badania przeprowadzono w lipcu 2010 roku na terenie Nadleśnictwa
Białowieża. Do analiz wytypowano 21 drzew Fraxinus excelsior L. z objawami
silnej defoliacji spowodowanej infekcją Chalara fraxinea. Z każdego drzewa,
świdrem przyrostowym Presslera na wysokości pierśnicy, pobrano dwa dordzeniowe
wywierty. Określono szerokości słojów rocznych, które posłużyły do rekonstrukcji
bezwzględnie datowanych oraz indeksowanych chronologii słojów rocznych.
Sekwencję przyrostów radialnych podzielono na 25 letnie okresy przyrostowe,
obejmujące okres występowania Ch. fraxinea w Polsce oraz lata wcześniejsze.
Przeprowadzone testy statystyczne potwierdziły negatywny związek występowania
choroby z przyrostem radialnym jesionów w okresie ostatnich dwóch dekad.
Słowa kluczowe: Fraxinus excelsior, zamieranie jesionu, Chalara fraxinea, przyrost
radialny, dendrochronologia, szerokość słojów rocznych
Summary. The study had been conducted in the Bialowieża Forest District in 2010.
The research had been done on 21 common ash trees representing, the highest
degree of Chalara fraxinea defoliation symptoms of infection. From each of the
tree, with use of Pressler incremental drill, two cores at the breast height had been
taken. The annual tree ring widths have been determined and the absolutely dated
and standardized tree ring chronologies were reconstructed. In order to determine
the differences in radial growth, the tree ring width sequences have been divided in
to 25 years long incremental periods covering the time of Ch. fraxinea occurrence in
Poland and earlier years. The differences between average values of radial growth in
distinguished periods have been analyzed statistically. It has been shown that decrease
of radial growth occurred in the last two decades coincides with the period of ash
dieback in Poland. Performed statistical tests confirmed a negative relation of fungal
infection on Fraxinus excelsior to radial growth.
Key words: Fraxinus excelsior, ash dieback, Chalara fraxinea, radial growth,
dendrochronology, tree ring widths
337
WSTĘP
Na proces zamierania jesionu wyniosłego (Fraxinus excelsior L.) w Europie
po raz pierwszy zwrócono uwagę w Wielkiej Brytanii w latach 50. XX wieku
[Foggo 1991]. W Polsce, pierwsze stwierdzenia symptomów obumierania
jesionu pochodzą z 1992 roku z północno wschodniej części kraju [Kowalski
2001, 2009]. Zamieranie objęło jesiony wszystkich klas wieku, bez względu
na zajmowane siedlisko czy stanowisko biosocjalne. Proces obumierania
dotyczył zarówno drzew rosnących wewnątrz drzewostanu jak i na otwartej przestrzeni [Kowalski 2007]. Pierwszymi objawami chorobowymi
obserwowanymi na jesionach wyniosłych były więdnięcia oraz nekrozy
na pędach głównych i bocznych, szczególnie w miejscach ich rozgałęzień
i w obrębie nasad pączków [Kowalski 2007]. Zmiany chorobowe prowadziły
do przerzedzenia koron, suchoczubów oraz zrakowaceń [Dobrowolska i in.
2008, Skovsgaard i in. 2010]. Kowalski [2001] z miejsc obumierania tkanek,
wyizolował gatunek grzyba, którego zaklasyfikował do rodzaju Chalara.
Dalsze badania doprowadziły do opisania nowego taksonu - Chalara fraxinea
T. Kowalski [Kowalski 2006]. Od tego czasu odkrytemu gatunkowi grzyba
przypisuje się największą rolę w procesie zamierania F. excelsior [Bakys
i in. 2009, Timmermann i in. 2011]. Spośród wielu czynników stresogennych
oddziałujących na przyrost radialny drzew czynniki klimatyczne zaliczane
są do najbardziej istotnych. Na szerokości przyrostu rocznego, mają silny
wpływ również takie wydarzenia jak defoliacje powstałe na skutek gradacji
owadów, które zapisują się trwale w sekwencjach słojów rocznych [Zielski
i Krąpiec 2004]. Należy domniemywać, że podobne reakcje przyrostowe
mają miejsce u jesionów wyniosłych z objawami występowania Chalara
fraxinea. Dotychczasowe badania nad dynamiką przyrostu radialnego
jesionów dotyczyły oddziaływania czynników natury ożywionej (fitoplazmy),
a także czynników siedliskowych, socjalno-przestrzennych, klimatycznoorograficznych, temperatury, usłonecznienia, procesu obfitego kwitnienia
czy też rodzaju, żyzności i wilgotności gleby oraz wysokości nad poziomem
morza [Han i in. 1991, Kerr i Cahalan 2004, Plauborg 2004]. W literaturze
można również znaleźć informacje o wpływie na przyrost wywołanej
sztucznie, częściowej defoliacji sadzonek [Collin i in. 1994]. Brak jest jednak
analiz oddziaływania patogenów grzybowych wywołujących defoliację,
na przyrost grubości jesionów. Mając powyższe na uwadze sformułowano
hipotezę badawczą, odnoszącą się do negatywnego wpływu infekcji Chalara
fraxinea na przyrost radialny jesionu wyniosłego. Celem pracy było zatem
utworzenie bezwzględnie datowanej oraz standaryzowanej chronologii
słojów rocznych jesionów wyniosłych pochodzących z terenu Nadleśnictwa
Białowieża oraz określenie wpływu defoliacji spowodowanej przez grzyb
Chalara fraxinea na ich przyrost radialny.
338
Chronologie słodów rocznych jesionów wyniosłych…
MATERIAŁ I METODY
Wywierty do analiz dendrochronologicznych zostały pobrane w lipcu
2010 roku z jesionów wyniosłych rosnących na terenie Leśnictwa Nowe,
Nadleśnictwa Białowieża. Do badań wytypowano drzewa, u których
ubytek aparatu asymilacyjnego przewyższał 60%. Stopień defoliacji
oceniano wzrokowo według atlasu Müllera i Stierlina [1990]. Do analiz
wybierano tylko osobniki żywe. Drzewa w liczbie 21. sztuk pochodziły
z drzewostanu głównego i reprezentowały klasę drzew panujących
i współpanujących. Pobrane na wysokości pierśnicy wywierty, po wykonaniu
przekroju poprzecznego pierścieni słojów rocznych, mierzono w celu
uzyskania szerokości przyrostów. Pomiary wykonano w Laboratorium
Dendrochronologicznym Katedry Ochrony Lasu, Entomologii i Klimatologii
Leśnej UR w Krakowie przy użyciu przyrostomierza „PRZYROSTWP SGM”
Firmy Biotronik ver. 2.01. Uzyskano ciągi przyrostowe dla populacji jesionu
wyniosłego z charakterystycznymi objawami defoliacji spowodowanej
przez grzyb Chalara fraxinea. Poprawność datowania słojów oraz ocenę
homogeniczności dendroskal przeprowadzono programem COFECHA
[Holmes 1983]. Pozbawione błędów chronologie poddano standaryzacji przy
pomocy programu ARSTAN. Sekwencje słojów rocznych podzielono na 25.
letnie przedziały czasowe, określając dla nich wartości przyrostów, które
następnie analizowano statystycznie na istotność różnic w poszczególnych
okresach przyrostowych drzew. Testy statystyczne przeprowadzono
w programie Statistica 9.0 PL dla Windows. Z terenu badań pobrano również
zamierające pędy jesionu wyniosłego, w celu potwierdzenia występowania
grzyba Chalara fraxinea. Próbki pędów z objawami chorobowymi poddano
analizie fitopatologicznej w Laboratorium Katedry Fitopatologii Leśnej UR
w Krakowie.
WYNIKI
W pobranych pędach jesionu wyniosłego stwierdzono obecność patogena
Chalara fraxinea. Opracowano liczącą 118 lat bezwzględnie datowaną oraz
standaryzowaną chronologię słojów rocznych (ryc. 1-2). Przebieg chronologii
przyrostów rocznych jesionu wyniosłego w początkowych jej latach
charakteryzuje silny, trwający kolejne 6. lat tj. do 1899 roku, wzrost aktywności
kambium waskularnego. Po tym okresie w sekwencji słojów rocznych ma
miejsce spadek przyrostu radialnego albowiem w kolejnych 41. latach krzywa
milimetrowa przyjmuje wartości o 20 % niższe od średniej wieloletniej,
zrównując się z przyrostem z 1940 roku. Dalszy etap przyrostu grubości
badanych jesionów to niewielkie wahania aktywności kambium waskularnego
utrzymujące szerokość słojów rocznych na poziomie średniej wieloletniej aż do
roku 1969, od którego rozpoczyna się okres najintensywniejszych przyrostów
radialnych, osiągających po trzech latach maksimum na poziomie 4,98 mm.
339
W kolejnych dwóch latach szerokości pierścieni rocznych drewna drastycznie
spadają, utrzymując się na wyrównanym poziomie do końca 1988 roku.
Kolejny okres przyrostowy cechuje słabsza aktywność kambium waskularnego,
zaś szerokość ostatniego wykształconego słoja rocznego badanych jesionów
w 2009 roku (0,60 mm) jest o 70% niższa niż średnia wieloletnia dla całego
analizowanego okresu życia drzew (ryc.1).
5,3
5
4,7
4,4
Szerkość słojów rocznych [mm]
4,1
3,8
3,5
3,2
2,9
2,6
2,3
2
1,7
1,4
1,1
0,8
1892
1895
1898
1901
1904
1907
1910
1913
1916
1919
1922
1925
1928
1931
1934
1937
1940
1943
1946
1949
1952
1955
1958
1961
1964
1967
1970
1973
1976
1979
1982
1985
1988
1991
1994
1997
2000
2003
2006
2009
0,5
Lata kalendarzowe
Ryc. 1. Bezwzględnie datowana chronologia słojów rocznych jesionów wyniosłych
z objawami defoliacji spowodowanej infekcją Chalara fraxinea z Nadleśnictwa
Białowieża wraz z krzywą wygładzoną metodą średnich ruchomych (linia pogrubiona)
Bezwzględnie datowane milimetrowe chronologie słojów rocznych poddano
standaryzacji (ryc. 2). W przebiegu krzywej indeksowanej występują duże wahania
przyrostu radialnego trwające przez cały badany okres przyrostowy. Począwszy od
1998 roku w chronologii indeksowanej ma miejsce wyraźny spadek aktywności
kambium waskularnego albowiem wartość przyrostu nieustająco maleje, by
w 2009 roku osiągnąć najniższy poziom tj. 0,62 indeksu przyrostowego (ryc. 2).
2
Indeksowana szerkość słojów rocznych
1,7
1,4
1,1
0,8
1892
1895
1898
1901
1904
1907
1910
1913
1916
1919
1922
1925
1928
1931
1934
1937
1940
1943
1946
1949
1952
1955
1958
1961
1964
1967
1970
1973
1976
1979
1982
1985
1988
1991
1994
1997
2000
2003
2006
2009
0,5
Lata kalendarzowe
Ryc. 2. Indeksowana krzywa szerokości słojów rocznych wykreślona dla jesionów
wyniosłych z objawami infekcji Chalara fraxinea z terenu Nadleśnictwa Białowieża
wraz z krzywą wygładzoną metodą średnich ruchomych (linia pogrubiona)
340
W dalszym etapie badań analizowano istotność różnic w chronologiach
rzeczywistych i standaryzowanych, w wyróżnionych okresach życia
jesionów. Ponieważ założenia statystyczne dla testów parametrycznych
nie zostały spełnione, w ocenie różnic przyrostu radialnego w kolejnych
okresach przyrostowych użyto testu rangowej analizy rozkładu zmiennej
- test Kruskala-Wallisa. Istotność różnic podano dla poziomu a ≤ 0,05.
Wykazano istotne różnice pomiędzy standaryzowanym oraz rzeczywistym
przyrostem szerokości słojów rocznych w poszczególnych 25. i 18. letnich
okresach przyrostowych. Wyodrębnione przedziały czasowe objęły lata
udokumentowanego pojawu Chalara fraxinea oraz zamierania jesionów
w Polsce. Przeprowadzone testy wykazały istotne statystycznie różnie
pomiędzy średnimi rzeczywistymi oraz standaryzowanymi przyrostami dla
okresów między I (1882-1909) i II (1910-1934) oraz pomiędzy okresem
II (1910-1934) i III (1935-1959), jak również między przedziałami IV
(1960-1985) i V (1986-2009). Największe statystycznie istotne różnice
w średnim przyroście rzeczywistym badanych jesionów wystąpiły dla okresu
II względem wszystkich wyróżnionych przedziałów czasowych. Podobna
zależność miała miejsce także w przypadku IV i V okresu (ryc. 3).
Ryc. 3. Wyniki testu Kruskala-Wallisa na istotność różnic pomiędzy rzeczywistymi
przyrostami radialnymi w wyróżnionych przedziałach czasowych aktywności
kambium waskularnego Fraxinus excelsior z objawami defoliacji spowodowanej
przez grzyb Chalara fraxinea
341
DYSKUSJA
Ekosystemy leśne odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu ładu i równowagi
biologicznej w całej biosferze [Białobok i in. 1993]. W ostatnich latach na
skutek szkodliwego oddziaływania czynników abiotycznych, biotycznych
i antropogenicznych mają miejsce niekorzystne zmiany w biocenozach leśnych
Polski. Niespełna 20 lat temu obserwowano w kraju pierwsze przypadki
zamierania jesionu. Można było wtedy przypuszczać, że jest to wynik
niekorzystnego oddziaływania czynników abiotycznych. Po pewnym czasie
powinno zatem nastąpić zmniejszenie nasilenia występowania tego procesu.
Pomimo zróżnicowanego zespołu grzybów, występujących na zamierających
osobnikach w drzewostanach jesionowych [Skovsgaard i in. 2010], w niniejszej
pracy skupiono uwagę na Chalara fraxinea uznanego za głównego sprawcę
zamierania jesionu [Kowalski 2007, Timmermann i in. 2011]. Analizując przebieg
chronologii badanej populacji jesionu wyniosłego zauważamy w historii życia
drzew kilka istotnych incydentów. Występujące depresje przyrostowe mogą
wynikać z niekorzystnego wpływu czynników meteorologicznych, jednakże
eksponowane w indeksowanych chronologiach krótkookresowe fluktuacje
klimatycznego pochodzenia według Zielskiego i Krąpca [2004] trwają jedynie
do trzech lat. Analizując chronologię rzeczywistą eksponującą zmienność
długookresową, zauważymy stały spadek wielkości przyrostu w V. okresie tj. od
1986 do 2009, trwającym do 2006-2007 roku. Moment, od którego rejestruje się
początek depresji przyrostowej ma miejsce trzy do czterech lat wcześniej niż data
uznania przez licznych badaczy początku zamierania jesionu w Polsce [Kowalski
2001, Zachara i in. 2006]. Godne zauważenia jest również zjawisko wzmożonego
przyrostu radialnego obserwowane w chronologii indeksowanej, które ma swój
początek w 1986 roku. Znajduje one również odzwierciedlenie w rzeczywistym
obrazie przyrostu drzew. Należy przypuszczać, iż może mieć to związek z nagłym
polepszeniem warunków wzrostu badanych jesionów. Co więcej niektórzy badacze
sugerują wykorzystanie defoliacji jako metody pobudzającej przyrost jesionu
[Collin i in. 1994, Kerr i Cahalan 2004]. Badane w Leśnictwie Nowe jesiony
rosną na siedlisku olsu jesionowego w wariancie świeżym i mokrym, przez co
zależności między przyrostem radialnym a czynnikami klimatycznymi mogą być
mniej eksponowane. W sytuacji, gdy siedlisko dla drzew jest korzystne, czynniki
pogodowe oddziaływają znacząco jedynie w niektórych latach o ekstremalnych
stanach pogodowych [Zielski i Krąpiec 2004]. Stwierdzone statystycznie istotne
różnice w przyroście radialnym, pomiędzy 25. letnimi okresami przyrostowymi,
nie dowodzą jednoznacznie istotnego wpływu infekcji Chalara fraxinea na
zdrowotność drzew. Analizy statystyczne w sposób jedynie pośredni potwierdziły
różnice w przyroście radialnym w wyróżnionych 25. letnich okresach przyrostu
pierśnicowego. Zastosowane w niniejszej pracy metody dendrochronologicznej
analizy słojów rocznych oraz analizy statystyczne potwierdzają ich przydatność
do badań nad wpływem infekcji patogenów grzybowych w koronach na przyrost
radialny drzew.
342
WNIOSKI
Spadek przyrostu radialnego stwierdzony w okresie ostatniego 25-lecia,
pokrywa się z udokumentowanym okresem zamierania jesionu w Polsce.
Obecność Chalara fraxinea na pędach pobranych z jesionów rosnących
na terenie Leśnictwa Nowe, Nadleśnictwa Białowieża wskazuje na udział
patogenu w procesie zamierania drzew.
Z uwagi na to, że grzyb Chalara fraxinea został uznany za głównego sprawcę
zamierania jesionów wyniosłych w Europie, jego udokumentowana obecność
na obszarze badań jest najbardziej prawdopodobną przyczyną spadku
przyrostu radialnego jesionów wyniosłych w północno - wschodniej Polsce.
Przebieg rzeczywistych oraz standaryzowanych chronologii słojów rocznych
badanych jesionów wyniosłych jest zróżnicowany i pozwala wyróżnić
statystycznie istotne okresy o niższej i wyższej aktywności kambium
waskularnego.
LITERATURA
Bakys R., Vasaitis R., Barklund P., Thomsen I. M., Stenlid J. 2009. Occurrence
and pathogenicity of fungi in necrotic and non-symptomatic shoots of declining
common ash [Fraxinus excelsior] in Sweden. Eur. J. For. Res. 128: 51-60
Białobok S., Boratyński A., Bugała W. 1993. Biologia sosny zwyczajnej. Instytut
Dendrologii PAN, Wydawnictwo Sorus, Poznań - Kornik
Collin P., Badot P.M., Millet B. 1994. Complete defoliation induces renewal of shoot
elongation and temporary inhibition of radial growth in ash tree [Fraxinus
excelsior L.]. Comptes Rendus de l’ Academie des Sciences. Series III, 317:
1005–1011
Dobrowolska D., Hein S., Oosterbaan A., Skovsgaard J. P., Wagner S. 2008. Ecology
and growth of European ash [Fraxinus excelsior L.]. ValBro. 35 pp.
Foggo A. 1991. A possible role for the ash bud moth Prays fraxinella [Lepidoptera:
Yponomeutidae] in the dieback of hedgerow ash trees. OFI Occasional Papers
No. 41
Han Y., Castello J. D., Leopold D. J. 1991. Ash yellows, drought, and decline in radial
growth of white ash. Plant Disease 75: 18-23
Holmes R. L. 1983. Computer-assisted quality control in tree-ring dating and
measurement. Tree-ring Bulletin 43: 69-78
Kerr G., Cahalan C. 2004. A review of site factors affecting the early growth of ash
[Fraxinus excelsior L.]. Forest Ecology and Management 188 [1-3]: 225-234
343
Kowalski T. 2001. O zamieraniu jesionów. Trybuna Leśnika 4 [359]: 6-7
Kowalski T. 2006. Chalara fraxinea sp. nov. associated with dieback od ash [Fraxinus
excelsior] in Poland. Forest Pathology 36: 264-270
Kowalski T. 2007. Chalara fraxinea - nowo opisany gatunek grzyba na zamierających
jesionach w Polsce. Sylwan 151: 44-48
Kowalski T. 2009. Rozprzestrzenianie grzyba Chalara fraxinea w aspekcie procesu
chorobowego jesionu w Polsce. Sylwan 10: 668-674
Müller E., Stierlin H.R. 1990. Sansilva tree crown photos with percentages of
foliage loss. Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research,
Birmensdorf, 2nd revised and extended edition. 92-95
Plauborg K. U. 2004. Analysis of radial growth responses to changes in stand density
for four tree species. Forest Ecology and Management 188: 65-75
Skovsgaard P. J., Thomsen M. I., Skovsgaard M. I., Martinussen T. 2010. Associations
among symptoms of dieback in even-aged stands of ash [Fraxinus excelsior L.].
Forest Pathology 40: 7-18
Timmermann V., Børja I., Hietala A. M., Kirisits T., Solheim H. 2011. Ash dieback:
pathogen spread and diurnal patterns of ascospore dispersal, with special
emphasis on Norway. Bulletin OEPP/EPPO 41: 14-20
Zachara T., Gil W., Łukaszewicz J., Paluch R. 2006. Hodowla lasu a zamieranie
jesionów. Las Polski 12: 18-19
Zielski A., Krąpiec M. 2004. Dendrochronologia. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa
Filip Kowalski
Instytut Bioróżnorodności Leśnej, Zakład Zoologii i Łowiectwa, Wydział Leśny
Bartłomiej Bednarz
Katedra Ochrony Lasu, Entomologii i Klimatologii Leśnej, Wydział Leśny
Opiekun naukowy: dr hab. Andrzej Tomek, prof. UR
344
Szymon Pitek
EPISTEME
15/2012
s.345-351
ISSN 1895-4421
JEDNOCZESNY WPŁYW DWÓCH BEZKRĘGOWCÓW WODNYCH
(GAMMARIDAE I TIPULIDAE) NA FRAGMENTACJĘ LIŚCI
BUKOWYCH W POTOKU
SIMULTANEOUS WINTER IMPACT OF TWO SHREDDERS
(GAMMARIDAE AND TIPULIDAE) ON BEECH LEAF LITTER
DECOMPOSITION RATE IN HIGHLAND STREAM
Abstrakt. Liście wpadające do potoków są konsumowane przez wiele różnych taksonów
bezkręgowców. Ich wspólny wpływ na proces dekompozycji jest trudny do przewidzenia, gdyż
nie musi bezpośrednio wynikać z efektów wywieranych przez pojedyncze gatunki. Interakcje
pomiędzy poszczególnymi taksonami mogą powodować zarówno wzrost jak i spadek tempa
dekompozycji. Ten łączny efekt (emergencja) może być bardzo istotny dla zrozumienia
wpływu bioróżnorodności na funkcjonowanie ekosystemów. Celem pracy było sprawdzenie
czy jednoczesny wpływ kiełża i larw komarnic na fragmentację liści jest różny, od sumy ich
indywidualnego wpływu na ten proces. Doświadczenie przeprowadzono dwukrotnie w zimie
2008 i 2009 roku, w potoku płynącym przez las bukowy. Ekspozycja za każdym razem trwała
miesiąc. Wykorzystano pojemniki wykonane z blachy i pokryte siatką o oczkach 0,01 x 0,01 m
(były bardzo skuteczne w eliminowaniu zewnętrznych zaburzeń). Wewnątrz nich umieszczano
liście (mierzono ubytek ich suchej masy) oraz rozdrabniacze w różnych proporcjach. W zabiegach
z oboma gatunkami występującymi jednocześnie zastosowano dwa podejścia: z sumaryczną
liczbą obu gatunków równą ich liczebności w zabiegach jednogatunkowych (podejście
addytywne) oraz ze zsumowaną liczebnością osobników obu taksonów z indywidualnych
zabiegów (podejście substytutywne). Nie wykazano wpływu rozdrabniaczy na fragmentację.
Omówiono czynniki mogące wpłynąć na wyniki (liczebność osobników, słaba konkurencja,
długość ekspozycji, suszenie liści, pora roku).
Słowa kluczowe: dekompozycja, bentos, makrobezkręgowce, ściółka, addycja, substytucja
Summary. In natural streams, leaf litter is consumed by several shredder taxa at the same time.
Their joint affect on decay rate is difficult to predict, because it does not have to directly follow
the single specie effects. Potential interactions between particular species may cause a decrease
as well as an increase of the process rate. Such emergent effects might be very important for
understanding how species diversity can influence ecosystem functioning. The aim of the
experiment was to compare the simultaneous effect of two shredder species (Gammaridae and
Tipulidae) on the rate of leaf litter decrease with the effects of the same species acting alone. In
a factorial experiment, dried beech leaves were exposed for activity of both species in special
containers, located in a highland stream flowing through a beech forest. The experimental
treatments allowed the analysis of the data according to both substitutive and additive model.
The experiment was carried out in the same place twice in the winter 2008/2009. Each time the
containers were exposed in the stream for one month. No significant statistic differences among
treatments were observer. Also, the shredder affect on the leaf mass decrease was not significant.
The most probable explanation seem to be the low winter activity of the organisms and slightly
too long desiccation of the leaves prior to the experiment, which might have led to increased
abiotic fragmentation.
Key words: decomposition, benthos, macroinvertebrates, leaf litter, addition, substitution
345
Szymon Pitek
WSTĘP
Większość niskorzędowych potoków przepływa przez górzyste tereny
porośnięte lasami. Korony drzew skutecznie odcinają dopływ energii
słonecznej do koryta i w praktyce uniemożliwiają rozwój roślinności
w jego obrębie – podstawę piramidy troficznej stanowi allochtoniczna
materia organiczna, powstająca w strefie przybrzeżnej. Czyni to z cieków
środowiska zasadniczo heterotroficzne [Cummins i in. 1973].
Pierwszymi ogniwami łańcucha troficznego, wprowadzającymi do obiegu
materię są destruenci i rozdrabniacze (grupa troficzna makrobezkręgowców
wodnych odżywiająca się dużymi fragmentami obumarłej roślinności).
W ciekach występuje wiele gatunków, należących do bardzo różnorodnych
taksonów. Badanie jednoczesnego wpływu dwóch lub kilku jest interesujące,
ponieważ ich jednoczesny wpływ na dekompozycję jest trudny do
przewidzenia: taksony są odległe filogenetycznie, mają różną budowę
aparatów gębowych i techniki pozyskiwania pokarmu, a konkurencja
o niego prowadzi do rozchodzenia się nisz ekologicznych. Ten łączny
i nieprzewidywalny efekt to tzw. emergencja. Do jej zbadania wybrano dwa
powszechnie występujące w centralnej Europie rozdrabniacze Gammaridae
[Karaman i Pinkster 1977] i Tipulidae [Jong i in. 2008].
W badaniach dotyczących jednoczesnego wpływu dwóch gatunków stosowane
są najczęściej dwa odmienne podejścia: substytutywne i addytywne [Sih i in.
1998]. Obie metody porównują efekt każdego z taksonów do ich wspólnego
oddziaływania, jednak różnią się pod względem zagęszczenia.
Addycja to zsumowanie liczebności osobników obu taksonów z indywidualnych zabiegów, zmieniające jednocześnie ich zagęszczenie i sumę
(wpływu tych czynników nie da się rozdzielić i stwierdzić, który silniej
wpłynął na wynik). W tym przypadku przy braku interakcji oczekujemy
łącznego efektu będącego sumą efektów pojedynczych.
Substytucja polega na zachowaniu takiego samego zagęszczenia
rozdrabniaczy jak w przypadku zabiegu z pojedynczym taksonem,
lecz z równym udziałem dwóch typów organizmów (łączna liczebność
i bioróżnorodność organizmów nie są ze sobą połączone). Podczas tego
zabiegu badany jest jedynie efekt interakcji pomiędzy taksonami, wobec ich
pojedynczych wpływów. W przypadku braku interakcji oczekuje się efektu
rozdrabniania będącego sumą połowicznych efektów każdego taksonu.
Podejścia są komplementarne: addycja pozwala stwierdzić czy efekt łączny
(inny niż suma pojedynczych efektów) w ogóle występuje. Substytucja określa,
czy efekt interakcji dwóch gatunków jest równie silny co efekt wywierany przez
pojedyncze gatunki – obiektywny obraz ewentualnego zjawiska emergencji
daje zastosowanie obu zabiegów jednocześnie [Snaydon 1991]. Pozwala
346
Jednoczesny wpływ dwóch bezkręgowców wodnych…
to wykryć efekt niesumaryczny (nie wynikający z dodania pojedynczych
efektów), a następnie stwierdzić, czy wynika on z dodania innego taksonu, czy
ze wzrostu łącznego zagęszczenia organizmów [Sih i in. 1998].
Interakcje między taksonami mogą wywoływać trudny do przewidzenia
wpływ na tempo fragmentacji ściółki. Zależnie od typu tej interakcji może to
oznaczać zarówno zwiększenie, jak i spowolnienie dekompozycji [Sih i in.
1998]. Ze względu na nieredukowalność zjawisk niesumarycznych, jedynym
sposobem ich wykrycia i oszacowania jest eksperyment. Celem pracy było
sprawdzenie czy jednoczesny wpływ kiełży i larw komarnic na fragmentację
liści jest różny od sumy ich indywidualnych efektów.
MATERIAŁY I METODY
Eksperyment przeprowadzono w potoku przepływającym przez las bukowy
(Fagus sylvatica L.), na terenie Parku Krajobrazowego Pasma Brzanki,
w okolicy Ryglic (ok. 30 km na południe od Tarnowa).
Liście zostały umieszczone w pojemnikach, wykonanych z ocynkowanej
blachy stalowej. Pocięto ją na płaty 0,12 x 0,36 m i wyginano, nadawano
kształt prostopadłościanu otwartego z dwóch stron, z „zakładką” na lewym
boku (ze szczelinami umożliwiającymi kotwiczenie do podłoża). Pojemniki
pokryto elastyczną siatką z tworzywa sztucznego o oczkach 0,01 x 0,01 m,
do której w miejscu otworów przyszyto drugą siatkę polimerową, o oczkach
w rozmiarze 0,001 x 0,001 m.
Liście zebrano w październiku 2008 roku, w pobliżu potoku, w którym
prowadzono doświadczenia. Liście suszono w temperaturze pokojowej.
Następnie wybrano te o podobnej wielkości, zważono je (pomiary z dokładnością do 0,0001 g) i pojedynczo przypisano konkretnym próbom.
Każdej z próbek nadano numer, który markerem zapisano na fragmencie
czystego foliogramu i umieszczono w jej wnętrzu. Pojemniki kotwiczono
do dna, wykorzystując otwory na ich krawędzi i półstalowe pręty o średnicy
ø = 0,003 m. Próbki lokowano w losowych miejscach, o głębokości nie
mniejszej niż 0,1 m. By uzyskać wyniki reprezentatywne dla całego stanowiska,
rozkładano je wzdłuż odcinka o długości około 30 metrów, przemieszczając się
w górę cieku. Ekspozycja trwała miesiąc, od 18 grudnia 2008 do 18 stycznia
2009. Doświadczenie powtórzono w tym samym miejscu, od 18 stycznia
2009 do 21 lutego 2009. Po jego zakończeniu próbki starannie przepłukano
(w każdym przypadku odzyskano wszystkie pojemniki). Liście z nich wydobyte
wysuszono w temperaturze pokojowej i zważono. Dla każdego pojemnika
obliczono tempo ubytku biomasy liści w przeliczeniu na dzień:
μ = (ln Mt – ln M0) / liczba dni ekspozycji
347
Szymon Pitek
gdzie: Mt – masa po ekspozycji, M0 – masa początkowa, ln – logarytm
naturalny. Zastosowano pięć zabiegów, po pięć powtórzeń każdy: 1. próba
kontrolna – liście bez udziału rozdrabniaczy (symbol „0”); 2. dwie larwy
komarnic (symbol „T”); 3. dwa kiełże (symbol „G”), 4. dwie larwy i dwa
kiełże (symbol „T+G”); dane przeznaczone do testu dwukierunkowego
(addycja – badanie wspólnego wpływu taksonów), 5. jedna komarnica i jeden
kiełż (symbol „(T+G)/2”); dane przeznaczone do testu jednokierunkowego
(substytucja – badanie interakcji pomiędzy taksonami). Zwierzęta łapano
w dniu rozpoczynania eksperymentów, w potoku, w którym przeprowadzano
ekspozycje: poruszano się w górę koryta (na odcinku gdzie prowadzono
eksperyment) i drapaczem dna, co 5 metrów, pobierano wycinek podłoża
o wymiarach 0,2 x 0,2 m. Materiał ilościowo przeniesiono do wiadra z wodą,
gdzie oddzielano zawiesinę. Zagęszczoną próbę przekładano na kuwetę
i wybierano pożądane makrobezkręgowce (wielkości wybranych osobników
była możliwie zbliżone). Po zakończeniu badań zwierzęta wypuszczono do
potoku. Uzyskane wyniki analizowano testem ANOVA.
WYNIKI
Wykresy przedstawiają średnie tempo ubytku biomasy dla obu eksperymentów.
Ryc. 1 Średni ubytek masy liści w pierwszym eksperymencie. Zakresy oznaczają SD.
Symboliczne oznaczenie słupków odpowiada zastosowanemu w poprzednim rozdziale
Różnice między zabiegami były niewielkie – nie stwierdzono istotnych
statystycznie różnic między zabiegami, zarówno dla testów jedno- jak
i dwukierunkowych – nie wykazano jednoczesnego, niesumarycznego
wpływu kiełża i komarnicy na dekompozycję liści bukowych oraz nie
wykazano wpływu rozdrabniaczy na tempo ubytku masy organicznej
w ogóle. Dla pierwszego doświadczenia otrzymano następujące wyniki
348
analizy: F19 = 0,99; p < 0,95 (test jednokierunkowy) i F1 = 1,31; p < 0,95
(interakcja czynników dla testu dwukierunkowego), a dla drugiego:
F19 = 0,03; p << 0,95 (test jednokierunkowy) i F1 = 0,04; p << 0,95 (interakcja
czynników dla testu dwukierunkowego).
Ryc. 2. Średni ubytek masy liści w drugim eksperymencie. Zakresy oznaczają SD.
Symboliczne oznaczenie słupków odpowiada zastosowanemu w poprzednim rozdziale
DYSKUSJA
Pojemniki dobrze spełniły swoją rolę. Zastosowano je jako sposób
na kontrolowanie fragmentu środowiska, bez istotnego zmieniania
jego warunków. Doskonale izolowały one obiekty doświadczenia od
większości zaburzających czynników zewnętrznych: ewentualnego wpływu
kręgowców leśnych, odrywania od miejsca zakotwiczenia i unoszenia
z nurtem, przypadkowej ingerencji ludzkiej. Duża sprawność była widoczna
w przypadku usuwania osadów – sedymentacja przypierała istotne rozmiary,
jednak konstrukcja pozwalała na ich łatwe przepłukiwanie, bez stwarzania
przy tym ryzyka utraty fragmentów liści.
Niewykrycie jakiegokolwiek wpływu rozdrabniaczy na ubytek masy może
wynikać z wielu czynników: małej liczby powtórzeń, niskiej liczebności
rozdrabniaczy, suchość liści, pory roku, w jakiej prowadzono eksperymenty
czy czasu ekspozycji. Wydaje się, że rozdrabniacze były zmuszone do zbyt
słabej konkurencji o pokarm. Co równie ważne, potencjalnie istotny wpływ
wywierany przez taksony, mógł być zbyt słabo wzbudzany przez pojedyncze
osobniki, by przybrać mierzalne wartości.
Długość suszenia liści była istotnym czynnikiem wpływającym na ich
kruchość, a zatem i podatność na mechaniczną fragmentację wody.
349
Szymon Pitek
Ze względu na rozpoczęcie drugiego powtórzenia w dniu zakończenia
pierwszego, nie było możliwe poznanie wyników i zmodyfikowanie
doświadczenia. Sam czas ekspozycji jest czynnikiem mającym znaczny
wpływ na uzyskane wyniki: jego wydłużenie zmniejszyło by ilość dostępnego
pokarmu i zwiększyło konkurencję o zasoby (ogólny spadek jakości pokarmu
spowodowany wypłukiwaniem, słabszą kolonizacją mikroorganizmalną, itp.,
patrz: Webster i Benfield 1986, Cummins 1988). Jednak to samo mogły by
wywołać zatarcie się ewentualnych różnic między pomiarami – pozostały by
jedynie substancje nierozpuszczalne w wodzie i bardzo trudno przyswajalne
[Webster i Benfield 1986, Cummins 1988]. Z kolei wcześniejsze zakończenie
ekspozycji pozwoliło by uniknąć wyżej wymienionego efektu, który
mógł zaistnieć w badaniach [Webster i Benfield 1986, Cummins 1988].
Niestety było niemożliwe ze względu na nie dającą się przewidzieć, bardzo
niską temperaturę. Spowodowała ona skucie powierzchni potoku lodem
i uniemożliwiła wcześniejsze przerwanie eksperymentu (odwilż w połowie
stycznia pozwoliła zakończyć jeden eksperyment i rozpocząć drugi, który
również w większości czasu przebiegał pod powierzchnią lodu). Zaskakująco
sroga zima bardzo mocno wpłynęła na poziom aktywności biologicznej
makrobezkręgowców, który był stosunkowo niski, co przełożyło się na
mniejsze efekty rozdrabniania.
350
LITERATURA
Cummins K. W. 1988. The Study of Stream Ecosystems: A Functional View. Ecological
Studies 67: 247-262
Cummins K. W., Klug M. J. 1979. Feeding ecology of stream invertebrates. Annual
Review of Ecology and Systematics 10: 147-172
Cummins K. W., Petersen R. C., Howard F. O., Wuycheck J. C., Holt V. I. 1973. The
Utilization of Leaf Litter by Stream Detritivores. Ecology 54: 336-345
Cummins K. W., Wilzbach M. A., Gates D. M., Perry J. B., Taliaferro W. B. 1989.
Shredders and Riparian Vegetation. BioScience 39: 24-30
Jong de H., Oosterbroek P., Gelhaus J., Reusch H., Young C. 2008. Global diversity
of craneflies (Insecta, Diptera: Tipulidea or Tipulidae sensu lato) in freshwater.
Hydrobiologia 595: 457–467
Karaman, G. S., Pinkster S. 1977. Freshwater Gammarus species from Europe, North
Africa and adjacent regions of Asia (Crustacea-Amphipoda). Bijdragen Tot De
Dierkunde 47: 1–97
Sih A., Englund G., Wooster D. 1998. Emergent impacts of multiple predators on
prey. Trends in ecology & evolution 13: 350-355
Snaydon R. W. 1991. Replacement or additive designs for competition studies?
Journal of Applied Ecology 28: 930–946
Webster J. R., Benfield E. F. 1986. Vascular plant breakdown in freshwater ecosystems.
Annual Review of Ecology and Systematics 17: 567-594
Szymon Pitek
Instytut Bioróżnorodności Leśnej
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Grzegorz Jamrozy
351
Paweł Przybylski
Szymon Jastrzębowski
EPISTEME
15/2012
s.353-358
ISSN 1895-4421
STRUKTURA GENETYCZNA PLANTACJI NASIENNEJ SOSNY
ZWYCZAJNEJ W NADLEŚNICTWIE SUSZ
GENETIC CHARACTERISTICS OF SCOTS PINE SEED ORCHARD IN
THE SUSZ FOREST DISTRICT
Abstrakt. Racjonalnie prowadzona gospodarka leśna, mająca na celu stworzenie
drzewostanów plastycznych, odpornych na zmiany klimatu, a jednocześnie zapewniająca zysk ekonomiczny wymaga materiału siewnego, z którego powstaną
drzewostany spełniające powyższe założenia. W leśnictwie taki materiał siewny uzyskuje się dzięki hodowli selekcyjnej w Lasy Państwowych. Jednym
z podstawowych elementów hodowli selekcyjnej, są plantacje nasienne. Przyszłe
drzewostany powstałe z nasion zebranych na plantacjach nasiennych są potomstwem
klonów drzew matecznych, będących osobnikami o najlepszym fenotypie. Dużym
niebezpieczeństwem jest jednak ryzyko zawężenia puli genetycznej w plantacjach
nasiennych, może to w drzewostanach potomnych wywołać zjawisko tzw.
szyjki butelki. W pracy zaprezentowano wyniki analizy zmienności genetycznej,
mierzonej za pomocą 13 białek izoenzymatycznych (IZO13) na plantacji nasiennej
w Nadleśnictwie Susz. Oszacowano strukturę genetyczna nie wskazuje na ryzyko
zawężenia puli genowej w przypadku tej plantacji.
Słowa kluczowe: plantacja nasienna, marker genetyczny, hodowla selekcyjna,
izoenzymy, Pinus sylvestris
Summary. The reasonably performed forest management, which is aimed to create
plastic and resistant to climate change stands as well as which are providing economic
profits requires the supply of seed material fulfilling the above criteria. Such quality
seed material can be obtained through selective breeding carried out by foresters
of the State Forests organization in Poland. The seed orchards are one of the
basic elements in selective breeding. Created in this way stands of next generation
are the progeny clones of mother trees. However, the risks of limitation of the gene
pool in seed orchards which it may cause the phenomenon of the bottle neck effect in
the progeny stands. The results of genetic variation studies which are measured by
the 13 isoenzyme proteins (IZO13) in the seed orchard of Susz Forest District are
presented in this paper. The obtained genetic parameter characteristics revealed that
there is no risk of the gene pool limitation.
Key words: seed orchard, genetic marker, seed breeding, isoenzymes, Pinus silvestris
353
WSTĘP
W Polsce począwszy od lat 90 XX. wieku badania nad zmiennością
genetyczną populacji drzew leśnych przeprowadza się głównie przy użyciu
markerów genetycznych, które zastępują analizy fenotypu rośliny [Burczyk
1990, Prus-Głowacki i Bernard 1994, Burczyk i in. 2000, Dzialuk 2004,
Lewandowski i in. 2000, Jastrzębowski i Tarasiuk 2010]. Pierwsze prace
badawcze wykonywane przy wykorzystaniu markerów genetycznych
dotyczyły białek izoenzymatycznych. Wraz z upływem czasu naukowcy
koncentrowali się jednak na analizie struktury DNA badanych roślin
[Nowakowska 2007]. Dzięki narzędziom analiz molekularnych uzyskano
cenne informacje zarówno dla rodzimych drzewostanów, jak i plantacji
nasiennych [Cieślewicz i Odrzykoski 2009]. W Polsce badania prowadzono
dla wszystkich gatunków drzew leśnych, najobszerniej opisano jednak
zmienność genetyczną sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) [Dzialuk
i Burczyk 2002 i 2006, Odrzykoski 2002, Sułkowska i in. 2008]. Sosna
jest szczególnie ważnym gatunkiem w gospodarce leśnej kraju. Jej udział
powierzchniowy wynosił w 2009 r, 60,4% powierzchni leśnej Polski (Raport
o Stanie Lasów 2010). Drzewostany sosnowe powstają w większości
przypadków w wyniku sztucznego odnowienia lasu. Ze względu na specyfikę
omawianego gatunku, nie przewiduje się odejścia od sztucznego odnawiania
drzewostanów sosnowych. Należy zatem szczególną uwagą zwrócić na
aspekt pochodzenia i jakość materiału siewnego, którym dysponują leśnicy.
Nasiona sosny pochodzą przeważnie z obiektów objętych programem
hodowli selekcyjnej, prowadzonej w Lasach Państwowych. Najbardziej
zaawansowanym elementem hodowli selekcyjnej w Polsce są plantacje
nasienne (PN), poprzez wyprodukowane nasiona, mają one zapewnić,
przekazanie do praktyki wyników prac nad udoskonalaniem drzew leśnych
[Kowalczyk i in. 2011]. Pomimo znaczenia PN w gospodarce leśnej, nie ma
zbyt wielu szczegółowych opracowań na ich temat [Kowalczyk i in. 2011].
Szczególnie ważnym wydaje się rówież aspekt szerokiego przeanalizowania
ich struktury genetycznej, odnosząc uzyskane wyniki analiz molekularnych
do parametru efektywnej wielkości populacji. Badania takie pozwolą uzyskać
wyniki świadczące o występowaniu zawężenia puli genetycznej na plantacji,
która jest szczególnego rodzaju populacją hodowlaną, składającą się
w przypadku sosny z minimum 40 klonów (potomstwa drzew matecznych).
MATERIAŁ I METODY
Badania przeprowadzono na klonach drzew matecznych rosnących
w ramach Gospodarstwa Nasiennego „Matyty”. Zostało ono założone
w latach 1977-1985 na powierzchni 32,25 ha, a w jego ramach założono
30 kwater, na których wysadzono 175 klonów. Ze względu na wielkość
354
Struktura genetyczna plantacji nasiennej sosny zwyczajnej…
obiektu badania zawężono do kwatery 4 i 5, na których rośnie potomstwo
54 klonów, reprezentowanych przez 177 szczepów. Wczesną wiosną 2011r.,
ze szczepów zebrano materiał roślinny, który stanowiły pączki w stanie
spoczynku zimowego. Pączki przetransportowano w standardowej lodówce
turystycznej, dodatkowo zabezpieczając je suchym lodem. Pobrany materiał
biologiczny przechowywano w zamrażarkach o stałej temperaturze -24oC do
momentu przeprowadzenia analiz laboratoryjnych.
W ramach analiz izoenzymatycznych wyekstrahowano enzymy z pączków
pozbawionych okryw, za pomocą buforu ekstrakcyjnego (Cieślewicz 2009).
Homogenatem nasączono paski bibuły Whatmann (31ET), które zabezpieczono
do czasu wykonania elektroforezy. Elektroforezę przeprowadzono w 10%
żelu skrobiowym (Starch-art.), analizując dwa systemy buforowe, tożsame
jak w pracy Odrzykoskiego (2002). Po przeprowadzonej elektroforezie, żele
pocięto na 1,5 mm płaty, z których każdy został wykorzystany do wizualizacji
specyficznych białek. Proces wizualizacji przeprowadzono zgodnie z metodyką
Concle i in. (1982), stosując niewielkie modyfikacje polegające głównie na
procedurze „agar-overlay” (Odrzykoski 2002), z wyjątkiem systemów EST
i GOT. Analizowano następujące locii: Est-B (E.C.3.1.1.2), Gdh (E.C.1.4.1.2) ,
Adh-A, Adh-B (E.C.1.1.1.1), Sdh-A Sdh-B (E.C.1.1.1.25), Pgd-B (E.C.1.1.1.44),
Aco, Mdh-A, Mdh-B, Mdh-C (E.C.1.1.1.37), Got-A ,Got B, Got-C (E.C.2.6.1.1),
Dia-C (E.C.1.8.1.4), Lap-A, Lap-B, Pgi-A, Pgi-B, Pgm.
Po uzyskaniu danych o genotypach analizowanej populacji dokonano
analizy genetycznej. Analiza zmienności badanych locii została wykonana
w programie GenAlEx 6.1 (Peakal i Smouse 2006). Przebadano następujące
parametry zmienności genetycznej: liczbę alleli (Na), efektywną liczbę
alleli (Ne), heterozygotyczność obserwowaną (Ho), heterozygotyczność
oczekiwaną (He), obliczono także współczynnik wsobności F. Otrzymane
wyniki przeanalizowano testem na równowagę Hardy’ego-Weinberga oraz
posłużyły do obliczono efektywnej wielkość populacji za pomocą wzoru
zamieszczonego w pracy Grant i Grant (1992). Ze względu na powszechną
dostępność wzorów użytych w obliczeniach, które można znaleźć w innych
pracach np. (Hartl i Clark 2007), nie zamieszczono ich w niniejszej publikacji.
WYNIKI
W badaniach stwierdzono niski ujemny wskaźnik wsobności populacji (F),
został on oszacowany na (-0,035). Świadczy to o minimalnej oraz nieistotnej
statystycznie (p = 0,05) zwiększonej liczbie heterozygot w badanej populacji.
Dane przedstawiające wyniki charakterystyki genetycznej zamieszczono
w tabeli 1. Stwierdzono, że w badanej populacji allele Sdh-A, Mdh-C,
Gdh, Got-B są allelami homozygotycznymi, co je odróżnia od wszystkich
355
pozostałych badanych alleli. Jeden z alleli homozygotycznych Sdh-A nie
wykazywał zmienności wynikającej z równania Hardy - Weinberga (p = 0,01).
Białkami o największym stopniu zmienności okazały się Got-C
i Adh-A. Wszystkie z badanych białek miały mniejszą efektywną liczbę alleli
w porównaniu do obserwowanej liczby alleli.
Allele/n
Na
Ne
Ho
He
F
Est-b
3
1,52
0,35
0,34
-0,02
Pgd-B
3
1,88
0,56
0,47
-0,20
Sdh-A
5
1,28
0,16
0,22
0,26
Sdh-B
3
1,06
0,05
0,05
-0,02
Mdh-A
2
1,12
0,11
0,10
-0,06
Mdh-C
3
1,45
0,30
0,31
0,04
Gdh
2
1,99
0,39
0,50
0,21
Dia-C
2
1,32
0,28
0,24
-0,16
Got-A
3
1,07
0,07
0,06
-0,03
Got-B
4
2,11
0,49
0,53
0,06
Got-C
3
2,07
0,64
0,52
-0,23
Adh-A
2
1,86
0,57
0,46
-0,22
Adh-B
3
1,77
0,48
0,43
-0,11
Pgi
3
1,04
0,04
0,04
-0,02
Tab. 1. Charakterystyka genetyczna klonów drzew matecznych rosnących
na z kwaterze 4 i 5 plantacji nasiennej „Matyty”
Analizując częstość genotypów wszystkich białek (tab. 2) możemy
stwierdzić że najwięcej form przestrzennych posiadało białko Sdh-A. Jest
ono także jedynym białkiem, które odbiegało od teoretycznego rozkładu
Hardy - Weinberga, a najczęstszym allelem w opisywanym białku była forma
1 występująca z 87% frekwencją. Informacje o częstości występowania alleli
świadczą o występowaniu form rzadkich, tj. takich które mają frekwencję
poniżej 0,01. Należą do nich Sdh-A (4,5), Sdh-B (2), Mdh-C (5), Got-B (6).
Allele/n
Est-b
1 0,79333
2 0,04
3 0,16667
4
5
6
Pgd-B
0,66667
0,29333
0,04
Sdh-A
0,87838
0,09459
0,01351
0,00676
0,00676
Sdh-B
0,97297
0,00676
0,02027
Mdh-A
0,94444
0,05556
Mdh-C
0,81081
0,18243
Gdh
0,46094
0,53906
Dia-C
0,86
0,14
Got-A
0,96667
0,01333
0,02
Got-B
0,57333
0,38
0,04
Got-C
0,58108
0,37838
0,04054
Adh-A
0,36486
0,63514
Adh-B
0,10833
0,725
0,16667
Pgi
0,98
0,01
0,00676
0,00667
0,01
Tab. 2. Częstość genotypów we wszystkich analizowanych białkach
Efektywną wielkość populacji oszacowano na 16,62 osobników, z cenzusowej
wielkości populacji 49 osobników. Stanowiło to wielkość równą 33% populacji.
DYSKUSJA I WNIOSKI
Badania przeprowadzono na plantacji nasiennej, która z punktu
widzenia genetyki populacyjnej jest specyficzną populacją składającą się
z ograniczonej liczby osobników. W przypadku sosny zwyczajnej plantacje
nasienne zakładane są z minimum 40 klonów (szczepów drzew matecznych).
Rodzi to wiele wątpliwości, ponieważ wybierając najlepsze pod względem
hodowlanym drzewa dokonujemy sztucznej selekcji, zakłócając tym
samym proces doboru naturalnego. Ograniczenie liczby osobników
może spowodować zawężenie puli genetycznej, co w konsekwencji
doprowadzić może do zjawiska potocznie nazywanego zjawiskiem „szyjki
od butelki (bottle-neck effect)”. Jednakże uzyskane wyniki nie potwierdzają
przytoczonej powyżej obawy. Plantacja nasienna, pomimo tego że została
356
Struktura genetyczna plantacji nasiennej sosny zwyczajnej…
utworzona ze szczepów drzew wybranych drogą selekcji fenotypowej,
znajduje się w stanie równowagi Hardy - Weinberga. Równowaga ta natomiast
teoretycznie cechować powinna jedynie populacje panmiktyczne. Ponadto
współczynnik wsobności F wykazywał wartości ujemne, co wskazuje na
przewagę heterozygot nad homozygotami w populacji. W odróżnieniu do
wielu badań prowadzonych w drzewostanach z odnowienia naturalnego
gdzie opisano nadmiar homozygot względem heterozygot, co świadczy
o wyższym stopniu wsobności populacji [Prus-Głowacki i Bernard 1994,
Dzialuk i Burczyk 2006]. W badanej populacji zainteresowanie budzi białko
Sdh-A, dla którego zauważyć można działanie selekcji stabilizującej na allel
1. Brak natomiast symptomów działania doboru w przypadku innych białek.
W obrębie plantacji zauważono występowanie alleli, które opisano jako
allele rzadkie, co świadczy o zachowaniu wysokiego poziomu zmienności
wewnątrzpopulacyjnej. Zjawisko to jest typowe dla drzew leśnych, które
większość zmienności generują wewnątrz populacji [Nowakowska 2007].
Wątpliwości autorów budzi bardziej efektywność samego procesu selekcji,
niż ujemny wpływ jaki wywiera on na populacje. W krajach takich jak
Szwecja, USA, Nowa Zelandia, Australia zakładane są plantacje nasienne
trzeciej generacji, w których tworzy się przyszłe pokolenia drzew w oparciu
o molekularną informację genetyczną [Kowalczyk i in. 2011]. Potencjalnie
może to doprowadzi do znacznego zubożenia puli genetycznej. Konkludując,
uważa się za zasadne zwiększenie intensywności selekcji w obrębie plantacji,
prowadząc stały monitoring zmienności genetycznej uzyskanego potomstwa.
LITERATURA
Burczyk J. 1990. Struktura genetyczna plantacji nasiennej sosny zwyczajnej (Pinus
sylvestris L.) w Nadleśnictwie Gniewkowo. Arboretum Kórnickie, 35: 91-101
Burczyk J. Dzialuk A., Lewandowski A. 2000: Zmienność genetyczna sosny
zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na klonowej plantacji nasiennej w Gniewkowie.
Sylwan 2000(4): 65-47
Concle M.T. Hodgskiss P.D. Nunnaly L.B. Hunter S.C. 1982. Sterch gel electrophpresis
of conifer seeds, a laboratory manual. USDA Forest Service. Pacific Southwest
Forest and Range Experimental Station. General Technical Report PSW-64:18
Cieślewicz A. Odrzykoski I. 2009: Identyfikacja błędów w rozmieszczeniu szczepów
sosny zwyczajnej na terenie plantacji nasiennych. Porównanie systemów
opartych na polimorfizmie izoenzymów (IZO13) i loci mikrosatelitarnych (SPAC).
Konferencja naukowa „Rozwój hodowli lasu wspólnym osiągnięciem nauki
i praktyki leśnej” 27-29 maj 2009; Poznań- Zielonka- Łopuchówko: 14-15
Cieślewicz A. 2009. Charakterystyka wybranych loci mikrosatelitarnych u sosny
zwyczajnej i ich wykorzystanie do identyfikacji szczepów drzew matecznych.
Rozprawa doktorska UAM, manuskrypt
357
Hartl D.L. Clark A.G. 2007. Podstawy genetyki populacyjnej. Wydawnictwo
Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa
Dzialuk A. 2004. Przepływ genów w drzewostanie nasiennym sosny zwyczajnej
P. Sylvestris L. Rozprawa doktorska Akademia Bydgoska, manuskrypt
Dzialuk A. Burczyk J. 2002: Comparison of genetic diversity of Scots pine (Pinus sylvestris
L.) from qualified seed-tree stand and clonal seed orchard. Ecol. Ques. 2/2002: 89-94
Dzialuk A. Burczyk J. 2006: Zmiany struktury genetycznej pomiędzy populacja
rodzicielską a potomnom w drzewostanie nasiennym sosny zwyczajnej (Pinus
sylvestris L.). Sylwan 2006 (10): 30-38
Grant P.R., Grant B.R 1992. Demography and the genetically efective size of two
population of Darwin’s fitnches. Ecology 73:766-784
Kowalczyk J. Markiewicz P. Chałupka W. Matras J. 2011. Plantacje nasienne – rola
i znaczenie w gospodarce leśnej. Las Polski 22: 18-20
Jastrzębowski Sz. Tarasiuk S. 2010: Chracteristics of a marginal population of
European beech (Fagus sylvatica L.) in the Dwukoły Forest Dystrict (Northern
Poland). Ann. Wars. Univ. Life Sci. (73): 35-34
Lewandowski A. Boratyński A. Mejnartowicz L. 2000. Allozyme investigations on the
differentiaton between closely related pines – Pinus sylvestris, P. mugo, P. unicata
and P. uliginose (Pinaceae). Plant Systematics and evolution 221: 15-24
Nowakowska J. 2007: Zmiennośc genetyczna polskich wybranych populacji sosny
zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na podstawie analiz polimorfizmu DNA. Prace
IBL Rozprawy i monografie, Ser. 9
Odrzykoski I. 2002. Badanie nad zmiennością genetyczną kosodrzewiny (P. mugo)
z wykorzystaniem markerów biochemicznych i molekularnych. Wydawnictwo
Naukowe UAM Poznań, seria Biologia, nr 67
Peakall R. Smouse P. 2006. GenAlex 6: Genetic Analysis in Exel. Population genetic
software for taching and research. Molecular Ecology Notes 6: 288-295
Prus-Głowacki W. Bernard E. 1994. Allozyme variation in populations of Pinus sylvestris
L. from a 1912 provenance trial in Pulawy (Poland). Silvae Genetica 43: 132-138
Sułkowska M. Kowalczyk J. Przybylski P. 2008: Zmienność genetyczna i ekotypowa buka
zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) w Polsce. Leśne Prace Badawcze 62 (2):37-46
Instytut Badawczy Leśnictwa
e-mail: [email protected], sz.jastrzę[email protected]
Opiekun naukowy: dr hab. Ireneusz Odrzykoski prof. UAM
358
Marzena Albrycht
Anna Przystupińska
Monika Pigulak- Kuś
EPISTEME
15/2012
s.359-363
ISSN 1895-4421
Katarzyna Trętowska
OCENA LICZEBNOŚCI POPULACJI JELENIA W NADLEŚNICTWIE
TURAWA, REGIONALNA DYREKCJA LASÓW PAŃSTWOWYCH
W KATOWICACH
ESTIMATION OF RED DEER NUMBERS IN FOREST DISTRICT
TURAWA, REGIONAL DIRECTORATE OF STATE FOREST IN
KATOWICE
Abstrakt. Nadleśnictwo Turawa obejmuje powierzchnię leśną wynoszącą 16,1 tys. ha.
W lutym 2011 na terenie Nadleśnictwa wyznaczono 5 działek taksacyjnych, których
łączna powierzchnia wynosiła 2384 ha (14,8% powierzchni leśnej Nadleśnictwa)
i wahała się w zakresie 189 – 781 ha. Każda powierzchnia była obsługiwana przez 40
– 50 obserwatorów, których rozmieszczono równomiernie. Zadaniem obserwatorów
było penetrowanie w ciągu godziny wyznaczonych oddziałów leśnych, notowanie
liczby i składu socjalnego zauważonych chmar jeleni, godziny obserwacji oraz
kierunki ucieczki tych zwierząt. Kolejnym etapem prac było wykonanie dla każdej
powierzchni taksacyjnej makiety, na której naniesiono wszystkie obserwacje.
Stosując analizę przestrzenno – czasową eliminowano wielokrotne obserwacje tych
samych zwierząt. Analiza wykazała, że na wszystkich powierzchniach taksacyjnych
znajdowało się 256 jeleni, tj. 107,4 osobników ·1000 ha-1 lasu. Oznacza to, iż na
terenie Nadleśnictwa Turawa bytuje populacja licząca 1725 osobników.
Słowa kluczowe: jeleń, Nadleśnictwo Turawa, powierzchnie taksacyjne
Summary. The Turawa Forest District is located in southern Poland and cover 16,1
thousands ha of forest. Population census of red deer was based upon 5 sampling plots
(range 189 – 781 ha) which total area amounted to 2384 ha. During February 2011 in
each sampling plots 40 – 50 observers was located. They were distributed according
to systematic placement. During one hour observers were recorded all red deer seen,
composition of social units, time of observation and direction of escape. Then using
time-space analysis multiple observations of the same animals were eliminated. The
total number of red deer recorded in all sampling plots amounted to 256 animals i.e.
107,4 individuals per 1000 ha. It means that our study area is inhabited by 1725 red deer.
Key words: red deer, The Turawa Forest District, sampling plots
359
Marzena Albrycht, Anna Przystupińska, Monika Pigulak-Kuś, Katarzyna Trętowska
WSTĘP
W ostatniej dekadzie nastąpił w naszym kraju niekontrolowany wzrost
liczebności populacji jeleni. Według Głównego Urzędu Statystycznego w roku
2000 bytowało na terenie Polski 117,5 tys. jeleni, a w roku 2010 liczebność
populacji wzrosła do 180,2 tys. osobników. Przyczyną tak drastycznego wzrostu
liczebności jest brak stosowania wiarygodnych metod oceny liczebności
populacji. Szacunki myśliwych z różnych przyczyn zaniżają liczebność
jeleni i dlatego pozyskanie tego gatunku jest niższe od rocznego przyrostu
zrealizowanego populacji. Wysokie zagęszczenia populacji wyrządzają istotne
szkody w uprawach rolnych i odnowieniach leśnych. Koszty ochrony lasu przed
szkodami, jakie w lasach wyrządzają jeleniowate systematycznie wzrastają
i w roku 2010 wynosiły 125 mln PLN. Są one związane głównie z grodzeniem
upraw leśnych. Nadleśnictwo Turawa już od dłuższego czasu boryka się
z problemem szkód wyrządzanych przez jelenie w uprawach leśnych. Ponieważ
szacunki lokalnych kół łowieckich dotyczące liczebności jeleni są mało
wiarygodne, zdecydowano się aby obecną liczebność populacji zweryfikować
metodą dużych powierzchni taksacyjnych (Bobek i in. 2007, 2009).
MATERIAŁ I METODY
Powierzchnia leśna Nadleśnictwa Turawa wynosi 16,1 tys. ha. Siedliskowe
typy lasu kształtują się na korzyść siedlisk borowych, które zajmują 74,2%
powierzchni leśnej Nadleśnictwa. Siedliska lasowe oraz siedliska olsu zajmują
w Nadleśnictwie odpowiednio 24,7% i 1,1%. Dominują tu siedliska wilgotne
(64,3%), a pozostałą część stanowią siedliska świeże. Największą powierzchnię
(39,8%) zajmuje bór mieszany wilgotny. Gatunkiem panującym jest sosna, która
zajmuje 82,7% powierzchni leśnej Nadleśnictwa (Bielecki 1999). W roku 2011
środki przeznaczone na ochronę lasu przed zwierzyną wyniosły 750 tys. PLN.
Inwentaryzację jeleni wykonano przy pomocy 5 kilkusethektarowych
powierzchni taksacyjnych (Bobek i in. 2007, 2009). Podczas inwentaryzacji
jeleni każda powierzchnia taksacyjna była obsługiwana przez około 50
osób. Przeciętnie na jeden oddział leśny przypadało 2 – 3 obserwatorów.
Obserwatorów wyposażono w mapy taksacyjnych miotów, na których
wyznaczono powierzchnie penetracji – była to przeważnie połowa oddziału
leśnego. Zadaniem obserwatorów było penetrowanie przez godzinę
wyznaczonego terenu oraz notowanie liczby zaobserwowanych jeleni,
godzinę obserwacji, a strzałką na planie miotu zaznaczanie kierunku ucieczki
zwierzęcia. W przypadku obserwacji chmary jeleni obserwatorzy notowali
liczbę zwierząt w chmarze oraz skład chmary (byki, łanie, cielaki). Zebrane
dane od wszystkich obserwatorów nanoszono na makietę miotu, gdzie przy
pomocy analizy przestrzenno – czasowej wykluczano wielokrotne obserwacje
tych samych chmar (Kogenazawa i in. 1995, Bobek i in. 2012).
360
Ocena liczebności populacji jelenia w nadleśnictwie Turawa…
WYNIKI DYSKUSJA
W tabeli 1 przedstawiono wyniki dotyczące liczby jeleni na 5 powierzchniach
taksacyjnych. Liczebność obserwowanych zwierząt na tych powierzchniach
wahała się w zakresie 21-83 osobników. Zagęszczenie populacji było więc
mocno zróżnicowane. Najniższe (39,3 osobników ·1000 ha-1 lasu) zanotowano na
powierzchni zlokalizowanej w obwodzie nr 33, a najwyżej tj. 439,1 jeleni·1000 ha-1
lasu posiadała powierzchnia taksacyjna położona w obwodzie nr 26.
Numer obwodu
łowieckiego
Powierzchnia
taksacyjna (ha)
Liczba obserwowanych jeleni
Zagęszczenie populacji
(N·1000 ha-1 lasu)
33
534
21
39,3
35
781
47
60,2
30
455
31
68,1
26
425
74
174,1
26
189
83
439,1
Razem/ średnia
2384
256
107,4
Tab. 1. Zagęszczenie populacji jelenia w Nadleśnictwie Turawa w 2011 r.
Łącznie na wszystkich powierzchniach taksacyjnych (2384 ha)
zaobserwowano 256 jeleni, co oznacza zagęszczenie populacji wynoszące
107,4 osobników·1000 ha-1 lasu. Wartość ta trzykrotnie przekracza docelowe
zagęszczenie, jakie według wieloletnich łowieckich planów hodowlanych
należy osiągnąć wiosną 2017. Należy dodać, iż już w roku 2000 zagęszczenie
populacji jelenia ocenione przy pomocy tropień na liniowych transektach
(tzw. metodą karpacką) wyniosło 45,1 osobników/ 1000 ha (Słowik 2000).
Według otrzymanego z powierzchni taksacyjnej zagęszczenia, liczebność
populacji w Nadleśnictwie Turawa powinna wynosić 1725 osobników. Badana
populacja posiada wyjątkowo niski jesienny przyrost młodzieży wynoszący 38,4
cieląt/ 100 łań (Bobek, dane niepublikowane). Dlatego odstrzał stabilizacyjny
takiej populacji równoważący roczny przyrost zrealizowany powinien wynosić
około 25% liczebności populacji, jaką oceniono przy pomocy powierzchni
taksacyjnych, tj. 432 osobniki. Gdyby założyć, iż w sezonie 2011/2012
pozyskanie będzie wyższe i wyniesie 30% liczebności populacji, tj. 519 jeleni,
to liczebność populacji na zakończenie sezonu łowieckiego (marzec 2012)
powinno się zmniejszyć o 87 osobników, czyli około 5,0%.
Dlatego intencją nadleśniczego było zwiększenie odstrzału jeleni z 425 osobników
(sezon łowiecki 2010/11) do 500 zwierząt w sezonie łowieckim 2011/12. Wywołało
to konflikt z lokalnymi kołami łowieckimi, w rezultacie którego nie wykonano
zwiększonego odstrzału jeleni. Zaplanowano natomiast wzrost nakładów na ochronę
lasu przed zwierzyną, które w roku 2012 mają wynosić około 1,3 mln PLN.
361
Marzena Albrycht, Anna Przystupińska, Monika Pigulak-Kuś, Katarzyna Trętowska
W nizinnych lasach Śląska i Opolszczyzny zagęszczenia populacji jelenia
2 – 3 kotnie przekroczyły dopuszczalne zagęszczenia populacji wynoszące
35,0 osobników/ 1000 ha lasu (Borkowski i Palmer 2011, Kopeć 2011). Jest
to skutkiem niestosowania do oceny liczebności populacji wiarygodnych
metod inwentaryzacji jeleniowatych, gdyż Regionalna Dyrekcja Lasów
Państwowych w Katowicach zakazała nadleśnictwom weryfikacji
szacunków liczebności populacji, jakie wykonują koła łowieckie. Dlatego
bardzo prawdopodobne jest, że koszty ochrony lasu przed zwierzyną będą
się zwiększać, zwiększać się będzie także poziom szkód, jakie jeleniowate
wyrządzają na polach rolników.
WNIOSKI
•
Niezbędnym jest stosowanie wiarygodnych metod inwentaryzacji
jeleniowatych w Nadleśnictwie Turawa
•
Stabilizacja populacji jeleniowatych w Nadleśnictwie Turawa zapobiegnie powiększaniu się szkód z udziałem tych zwierząt
362
Ocena liczebności populacji jelenia w nadleśnictwie Turawa…
LITERATURA
Bielecki G. 1999. Rozmiar i rozmieszczenie szkód od zwierzyny płowej wyrządzonych
w uprawach leśnych w latach 1989-1998 w Nadleśnictwie Turawa. Praca podyplomowa
Bobek B., D. Merta i M. Wojciuch-Płoskonka. 2012. Metody inwentaryzacji zwierząt
łownych i chronionych. PWRiL. Warszawa (w druku)
Bobek B., W. Frąckowiak, D. Merta, W. Rembacz, L. Wiśniowska. 2009. Ocena
liczebności i planowanie pozyskania zwierzyny grubej. Strony 35 – 49 w:
B. Bobek, J. Mikoś i R. Wasilewski (eds). Gospodarka łowiecka i ochrona dzikich
zwierząt na Pomorzu Gdańskim. PTL Gdańsk. RDLP – Gdańsk. Gdańsk 2009
Bobek, B., W. Frąckowiak, M. Kolecki i D. Merta. 2007. Ocena liczebności
i planowanie pozyskania populacji jelenia, sarny i dzika. Strony 59-74 w: Bobek
B., Płaksej A., Frąckowiak W., Merta D. (eds.) Gospodarka łowiecka i ochrona
populacji dzikich zwierząt na terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych
we Wrocławiu. Tom I. Wrocław 2007
Borkowski J., Palmer S. 2011. Drive counts as a metod of estimating den sity in forest:
mission impossible? Acta Theriologica 56: 239-259. Turawa
Kogenezawa, M., M. Kosobucka, N. Maruyama and B. Bobek. 1995. Application
of the block count method to the roe deer (Capreolus capreolus) population in
a lowland forest, Niepołomoice, Southern Poland. Bulletin of the Utsunomiya
University Forests. 31: 1-5
Kopeć. K. 2012. Plan regulacji liczebności jeleni w Nadleśnictwie Rudziniec. Brać
Łowiecka 1: 60-61
Słowik J. 2000. Ocena liczebności populacji jelenia szlachetnego (Cervus elaphus)
na terenie Nadleśnictwa Turawa. Kraków. Praca podyplomowa
Marzena Albrycht, Anna Przystupińska, Monika Pigulak- Kuś, Katarzyna Trętowska
Instytut Biologii, Zakład Ekologii, Badań Łowieckich i Ekoturystyki
e- mail: [email protected]
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Bogusław Bobek
363
Kinga Wierzbicka
Marta Wojciuch-Płoskonka
Maciej Ziobrowski
EPISTEME
15/2012
s.373-380
ISSN 1895-4421
SZKODY WYRZĄDZONE PRZEZ JELENIOWATE W UPRAWACH
LEŚNYCH NA TERENIE NADLEŚNICTWA LIDZBARK –
REGIONALNA DYREKCJA LASÓW PAŃSTWOWYCH W OLSZTYNIE
DAMAGES COUSED BY DEER IN YOUNG FOREST PLANTATIONS
IN FOREST DISTRICT LIDZBARK, REGIONAL DIRECTORATE OF
STATE FOREST IN OLSZTYN
Abstrakt. W listopadzie 2010r. i kwietniu 2011r. na 15 uprawach leśnych o łącznej
powierzchni 38,4ha wykonano ocenę szkód wyrządzonych przez jeleniowate
w Nadleśnictwie Lidzbark (RDLP-Olsztyn). Na każdym z transektów metodą
systematyczną przy pomocy siatki UTM mapy topograficznej wyznaczono punkty
pomiarowe, oceniając dwie sadzonki pod względem stanu pędu głównego oraz
stanu pędów bocznych. Jesienią 2010r. skontrolowano 4 820 drzewek, zaś wiosną
2011r. - 4 852. W listopadzie procent wszystkich istotnie uszkodzonych sadzonek
wynosił 13,0%. Gatunkami najintensywniej zgryzanymi przez jeleniowate były dąb,
brzoza i grab, których procent istotnie uszkodzonych sadzonek wynosił odpowiednio
56,1%, 29,3% i 21,4%. Uszkodzenia sadzonek sosny wynosiły 8,6%, buka 14,8%
a modrzewia 16,9%. W kwietniu procent wszystkich istotnie uszkodzonych sadzonek
wynosił 21,0%, wśród których najwyższy procent uszkodzeń zanotowano dla dębu
(72,0%), buka (42,1%), brzozy (34,2%) i modrzewia (20,4%). Jako działania ochronne
sugeruje się zmniejszenie zagęszczenia populacji jelenia z obecnego, wynoszącego
56,5 osobników/ 1000 ha do 25,0 osobników/ 1000 ha.
Słowa kluczowe: szkody łowieckie, uprawy leśne, transekt liniowy, Polska północnowschodnia
Summary. During November 2010 and April 2011, estimation of deer damage in
young forest plantation (n = 15) was carried out in Lidzbark Forest District, northeastern
Poland. Using line transects, number of saplings which were significantly damaged by
deer was recorded. In November, percent of significantly damaged saplings (n=4820)
amounted to 13,0%. The highest percent of damaged saplings (56,1% and 29,3%)
was found for oak and birch. Percent of pine, beech and larch saplings which were
significantly damaged amounted to 8,6%, 14,8% and 16,9% respectively. In Appril
percent of all saplings (n = 4852) seriously damaged by deer was equal to 21,0%.
The highest level of damages was recorded for oak (72,0%), beech (42,1%), birch
(34,2%), and larch (20,4%). It is suggested to reduce present red deer density from
56,5 animals/ 1000 ha to 25,0 individuals per 1000 ha of forest.
Key words: deer damage, young forest plantation, line transects, northeastern Poland
365
WSTĘP
W ostatnim półwieczu obserwuje się gwałtowny wzrost liczebności
jeleniowatych w lasach całej Europy [Apollonio et al. 2009]. Podobne
zjawisko występuje również w Polsce, gdzie według GUS w latach 2000
– 2010 liczebność jeleni wzrosła z 117,5 tyś. do 180,2 tys. osobników,
a saren z 597,1 tys. do 822,0 tys. zwierząt. Wzrost liczebności jeleniowatych
zwiększył ich presję na odnowienia leśne, roślinność runa leśnego oraz na
pola uprawne [Tremblay et al. 2007, Goryńska 1981, Pellerin et al. 2010].
Szkody, jakie jeleniowate wyrządzają w uprawach leśnych polegają na
zgryzaniu pędów sadzonek, spałowaniu głównych pędów młodych drzewek
oraz wydeptywaniu [Szukiel 2001, Gill 1992].
W Polsce Instrukcja Ochrony Lasu (2004) dokładnie precyzuje sposób oceny
czy dana sadzonka jest istotnie zgryzana. Podaje również zakresy udziału
istotnie uszkodzonych sadzonek na uprawach, określające znaczenie szkód
dla gospodarki leśnej, to jest czy wyrządzone szkody są nieistotne (do 20%
istotnie uszkodzonych sadzonek), lub istotne (przedział 21 – 50%) oraz kiedy
uprawę należy uznać za przepadłą (powyżej 50% istotnie uszkodzonych
sadzonek). Jednak Instrukcja Ochrony Lasu nie podaje żadnej metody
określenia procentu uszkodzonych sadzonek. Dlatego szkody na uprawach
określane są szacunkowo, bez stosowania obiektywnych pomiarów.
Powoduje to, iż oficjalne dane dotyczące uszkodzeń odnowień leśnych
przez jeleniowate nie odzwierciedlają rzeczywistego stopnia ich uszkodzeń
[Szyndler 2007, Mikoś i Merta 2009].
W Nadleśnictwie Lidzbark w latach 2005 – 2011 nastąpił wzrost zagęszczenia
populacji jelenia z 38,7 do 56,5 osobników/ 1000 ha lasu [Wójcik 2006,
Grzegorczyk 2011]. Dlatego też celem niniejszej pracy była ocena stopnia
uszkodzenia upraw leśnych w tym nadleśnictwie przy pomocy bezpośrednich
pomiarów istotnie uszkodzonych sadzonek przez jeleniowate.
MATERIAŁ I METODY
Nadleśnictwo Lidzbark obejmuje 31 213 ha lasów i jest położone na
terenie województwa warmińsko-mazurskiego. Administracyjnie należy
do Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych w Olsztynie. Dominującym
gatunkiem formującym drzewostan nadleśnictwa jest sosna, której udział
wynosi 77,7%. Inne gatunki drzew to brzoza, dąb oraz świerk, których udział
wynosi odpowiednio: 7,6%, 5,0% i 3,4% [Gregorczyk 2011].
Wykorzystując mapę topograficzną w skali 1:50 000 nanoszono na mapy
przeglądowe drzewostanów siatkę UTM. Powstała więźba 45 punktów,
z których co trzeci był wykorzystywany do wyznaczenia w pracy, gdzie
366
Szkody wyrządzone przez jeleniowate w uprawach leśnych…
wykonywano ocenę szkód uszkodzeń sadzonek. W listopadzie 2010
i kwietniu 2011 na wyznaczonych uprawach założonych w latach 20052010 wykonano ocenę szkód wyrządzanych tam przez jeleniowate. Na
każdej z badanych upraw wytyczono liniowy transekt stanowiący możliwie
najdłuższą przekątną odnowienia. Na każdym z transektów metodą
systematyczną wyznaczono punkty pomiarowe, których liczba uzależniona
była od powierzchni uprawy (uprawy do 0,5 ha – 30 punktów, uprawy 0,51
– 1,0 ha – 60 punktów, uprawy 1,1 – 1,5 ha – 90 punktów, uprawy 1,51 – 2,0
ha – 120 punktów, uprawy 2,1 – 2,5 ha – 160 punktów, uprawy 2,51 – 3,0 ha
– 180 punktów, uprawy o powierzchni większej, niż 3,1 ha – 210 punktów).
W punktach pomiarowych uprawy wbijano metalową tyczkę, a ocenie
podlegały dwie sadzonki znajdujące się w najmniejszej od niej odległości.
W przypadku każdej sadzonki notowany był jej gatunek, stan pędu głównego
(zgryziony/niezgryziony) oraz stan pędów bocznych (zgryzienie w 100%
lub w stopniu mniejszym niż 100%). Następnie dla poszczególnych upraw
wyliczono procent sadzonek uszkodzonych istotnie, przy czym za kryterium
szkody istotnej przyjęto zgryzienie pędu głównego, lub uszkodzenie 100%
pędów bocznych. Łącznie na terenie Nadleśnictwa Lidzbark skontrolowano
dwukrotnie 15 tych samych upraw w wieku 1-6 lat o łącznej powierzchni
38,4 ha. Jesienią 2010 sadzonki sosny i dębu były zabezpieczane chemicznie
przed zgryzaniem, natomiast sadzonki pozostałych gatunków nie były
zabezpieczane.
WYNIKI
Jesienią 2010r. na terenie Nadleśnictwa Lidzbark skontrolowano 15 upraw
o łącznej powierzchni 38,4 ha. Szczegółowej ocenie poddano 4 820 drzewek,
z czego najliczniejsze były sadzonki sosny (n=3623) i brzozy (n=427). Spośród
wszystkich sadzonek objętych szczegółową oceną w listopadzie 13,0%
(n=627) było istotnie uszkodzonych. Gatunkiem najintensywniej zgryzanym
był dąb, a następnie brzoza, których procent istotnie uszkodzonych sadzonek
wynosił odpowiednio 56,1% i 29,3%. Sadzonki sosny (n=3623) były istotnie
uszkodzone w stopniu 8,6% (Tab.1).
Wiosną 2011 roku na terenie 15 badanych upraw skontrolowano 4 852
sadzonki, wśród których były głownie sadzonki sosny (n=3 488), brzozy
(n=527), buka (n=487), modrzewia (n=162) oraz dębu (n=93). W kwietniu
2011 roku procent wszystkich uszkodzonych sadzonek wynosił 20,4%, był
więc wyraźnie wyższy od pomiarów wykonanych w listopadzie. Średnio na
wszystkich uprawach wiosną 2011 roku istotnie uszkodzonych było: 12,2%
sadzonek sosny, 20,4% modrzewia, 34,2% brzozy, 42,1% buka oraz 72,0%
dębu (Tab. 1).
367
Listopad 2010
Gatunek
N
Sosna
Brzoza
Kwiecień 2011
% uszk. istotnie
N
% uszk. istotnie
3 623
8,6
3 488
12,2
427
29,3
527
34,2
Buk
426
14,8
487
42,1
Dąb
173
56,1
93
72,0
Modrzew
136
16,9
162
20,4
Grab
28
21,4
58
82,8
Świerk
3
0,0
7
14,3
Lipa
2
0,0
24
75,0
Tab. 1. Liczba i procent sadzonek istotnie uszkodzonych w sezonie wegetacyjnym
(listopad 2010) oraz w sezonie wegetacyjnym i zimą (kwiecień 2011)
sezon wegetacyjny
sezon wegetacyjny i zimowy
Nr oddziału
Leśnictwo
N
% uszk istotnie
N
% uszk. istotnie
296a
Majdany
360
16,9
355
23,9
300g
Majdany
320
10,3
311
10,6
249b
Konopaty
313
25,2
319
39,5
2d
Konopaty
319
11,3
319
10,3
117b
Bryńsk
360
14,7
360
24,2
61b
Nowy Dwór
420
4,3
412
3,9
123a
Lubowidz
420
6,0
420
3,6
194a
Lubowidz
358
12,6
360
2,2
296g
Klonowo
240
0,8
240
13,3
271c
Klonowo
410
19,0
420
40,2
64f
Kostkowo
180
7,8
180
13,3
180c
Kiełpiny
320
8,8
360
20,7
254h
Klonowo
240
11,7
240
22,9
70h
Piaseczno
240
17,9
238
36,6
185j
Piaseczno
320
26,3
318
45,9
4 820
13,0
4852
20,4
Razem/Średnio**
Tab. 2. Procent istotnie uszkodzonych sadzonek w sezonie wegetacyjnym oraz
w ciągu całego roku w 15 uprawach na terenie Nadleśnictwa Lidzbark
368
W porównaniu do pomiarów jesiennych, podczas pomiarów wiosennych
większe uszkodzenia stwierdzono w 11 uprawach. W 4 uprawach pomiary
wiosenne wykazały niższy stopień uszkodzonych sadzonek, niż jesienią, co
prawdopodobnie spowodowane było zbyt małą liczbą wykonanych pomiarów
(Tab.2). Średnio dla wszystkich upraw tylko 36,7% szkód powstało zimą
(od grudnia do kwietnia). W sezonie wegetacyjnym powstało więc 63,3%
szkód w badanych uprawach . Jedynie na 5 powierzchniach (Klonowo296g,
271c, 254h; Kiełpiny 180c; Piaseczno70h) stwierdzono, iż większość szkód
(58,2%) powstało zimą. W pozostałych uprawach aż 85,1% sadzonek było
uszkodzonych w sezonie wegetacyjnym.
Ryc. 1. Procent istotnie uszkodzonych sadzonek poszczególnych gatunków w sezonie
wegetacyjnym oraz zimą
Zimą uszkodzonych było 26,8% sadzonek sosny, a pozostałe szkody (73,2%)
powstały w sezonie wegetacyjnym. Podobny trend zanotowano dla brzozy
i modrzewia, gdzie odpowiednio 30,6% i 30,5% uszkodzonych sadzonek
miało miejsce od grudnia do kwietnia. Jedynie wśród sadzonek buka (69,2%)
oraz dębu (69,0%) większość uszkodzeń miało miejsce zimą (Ryc.1).
Biorąc pod uwagę sosnę, która stanowi główny gatunek lasotwórczy, na
badanych uprawach w sezonie wegetacyjnym tylko 2 uprawy (Konopaty
249 b, Piaseczno 185) nieznacznie przekroczyły (24,3% oraz 22,9% istotnie
uszkodzonych sadzonek) poziom szkód uznanych za gospodarczo znośne
(Tab. 1). Natomiast wiosną znaczące uszkodzenia sadzonek sosny wykazano
na 4 spośród 15 badanych upraw (Majdany 296b, Konopaty 249b, Klonowo
271c, Piaseczno 185j). Udział istotnie uszkodzonych sadzonek wahał się tam
od 22,7% do 39,5% (Tabl. 2), a więc uprawy takie można zakwalifikować
jako istotnie uszkodzone.
369
DYSKUSJA
Poziom szkód w odnowieniach leśnych zależy głównie od zagęszczenia
populacji jeleniowatych [Tremblay et al. 2007, Gill 2009] i jest modyfikowany
przez wiele elementów środowiska leśnego, jak mozaikowatość siedlisk
leśnych, powierzchnia odnowień, rozdrobnienie kompleksów leśnych
oraz użytkowanie lasu, które determinuje przestrzenne rozmieszczenie
potencjalnej bazy pokarmowej i pokrycia osłonowego dla jeleni i saren
[Bobek et al. 1984, Drozd i Tyrowski 2005, Mikoś i Merta 2009].
Według otrzymanych wyników, ponad 20% badanych upraw sosnowych
było uszkodzonych istotnie, co wskazuje na konieczność podjęcia działań
ochronnych, których alternatywą jest grodzenie upraw lub regulacja
liczebności jeleniowatych. Jest bardzo prawdopodobne, że głównym sprawcą
uszkodzeń był jeleń, którego przewód pokarmowy jest dobrze przystosowany
do trawienia żeru pędowego [Bobek et al. 1992]. Wprawdzie zagęszczenie
populacji saren w Nadleśnictwie Lidzbark jest wysokie i wynosi 14,5
osobników/ 100 ha lasu [Gałka 2011], jednak jest wielce prawdopodobne,
że sarny powodowały uszkodzenia gatunków liściastych głównie w sezonie
wegetacyjnym, ponieważ konsumpcja zimowego pędu żerowego powoduje
ujemny bilans energetyczny zwierzęcia [Drożdż i Osiecki 1969].
Niekontrolowany wzrost liczebności populacji jelenia był spowodowany
brakiem obiektywnej inwentaryzacji tego gatunku. Wykonana w marcu 2011
ocena liczebności jelenia przy pomocy dużych powierzchni taksacyjnych
[Maruyama 1992] oraz analizy polowań zbiorowych [Bobek et al. 2009]
wykazała zagęszczenie populacji wynoszące 56,5 osobników/ 1000 ha
[Grzegorczyk 2011]. Jest to więc dwukrotnie więcej niż planowane do
osiągnięcia w roku 2017 docelowe zagęszczenie populacji jelenia (25,0
osobników/1000ha) określone przez wieloletnie łowieckie plany hodowlane
Nadleśnictwa Lidzbark. Aby ten wynik osiągnąć należałoby w każdym
kolejnym sezonie polowań pozyskiwać około 35% liczebności populacji
inwentaryzowanej.
370
LITERATURA
Apollonio M., R. Andersen and R. J. Putman (eds). 2009. European ungulates and
their management in the 21st century. Cambridge University Press
Bobek B, W. Frąckowiak, D. Merta, W. Rembacz, L. Wiśniowska. 2009. Strony 3549 w B. Bobek, J. Mikoś i R. Wasilewski (eds). Gospodarka łowiecka i ochrona
dzikich zwierząt na Pomorzu Gdańskim. PTL-RDLP Gdańsk. Gdańsk 2009. 35-39
Bobek B., K. Morow, K. Perzanowski i M. Kosobucka. 1992. Jeleń – monografia
przyrodniczo-łowiecka. Wydawnictwo „Świat” Warszawa
Bobek B., M. S. Boyce and M. Kosobucka. 1984. Factors affecting red deer (Cervus
elaphus) population density in southeastern Poland. J. Appl. Ecol. 21:881-890
Drozd L. i A. Tyrowski. 2005. Wpływ wybranych czynników środowiskowych na
szkody wyrządzane przez zwierzynę w lasach Lubelszczyzny. Sylwan, 10: 67 – 72
Gałka J. 2011.Ocena liczebności populacji sarny w Nadleśnictwie Lidzbark na
terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych w Olsztynie. Praca licencjacka.
Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie, Kraków 2011
Gill R. M. A. 1992. A review of damage by mammals in north temperate forest:
I. Deer. Forestry 65: 145 – 169
Gill R. M. A. 2009. The effects of varying deer density on natural regeneration in
Woodlands. Forestry
Goryńska W. 1981. Method of determining relations between the extent of damage in
farm crops, big game numbers, and environmental conditions. Acta Theriol. 26:
468-482
Grzegorczyk K. 2011. Ocena liczebności populacji jelenia w Nadleśnictwie Lidzbark
na terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych w Olsztynie. Praca
licencjacka. Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie, Kraków 2011
Maruyama N., 1992. The black count method for estimating sika deer and Japanesse
serow. Pages 53-61 w B. Bobek, K. Perzanowski and W.L. Regelin. Global trends
in wildlife management. Vol 2. Świat Press. Kraków-Warszawa
Pellerin M., S. Said, E. Richard, J. L. Hamann, C. Dubois – Coli and P. Hum. 2010.
Impact of deer on temperate forest vegetation and woody debris as protection of forest
regeneration against browsing. Forest Ecology and Management. 260: 429 – 437
Szukiel E. 2001. Ochrona drzew przed roślinożernymi ssakami. Centrum Informacyjne
Lasów Państwowych. Warszawa
Szyndler J. 2007. Uwagi do obowiązujących zasad wykonywania szacunku szkód od
zwierzyny w drzewostanach z propozycją ich korekty. Sylwan, 7: 58 – 69
Tremblay J. R., J. Huot and F. Potwin. 2007. Density related effects of deer browsing
on the regeneration dynamics of boreal forest. J. Appl. Ecol. 44: 552 – 562
371
Wójcik M. 2006. Ocena liczebności populacji jelenia szlachetnego (Cervus elaphus)
na terenie Nadleśnictwa Lidzbark, RDLP Olsztyn. Praca magisterska. Uniwersytet
Jagielloński, Kraków 2006
Wierzbicka Kinga, Wojciuch-Płoskonka Marta, Ziobrowski Maciej
Zakład Ekologii, Badań łowieckich i Ekoturystyki
ul. Podbrzezie, 331-054 Kraków
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Bogusław Bobek
372
IV. ZOOTECHNIKA I WETERYNARIA
Agnieszka Bąk
Wojciech Jagusiak
EPISTEME
15/2012
s.375-380
ISSN 1895-4421
WSTĘPNE OSZACOWANIA ODZIEDZICZALNOŚCI KONDYCJI
I LOKOMOCJI ORAZ INNYCH CECH POKROJU KRÓW RASY
POLSKIEJ HOLSZTYŃSKO-FRYZYJSKIEJ ODMIANY CZARNO-BIAŁEJ
PRELIMINARY ESTIMATES OF HERITABILITIES FOR
BODY CONDITION SCORE, LOCOMOTION AND OTHER
CONFORMATION TRAITS IN POLISH HOLSTEIN-FRIESIAN COWS
Abstrakt. Celem pracy było oszacowanie odziedziczalności lokomocji, kondycji oraz
pozostałych cech pokroju w populacji bydła rasy polskiej holsztyńsko‑fryzyjskiej.
Materiał do badań stanowił zbiór danych pochodzący z bazy SYMLEK Polskiej
Federacji Hodowców Bydła i Producentów Mleka. Obejmował on informacje o około
110 tysiącach krów ocenionych pod względem kondycji między 15 a 180 dniem
laktacji. Charakterystyka fenotypowa cech ostała przeprowadzona za pomocą pakietu
statystycznego SAS 9.2. Do szacowania parametrów genetycznych użyto metody
Bayesowskiej z wykorzystaniem algorytmu próbkowania Gibbsa. Wykorzystano zbiór
składający się z danych o krowach urodzonych w latach od 2005 do 2009, ocielonych
między 18 a 48 miesiącem życia. Były one córkami 3410 buhajów i pochodziły z 8671
obór. Średnia ocena kondycji (N=108570) wynosiła 5,06, a lokomocji (N=52262)
5,76. Oszacowano odziedziczalności wszystkich cech pokroju, w tym lokomocji
(h2=0,10) i kondycji (h2=0,24). Odziedziczalności cech związanych z wielkością krowy
były najwyższe (kaliber – 0,39 i wysokość w krzyżu – 0,40), natomiast najniższe
odziedziczalności miały cechy budowy nóg i racic (od 0,05 do 0,11).
Słowa kluczowe: bydło mleczne, cechy pokroju
Summary. The aim of this study was to estimate the heritabilities of locomotion,
body condition score (BCS) and other conformation traits of Polish Holstein Friesian
cattle. Material for the study was collected from the database SYMLEK Polish
Federation of Cattle Breeders and Dairy Farmers. It contained information of about
110 thousand cows evaluated in terms of BCS between 15th and 180th day of lactation.
The dataset was characterized using the statistical package SAS 9.2. To estimate
the genetic parameters Bayesian method with Gibbs sampling algorithm was used.
Cows were born from 2005 to 2009, calved between 18th and 48th month of age.
They were daughters of 3410 bulls and came from 8671 herds. Average score for the
condition (N=108570) was 5,06, and for locomotion (N=52262) 5,76. Heritabilities
of all conformation traits were estimated, including locomotion (h2=0,10) and BCS
(h2=0,24). Heritability for traits related to the size of the cows were higher (size – 0,39
and stature – 0,40), whereas the feet and leg traits were low (h2=0,05 to h2=0,11).
Key words: dairy cattle, conformation traits
375
WSTĘP
Dotychczas krowy mleczne postrzegano wyłącznie jako „producentki
mleka”; takie podejście umożliwiło podniesienie wydajności mlecznej
w Polsce w ciągu ostatnich 10 lat z ok. 5 400 do prawie 7 000 kg mleka
za laktację [PFHBiPM 2011]. Obecnie praca hodowlana nie jest już
jednostronnie ukierunkowana na podnoszenie wydajności mlecznej, a coraz większą wagę przywiązuje się do doskonalenia krów pod względem
cech funkcjonalnych. Cechy funkcjonalne nie są bezpośrednio związane
z wydajnością, ale pośrednio wpływają na długość użytkowania zwierząt w
stadzie i w ten sposób współdecydują o ekonomicznej opłacalności hodowli
bydła. Do najważniejszych cech funkcjonalnych należą cechy pokroju,
płodności, zdrowotności wymienia, przebieg ocieleń, śmiertelność cieląt
i długowieczność.
Spośród cech pokrojowych, w Polsce objęto dotychczas oceną wartości
genetycznej 5 cech opisowych, wysokość w krzyżu i 18 cech szczegółowych
ocenianych w skali liniowej. W międzynarodowej ocenie pokroju prowadzonej
przez Ośrodek Interbull w Uppsali uwzględnia się dwie cechy pokroju nie
włączone jeszcze do formuły polskiego indeksu selekcyjnego PF (Produkcja
i Funkcjonalność): lokomocję i ocenę kondycji (BCS) [Reents 2008].
Fenotypowa ocena cechy lokomocji polega na ocenie układu nóg i racic w ruchu oraz długości i kierunku kroku. Punktacja o wartości od 1 do 3 oznacza
wadliwy sposób poruszania się – kroki stawiane przez krowę są krótkie,
a tylne kończyny nie są ułożone równolegle w stosunku do kończyn
przednich. Ocena w granicach od 4 do 6 punktów odpowiada nieco lepszej
lokomocji. Najbardziej pożądana ocena wynosząca 9 pkt. przyznawana jest
krowom, których krok jest długi, a kończyny przednie i tylne ustawione są
względem siebie równolegle.
Leczenie chorób i urazów związanych z nogami i racicami wymaga
ponoszenia wysokich kosztów przez hodowców i producentów mleka. Enting
i in. [1997] podają, że w Holandii koszty te znajdują się na trzecim miejscu
po kosztach związanych z leczeniem lub brakowaniem krów z powodu
mastitis i niepłodności. Ocena wartości genetycznej krów pod względem
cech związanych z lokomocją i uwzględnienie jej wyników w selekcji mogą
w długofalowej perspektywie przyczynić się do zmniejszenia wspomnianych
wyżej kosztów. Kondycja (Body Condition Score - BCS), jako cecha pokroju
ważna z punktu widzenia typu użytkowego reprezentowanego przez krowę,
jest oceniana – podobnie jak lokomocja – w linowej skali dziewięciopunktowej.
Ocenę przeprowadza się razem z oceną innych cech pokrojowych w okresie
od 15 do 180 dnia laktacji. Cechy tej nie należy mylić z pięciopunktową,
szeroko stosowaną przez lekarzy weterynarii i zootechników, oceną kondycji
krowy w okresie okołoporodowym. W trakcie oceny BCS klasyfikator bierze
376
Wstępne oszacowania odziedziczalności kondycji i lokomocji…
pod uwagę stopień otłuszczenia partii zadu i lędźwi. Skrajne wartości ocen
wynoszące 1 lub 9 punktów przyznaje się krowom o bardzo słabej kondycji
lub krowom zbytnio otłuszczonym. Optymalna wartość oceny dla tej cechy
wynosząca 5 punktów oznacza średni stopień otłuszczenia.
Szereg opublikowanych prac wskazuje na związki miedzy kondycją a cechami
płodności. Bastin i in. [2010] w badaniach nad bydłem rasy holsztyńskofryzyjskiej w Belgii oszacowali wysoki, ujemny współczynnik korelacji
genetycznej między BCS a odstępem międzyciążowym, wynoszący ‑0,53.
Silna genetyczna korelacja oznacza, że BCS może okazać się przydatnym
narzędziem do pośredniej selekcji krów na krótszy odstęp międzyciążowy.
W Polsce fenotypowe dane dotyczące oceny lokomocji i kondycji są gromadzone
przez specjalistów grupy G15 od 2008 roku. Wielkość bazy danych istniejącej
obecnie w naszym kraju umożliwia przeprowadzenie analizy fenotypowej
i genetycznej dla obu wymienionych cech. Celem pracy było oszacowanie
odziedziczalności 24 cech pokroju, w tym lokomocji i kondycji w populacji
bydła rasy polskiej holsztyńsko‑fryzyjskiej odmiany czarno-białej.
MATERIAŁ I METODY
Materiał do badań stanowił zbiór danych z ocenami 24 cech pokroju
pochodzący z systemu SYMLEK Polskiej Federacji Hodowców Bydła
i Producentów Mleka. Zbiór poddano wstępnej edycji, pozostawiając
w nim dane dotyczące krów rasy polskiej holsztyńsko‑fryzyjskiej odmiany
czarno‑białej, urodzonych w latach od 2005 do 2009, ocielonych w wieku od
18 do 48 miesięcy, ocenionych pod względem pokroju (w tym cech lokomocji
lub kondycji) w okresie od 15 do 180 dnia laktacji, posiadających znanego
ojca. Na podstawie dat oceny pokroju i dat ocieleń oraz identyfikatorów
obór, każdą krowę przyporządkowano do odpowiedniej klasy fazy laktacji
i podklasy HYSC (stado‑rok‑ sezon ocielenia‑klasyfikator). Fazy laktacji
obliczono dzieląc okres między dniem ocielenia i dniem oceny pokroju na
15-dniowe odstępy. Łącznie utworzono jedenaście faz laktacji. Podklasy
HYSC utworzono w oparciu o podział roku na sezony zimowy – trwający
od października do marca i letni – od kwietnia do września. Opisany zbiór
wykorzystano do przeprowadzenia charakterystyki fenotypowej cech pokroju
za pomocą pakietu statystycznego SAS 9.2.
W celu przygotowania zbioru do oszacowania odziedziczalności cech
pokroju zostały nałożone dodatkowe restrykcje polegające na usunięciu grup
półsióstr liczących mniej niż 50 krów i podklas HYSC liczących mniej niż
10 krów. Po tak przeprowadzonej edycji zbiór obejmował dane dotyczące ok.
30 000 krów. Do szacowania odziedziczalności została wykorzystana metoda
Bayesowska z wykorzystaniem algorytmu próbkowania Gibbsa.
377
WYNIKI I DYSKUSJA
W tab.1. przedstawiono charakterystykę danych. Krowy pochodziły po ponad
3 tys. ojców, ale tylko około połowa ojców posiadała w zbiorze więcej niż
10 córek. Tylko ok. 1/3 stad posiadało więcej niż 10 krów. Struktura podklas
stado-rok-sezon-klasyfikator była jeszcze bardziej rozdrobniona.
Rozkład wartości ocen przyznanych za kondycję (N=108570) był zbliżony
do normalnego, ze średnią wynoszącą 5,06 i odchyleniem standardowym
1,21. Rozkład ocen dla lokomocji (N=52262) był lekko skośny, ze średnią
5,76 i odchyleniem standardowym 1,32. Liczba ocen lokomocji była
o połowę mniejsza od ocen dla kondycji, ponieważ lokomocję oceniano tylko
w oborach wolnostanowiskowych.
Liczba krów w stadzie
1
2–5
6 – 10
11 – 50
51 – 100
101 – 200
201 – 500
500 i więcej
Razem
Liczba ojców
Liczba stad
710
470
711
3530
354
1983
820
2300
568
252
189
90
46
45
12
1
3410
8671
Tab.1. Struktura danych.
Liczba HYSC
5882
13447
3154
1877
127
13
24500
Ocena przyznawana krowie znajdującej się w najbardziej korzystnej z punktu
widzenia hodowcy, kondycji wynosi 5 punktów, zatem średnia wartość
wynosząca 5,06, otrzymana dla polskiej populacji bydła phf w prezentowanej
pracy jest bliska optymalnej. Średnia oceny dla kondycji w populacji bydła
hf w Wielkiej Brytanii oszacowana przez [Banos i in. 2007] wynosiła 4,40
(± 1,65) i była niższa od średniej obliczonej dla polskiej populacji.
W przypadku lokomocji, najbardziej pożądanej postaci cechy odpowiada ocena
wynosząca 9 punktów. Średnia ocena dla lokomocji obliczona w populacji
bydła phf wynosiła tylko 5,76 i była dużo niższa od wartości optymalnej.
Średnia ocena lokomocji uzyskana w badaniach przeprowadzonych na
krajowej populacji bydła phf odmiany cb w Wielkopolsce [Pawlina i in. 2008]
wynosiła 6,22 (± 1,10), czyli była wyższa niż obliczona w prezentowanej
pracy. Z kolei Laursen i in. [2009] donoszą, że średnia ocen lokomocji dla
bydła duńskiego wynosi 5,31 z odchyleniem standardowym 1,51. Niskie
odziedziczalność cech związanych z budową nóg i racic w tym także
lokomocji wskazują, że poprawa tych cech na drodze selekcji może być
trudna i długotrwała.
378
Wstępne oszacowania odziedziczalności kondycji i lokomocji…
Oszacowane wartości odziedziczalności dla kondycji i lokomocji wyniosły
odpowiednio 0,24 i 0,10. Odziedziczalności kondycji szacowane w populacjach
bydła holsztyńsko-fryzyjskiego na świecie wahały się od 0,17 w Szwajcarii do 0,31
w USA [www.interbull.org]. Z kolei oszacowania odziedziczalności dla lokomocji
wynosiły od 0,06 w Kanadzie i Szwajcarii do 0,17 w Stanach Zjednoczonych [www.
interbull.org]. Zatem, uzyskane w ramach tej pracy wskaźniki odziedziczalności
można uznać za typowe dla bydła rasy holsztyńsko-fryzyjskiej.
Cecha
Kaliber
h2
Cecha
h2
0,39 Postawa nóg tylnych – widok z tyłu
0,07
Typ i budowa
0,26
Zawieszenie przednie wymienia
0,17
Nogi i racie
0,09
Zawieszenie tylne wymienia
0,19
Wymię
0,10
Więzadło środkowe wymienia
0,17
Ocena ogólna
0,18
Położenie wymienia
0,26
Wysokość w krzyżu
0,40
Szerokość wymienia
0,14
Głębokość tułowia
0,15
Ustawienie strzyków przednich
0,24
Szerokość klatki piersiowej
0,14
Długość strzyków
0,31
Ustawienie zadu
0,24
Ustawienie strzyków tylnych
0,25
Szerokość zadu
0,25
Charakter mleczny
0,18
Postawa nóg tylnych – widok
z boku
0,11
Kondycja
0,24
Racice
0,05
Lokomocja
0,10
Tab.2. Odziedziczalności 24 cech pokroju oszacowane dla polskiej populacji krów
rasy phf urodzonych w latach 2005-2009.
Wśród cech pokroju, cechy związane z wielkością krowy (kaliber i wysokość
w krzyżu) miały na ogół wyższą odziedziczalność od pozostałych (tab. 2).
Najniższą odziedziczalnością charakteryzowały się cechy budowy nóg i racic.
Wyniki te są zbieżne z oszacowaniami odziedziczalności dla cech pokroju
szwajcarskiego bydła hf, uzyskanymi przez Kadarmideena i Wegmanna [2003].
WNIOSKI
Oszacowane odziedziczalności dla cech pokroju w polskiej populacji bydła
holsztyńsko-fryzyjskiego należy ocenić jako przeciętne i nie odbiegające od
wartości uzyskanych w innych krajach. Średnia ocena kondycji jest bliska
wartości optymalnej, podczas, gdy średnia ocena lokomocji jest zbyt niska,
a zatem cecha ta wymaga doskonalenia.
379
LITERATURA
Banos G., Brotherstone S., Coffey M.P. 2007. Prenatal Maternal Effects on Body
Condition Score, Female Fertility, and Milk Yield of Dairy Cows. J. Dairy Sci.
90:3490–3499.
Bastin C., Gillon A., Massart X., Bertozzi C., Vanderick S., Gengler N. 2010. Genetic
correlations among body condition score, yield and fertility in multiparous cows
using random regression models. Materiały konferencyjne, 9. Światowy Kongres
Genetyki Stosowanej w Hodowli Zwierząt (WCGALP). Lipsk.
Enting H., Kooij D., Dijkhuizen A.A., Huirne R.B.M., Noordhuizen-Stassen E.N.
1997. Economic losses due to clinical lameness in dairy cattle. Livest Prod Sci.
49:259-267.
Kadarmideen H.N., Wegmann S. 2003. Genetic Parameters for Body Condition Score
and its Relationship with Type and Production Traits in Swiss Holsteins. J. Dairy
Sci. 86:3685–3693.
Laursen M.V., Boelling D., Mark T. 2009. Genetic parameters for claw and leg
health, foot and leg conformation, and locomotion in Danish Holsteins. J. Dairy
Sci. 92:1770-1777.
Pawlina E., Pankowski M., Kruszyński W. 2008. Ocena cech pokrojowych i ich
związku z użytkowością mleczną krów rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej
odmiany czarno-białej. Zesz. Nauk. UP Wroc., Biol. Hod. Zwierz., LVI, 567,
169–176.
PFHBiPM (Polska Federacja Hodowców Bydła i Producentów Mleka). 2011. Ocena
i hodowla bydła mlecznego. Dane za rok 2010. Warszawa.
Reents R. Interbull SC. 2008. Materiały konferencyjne, 36 Sesja Międzynarodowego
Komitetu Kontroli Użytkowości Zwierząt (ICAR). Niagra Falls.
www.interbull.org
mgr inż. Agnieszka Bąk, dr hab. inż. Wojciech Jagusiak
Katedra Genetyki i Metod Doskonalenia Zwierząt
al. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków
Opiekun naukowy: dr hab. inż. Wojciech Jagusiak
380
Anna Czubacka
Kamila Klimek
EPISTEME
15/2012
s. 381-386
ISSN 1895-4421
ANALIZA EMISJI CO2 W OBORZE WOLNOSTANOWISKOWEJ
BYDŁA MLECZNEGO
ANALYSIS OF CO2 EMISSIONS IN THE DAIRY CATTLE BARN
Abstrakt. W badaniach przeprowadzono analizę emisji dwutlenku węgla w budynku
inwentarskim wolnostanowiskowym dla bydła mlecznego. Ten system chowu
umożliwia względną swobodę przemieszczania, odpoczynku czy pobierania paszy.
By zwierzęta były w pełni wydajne wszystkie składowe mikroklimatu muszą być na
optymalnym poziomie. Szczególnie ważne jest stężenie szkodliwych zanieczyszczeń
gazowych (dwutlenku węgla, amoniaku, siarkowodoru) w powietrzu. Sprawna
wentylacja jest w stanie zapewnić odpowiednie warunki w oborze. Badania były
przeprowadzone jesienią oraz zimą, w miesiącach, gdzie zagrożenie przekroczenia
dopuszczalnych stężeń wzrasta. W październiku stężenie dwutlenku węgla dochodziło
do 1500ppm, zimą przekraczało 2000ppm.
Słowa kluczowe: mikroklimat, system chowu, bydło mleczne, obory wolnostanowiskowe, temperatura, stężenie dwutlenku węgla , emisja
Abstrakt. In tests the analysis of carbon dioxide emission is carried out. It was
done in a free positioned stock house for dairy cattle. Such farming system allows
relative freedom of movement, rest, fodder intake. For animals to be fully productive
all components of microclimate must be on optimal level. Particularly important
is concentration of harmful pollutants in a form of gas (carbon dioxide, ammonia,
hydrogen sulfide) in the air. Efficient ventilation can provide adequate conditions in
the barn. The research was carried out in autumn and winter, in months, when the
risk of exceeding permitted level increases. The concentration of carbon dioxide in
October reached 1500ppm (parts per million) in winter it exceeded 2000 parts per
million.
Keywords: microclimate, the system of farming, dairy cattle
381
WSTĘP
Jednym z ważniejszych czynników wpływających na efektywność produkcji
i dobrostan zwierząt są warunki mikroklimatyczne. Dlatego istotne jest
kształtowanie ich, już na etapie projektowania budynku. Stwierdzono,
że utrzymywanie zwierząt w pomieszczeniach chłodnych, wilgotnych,
z niedostateczną wentylacją i przeciągami powoduje obniżenie wydajności
o 10-14%, większe zużycie pasz na jednostkę produkcji o 12-35% oraz 2-3
krotny wzrost zachorowalności [Fiedorowicz i in. 2009]. Mikroklimat ma
również wpływ na stan budynku inwentarskiego i jego trwałość [Fiedorowicz,
Łochowski 2008]. Mikroklimat w oborze tworzą: temperatura i wilgotność
powietrza, ochładzanie pomieszczeń, hałas i oświetlenie, prędkość ruchu
powietrza, koncentracja zanieczyszczeń gazowych w powietrzu budynku
[Fiedorowicz i in. 2009]. Obecność w pomieszczeniach inwentarskich
szkodliwych gazów wynika przede wszystkim z zachodzących procesów
rozkładu kału i moczu, wydzielania substancji lotnych z zadawanych pasz.
Spośród wielu zanieczyszczeń gazowych podstawowe znaczenie mają
dwutlenek węgla (CO2), siarkowodór (H2S) i amoniak (NH3), z uwagi na ich
dużą koncentrację i ogromną szkodliwość [Marciniak i inni 2005]. Powyższe
składowe mikroklimatu należy utrzymywać na poziomie nieszkodliwym
dla zwierząt. T. Głuski zauważa, że na mikroklimat mają również wpływ
procesy technologiczne związane z obsługą zwierząt, układ funkcjonalny
i rozwiązania konstrukcyjne budynku oraz rodzaj i sposób działania wentylacji
[Głuski 2008]. Pomiary przeprowadzono w budynku wolnostanowiskowym
stwarzającym optymalne warunki do pobierania paszy oraz odpoczynku.
Celem pracy było zbadanie warunków panujących w oborze zarówno
podczas łagodnej temperatury jesienią jak i bardzo niskiej zimą na zewnątrz
budynku pod kątem dobrostanu zwierząt.
MATERIAŁ I METODY
Pomiary przeprowadzono w oborze we wsi Ossowa (pod Radzyniem).
Budynek obory przeznaczony jest do chowu krów mlecznych w ilości około
80 sztuk w systemie ściołowym. Budynek posiada wymiary w rzucie 48,56
x 22,60 m. Budynek jest parterowy, niepodpiwniczony z niesymetrycznym
stropodachem. Główną część budynku stanowi hala dla zwierząt. W hali tej
wyodrębniono korytarz paszowy, legowiska dla krów oraz kanały gnojowe.
Ponad to w budynku znajduje się hala udojowa, zlewnia mleka oraz
pomieszczenia socjalno-sanitarne.Wentylacja budynku jest grawitacyjna,
wywiew powietrza odbywa się poprzez kalenicę. Otwór ten, jest przykryty
przezroczystymi płytami, zapewniającymi również oświetlenie hali głównej.
Budynek jest wyposażony w instalację wodną, kanalizacyjną i energetyczną.
Budynek nie jest ogrzewany.
382
Analiza emisji CO2 w oborze wolnostanowiskowej bydła mlecznego
Temperatura była rejestrowana miernikami firmy Comarc, jeden z nich był
umieszczony na zewnątrz budynku, dwa wewnątrz. Pierwszy 1,5 m. od wejścia,
drugi obok miernika dwutlenku węgla. Dwutlenek węgla był rejestrowany
miernikiem firmy ACR Owl, model 500. Został umieszczony w środku długości
hali. Pomiary odbywały się w dniach 12 - 17 X 2008 r. oraz 18 - 23 I 2009 r.
WYNIKI
Wyniki badań zamieszczono w tabelach 1,2,3,4 i na rysunkach 1,2.
Data
12.10.08
13.10.08
14.10.08
15.10.08
16.10.08
17.10.08
śr. temp. na
zew w oC
11,8
12,4
13,5
13,2
11,5
11,6
min
6,9
7,1
6,8
6,6
6,3
6,1
max
14,5
15,1
15,3
15,0
14,7
14,3
Tab. 1. Temperatura powietrza na zewnątrz budynku gospodarskiego od 12.10.2008 do 17.10.2008 r.
Data
Temp. zewnętrzna w oC
średnia
min
max
18.01.2009
-19,1
-20,1
-17,8
19.01.2009
-19,4
-20,5
-18,0
20.01.2009
-19,85
-20,4
-17,7
21.01.2009
-19,3
-21,0
-12,1
22.01.2009
-20,5
-22,2
-18,8
23.01.2009
-20,15
-22,2
-19,1
Tab. 2. Temperatura powietrza na zewnątrz budynku gospodarskiego od 20.01.2009 r. do 23.01.2009 r.
Data
Temp. w hali w oC
średnia
min
max
18.01.2009
-2,1
-4,7
+0,9
19.01.2009
-2,3
-4,9
+0,5
20.01.2009
-3,2
-5,2
+0,2
21.01.2009
-3,35
-5,8
-1,0
22. 01.2009
-1,1
-3,0
-0,7
23. 01.2009
-0,1
-3,0
+0,5
Tab. 3. Temperatura powietrza wewnątrz budynku gospodarskiego od 20.01.2009 do
23.01.2009 r., pierwszy miernik
383
Data
Temp. w hali w oC
średnia
min
max
18.01.2009
-3,7
-6,7
-2,3
19.01.2009
-3,9
-6,8
-2,4
20.01.2009
-4,8
-7,4
-1,6
21.01.2009
-5,65
-8,2
-2,2
22. 01.2009
-3,4
-6,3
-3,6
23. 01.2009
-1,95
-1,0
-4,6
Tab. 4. Temperatura powietrza wewnątrz budynku gospodarskiego od 20.01.2009
do 23.01.2009 r., drugi miernik
Rys. 1 Wykres zarejestrowanego stężenia CO2 w oborze od 12.10.2008 do 17.10.2008 r.
DYSKUSJA I WNIOSKI
Najwyższe stężenia CO2 w dniach 12 - 17.10 miały miejsce 12 i 14 października
w nocy i osiągało 1599,265 ppm. Najniższe stężenia CO2 miały miejsce ok.
godz. 10 i 16. Minimalne zarejestrowane stężenie wyniosło 496,324 ppm.
Średnia stężeń 909,958 ppm. Najwyższe stężenie CO2 przypadło w dniu
14.10.2008 r. najwyższej temperatury na zewnątrz 15,3 oC. Zwierzęta nie
były narażone na oddziaływanie niekorzystnych czynników.
Stężenie CO2 w przedziale dni 18-23 stycznia średnio wynosiło 1472,550
ppm. Najwyższe stężenie osiągnęło 2334,559 ppm, najniższe 802,696 ppm.
Także, w przypadku stycznia stężenie nie przekroczyło 3000 ppm.
384
Analiza emisji CO2 w oborze wolnostanowiskowej bydła mlecznego
W dniach 18-23 stycznia temperatury na zewnątrz budynku inwentarskiego
oscylowały wokół minus 20oC, miało to wpływ na temperaturę w hali
zwierząt, która wahała się od minus 8,2oC przy drzwiach do plus 0,9 oC.
Rys. 2. Wykres zarejestrowanego stężenia CO2 w oborze od 18.01.2009 do 23.01.2009 r.
LITERATURA
Daniel Z., 2008. Wpływ mikroklimatu obory na mleczność krów. Inżynieria Rolnicza
9(107):67-73
Fiedorowicz G., Łochowski B., 2008. Mikroklimat pomieszczeń w oborach
wolnostanowiskowych w okresie letnim. Problemy Inżynierii Rolniczej, 4:111-125
Fiedorowicz G., Łochowski B., Mazur K., 2009. Mikroklimat pomieszczeń
w oborach wolnostanowiskowych w okresie zimowym. Problemy Inżynierii
Rolniczej,4:133-139
Głuski T., 2008. Metody określania temperatury wewnętrznej w budynkach dla bydła.
Inżynieria Rolnicza 2(100):31-36
Marciniak A., Romaniuk W., Tomza A., 2005. Wpływ sytemu chowu na koncentrację
zanieczyszczeń gazowych (NH3, CO2, H2S) w oborach wolnostanowiskowych.
Problemy Inżynierii Rolniczej,4: 71-77
385
Anna Czubacka
Katedra Melioracji i Budownictwa Rolniczego
Opiekun naukowy: dr hab. Tadeusz Głuski, prof. nadzw. UP
Kamila Klimek
Katedra Matematyki Stosowanej
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Zofia Hanusz
386
Beata Marciniak
EPISTEME
15/2012
s. 387-392
ISSN 1895-4421
WPŁYW WYDAJNOŚCI RUCHU NA DZIELNOŚĆ WYŚCIGOWĄ
KLACZY CZYSTEJ KRWI ARABSKIEJ
THE INFLUENCE OF MOVEMENT ABILITY ON RACING
PERFORMANCE OF PUREBRED ARABIAN MARES
Abstrakt. Dotychczasowe badania ujawniły zależność pomiędzy cechami pokrojowymi koni a ich wartością użytkową. Duży wpływ na ocenę pokroju ma
wydajność ruchowa. Celem pracy była ocena wskaźników ruchu w stępie i kłusie
u klaczy czystej krwi arabskiej pochodzących ze stadnin państwowych w korelacji
z ich dzielnością wyścigową wyrażoną wskaźnikami Wp, We i Kwd. Zaobserwowano
statystycznie istotne różnice w wartościach wskaźników ruchu pomiędzy klaczami
z różnych stadnin, przy braku istotnych różnic ich wskaźników dzielności
wyścigowej. Stwierdzono istnienie zależności pomiędzy wskaźnikami ruchu
a dzielnością wyścigową. Powyższe wyniki obligują do kontynuacji badań w tym
zakresie prowadzonych na liczniejszym materiale.
Słowa kluczowe: wydajność ruchu, dzielność wyścigowa, wartość użytkowa koni,
próby dzielności
Summary. The research so far revealed the dependency between horse’s morphology
and use value. The movement ability has the great impact on its type evaluation.
The aim of this study was to assess some movement characteristics in walk and trot
of the purebred Arabian mares from the national studs, and then to corralate them
with its racing performance indicators. The significant differences in movement
indicators values in mares from different studs were shown. There is also a lack of
significant differences between racing performance indicators. The results display
a high correlation between movement and racing performance indicators.
Key words: movement ability, racing performance, horses’ use value, performance tests
387
Beata Marciniak
WSTĘP
Koń o wysokich walorach użytkowości powinien odznaczać się bardzo dobrą
jakością ruchu, przekładającą się na jego wyniki podczas pracy w różnych
kierunkach. Wydajny i efektowny ruch jest szczególnie ceniony u koni
czystej krwi arabskiej. Jest to jedno z podstawowych kryteriów branych pod
uwage podczas selekcji hodowlanej prowadzonej w obrębie tej rasy, zarówno
w kontekście oceny urody konia arabskiego jak też jego dzielności na torach
wyścigowych. Ze względu na konieczność zachowania u koni arabskich
typowych dla nich cech, takich jak duża wytrzymałość i odporność na
niekorzystne czynniki środowiskowe, ocena ich dzielności wyścigowej nabiera
szczególnego znaczenia [Pikuła i Grzesiak 2003]. Obiektywną ocenę w tym
zakresie zapewniają łatwomierzalne wskaźniki tj. współczynnik powodzenia
(Wp), współczynnik intensywności eksploatacji (We) oraz kryterium
wczesności dojrzewania (Kwd) [Budzyński i Chmiel 1994]. Na efektywność
użytkowania konia wpływają także: interier, cechy psychiczne [Kaproń i in.
2000], trening, chęć do pracy i współpracy z człowiekiem [Kaproń 1999],
a także czynniki środowiskowe, w tym obiekt hodowlany [Kaproń i in. 2001].
Za cel niniejszych badań przyjęto oszacowanie wpływu efektywności ruchu
w dwóch chodach podstawowych – stępie i kłusie, na dzielność wyścigową
klaczy czystej krwi arabskiej pochodzących z różnych stadnin.
MATERIAŁ I METODY
Badania wykonano w latach 1995-2005 w Katedrze Etologii i Podstaw
Technologii Produkcji Zwierzęcej. Ocenie poddano 258 klaczy czystej
krwi arabskiej pochodzących ze stadnin państwowych w: Białce, Janowie
Podlaskim i Michałowie. Wskaźniki ruchu oszacowano wg metody
opracowanej przez prof. Mariana Budzyńskiego. W tym celu u każdej klaczy
prowadzonej w ręku na luźnej wodzy dokonano pomiaru długości 5 kroków
po rozpędzeniu się w stępie, a następnie w kłusie, mierząc jednocześnie
czas ich trwania. Pomiarów dokonano w 3 powtórzeniach i wyciągnięto
z nich wartości średnie. Na tej podstawie dla każdego z analizowanych
chodów wyliczono: czas trwania (s) i długość (m) jednego kroku, prędkość
ruchu (m/s), częstotliwość kroków na minutę. Metoda ta obecna jest od lat
w literaturze polsko- i obcojęzycznej. Ponadto dla każdej klaczy wyliczono
wskaźniki dzielności wyścigowej, takie jak: współczynnik powodzenia
(Wp), czyli suma wygranych nagród osobnika pomnożona przez liczebność
rocznika podzielone przez sumę nagród rocznika w danym sezonie,
współczynnik intensywności eksploatacji (We) będący stosunkiem liczby
startów osobnika do średniej liczby startów osobników danej płci w tym
samym sezonie, kryterium wczesności dojrzewania (Kwd) wyrażane przez
388
Wpływ wydajności ruchu na dzielność wyścigową klaczy…
kolejny numer sezonu wyścigowego, na który przypadł najwyższy Wp i We
w karierze konia [Budzyński i Chmiel 1994]. W analizach uwzględniono
sezony z najwyższym Wp i We dla każdej z ocenianych klaczy. Następnie
wyliczono współczynniki korelacji pomiędzy wartościami wskaźników
ruchu i wskaźników dzielności wyścigowej. Uzyskane wyniki poddano
analizie statystycznej z wykorzystaniem testu t-Studenta.
WYNIKI I DYSKUSJA
Wskaźniki
dzielności
wyścigowej
Kwd
1,11
1,17
0,32
1,13
0,34
1,12
0,37
0,32
We
1,04
0,99
0,36
1,03
0,33
1,07
0,39
0,23
Wp
0,87
1,16
1,04
1,00
1,11
0,98
1,70
0,59
częst.
[kr./min]
91,80
9,38
92,28
7,78
90,58
91,55
7,89
6,50
V [m/s]
4,08
0,82
3,94
0,71
3,98
4,00
0,72
0,62
l [m]
2,66
0,37
2,56
0,39
2,64
2,62
0,37
0,36
t [s]
0,66
0,06
0,65A
0,05
0,67A
0,66
0,06
0,06
częst.
[kr./min]
45,60
11,20
42,46A
10,42
51,35A
46,47
11,43
12,66
V [m/s]
1,25
0,36
1,14A
0,31
1,26
0,35
1,38A
1,61
0,16
0,39
l [m]
1,63
0,16
1,61
t [s]
1,39a
s
s
Razem
n = 258
0,33
x
1,37
x
Kłus
0,30
Michałów
n = 143
0,16
s
1,60
x
0,17
Janów
Podlaski
n = 96
1,48B
s
0,27
x
1,24aB
Wskaźniki
statystyczne
Białka
n = 19
Stęp
0,30
Stadnina
Wskaźniki ruchu
Tab. 1. Średnie wartości wskaźników ruchu w stępie i kłusie oraz dzielności
wyścigowej klaczy czystej krwi arabskiej pochodzących z poszczególnych stadnin
państwowych. Wartości oznaczone tymi samymi literami w kolumnach różnią się
statystycznie istotnie: małymi przy p≤0,05; dużymi przy p≤0,01
389
Beata Marciniak
Kwd
1,000
We
1,000
-0,860
Wp
1,000
-0,721
0,974
częst.
[kr./min]
0,404
-0,925
0,601
V [m/s]
-0,928
0,412
-0,820
l [m]
-0,981
0,842
-0,999
t [s]
-0,615
0,990
-0,778
częst.
[kr./min]
0,952
-0,662
-0,474
0,982
-0,747
V [m/s]
-0,189
Kwd
-0,339
-0,576
l [m]
We
-0,959
-0,54
t [s]
Kłus
0,680
Wp
Stęp
0,496
Wskaźniki ruchu
Wskaźniki
dzielności
wyścigowej
Tab. 2. Współczynniki korelacji zachodzące pomiędzy wartością wskaźników ruchu
w stępie i kłusie i dzielnością wyścigową klaczy czystej krwi arabskiej
Zaobserwowano statystycznie istotne różnice pomiędzy wartościami
wskaźników ruchu klaczy pochodzących z różnych stadnin (tab.1).
Prawdopodobnie wynika to z czynników pochodzeniowych (prowadzenie
hodowli w ramach odrębnych linii genealogicznych w każdym obiekcie
hodowlanym) oraz środowiskowych (trening, warunki utrzymania).
Największą średnią prędkość ruchu w stępie (1,38±0,39m/s), a także
częstotliwość kroków osiągnęły klacze ze stadniny w Michałowie,
jednocześnie wykazując najniższe wartości średnie czasu trwania (1,24±0,30s)
i długości jednego kroku (1,60±0,17m) w tym chodzie. Najdłuższy krok
w stępie, podobnie jak i w kłusie (odpowiednio 1,63±0,16 m i 2,66±0,37 m)
charakteryzował klacze z Białki. Klacze z Janowa Podlaskiego cechowały się
najniższymi wartościami większości wskaźników ruchu, tj. prędkości ruchu
(1,14±0,31m/s) i częstości kroków w stępie (42,46±10,42kr./min) różniącymi
się statystycznie istotnie od wartości najwyższych uzyskanych przez klacze
michałowskie; prędkości ruchu w kłusie (3,94±0,71m/s), długością kroku
w kłusie (2,56±0,39m) oraz średnim czasem trwania kroku w kłusie (0,65 ±
0,05s) różniącym się statystycznie istotnie od wyniku klaczy michałowskich.
Jednakże klacze z Janowa Podlaskiego odznaczały się najdłuższym czasem
trwania kroku w stępie (1,48±0,27s) statystycznie istotnie różniącym się od
pozostałych grup, a także najwyższą średnią częstością kroków w kłusie
(92,28±7,78kr./min). Klacze janowskie charakteryzowała najwyższa wartość
współczynnika powodzenia Wp (1,16±1,7) i Kwd (1,17±0,37). Najwyższą
średnią wartość wskaźnika We odnotowano dla grupy klaczy pochodzących
z Białki, przy czym klacze te uzyskały jednocześnie najniższe wartości
pozostałych dwóch mierników dzielności wyścigowej (Wp i Kwd). Z analizy
wyliczonych współczynników korelacji (tab. 2) wynika, że pomiędzy średnimi
wartościami wskaźników ruchu w stępie i kłusie oraz wskaźników dzielności
390
Wpływ wydajności ruchu na dzielność wyścigową klaczy…
wyścigowej zachodzą statystycznie istotne relacje (wartości statystyki
t dla każdego współczynnika korelacji znalazły się w obszarze krytycznym
rozkładu t-Studenta), w głównej mierze o charakterze ujemnym. Na tej
podstawie można wnioskować, że wyższy poziom dzielności wyścigowej
wyrażonej przez Wp i Kwd charakteryzował klacze o krótszym kroku
i mniejszej prędkości ruchu zarówno w stępie jak i kłusie. W kłusie większa
częstotliwość kroku wpływała korzystnie na wartość Wp i Kwd. Przeciwną
zależność odnotowano dla stępu. Klacze o wysokim We stawiały krótsze
pod względem czasu i długości kroki w stępie oraz rzadsze kroki w kłusie niż
klacze o niższym We. Należy podkreślić, że specyfika selekcji koni czystej
krwi arabskich idzie w kierunku preferowania osobników charakteryzujących
się większą wytrzymałością, a nie szybkością. Stąd też konie czystej krwi
arabskiej w przeciwieństwie do pełnej krwi angielskiej biegają na dłuższych
dystansach i pod większym obciążeniem. Uzyskane w badaniach własnych
zależności, tj. brak dodatniego wpływu długości kroku i prędkości ruchu na
wartość Wp można tłumaczyć celami selekcyjnymi przyjętymi w hodowli
koni czystej krwi arabskiej. Istotne zależności pomiędzy wynikami prób
dzielności a oceną za pokrój, w tym motorykę ruchu, zauważyli Kaproń
i in. [2006] badając dwa systemy bonitacji koni, własny oraz tradycyjny
stosowany podczas oficjalnych prób dzielności na torach wyścigowych.
W Polsce, w przeciwieństwie do hodowli zagranicznych, gdzie wskaźniki
ruchu takie jak długość kroku od dawna stanowią element oceny w próbach
dzielności [Sapuła i in. 2004], obiektywne mierniki wydajności ruchowej
wciąż nie są w pełni wykorzystywane w selekcji koni.
WNIOSKI
• Stwierdzono statystycznie istotne różnice w średnich wartościach
wskaźników ruchu w stępie i kłusie u koni pochodzących z różnych
obiektów hodowlanych.
• Pomiędzy wszystkim wskaźnikami wydajności ruchu i dzielności
wyścigowej wystąpiły statystycznie istotne (w większości ujemne)
korelacje. Czas trwania, długość, prędkość i częstotliwość kroków
w stępie i kłusie istotnie wpływały na wartości wskaźników Wp, We i Kwd.
391
Beata Marciniak
LITERATURA
Budzyński M. Chmiel K. 1994. Rejestr wartości użytkowej polskich koni czystej krwi
arabskiej. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Lublinie
Kaproń M. 1999. Metody doskonalenia koni. Wydawnictwo Akademii Rolniczej
w Lublinie
Kaproń M. Janczarek I. Pluta J. 2000. Zależność między wskaźnikami pokrojowymi
a dzielnością wyścigową. Zeszyty Naukowe PTZ. Przegląd Hodowlany, 50, 107-118
Kaproń M. Janczarek I. Suska A. Czerniak E. 2001. Wpływ jakości toru oraz
temperatury powietrza na wskaźniki dzielności wyścigowej koni pełnej krwi
angielskiej. Roczniki Naukowe Zootechniki, Suplement, 14, 133-141
Kaproń M.,Janczarek I. Marchel I. Grochowski W. 2006. Współzależność między
dwoma systemami bonitacji pokroju ogierów półkrwi a wskaźnikami oficjalnych
prób dzielności. Komunikaty Naukowe LXXI zjazdu PTZ w Bydgoszczy, 3, 13-14
Pikuła R. Grzesiak W. 2003. Analiza zmienności mierników wartości wyścigowej koni
czystej krwi arabskiej. Zeszyty Naukowe. Przegląd Hodowlany, 68 (5), 234-240
Sapuła M. Budzyńska M. Kamieniak J. Krupa W. Hetman M. Zamoyska A. 2004.
Wpływ treningu 100-dniowego i stopnia pobudliwości nerwowej ogierów na
zmiany mechaniki ich ruchu. Annales UMCS, sectio EE, vol. XXII, 31, 229-235
Beata Marciniak
Katedra Etologii i Podstaw Technologii Produkcji Zwierzęcej,
Wydział Biologii i Hodowli Zwierząt
Opiekun naukowy: dr hab. Jatrosław Kamieniak
392
V. OGRODNICTWO I ARCHITEKTURA
KRAJOBRAZU
EPISTEME
15/2012
s.395-401
ISSN 1895-4421
WPŁYW ZRÓŻNICOWANEJ WIEKOWO ROZSADY I TERMINU
UPRAWY NA AKTYWNOŚĆ ANTYOKSYDACYJNĄ ORAZ
ZAWARTOŚĆ ZWIĄZKÓW FENOLOWYCH W LIŚCIACH BROKUŁU
W FAZIE WIĄZANIA RÓŻ
EFFECT OF TRANSPLANTS AGE AND GROWING SEASON ON
ANTIOXIDANT ACTIVITY AND PHENOLIC COMPOUNDS IN
BROCCOLI LEAVES IN THE STAGE OF FLOWER BUDS FORMING
Abstrakt. Brokuł, jako smaczne warzywo o wyjątkowych właściwościach
prozdrowotnych, cieszy się zainteresowaniem zarówno wśród konsumentów, jak
i plantatorów. Na wysokość plonu oraz jego wartość biologiczną w znacznym stopniu
wpływa przyjęta metoda uprawy. Krytycznym momentem w cyklu uprawowym
brokułu jest okres formowania róż. Zawiązywanie pąków jest dla rośliny dużym
wydatkiem energetycznym i wymaga wzmożenia aktywności metabolicznej
tkanek asymilacyjnych, które w tym okresie wymagają szczególnej ochrony
antyoksydacyjnej. W badaniach wykazano, że liście roślin w letnim terminie uprawy
charakteryzowały się istotnie wyższą aktywnością antyrodnikową względem rodnika
DPPH i zawartością związków fenolowych oraz aktywnością katalazy i peroksydazy
niż w uprawie na zbiór jesienny. Nie stwierdzono różnic pomiędzy uprawą z rozsady
młodszej (4-tygodniowej) i starszej (8-tygodniowej). W terminie jesiennym
zanotowano istotnie wyższą aktywność katalazy i peroksydazy w uprawie z rozsady
młodszej niż starszej.
Słowa kluczowe: brokuł, aktywność antyoksydacyjna, związki fenolowe, katalaza,
peroksydaza
Summary. Broccoli as a tasty vegetable with unique health-promoting properties,
attract the interest of both consumers and growers. The adapted method of cultivation
affects the yield and its biological value. a critical moment in broccoli development
is the period of florets formation, in which the plant needs increased production of
energy and metabolites. Metabolic activity of assimilation tissues must be enhanced
and the special antioxidant protection is necessary. The studies showed that the leaves
of broccoli plants grown in summer cycle are characterized by significantly higher
antiradical activity against DPPH and higher content of phenolic compounds and
activity of catalase and peroxidase than these cultivated for autumn harvesting. There
were no differences between the cultivation of younger (4 week) and older (8 week)
transplants. In cultivation for autumn harvesting the activity of catalase and peroxidase
was significantly higher in broccoli grown from younger than older transplants.
Key words: broccoli, antioxidant activity, phenolic compounds, catalase, peroxidase
395
WSTĘP
Wraz z upowszechnianiem wiedzy na temat znaczenia wzbogacania
codziennej diety w warzywa i owoce wzrasta zainteresowanie społeczeństwa
różnorodnymi produktami ogrodniczymi. Na szczególną uwagę
zasługuje brokuł, doceniony przez dietetyków jako oryginalne w smaku
i niskokaloryczne źródło witamin (zwłaszcza witaminy C, witamin z grupy
B, kwasu foliowego), mikroelementów (szczególnie fosforu i potasu)
i antyoksydantów (głównie należących do grupy związków polifenolowych)
[Kunicki 1998, Sosińska i Obiedziński 2007]. Coraz więcej badań poświęca
się doskonaleniu metod uprawy brokułu uwzględniając właściwości
prozdrowotne tego warzywa. W Polsce najpopularniejszą metodą produkcji
brokułu jest uprawa z rozsady na zbiór jesienny lub letni [Kunicki 1998].
Okres zawiązywania i wzrostu róży jest krytycznym momentem w cyklu
rozwojowym brokułu. w odpowiedzi na zwiększone zapotrzebowanie na
energię i substancje odżywcze, w asymilacyjnych tkankach liściowych
następuje wzmożenie procesu fotosyntezy. w nieoptymalnych warunkach
środowiskowych procesy o charakterze oksydoredukcyjnym mogą prowadzić
do ubocznego powstawania nadmiernych ilości reaktywnych form tlenu
(RFT) [Bartosz 2006]. Szybkie i niespecyficzne reakcje RFT prowadzą
zwykle do uszkodzenia różnych związków występujących w komórkach
powodując np. dezaktywację białek funkcjonalnych, czy też uszkodzenia
cząstek strukturalnych, przyczyniając się do znacznego upośledzenia
funkcjonalności komórki przy jednoczesnym ciągłym wytwarzaniu wolnych
rodników poprzez indukowanie reakcji o charakterze łańcuchowym [Mittler
2002, Puzanowska-Tarasiewicz i in. 2009]. Obronę organizmu przed RFT
stanowią enzymy antyoksydacyjne (dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza
i peroksydaza) oraz tzw. antyoksydanty niskocząsteczkowe hydrofilowe
(najczęściej wymieniane są związki fenolowe czy askorbinian) i hydrofobowe
(np. tokoferole, karotenoidy) [Bartosz 2006].
Celem pracy było zbadanie wpływu wieku wysadzanej rozsady (rozsada
4- oraz 8-tygodniowa) oraz terminu uprawy brokułu (uprawa na zbiór letni
i jesienny) na zdolność przeciwutleniającą tkanek asymilacyjnych, aktywność
enzymów antyoksydacyjnych (katalazy i peroksydazy) oraz zawartość
związków fenolowych w liściach brokułu w fazie wiązania róż.
MATERIAŁ I METODY
Materiał roślinny w doświadczeniu stanowiły brokuły (Brassica oleracea
var. italica) odmiany ‘Monaco F1’ uprawiane zgodnie z zaleceniami dla tego
gatunku, w dwóch terminach (na zbiór letni – i termin; oraz jesienny – II
termin). Produkcja miała miejsce w Stacji Doświadczalnej Katedry Roślin
396
Wpływ zróżnicowanej wiekowo rozsady i terminu uprawy na aktywnośc uprawy…
Warzywnych i Zielarskich Wydziału Ogrodniczego Uniwersytetu Rolniczego
w Krakowie w roku 2010. Rozsada brokułu, w wieku 4 oraz 8 tygodni,
wyprodukowana została w szklarni Wydziału Ogrodniczego Uniwersytetu
Rolniczego w Krakowie, a następnie wysadzona do gruntu 22.06.2010
(termin I) oraz 13.07.2010 (termin II).
Analizy materiału roślinnego wykonano w fazie wiązania róż (gdy kwiatostan
osiągał rozmiar 2-5 cm średnicy), co nastąpiło 11.08.2010 (termin I) oraz
8 i 14.09.2010 (termin II). Do analiz wybrano z każdej kombinacji losowo po
5 roślin, z których pobrano 10 liści (po dwa liście z każdej rośliny).
Aktywność antyrodnikową (RSA) pobranego materiału roślinnego oznaczono
wobec wolnego rodnika DPPH (1,1-difenylo-2-pikrylohydrazyl) [Pekkarinen
i in. 1999], którego rozkład monitorowano spektrofotometrycznie przy
długości fali 516 nm przez 5 minut. Zawartość związków fenolowych
szacowano w oparciu o metodę Fukumoto i Mazzy [2000]. Pomiary
absorbancji metanolowych ekstraktów roślinnych prowadzono przy
długościach fali: 280 nm, 320 nm i 360 nm. Zawartość sumy fenoli,
fenylopropanoidów i flawonoli obliczono korzystając z krzywych
wzorcowych sporządzonych dla odpowiednich wzorców. Aktywność
katalazy (CAT) oznaczono według metody Bartosza [2006], polegającej
na spektrofotometrycznym pomiarze absorbancji nadtlenku wodoru (przy
λ=240 nm) rozkładanego przez ten enzym. Aktywność peroksydazy (POD)
określono z zastosowaniem p-fenylodiaminy jako substratu enzymu, mierząc
absorbancję powstającego barwnego produktu reakcji przy długości fali 485
nm [Lück 1962]. Aktywność POD została wyrażona za pomocą jednostek
aktywności (U) odpowiadających przyrostowi absorbancji o 0,1 w ciągu
minuty na 1g tkanki. Pomiary przeprowadzono w trzech powtórzeniach,
a wyniki poddano dwuczynnikowej analizie statystycznej ANOVA,
a następnie, w celu wyodrębnienia grup jednorodnych, wykonano test NIR
Fishera przy poziomie istotności α=0,05.
WYNIKI I DYSKUSJA
Warzywa z rodziny kapustowatych (Brassicaceae), a zwłaszcza brokuł,
charakteryzują się niezwykle wysoką zdolnością do zmiatania wolnych
rodników [Leja i in. 2001]. w prezentowanej pracy aktywność antyrodnikowa
była istotnie wyższa w liściach roślin uprawianych na zbiór letni niż jesienny
(Tab. 1). Mogło to być związane z warunkami klimatycznymi i przebiegiem
pogody. W okresie przypadającym na wiązanie róż brokułów uprawianych na
zbiór letni notowano wyższe temperatury przy jednocześnie niskim poziomie
opadów atmosferycznych niż w późniejszym cyklu uprawowym. Duża
intensywność światła mogła powodować nadmierny „wyciek” elektronów
397
w fazie jasnej fotosyntezy na tlen, powodując jego niepełną redukcję
prowadzącą do powstawania wolnych rodników tlenowych. O mechanizmie
powstawania reaktywnych form tlenu w fazie jasnej fotosyntezy donosi
Bhattacharjee [2005]. Zwiększenie aktywności antyrodnikowej w roślinie jest
odpowiedzią na nadmierną produkcję wolnych rodników tlenowych. Podobne
zależności w różach brokułu przedstawiono w pracy Leji i in. [2002].
termin I, wiek rozsady termin II, wiek rozsady
4 tygodnie 8 tygodni 4 tygodnie 8 tygodni
RSA [% DPPH]
0,215 b*
0,200 b
0,166 a
0,175 a
suma fenoli [mg kwasu
chlorogenowego·g-1 św. m.]
2,470 b
2,480 b
2,011 a
2,230 ab
Fenylopropanoidy
[mg kwasu kawowego·g -1 św. m.]
0,731 a
0,723 a
0,700 a
0,737 a
Flawonole
[mg kwercetyny·g-1 św. m.]
0,761 a
0,769 a
0,787 a
0,828 a
Antocyjany
[mg cyjanidyny·g-1 św. m.]
0,051 a
0,067 a
0,058 a
0,048 a
CAT [µmol(H2O2)· g-1 · min-1 św. m.]
12,608 c
14,897 d
8,664 b
7,319 a
POD [U·g-1 św. m.]
17,208 b
19,380 c
16,830 b
13,290 a
Tab. 1. Wpływ terminu uprawy oraz wieku rozsady na zdolność antyrodnikową (RSA),
zawartość wybranych związków fenolowych i aktywność enzymów antyoksydacyjnych:
katalazy (CAT) i peroksydazy (POD) w liściach brokułu w fazie wiązania róż. * - jednakowe
litery w każdym wierszu oznaczają brak istotnych statystycznie różnic przy α=0,05
Zarówno w I, jak i w II terminie uprawy, wiek wysadzanej rozsady nie
wpłynął znacząco na aktywność przeciwrodnikową liści brokułu (Tab. 1).
Ważną grupą roślinnych metabolitów wtórnych są związki fenolowe, których
właściwości przeciwutleniające wynikają z budowy cząsteczkowej [Bartosz
2006]. Rodzina kapustowatych (Brassicaceae) charakteryzuje się wyjątkowo
wysoką zawartością tych związków [Leja i in. 2000, Leja i in. 2001, Starzyńska
i in. 2001]. Według Kurilich i in. [2002] wraz z witaminą C polifenole mogą
odpowiadać nawet za 80-95% całkowitej zdolności antyoksydacyjnej tkanek
brokułu. Brokuł wykazuje tendencję do ich akumulowania w kolejnych
stadiach rozwojowych [Leja i in. 2002]. W przedstawianym doświadczeniu
najwyższą zawartość sumy fenoli stwierdzono w liściach brokułów
uprawianych na zbiór letni i była ona podobna zarówno w roślinach wyrosłych
z młodszej, jak i starszej rozsady (Tab. 1). Niższy poziom tych związków
zanotowano w terminie II; wówczas najmniej polifenoli oznaczono w liściach
brokułów produkowanych z rozsady 4-tygodniowej. Tendencja ta podobna
jest do wyników zanotowanych w przypadku zdolności zmiatania rodnika
DPPH, co potwierdza hipotezę o wysokim udziale związków fenolowych
398
w ogólnej aktywności antyrodnikowej badanych tkanek. W liściach
brokułu stwierdzono wysoką zawartość fenylopropanoidów i flawonoli, co
koresponduje z wynikami Horbowicza i Babik [2005]. Badania nie wykazały
istotnego wpływu zastosowanego terminu uprawy ani wieku sadzonej
rozsady na zawartość fenylopropanoidów, flawonoli i antocyjanów.
Katalaza jest enzymem odpowiedzialnym za rozkładanie nadtlenku wodoru
[Bartosz 2006]. Wielokrotnie notowano wysoką aktywność tego enzymu
w roślinach z rodziny kapustowatych (Brassicaceae) [Singh i in. 2010].
Jak podają Leja i in. [2002] w różach brokułu enzym ten osiągał aktywność
146 µmol(H2O2) g-1 min-1. W niniejszym doświadczeniu aktywność katalazy
w liściach znacznie przewyższała tą wartość (Tab. 1), co potwierdza pogląd
Feierabenda [2005], że głównym miejscem występowania katalazy są
komórki zdolne do prowadzenia fotosyntezy. Najwyższą aktywność katalazy
stwierdzono w liściach brokułów uprawianych w terminie i z rozsady
8-tygodniowej. Istotnie niższą aktywność tego enzymu oznaczono w tym
samym cyklu uprawowym w roślinach uprawianych z młodszej rozsady.
w uprawie na zbiór jesienny katalaza charakteryzowała się istotnie niższą
aktywnością w tkankach liści, szczególnie w roślinach wysadzanych w wieku
8 tygodni. Podobnie jak w przypadku RSA i zawartości sumy związków
fenolowych, liście brokułów uprawianych na zbiór letni charakteryzowały
się istotnie najwyższą aktywnością katalazy.
Kolejnym enzymem redukującym nadtlenek wodoru jest peroksydaza,
która do swojego działania potrzebuje zredukowanego substratu reakcji
(np. askorbinianu) [Bartosz 2006]. Tkanki roślin kapustowatych wykazują
wysoką aktywność tego enzymu. Starzyńska i in. [2003] podają, że
peroksydaza w różach brokułu osiągała aktywność 4200 U·100g-1 św.
m. w prezentowanym doświadczeniu zanotowano znacznie niższą
aktywność peroksydazy w liściach (Tab. 1). Podobnie jak w przypadku
innych badanych parametrów aktywność peroksydazy w liściach podczas
wiązania róż w terminie i była wyższa niż w terminie II. Warto zauważyć,
że zarówno katalaza, jak i peroksydaza charakteryzowały się wzmożoną
aktywnością w starszych roślinach uprawianych w terminie na zbiór letni
oraz w młodszych roślinach uprawianych na zbiór jesienny, co mogło
być spowodowane – podobnie jak zwiększona aktywność antyrodnikowa
– warunkami pogodowymi.
Wykazana w pracy wyższa aktywność antyrodnikowa w liściach
brokułu uprawianego na zbiór letni w porównaniu z terminem jesiennym
korespondowała z uzyskaniem wyższego plonu handlowego róż niezależnie
od wieku wysadzanej rozsady (dane w opracowaniu).
399
WNIOSKI
• Wyższą aktywność antyoksydacyjną stwierdzono w liściach brokułu
uprawianego na zbiór letni w porównaniu z cyklem jesiennym.
Korespondowała ona z zawartością sumy fenoli, aktywnością katalazy
oraz peroksydazy.
• Wiek wysadzanej rozsady nie miał istotnego wpływu na badane parametry
• Zawartość fenylopropanoidów, flawonoli i antocyjanów w liściach
badanych brokułów nie zależała od wieku wysadzanej rozsady ani
terminu uprawy.
LITERATURA
Bhattacharjee S. 2005. Reactive oxygen species and oxidative burst: Roles in stress,
senescence and signal transduction in plants. Curr. Sci. India. 89(7):1113-1121.
Bartosz G. 2006. Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. Wyd. Naukowe
PWN. 58-77, 144-222, 376.
Feierabend J. 2005. Catalases in plants: molecular and functional properties and
role in stress defense. [w:] Smirnoff N. (red.), Antioxidants and Reactive Oxygen
Species in Plants, Blackwell Publishing Ltd. 101-130.
Fukumoto L., Mazza G. 2000. Assessing antioxidant and prooxidant activities of
phenolic compounds. J. Agric. Food Chem. 48(8): 3597-3604
Horbowicz M., Babik I. 2005. Sulforaphane and flavonoid contents in chosen broccoli
cultivars. Veg. Crops Res. Bull. 62, 127-138.
Kunicki E., 1998. Uprawa brokułów. Hortpress. Warszawa. 23-27.
Kurilich, A. C., Jeffery, E. H., Juvik, J. A., Wallig, M. A., Klein, B.P. 2002. Antioxidant
capacity of different broccoli (Brassica oleracea) genotypes using the oxygen
radical absorbance capacity (ORAC) assay. J. Agric. Food Chem. 50, 5053–5057.
Leja M., Mareczek A., Rożek S., Wojciechowska R., 2000. Antioxidant capacity of
selected cabbage strains as related to post-harvest storage. Hort. Veg. Grow.
19(3): 327-333.
Leja M., Starzyńska A., Mareczek M., Rożek S., 2001. Antioxidant ability of broccoli
flower buds during short-term storage. Food Chem. 72: 219-222.
Leja M., Mareczek A., Starzyńska A., 2002. Some antioxidant and senescence
parameters of broccoli as related to its developmental stages. Acta Physiol. Plant.
24:237-241.
400
Lück H., 1962. Methoden der enzymatischen Analyse, Weinheim; Verlag Chemie GmbH.
Mittler R., 2002. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. Trends Plant Sci.
7:405-410.
Pekkarinen S. S., Stoeckmann H., Schwarz K., Heininen I. M., Hopia A. I. 1999.
Antioxidant activity and partitioning of phenolic acids in bulk and emulsified
methyl linoleate. J. Agric. Food Chem. 47: 3036-3043
Puzanowska-Tarasiewicz H., Kuźmicka L., Tarasiewicz M., 2009. Reaktywne formy
azotu i tlenu. Pol. Merk. Lek., XXVII:160, 338.
Singh B.K., Sharma S.R., Singh B., 2010. Antioxidant enzymes in cabbage: Variability
and inheritance of superoxide dismutase, peroxidase and catalase. Sci. Hort. 124:
9-13.
Sosińska E., Obiedziński M.W., 2007. Badania nad bioaktywnymi glukozynolanami
w wybranych odmianach warzyw krzyżowych techniką HPLC. Żywność. Nauka.
Technologia. Jakość 54 (5): 129-136.
Starzyńska A., Leja M., Mareczek A., 2001. Soluble phenols content and peroxidase
activity in broccoli heads during short term storage. Veg. Crops Res. Bull. 54:
175-178.
Starzyńska A., Leja M., Mareczek A., 2003. Physiological changes in the antioxidant
system of broccoli flower buds senescing during short-term storage, related to
temperature and packaging. Plant Sci. 165: 1387-1395.
Katedra Botaniki i Fizjologii Roślin, Wydział Ogrodniczy
Opiekun naukowy: dr hab. Renata Wojciechowska
401
Kamila Klimek, Anna Czubacka
Anna Furmańczuk, Agnieszka Rowicka
EPISTEME
15/2012
s.403-409
ISSN 1895-4421
ZNAJOMOŚĆ PROGRAMÓW INFORMATYCZNYCH DO
PROJEKTOWANIA ARCITEKTURY KRAJOBRAZÓW I UZYTKÓW
ZIELONYCH WSRÓD STUDENTÓW OGRODNICTWA
KNOWLEDGE OF COMPUTER SOFTWARE CONNECTED WITH
DESIGNING LANDSCAPE ARCHITECTURE AND GRASSLANDS
AMONG THE STUDENTS OF GARDENING
Abstrakt. W pracy przedstawiono wyniki badań ankietowych, przeprowadzonych
z udziałem 205 respondentów wydziału ogrodnictwa, w tym było 145 studiów stacjonarnych i 60 studiów niestacjonarnych. Zaznaczyć należy, że wśród wszystkich
respondentów, 116 legitymowało się średnim wykształceniem technicznym, a 89
średnim wykształceniem ogólnym. Ponadto tylko 68 osób pochodziło z terenów
wiejskich a pozostałych 137 z terenów miejskich. Stwierdzono, że wśród badanych
respondentów, tylko 111 znało dobrze podstawowe programy informatyczne, natomiast na poziomie podstawowym pozostali., natomiast 84 studentów wiedziało, że
istnieją programy do projektowania architektury krajobrazu i użytków zielonych
znało, a 34 korzystało z programów udostępnianych przez różne czasopisma
(np. Komputer Świat). Na koniec pierwszego semestru wszyscy posługiwali się
podstawowymi programami informatycznymi (OFFICE) w stopniu dobrym oraz
nauczyli posługiwać się programem do projektowania architektury krajobrazu i użytków zielonych (Auto CAD).
Słowa kluczowe: ogrodnictwo, architektura krajobrazu, użytki zielone, studenci
ogrodnictwa
Summary. The results of the surrey which was conducted on 205 students of
gardening (horticulture) were presented. 145 of intramural and 60 extramural students
took part in this surrey. 116 of students finished technical secondary school and 89
of them comprehensire secondrary school. Only 68 people came from rural areas
and the remaning 137 came from the urban areas. The research has schown that
only 111 students knew the basic computer programmes on a higher level and the
remaining students had the basic knowledge of these programmes. 84 students knew
the programmes for designing green areas and 34 could apply these programmes in
practice. At the end of the first term all the students made use of the basic computer
programmes (OFFICE) on satisfactory level and learned various programmes for
designing the architecture of landscape and green ground (e.g. Auto CAD).
Key words: gardening (horticulture), the architecture of landscape, green grounds,
a student of horticulture
403
Kamila Klimek, Anna Czubacka, Anna Furmańczuk, Agnieszka Rowicka
WSTĘP
Projektowanie architektury krajobrazu, to przede wszystkim rozwiązywanie
problemów organizacji przestrzeni: gdzie i jak rozmieścić nasadzenia, dobór
roślin, którędy poprowadzić ścieżkę, jak połączyć całość ogrodu z miejscem
zabaw dla dzieci, jak również usytuowanie domu, itp. [Górecka, 2004].
Podczas projektowania należy również wziąć pod uwagę widok od strony
domu na ogród oraz widok z ogrodu na otaczającą go roślinność i strukturę
krajobrazu. Wybór roślin i ich obsadzanie to jeden z istotniejszych etapów
projektowania, ale najważniejsza jest faza opracowania koncepcji z liniami
i kształtami tworzącymi całość wzoru tworzącego ramę dla roślin [Teschich,
1974]. Wprawdzie rośliny są istotnym elementem krajobrazu lub ogrodu, ale
przy tworzeniu jego planu wprowadza się je na samym końcu. Jednym z wielu
dostępnych na rynku programów do projektowania ogrodów jest stosowany
przez uczelnię AutoCAD [Pikoń, 2005]. Jest to program uniwersalny,
ponieważ umożliwia zapisanie projektu powstałego w umyśle projektanta,
który obejmował nie tylko część zieloną, ale również dom altankę, ławeczkę
i wiele innych elementów niezbędnych do stworzenia spójnej całości [Ślesk,
2006]. Przy zapisywaniu projektu dużym ułatwieniem jest stosowanie
programu AutoCAD umożliwiającym nanoszenia powtarzających się
elementów-symboli do projektowania zapisanych w odpowiednich blokach,
co znacznie upraszcza i przyśpiesza wykonanie projektu. Tworzenie rysunków
składających się z bloków przypomina budowanie z „klocków”[Pikoń, 2005].
MATERIAŁ I METODY
Celem pracy było sprawdzenie, w jakim stopniu rozpoczynający studia
znają ogólne programy informatyczne programy specjalistyczne związane
z kierunkiem studiów oraz jaka jest umiejętność ich stosowania. Wprawdzie
Program Nauczania Informatyki w Gimnazjum z 2006 roku stwierdza:
„Celem stawianym współczesnej edukacji jest przygotowanie do aktywnego
i odpowiedzialnego życia w społeczeństwie informatycznym. Uczeń powinien
zdobyć wiedzę i umiejętności umożliwiające swobodne posługiwanie się
komputerem i jego oprogramowaniem” [ Teschich 1974].
W przeprowadzonych badaniach ankietowych studentów pierwszego roku
Wydziału Ogrodniczego studiów stacjonarnych i zaocznych zadano również
pytania o wiek, pochodzenie i rodzaj szkoły średniej.
404
Znajomość programów informatycznych do projektowania architektury krajobrazów…
Rys. 1. Źródło: opracowanie własne
405
Do obliczeń statystycznych wyników zebranych w ankiecie zastosowano
test niezależności, porównanie Chi kwadrat. Z analizy danych ankietowych
wynika, że z 205 badanych: wykształcenie ogólne posiadało - 84, 27%
studentów pochodzących z miasta, a 15, 73% studentów pochodziło ze wsi;
wykształcenie techniczne posiadało - 67, 24% z miasta i 38% ze wsi.
Pochodzenie miasto
wies
Liczebność
wyksztalcenie
srednie
techniczne
Razem
Liczebność
75
78
153
Proc. kol.
84.27
67.24
Liczebność
14
38
52
Proc. kol.
15.73
32.76
89
116
205
Razem / Liczebność
Tab. 1. Pochodzenie wg wyksztalcenie. Źródło: opracowanie własne
Dokładny test Fishera
Komórka (1,1) liczebność (F)
75
Lewostronne pr. <= F
0.9986
Prawostronne pr. >= F
0.0040
Tabela prawdopodobieństwa (P)
0.0026
Dwustronne pr. <= P
0.0060
Porównując dane dotyczące pochodzenia i znajomości programów
informatycznych stwierdzono, że 68, 63% pochodzących z miasta znało
programy informatyczne, a tylko 31, 3% nie znało programów informatycznych,
natomiast tylko 26, 92% pochodzących ze wsi znało programy informatyczne,
pozostali 73,08% nie znali żadnych programów informatycznych.
Pochodzenie ma również istotny wpływ na ilość studentów kształcących
się stacjonarnie i niestacjonarnie i tak, pochodzący z miasta: stacjonarnie
kształci się 80, 39% a tylko 19, 61% niestacjonarnie, natomiast pochodzący
ze wsi, stacjonarnie kształci się tylko 42, 31 %, a niestacjonarnie 57,69%.
Badając wiek studentów można stwierdzić, ze najwięcej uczących jest
w przedziale wiekowym 18-20 lat, bo aż 79, 02% z czego na studiach
stacjonarnych jest 145 studentów i tylko 17 na studiach niestacjonarnych.
Pozostałych 43 studentów kształci się na studiach niestacjonarnych i tak,
wiek: 21-30 lat -13 studentów; 31-40 lat 12 studentów; 41-50 lat 13studentów;
51-60 lat 5 studentów.
406
Pochodzenie miasto
wies
zaawansowane IT
Liczebność
Razem
korzystalo
nie korzystalo
znalo
Liczebność
35
48
70
153
Proc. kol.
100.00
55.81
83.33
Liczebność
0
38
14
52
Proc. kol.
0.00
44.19
16.67
35
86
84
205
Tab. 2. Pochodzenie wg zaawansowane IT. Źródło: opracowanie własne
6.689E-55
Pr. <= P
1.233E-54
Wiek 18-20
21-30
31-40
41-50
51-60
Liczebność
studia
Razem
niestacjonrne
stacjonarne
Liczebność
17
145
162
Proc. kol.
28.33
100.00
Liczebność
13
0
13
Proc. kol.
21.67
0.00
Liczebność
12
0
12
Proc. kol.
20.00
0.00
Liczebność
13
0
13
Proc. kol.
21.67
0.00
Liczebność
5
0
5
Proc. kol.
8.33
0.00
60
145
205
Tab. 3. Wiek wg studia. Źródło: opracowanie własne
407
1.058E-30
Pr. <= P
1.058E-30
DYSKUSJA I WNIOSKI
Z analizy danych ankietowych wynika jednoznacznie, że bez względu na
system studiów [stacjonarne, niestacjonarne] aż 79% są to osoby w wieku
18-20 lat, z czego tylko 11% podjęło studia niestacjonarne. Natomiast
pozostałe 21% są to tylko studenci studiów niestacjonarnych, których wiek był
bardzo zróżnicowany w granicach 21-60 lat. Zaznaczyć należy, że to bardzo
pozytywny objaw, iż osoby rozpoczynające studia są w wieku 18-20 lat. Fakt
podejmowania przez osoby w tak różnym wieku studiów niestacjonarnych
z różnych powodów osobistych, to bardzo pozytywny objaw świadczący, że nie ma
żadnych ograniczeń dla wieku rozpoczynających naukę. Zaznaczyć należy, że tylko
niewielki odsetek młodych ludzi rozpoczyna naukę na studiach niestacjonarnych.
Stwierdzono, że studenci pochodzący z miasta stanowią 67%, a pozostałe
33% pochodzi ze wsi, natomiast 57% posiadało wykształcenie ogólne, 43%,
a wykształcenie techniczne. Zaskakujące są dane dotyczące znajomości
programów informatycznych wśród nowo przyjętych studentów i przedstawiają się następująco: 69% studentów pochodzących z miasta znało programy
informatyczne, a tylko 31% nie znało żadnych programów informatycznych;
gorzej przedstawia się sytuacja pochodzących ze wsi, tylko 27% znało programy
informatyczne, a aż 74% nie znało żadnych programów informatycznych. Na
podstawie tych danych można stwierdzić, że nie wszystkie szkoły zarówno
w mieście jak i na wsi prowadziły w sposób dostateczny naukę informatyki.
LITERATURA
Górecka M., 2004, Architektura energooszczędnego domu mieszkalnego polskiej
wsi w aspekcie zrównoważonego rozwoju, Warszawa: Oficyna Wydawnicza
Politechniki Warszawskiej.
Pikoń A., 2005, AutoCAD 2005 PL. Wydawnictwo Helion.
Pikoń A., 2005, AutoCAD 2005. Wydawnictwo Helion.
Ślęsk R. 2006, ArchiCAD 8. 1/9, Wydawnictwo Helion
Teschich A. 1974 Architektura i budownictwo wiejskie. Warszawa: Państ. Wydaw. Nauk.
Informatyka w Szkole, Wydawnictwo Helion 2006. ISBN:83-246-0016-7
408
Kamila Klimek1, Anna Czubacka2, Anna Furmańczuk3, Agnieszka Rowicka4
Katedra Zastosowań Matematyki i Informatyki, Zakład Statystyki Matematycznej
e-mail: [email protected] 1
Katedra Melioracji i Budownictwa rolniczego
Katedra Biologii Roślin
Katedra Higieny Zwierząt i Środowiska
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Zofia Hanusz,1 dr hab. Tadeusz Głuski,
prof. nadzw. UP 2, Prof. dr hab. Jolanta Molas3, prof. dr hab. Hanna Bis-Wencel4
409
Beata Jawoszek
Marta Czaplicka-Pędzich
Adam Szewczuk
EPISTEME
15/2012
s.411-417
ISSN 1895-4421
PORÓWNANIE JAKOŚCI OWOCÓW POCHODZĄCYCH
Z PRODUKCJI EKOLOGICZNEJ I KONWENCJONALNEJ
DOSTĘPNYCH WE WROCŁAWIU
COMPARISON OF FRUIT QUALITY FROM ORGANIC AND
CONVENTIONAL PRODUCTION AVAILABLE IN WROCŁAW
Abstrakt. Obecnie, głównie na rynkach lokalnych, coraz częściej można nabyć
owoce z produkcji ekologicznej. Są one jednak droższe w porównaniu do produktów
pochodzących z upraw konwencjonalnych. Do zakupu ekologicznych jabłek
konsumentów zachęca się ich wysoką jakością, lepszymi walorami smakowymi oraz
wysoką zawartością substancji odżywczych. Celem pracy jest porównanie jakości
oraz zawartości ekstraktu, witaminy C i innych składników w świeżych owocach
zakupionych w jakości ekologicznej i konwencjonalnej. Ocenie poddano owoce
w dwóch sezonach. Owoce ekologiczne charakteryzowały się wyższą zawartością
ekstraktu oraz większą jędrnością niż owoce z uprawy konwencjonalnej, w każdej
z omawianych prób. Ekologiczny sposób uprawy wpłynął na wzrost zawartości
fosforu i wapnia w owocach, w porównaniu do owoców pochodzących z uprawy
konwencjonalnej.
Słowa kluczowe: jabłka, ekstrakt, jędrność, witamina C, zawartość pierwiastków
Summary. At present, mainly in local markets, it is increasingly possible to buy fruit
from organic production. These fruits, however, are more expensive compared to fruit
from conventional crops. Consumers to buy organic fruit are encouraged high quality,
better taste qualities and high content of nutrients. Aim of this study is to compare the
quality and content of the soluble solids content, vitamin C and other ingredients in
fresh fruits from organic and conventional production. Fruits were evaluated in two
seasons. Organic fruits were characterized by higher content of soluble solids content
and greater firmness than fruits from conventional crops in both seasons. Growing
organic affected by the increase in phosphorus and calcium in the fruit compared to
fruit from conventional crops.
Key words: apples, soluble solids content, firmness, vitamin C, content of elements
411
WSTĘP
W dzisiejszych czasach ludzie coraz większą wagę przykładają do
sposobu odżywiania i poprawy jakości życia. Poszukują w sprzedaży oraz
nabywają produkty ekologiczne ponieważ są świadomi tego, że warzywa
i owoce uprawiane w tradycyjny sposób mogą zawierać pozostałości
nawozów mineralnych, w szczególności azotowych oraz środków ochrony
roślin [Rembiałkowska i in. 2006]. Otaczające nas hasła popierające
zdrowe odżywianie zachęcają do zakupu żywności pochodzącej z upraw
ekologicznych, reklamując ją jako żywność bardzo wysokiej jakości
[Szołtysek i Piekara 2010].
Wyraźnie widać wzrost liczby i powierzchni upraw ekologicznych na
terenie Polski [Łuczka-Bakuła i Smoluk-Sikorska 2010]. Obecnie na terenie
całego kraju istnieje około 15 tys. gospodarstw ekologicznych. W ramach
postępującego przekształcania produkcji konwencjonalnych w ekologiczne
przyjmuje się, że docelowo do 2030 roku około 95 tys. gospodarstw
będzie dążyło do uzyskania certyfikatów obiektów prowadzących
produkcję metodami ekologicznymi bez stosowania niedozwolonych
agrochemikaliów [Golka i Wójcicki 2009]. Wzrost zainteresowania
rolnictwem ekologicznym spowodowany jest głównie nasilającymi się
negatywnymi konsekwencjami rolnictwa intensywnego na środowisko, np.
zanieczyszczeniem wód gruntowych, spadkiem żyzności gleby [Szołtysek
i Piekara 2010]. Dodatkowym bodźcem starania się rolników oraz ogrodników
o certyfikaty gospodarstwa ekologicznego są odpowiednie unijne dopłaty,
z których bardzo chętnie korzystają gospodarstwa o ekstensywnej produkcji
działające w niesprzyjających warunkach [Wójcicki 2008]. Udział żywności
ekologicznych w ogólnej sprzedaży produktów żywnościowych, mimo
wzrostu tempa rozwoju ekologicznego systemu produkcji, jest jednak
niewielki i nie przekracza 5% [Kucińska i in. 2010]. Głównym problemem
rozwoju rynku żywności ekologicznej jest rozproszenie gospodarstw
w kraju, co silnie utrudnia system dystrybucji i zwiększa koszt przewozu
surowców. Produkty z upraw ekologicznych dostępne są głównie
w sprzedaży bezpośredniej (66 %) lub w sklepach specjalistycznych (27
%), co jest typowe dla krajów o niskim stopniu rozwoju rynku ekologicznej
żywności. Dość często na polskim rynku produktów ekologicznych
występuje również niedobór niektórych gatunków owoców i warzyw, także
asortyment produktów przetworzonych jest dość ubogi. Kolejną barierą
rozwoju tego rynku są relatywnie wysokie ceny produktów ekologicznych,
które są z reguły o 30-50 % droższe od cen żywności konwencjonalnej.
Jest to niezmierne ważne, ponieważ cena żywności ekologicznej jest
głównym czynnikiem determinującym popyt na nią [Komorowska 2009].
Charakteryzując uprawę ekologiczną w kraju warto zwrócić uwagę na to, że
szereg właścicieli certyfikowanych gospodarstw ekologicznych nie w pełni
412
Porównanie jakości owoców pochodzących z produkcji ekologicznej…
podporządkowuje się zobowiązaniom i dyrektywom ochrony środowiska
związanym z produkcją ekologiczną. Dlatego nie możemy być do końca
pewni czy spotykana na rynku żywność nazywana ekologiczną, została na
pewno wyprodukowana metodami organicznymi [Wójcicki 2008]. Celem
pracy było porównanie wartości odżywczych jabłek pochodzących z uprawy
tradycyjnej oraz ekologicznej dostępnych dla przeciętnego Wrocławianina.
MATERIAŁ I METODY
Opisywane badania przeprowadzone zostały w styczniu 2010 oraz na
początku lutego 2012 roku. Materiał badawczy stanowiły jabłka zakupione
jako pochodzące z upraw ekologicznych oraz konwencjonalnych. Miejscem
zakupu owoców w 2010 roku była Hala Targowa we Wrocławiu, natomiast
w 2012 dodatkowo nabyto owoce na stoisku z żywnością ekologiczną
umiejscowionym w Delikatesach T&J w Pasażu Grunwaldzkim. Miejsca
te są we Wrocławiu bardzo popularne, przez cały rok można tu kupić
owoce i warzywa ekologiczne oraz z upraw konwencjonalnych. Do badań
w 2010 r. wybrano po 1 kg owoców odmian ‘Šampion’ i ‘Szara Reneta’
(każde w jakości ekologicznej i konwencjonalnej), w roku 2012 z obu
systemów uprawy zakupić można było jedynie odmianę ‘Elise’. Dodatkowo
przebadano więc także próbę jabłek [1 kg], których nazwa odmianowa nie
została podana przez producenta. Owoce zostały zakupione ze względu
na ciekawą formę sprzedaży – zapakowane w jednostkowe opakowanie
oznaczone jako „Jabłka”, z nazwą i logiem gospodarstwa ekologicznego.
W przedstawionej pracy próba ta oznaczona została jako „Eko-jabłko”.
Wszystkie owoce ekologiczne oznaczone były logo Rolnictwo Ekologiczne,
zgodnie z wymogami Unijnymi. Na opakowaniu owoców zakupionych na
tacce znalazł się także numer jednostki certyfikującej, etykieta nie zawierała
jednak oznaczenia związanego z odmianą ani podkładką. Na stoisku w Hali
Targowej sprzedawca przedstawił kserokopię certyfikatu gospodarstwa
dostarczającego owoce, certyfikat zawierał wszystkie niezbędne informacje,
a w załączniku do certyfikatu wymienione były zakupione owoce.
Załączone do owoców oznaczenia i dokumentacja sugerują, że pochodziły
one z gospodarstwa poddanego kontroli Jednostki Certyfikującej zgodnie
z wymogami ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (WE) nr 889/2008 z dnia
5 września 2008 r. Owoce zakupione w obu punktach pochodziły od tego
samego, krajowego dostawcy. Do analiz wybrano owoce średniej wielkości,
bez uszkodzeń mechanicznych. Wykonano następujące analizy laboratoryjne:
na świeżym materiale zawartości witaminy C, ekstraktu oraz jędrność, na
wysuszonym materiale zawartość pierwiastków (fosforu, potasu, magnezu
i wapnia) oraz suchej masy. Ocenę jędrności wykonano przy wykorzystaniu
ręcznego jędrnościomierza. Badanie wykonano na każdym owoców
z próby w trzech różnych miejscach, odcinając wcześniej skórkę z cienką
413
warstwą miąższu. Analizę zawartości witaminy C przeprowadzono metodą
Tillmansa (wg polskich standardów PN-90/A-75101/07), ekstraktu metodą
refraktometryczną (ATAGA-POCTEL), suchej masy metodą wagową, po
wysuszeniu próbek w 105oC (PN-90/A-75101/03). Materiał do pomiarów
zawartości pierwiastków został wysuszony, zmielony, a następnie poddany
analizie laboratoryjnej wykonanej metodą uniwersalną przy użyciu roztworu
ekstrakcyjnego 0,03 N CH3COOH. [Nowosielski 1974]. Zawartość fosforu
oznaczono metodą kolorymetryczną z metawanadem amonu, a magnezu
z żółcią tytanową, natomiast potasu i wapnia metodą fotometrii płomieniowej.
Otrzymane wyniki dotyczące jędrności i ekstraktu (tylko w 2010 r.),
opracowano statystycznie metodą analizy wariancji. Dla oceny różnic
między średnimi użyto testu t-Studenta, przyjmując poziom istotności
5%. Analizę wariancji dla wartości procentowych przeprowadzono na
wartościach transformowanych według funkcji Blissa. W tabelach podano
wartości nietransformowane. Dane dotyczące zawartości witaminy
C i pierwiastków (P, K, Mg, Ca) porównano określając procentową zawartość
danego składnika w owocach ekologicznych w stosunku do zawartości
w owocach konwencjonalnych, dla których zawartość pierwiastków
i witaminy C oznaczono jako 100 %. Wyniki dla „Eko-jabłka” porównano
z wartościami uzyskanymi po przebadaniu odmiany ‘Elise’ z uprawy
konwencjonalnej, zakupionej w 2012 roku.
WYNIKI I DYSKUSJA
W 2010 roku zakupiono do przeprowadzenia badań dwie odmiany, dobrze
znane i cenione przez konsumentów. Natomiast w 2012 r. zarówno na stoisku
owocowo-warzywnym oraz w delikatesach, miejscach popularnych i często
odwiedzanych przez klientów, wybór był bardzo ograniczony, a owoce nie
były nawet opisane nazwą odmiany.
W przypadku wszystkich odmian, owoce pochodzące z uprawy ekologicznej,
charakteryzowały się większą zawartością ekstraktu (tab.1). Najwięcej, aż
16,5 %, zaobserwowano u odmiany ‘Elise’ z uprawy ekologicznej, zebranej
w 2011 roku. Zawartość suchej masy w owocach była dość zróżnicowana (tab.
1). U odmiany ‘Szara Reneta’ oraz ’Elise’ zanotowano większą jej zawartość
w owocach ekologicznych. Badania Wojdyło i in. [2010] potwierdzają badania
własne, wskazując na większą zawartość ekstraktu w ekologicznych owocach
odmiany ‘Šampion’, jednocześnie nie zgadzając się z większą zawartością
suchej masy w owocach konwencjonalnych tej odmiany. Twierdzi się, że
zawartość suchej masy odzwierciedla koncentrację składników pokarmowych
w owocach, tak więc może być wskaźnikiem wartości odżywczej owoców
i ich wyższych walorów smakowych. Jednak skład chemiczny świeżych
414
owoców, w tym zawartość suchej masy i ekstraktu, może się zmieniać
w zależności od stopnia dojrzałości czy warunków przechowywania owoców,
co po części może tłumaczyć uzyskane wyniki [Kiczorowska i in. 2006].
Również w przypadku jędrności owoce ekologiczne charakteryzowały się
istotnie większą wartością. Uprawa metodami ekologicznymi wpłynęła
w przypadku odmiany ‘Szara Reneta’ na wzrost zawartości witaminy
C w owocach o ponad 30 % w stosunku do owoców konwencjonalnych,
a u odmiany ‘Šampion’ spadek zasobności o prawie 30 % (tab. 2). Wynik ten
jest sprzeczny z uzyskanym przez Wojdyło i in. [2010], którzy uzyskali wzrost
zawartości badanego składnika o prawie 50 %. Natomiast wyniki badań
własnych w 2012 roku wykazy znaczący spadek, o ponad 50 %, zawartości
witaminy C w owocach ekologicznych. W przedstawionych badaniach
widać, że zawartość witaminy C w owocach odmiany jest cechą odmianową,
co również przedstawione zostało w badaniach Rembiałkowskiej i in. [2006]
nad jabłkami pochodzącymi z uprawy ekologicznej i konwencjonalnej.
Odmiana
‘Šampion’
‘Szara
Reneta’
‘Elise’
Eko-jabłko
Rodzaj uprawy
Rok badań
Badana wartość
Ekstrakt [%]
Sucha masa [%]
Jędrność
13,9 ab
15,2
2,1 b
12,5 a
19,4
1,5a
14,8 b
23,3
5,1 c
konwencjonalna
13,6 a
22,7
1,9 ab
ekologiczna
16,5
16,5
5,00 b
14,5
15,7
4,55 a
13,8
14,3
4,75 a
ekologiczna
konwencjonalna
ekologiczna
konwencjonalna
ekologiczna
2010
2012
Tab.1. Zawartość ekstraktu , suchej masy oraz jędrność owoców pochodzących
z produkcji ekologicznej i konwencjonalnej
WNIOSKI
• Ekologiczne owoce charakteryzowały się wyższą zawartością ekstraktu
oraz większą jędrnością w porównaniu do owoców konwencjonalnych.
• Uprawa ekologiczna wpłynęła za wzrost zawartości fosforu i wapnia
w owocach w porównaniu do owoców pochodzących z uprawy
konwencjonalnej.
• Wyniki dotyczące zawartości witaminy C w owocach ekologicznych były
bardzo zróżnicowane, zależały prawdopodobnie od badanej odmiany.
415
Ponad 30 % wzrost zawartości witaminy C w owocach z uprawy
ekologicznej w porównaniu do owoców z uprawy konwencjonalnej
zaobserwowano u odmiany ‘Szara Reneta’.
Badana wartość
Odmiana
‘Šampion’
‘Szara Reneta’
‘Elise’
Rodzaj uprawy
Rok
badań
Pierwiastki [%]
P
Mg
Ca
K
Witamina
C [%]
131 ↑
117 ↑
187 ↑
164 ↑
71 ↓
100
100
100
100
100
161 ↑
79 ↓
125 ↑
224 ↑
136 ↑
konwencjonalna
100
100
100
100
100
ekologiczna
126 ↑
95 ↓
145 ↑
79 ↓
54 ↓
100
100
100
100
100
114 ↑
118 ↑
150 ↑
77 ↓
34 ↓
ekologiczna
konwencjonalna
ekologiczna
konwencjonalna
Eko-jabłko
ekologiczna
2010
2012
Tab. 2. Porównanie zawartości pierwiastków i witaminy C w owocach pochodzących
z produkcji ekologicznej i konwencjonalnej
LITERATURA
Golka W. Wójcicki Z. 2009. Ocena działalności rozwojowych gospodarstw
rodzinnych. Problemy Inżynierii Rolniczej, 1: 35-42.
Kiczorowska B. Kiczorowski P. Bochniarz A. 2006. Skład chemiczny skórki i miąższu
jabłek odmian Jonica i Szampion wyprodukowanych w sadach województwa
lubelskiego. Acta Agrophysica, 8(2): 375-383.
Komorowskia D. 2009. Rozwój produkcji i rynku żywności ekologicznej. Roczniki
Naukowe SERiA, XI(3): 183-187.
Kucińska K. Staroszczyk A., Brzezina N., Noras K. 2010. Szanse i ograniczenia
rozwoju rolnictwa ekologicznego w województwie świętokrzyskim. Journal of
Research and Applications in Agricultural Engineering, 55(3): 205-209.
Nowosielski O. 1974. Metody oznaczania potrzeb nawożenia. Methods of
Determianation Nutritional Requirements. PWRiL. Warszawa.
Rembiałkowska E. Hallmann E. Rusaczonek A. 2006. Wpływ procesu pasteryzacji na
zawartość związków bioaktywnych oraz potencjał antyoksydacyjny kremogenów
416
jabłkowych z produkcji ekologicznej i konwencjonalnej. Journal of Research and
Applications In Agricultural Engieneering, 51(2): 144-149.
Szołtysek K. Piekara A. 2010. Tendencje rozwoju rolnictwa i żywności ekologicznej na
Dolnym Śląsku. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering,
55(4): 135-138.
Wojdyło A. Oszmińska J. Bielicki P. 2012. Zawartość wybranych wyróżników
chemicznych w owocach trzech odmian jabłoni z uprawy ekologicznej
i konwencjonalnej. Journal of Research and Applications in Agricultural
Engineering, 55(4): 173-177.
Wójcicki Z. 2008. Zadania dla nauki i techniki w zakresie pozyskiwania bezpiecznej
żywności. Problemy Inżynierii Rolniczej 1: 5-11.
mgr inż. Beata Jawoszek, dr inż. Marta Czaplicka-Pędzich
Katedra Ogrodnictwa
417
Daria Kortylewska
EPISTEME
15/2012
s.419-426
ISSN 1895-4421
WPŁYW ŻYWYCH ŚCIÓŁEK NA STAN ODŻYWIENIA DRZEW
GRUSZY
THE INFLUENCE OF LIVING MULCHES ON NUTRITIONAL
STATUS OF PEAR TREES
Abstrakt. Zastosowanie żywych ściółek chroni glebę przed niekorzystnymi
warunkami atmosferycznymi i wzbogaca ją w materię organiczną. Ponadto żyzna
gleba sprzyja zaopatrzeniu drzew owocowych w składniki pokarmowe. Wiosną
2006 roku posadzono drzewa gruszy odmiany ‘Pstrągówka’, ‘Harrow Sweet’
i ‘Alfa’ na podkładce pigwa S1. W drugim roku po posadzeniu drzew, w rzędach
wysiano żywą ściółkę z koniczyny białej oraz mieszankę traw - mietlicy pospolitej
i kostrzewy owczej. Kontrolę stanowiły rzędy drzew, na których stosowano ugór
herbicydowy. Celem doświadczenia było określenie wpływu żywych ściółek na
zawartość makroelementów w liściach oraz w glebie. Sposób pielęgnacji gleby
w rzędach drzew badanych odmian nie miał wpływu na zawartość magnezu i fosforu
w liściach. Natomiast zanotowano zmiany zawartości magnezu w glebie w zależności
od zastosowanej ściółki.
Słowa kluczowe: grusza, żywa ściółka, makroelementy
Summary. The use of living mulches protects the soil from inclement weather and
enrich it in organic matter. Furthermore, fertile soil promotes supply of fruit trees in
nutrients. In spring 2006, pear trees variety ‘Pstrągówka’, ‘Harrow Sweet’ and ‘Alfa’
on quince rootstock S1 were planted. In the second year after planting the trees, in
rows were seeded: white clover and a mixture of grasses - Agrostis capillaris L. and
Festuca ovina L. This combination was compared to the rows where herbicide fallow
was used. The purpose of the experiment was to determine the effect of living mulches
on the content of macroelements in leaves and in soil. The purpose of the experiment
was to determine the effect of living mulches on the content of macroelements in
leaves and in soil. Method of soil treatment in tree rows did not affect the content
of magnesium and phosphorus in the leaves of studied varieties. Whereas, there was
change of the magnesium content in the soil, depending on the various mulches.
Key words: pear, living mulches, macroelements
419
WSTĘP
Na odżywianie roślin poza fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi
właściwościami gleby mają również istotny wpływ czynniki agrotechniczne,
takie jak sposób pielęgnacji gleby w sadzie [Jarociński 2005]. W polskich sadach
towarowych najczęściej w międzyrzędziach stosuje się murawę trwałą, natomiast
w rzędach drzew ugór herbicydowy [Pieniążek 2000]. Jest to tani i prosty sposób
pielęgnacji, pozwalający na utrzymanie gleby wolnej od chwastów [Dereń
i Czaplicka 2008]. Coraz bardziej popularna staje się produkcja ekologiczna
i integrowana, w której zabronione jest stosowanie chemicznych środków
chwastobójczych lub też ich użycie jest mocno ograniczone [Adamczewska
i in. 2009]. W związku z tym poszukuje się alternatywnych metod utrzymywania
gleby w rzędach drzew. Najprostszą metodą ściółkowania w europejskich sadach
jest wyrzucanie skoszonej trawy z międzyrzędzi na rzędy drzew [Mika i in. 1998].
W gospodarstwach sadowniczych, w warzywnictwie oraz typowych uprawach
polowych powszechnie stosuje się okrywanie gleby roślinami, które nazywa się
żywymi ściółkami [Hiltbrunner i in. 2007; Jędraszczyk i Poniedziałek 2007].
Żywe ściółki poza ograniczeniem erozji i ograniczeniem stosowania herbicydów
mogę mieć korzystny wpływ na zawartość składników mineralnych w glebie
[Sosna i in. 2009]. Jednak w ostatnich latach badania pokazały, że mogą one
być efektywnie wykorzystywane w wielu systemach produkcji roślinnej [Paine
i Harrison 1993]. Celem badań była ocena wpływu zastosowania żywych ściółek
w rzędach drzew trzech odmian gruszy: ‘Harrow Sweet’, ‘Pstrągówka’ i ‘Alfa’ na
zawartość makroelementów w liściach oraz odczyn oraz zawartość P, K i Mg w glebie.
MATERIAŁ I METODY
Doświadczenie przeprowadzono w Stacji Badawczo-Dydaktycznej
– Samotwór Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Wiosną 2006
roku posadzono drzewa trzech odmian gruszy: ‘Pstrągówka’, ‘Harrow
Sweet’ i ‘Alfa’, uszlachetnionych na pigwie S1 w rozstawie 3,5 x 1,2 m
(2381 drzew∙ha-1). Doświadczenie założono metodą podbloków, w trzech
powtórzeniach, po cztery drzewa na poletku doświadczalnym. Od wiosny
2008 roku rozpoczęto badania z zastosowaniem żywych ściółek. W rzędach
drzew wysiano nasiona koniczyny białej (Trifolium repens L.) w ilości 10
g∙m-2 oraz mieszankę traw - mietlicy pospolitej (Agrostis capillaris L.)
i kostrzewy owczej (Festuca ovina L.), w ilości 10 g∙m-2. Kontrolę stanowiły
rzędy drzew, gdzie stosowano ugór herbicydowy.
Na początku sierpnia 2011 roku z każdego poletka pobrano losowo po
100 liści ze środkowej części jednorocznych długopędów. Dodatkowo
z poszczególnych kombinacji pobrano próbki gleby osobno z warstwy
próchnicznej (0-20 cm) i podornej (20-40 cm). Materiał roślinny został
wysuszony i zmielony. Analizę laboratoryjną przeprowadzono metodą
420
Wpływ żywych ściółek na stan odżywienia drzew gruszy
uniwersalną według Nowosielskiego. Zawartość fosforu i magnezu oznaczono
metodą kolorymetryczną, natomiast potasu i wapnia metodą fotometrii
płomieniowej. W uprzednio wysuszonych próbkach glebowych określono
pH oraz zawartość przyswajalnych makroelementów – K, Mg i P. Metodą
potencjometryczną w KCl oznaczono pH gleby, metodą Egnera-Riehma
zawartość fosforu i potasu, natomiast zawartość magnezu wyznaczono
w oparciu o metodą Schachtschabela.
Wyniki opracowano statystycznie przy użyciu metody analizy wariancji
dla losowanych podbloków. Przy ocenie istotności różnic między średnimi
wykorzystano test Duncana przy poziomie istotności α=0,05. Czynnikiem
A oznaczono odmiany, a czynnikiem B sposób pielęgnacji gleby w rzędach drzew.
WYNIKI I DYSKUSJA
Analizując wyniki badań nie wykazano istotnych różnic w zawartości magnezu
w liściach dla poszczególnych sposobów pielęgnacji gleby w rzędach drzew
(ryc. 1). Najwięcej tego pierwiastka było w liściach dwóch odmian: ‘Pstrągówka’
i ‘Alfa’. Porównując otrzymane wartości do liczb granicznych, zawartość magnezu
w liściach była wysoka [Pieniążek 2000]. Zastosowanie mieszanki kostrzewy
owczej i mietlicy pospolitej miało istotny wpływ na zawartość wapnia w liściach
(ryc. 2). Również największe ilości tego pierwiastka znajdowały się w liściach
odmian: ‘Pstrągówka’ i ‘Alfa’. Nie zanotowano statystycznych różnic w zawartości
fosforu między odmianami, jak również zastosowanymi ściółkami (ryc. 3).
W zestawieniu z liczbami granicznymi fosfor w liściach znajdował się na
deficytowym poziomie [Pieniążek 2000]. Nie zaobserwowano istotnych różnic
w zawartości potasu w liściach dla poszczególnych odmian (ryc. 4). Natomiast
najwięcej tego makroskładnika zawierały liście pochodzące z drzew, gdzie w rzędach
zastosowano ugór herbicydowy. Otrzymane wartości wskazują na optymalną
zawartość potasu w liściach w oparciu o liczby graniczne [Pieniążek 2000]. Zbliżone
zawartości makroskładników otrzymano w doświadczeniu Jawoszek i in. [2010].
Ryc. 1. Wpływ zastosowania żywych ściółek na zawartość magnezu w liściach trzech
odmian gruszy. NIR0,05 dla B nieistotny, NIR0,05 dla AxB nieistotny
421
Ryc. 2. Wpływ zastosowania żywych ściółek na zawartość wapnia w liściach trzech
odmian gruszy. NIR0,05 dla AxB nieistotny
Ryc. 3. Wpływ zastosowania żywych ściółek na zawartość fosforu w liściach trzech
odmian gruszy. Brak różnic statystycznych
Ryc. 4. Wpływ zastosowania żywych ściółek na zawartość potasu w liściach trzech
odmian gruszy. NIR0,05 dla A nieistotny
422
Zawartość przyswajalnych makroskładników w glebie nie zależała od odmiany.
Wykonując analizę statystyczną nie zanotowano różnic istotnych w zawartości
potasu w glebie dla poszczególnych odmian i sposobów utrzymania gleby
w rzędach drzew (tab.1). Ilość tego pierwiastka była na wysokim poziomie
w obu badanych warstwach. Rodzaj zastosowanej ściółki miał istotny
wpływ na zawartość fosforu w warstwie gleby 20-40 cm (tab.2). Najwięcej
przyswajalnych form fosforu było w rzędach, gdzie rosła koniczyna biała.
Zobserwowano statystyczne różnice w zawartości magnezu w obu warstwach
gleby w zależności od sposobu utrzymania gleby (tab. 3). Zawartość magnezu
była najwyższa w glebie gdzie stosowano chemiczne środki chwastobójcze.
W oparciu o liczby graniczne zawartość badanych makroskładników w glebie
była na wysokim poziomie. Wykonana analiza gleby nie wykazała większego
zróżnicowania pod względem pH (tab. 4). Gleba pobrana z różnych ściółek
odznaczała się kwaśnym odczynem. Według Jarocińskiego [2005], kwaśny
odczyn gleby może być przyczyną niedoboru niektórych pierwiastków, takich
jak wapń, magnez, fosfor, molibden, bądź nadmiaru jonów glinu, manganu
i żelaza. Kwaśny odczyn gleb mógł mieć wpływ na deficytową zawartość
fosforu w liściach badanych odmian gruszy, przy jednoczesnym wysokim
poziomie tego składnika w glebie [Jarociński 2005].
Kombinacja
Poziom [cm]
K [mg·100g-1gleby]
Pstrągówka
0-20
20-40
Alfa
0-20
20-40
Harrow Sweet
0-20
20-40
Średnia
0-20
20-40
ugór herbicydowy
25,40
18,54
23,17
19,84
26,14
24,42
24,90
20,93
koniczyna biała
34,54
22,22
19,17
15,11
26,25
20,75
26,65
19,36
kostrzewa owcza +
mietlica pospolita
25,89
18,82
25,40
19,17
25,40
18,96
25,56
18,98
Średnia
28,61
19,86
22,58
18,04
25,93
21,38
25,71
19,76
n.i.
n.i.
n.i.
n.i.
n.i.
n.i.
NIR0,05 dla A
NIR0,05 dla B
NIR0,05 dla
AxB
Tab. 1 Wpływ zastosowania żywych ściółek w rzędach badanych odmian grusz na
zawartość potasu w glebie
423
Kombinacja
Poziom [cm]
P [mg·100g-1gleby]
Pstrągówka
0-20
20-40
Alfa
0-20
Harrow Sweet
20-40
0-20
20-40
Średnia
0-20
20-40
ugór herbicydowy
3,86
2,75
4,83
3,07
5,69
2,87
4,79
2,90
koniczyna biała
5,33
4,89
4,65
2,38
4,20
2,81
4,73
3,36
kostrzewa owcza +
mietlica pospolita
3,84
2,61
4,10
2,41
3,89
2,29
3,94
2,44
Średnia
4,34
3,42
4,53
2,62
4,59
2,66
4,49
2,90
n.i.
n.i.
n.i.
n.i.
0,62
1,34
NIR0,05 dla A
NIR0,05 dla B
NIR0,05 dla AxB
Tab. 2. Wpływ zastosowania żywych ściółek w rzędach badanych odmian grusz na
zawartość fosforu w glebie
Kombinacja
Mg [mg·100g-1gleby]
Pstrągówka
Alfa
Harrow Sweet
Średnia
Poziom [cm]
0-20
20-40
0-20
20-40
0-20
20-40
0-20
20-40
ugór herbicydowy
15,69
14,99
17,13
18,47
18,69
20,10
17,17
17,85
koniczyna biała
16,13
15,91
15,18
14,17
11,29
12,32
14,20
14,13
kostrzewa owcza +
mietlica pospolita
12,71
12,66
12,98
13,72
14,67
15,43
13,45
13,94
Średnia
14,84
14,52
15,10
15,45
14,88
15,95
14,94
15,31
NIR0,05 dla A
NIR0,05 dla B
NIR0,05 dla AxB
n.i.
2,15
4,20
n.i.
2,37
n.i.
Tab. 3. Wpływ zastosowania żywych ściółek w rzędach badanych odmian grusz na
zawartość magnezu w glebie
Kombinacja
pH (KCl)
Pstrągówka
Alfa
Harrow Sweet
Średnia
Poziom [cm]
0-20
20-40
0-20
20-40
0-20
20-40
0-20
20-40
ugór herbicydowy
4,34
4,69
4,39
4,54
4,61
4,57
4,45
4,60
koniczyna biała
5,04
4,58
4,67
4,25
4,98
4,50
4,90
4,44
kostrzewa owcza +
mietlica pospolita
4,92
4,74
5,32
4,96
4,96
4,68
5,07
4,79
Średnia
4,77
4,67
4,79
4,58
4,85
4,58
4,80
4,61
Tab. 4. Wpływ zastosowania żywych ściółek w rzędach badanych odmian grusz na pH gleby
424
WNIOSKI
• Sposób pielęgnacji gleby w rzędach drzew badanych odmian nie miał
wpływu na zawartość magnezu i fosforu w liściach.
• Zastosowanie mieszanki traw kostrzewy owczej i mietlicy pospolitej
wpłynęło na zwiększenie zawartości wapnia w liściach trzech badanych
odmian gruszy.
• Żywe ściółki nie miały wpływu na zawartość potasu w liściach odmian
‘Pstrągówka’, ‘Alfa’ i ‘Harrow Sweet’.
• Wysianie w rzędach koniczyny białej spowodowało wzrost zawartości
przyswajalnego fosforu w glebie.
• Nie zauważono znacznych różnic w zawartości magnezu w glebie
w porównaniu do rodzaju zastosowanej żywej ściółki. Najwięcej tego
pierwiastka znajdowało sie w glebie pobranej z pasów gdzie stosowano
ugór herbicydowy.
• Kwaśny odczyn mógł mieć wpływ na gorsze pobieranie fosforu przez
drzewa gruszy mimo jego wysokiej zawartości w glebie.
LITERATURA
Adamczewska-Sowińska K. Kołota E. Winiarska S. 2009. Living mulches in field
cultivation of vegetables. Vegetable Crops Research Bulletin, Vol. 70: 19-29.
Dereń D. Czaplicka M. 2008. Ekonomiczne efekty ściółkowania gleby w rzędach drzew
jabłoni. Wielokierunkowość Badań w Rolnictwie i Leśnictwie. Wydawnictwo
Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, 2: 141-146.
Hiltbrunner J. Streit B. Liedgens M. 2007. Are seeding an opportunity to increase
grain yield of winter wheat in a living mulch or white clover? Field Crops
Research, 102: 163−171.
Jarociński B.Z. 2005. Ocena zasobności gleb użytkowanych sadowniczo w niezbędne
składniki mineralne. Zeszyty Naukowe IsiK - Skierniewice, 13: 17-28.
Jawoszek B. Czaplicka M. Kortylewska D. 2010. Ocena wpływu zastosowania
żywych ściółek na zawartość makroskładników w owocach i liściach gruszy
‘Pstrągówka’. Wielokierunkowość Badań w Rolnictwie i Leśnictwie, Monografia
UR Kraków, 481-487.
Jędraszczyk E., Poniedziałek M. 2007. The impact of the living mulch on plant growth
and select features of sweet corn yield. Folia Horticulturae, 19 (1): 3−13.
425
Mika A. Krzewińska D. Olszewski T. 1998. Effects of mulches, herbicides and
cultivation as orchard groundcover management systems in young apple orchard.
Journal of Fruit and Ornamental Plant Research, Vol. VI, No. 1: 1-13.
Paine L.K. Harrison H. 1993. The historical roots of living mulch and related
practices. HortTechnology, 3: 137-143.
Pieniążek S. 2000. Sadownictwo. PWRiL, Warszawa.
Sosna I. Licznar-Małańczuk M. Czaplicka M. 2009. Wstępna ocena wpływu żywych
ściółek na wzrost i owocowanie drzew jabłoni i gruszy. Zeszyty Problemowe
Postępów Nauk Rolniczych, 536: 197-203.
mgr inż. Daria Kortylewska
Katedra Ogrodnictwa
mgr inż. Weronika Włodarczyk
Katedra Żywienia Roślin
Opiekun naukowy: dr hab. Ireneusz Sosna, prof. nadzw.
Zadanie współfinansowane przez Unię Europejską w ramach Europejskiego
426
Magdalena Krygier
EPISTEME
15/2012
s.427-435
ISSN 1895-4421
ŻYCICA TRWAŁA I KONICZYNA BIAŁA JAKO ŻYWE ŚCIÓŁKI
W UPRAWIE POLOWEJ OBERŻYNY
PERENNIAL RYEGRASS AND WHITE CLOVER AS A LIVING
MULCHES IN THE FIELD CULTIVATION OF EGGPLANT
Abstrakt. W Polsce podejmowane są próby uprawy oberżyny (Solanum melongena L.)
w warunkach polowych. Roślina ta jest ciepłolubna, a zastosowanie w jej uprawie
żywych ściółek pomaga ustabilizować temperaturę gleby, zmniejszyć parowanie wody
i ograniczyć zachwaszczenie. Jednocześnie jednak jako rośliny konkurencyjne żywe
ściółki wpływają na plonowanie oberżyny. Na podstawie prowadzonego w latach
2010-2011 doświadczenia polowego, oceniono wielkość i wartość biologiczną plonu
oberżyny, uprawianej współrzędnie z życicą trwałą (Lolium perenne L.) i koniczyną
białą (Trifolium repens L.). Wykazano, że największy plon oberżyny w roku 2010
(15,46 t·ha-1) uzyskano w uprawie z koniczyną białą, wysianą 3 tygodnie po sadzeniu
oberżyny w pole, bez koszenia, natomiast w roku 2011 (18,12 t·ha-1), gdy życicę
trwałą wysiewano w dniu sadzenia rozsady i nie koszono jej. Wartość odżywcza
kształtowała się następująco: średnia zawartość Ca wyniosła 0,21%, K 4,11%,
Mg 0,29%, P 0,32%, N-NO3 108,43 kg·100 g-1ś.m., wit. C 4,20 mg·100 g-1ś.m.,
cukrów ogółem 2,24% i suchej masy 7,49%.
Słowa kluczowe: oberżyna, życica trwała, koniczyna biała, żywe ściółki, uprawa polowa
Summary. In Poland, attempts of cultivation of eggplant (Solanum melongena L.)
under field conditions. This plant is thermophilic, and use in the cultivation of living
mulches helps stabilize the temperature of the soil, reduce evaporation of water and
reduce weeds. At the same time as competing live plant litter affect the yield of
eggplant. On the basis of carried out in 2010-2011 a field experiment, assessed the
size and value of the biological yield in eggplants grown coordinate with perennial
ryegrass and white clover. Comparison was also made on the basis of the nutritional
value of chemical analysis of fruit. The results were subjected to statistical analysis
using Tukey’s test at significance level α = 0.05. It was shown that the highest yield
of eggplant in the year 2010 (15.46 t·ha-1) was collected in the cultivation of white
clover, sown 3 weeks after planting eggplant in the field, without cutting, and in 2011
(18.12 t·ha-1) when perennial ryegrass was sown on planting seedlings, no mowing.
Nutritional value was as follows: the average Ca content was 0.21%, K 4.11%, Mg
0.29%, P 0.32%, NO3 108.43 mg·100g-1f.m., Wit. C 4.20 mg·100g-1f.m., total sugars
2.24% and 7.49% dry weight.
Key words: eggplant, perennial ryegrass, white clover, living mulches, field cultivation
427
Magdalena Krygier
WSTĘP
Oberżyna ma owoce w postaci mięsistej jagody, o barwie najczęściej
ciemnofioletowej. Na jakość owoców wpływają: sposób uprawy, warunki
klimatyczne i warunki przechowywania. W trakcie dojrzewania można
zaobserwować wzrost zawartości cukrów i witaminy C, natomiast podczas
przechowywania ich spadek [Gajewski i in. 2006]. 100 g owoców zawiera
między innymi: 4% węglowodanów, 1,4% białka, 0,3% tłuszczu, 1,3%
błonnika, 18 mg Ca, 16 mg Mg, 47 mg P, 0,9 mg Fe, 3 mg Na, 2 mg K,
44 mg S, 52 mg Cl, 124 I.U. witaminy A, 0,4 mg tiaminy, 0,11 mg ryboflawiny,
0,74 µg ß-karotenu i 12 mg witaminy C [Lawande i Chavan 1998]. Prócz
tego zawierają składniki szczególnie cenne dla zdrowia, jak antocyjany,
fitosterole i kwasy fenolowe. Są niskokaloryczne, ponieważ 100 g owoców
to zaledwie 100 kJ [Kowalski i in. 2003]. W obrębie tego gatunku wyróżnia
się wiele odmian. Ich owoce wykazują zróżnicowanie w zakresie wartości
odżywczej [Daunay i in. 1993]. Rośliny poszczególnych odmian różnią się
także odpornością na niskie temperatury, zasolenie gleby, szkodniki i choroby
[Praasterink 2003]. Najwięcej oberżyny uprawia się w Indiach, Bangladeszu,
Pakistanie, Chinach, Japonii, Filipinach, Egipcie, Francji, we Włoszech
i Stanach Zjednoczonych [www.fao.org].
Z roku na rok lista środków chemicznych jakie można stosować do zwalczania
chorób, szkodników i chwastów jest coraz krótsza. Z tego względu rośnie
zainteresowanie ekologicznymi metodami ochrony roślin. Jedną z metod
zmniejszania zachwaszczenia jest uprawa żywych ściółek wraz z rośliną
uprawną. Dodatkowo ściółki te chronią glebę przed erozją wodną i wietrzną,
a po zakończeniu wegetacji rośliny uprawnej mogą stanowić zielony nawóz na
przyoranie [Adamczewska-Sowińska 2003]. Bardzo ważne przy tego rodzaju
uprawie współrzędnej są: dobór terminu siewu i sposób utrzymania ściółki,
aby nie stanowiła ona konkurencji dla warzyw. Można ograniczyć ekspansję
żywego mulczu przez koszenie, a ewentualny spadek plonu głównego
zrekompensować przez ograniczenie nawożenia, korzystając z substancji
mineralnych i organicznych zawartych w ściółkach [Winiarska i Kołota
2004]. Kolejnymi zaletami są oszczędność energii i mniejsza zawartość
azotanów w glebie, a co za tym idzie również w roślinach przeznaczonych
na spożycie [Kostuch i Gąsiorek 1994]. Ponad to przyoranie niektórych
gatunków roślin okrywowych powoduje wzrost ilości mikroorganizmów
glebowych będących antagonistami dla mikroorganizmów patogenicznych
[Pięta i Kęsik 2008].
428
Życica trwała i koniczyna biała jako żywe ściółki…
MATERIAŁ I METODY
W latach 2010-2011 w Stacji Badawczo-Dydaktycznej Roślin Warzywnych
i Ozdobnych Katedry Ogrodnictwa UP we Wrocławiu przeprowadzono
dwuczynnikowe doświadczenie polowe, metodą losowanych podbloków
w trzech powtórzeniach. Pierwszym czynnikiem było porównanie
oddziaływania na oberżynę gatunków żywych ściółek: życicy trwałej
i koniczyna białej, zaś drugim czynnikiem był termin siewu i sposób
utrzymania ściółek, polegający na koszeniu oraz zastosowaniu herbicydu.
Doświadczenie założono na czarnej ziemi silnie zdegradowanej, klasy III a, o
pH 7,8-8,3; zasoleniu 98-213 µs·cm-3, zawartości: Ca 2300-4100 mg, Mg 104128 mg, P 30-154,5 mg, K 70-110 mg i azotanów 4,5-48 mg·dm3. Niedobory
składników pokarmowych uzupełniono saletrą amonową (150 kg·ha-1),
superfosfatem potrójnym (60 kg·ha-1) i siarczanem potasu (60 kg·ha-1).
Nawozy zostały wysiane 4 maja.
Nasiona oberżyny, odmiany Epic F1 wysiano w warunkach szklarniowych
do napełnionych substratem torfowym skrzynek o wymiarach 30 x 40
cm w trzeciej dekadzie marca. Po rozwinięciu się liścieni siewki zostały
przepikowane do doniczek o średnicy 12 cm, z substratem torfowym. Do
momentu hartowania roślin, czyli przeniesienia rozsady do zimnego tunelu
foliowego pod koniec kwietnia, rozsada była dwukrotnie zasilana nawozem
płynnym Florovit o stężeniu 0,2%. Rozsada oberżyny została posadzona
27 maja w rozstawie 50 x 60 cm, na poletkach o wymiarach 2 x 2 m. Nasiona
żywych ściółek zostały wysiane w 20 cm pasach między rzędami oberżyny
w trzech terminach: 3 tygodnie przed sadzeniem oberżyny, w dniu sadzenia
oberżyny i 3 tygodnie po jej posadzeniu. Życica trwała (odmiany Więcławski)
i koniczyna biała (odmiany Grasslands Huia) zostały wysiane w ilości po
50 kg·ha-1. W okresach niedoboru wody rośliny podlewano. Jednorazowa
dawka polewowa wynosiła 20 mm. Zabieg podlewania wykonano 4 razy
w ciągu całego okresu wegetacji. Na wybranych poletkach rozwój ściółek
był ograniczany poprzez przycinanie (3 razy w ciągu sezonu wegetacyjnego)
lub zastosowanie herbicydu (Glifosat w ilości 4l·ha-1) . Od 6 lipca do
14 września prowadzone były zbiory owoców oberżyny. Określono wielkość
plonu handlowego, jak również jego jakość, przeprowadzając analizy
chemiczne owoców, obejmujące zawartość: suchej masy – metodą wagową,
witaminy C – metodą miareczkową, N-NO3 – metodą potencjometryczną,
cukrów ogółem – metodą Lane-Eynona oraz w suchej masie: P i Mg
– metodą kolorymetryczną, a K i Ca − metodą fotometrii płomieniowe
j. Wyniki poddano analizie statystycznej używając testu Tukey’a dla poziomu
istotności α = 0,05. Średnia roczna temp. w latach 2010-2011 wynosiła
9,16°C, natomiast w okresie wegetacji średnia temp. wyniosła 17,5°C.
Średnia suma opadów w latach 2010-2011 wyniosła 686,2 mm, natomiast
w okresie wegetacji 66,22 mm.
429
Magdalena Krygier
WYNIKI I DYSKUSJA
Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono istotną różnicę,
wynoszącą średnio 2,9 t·ha-1 między plonem owoców oberżyny uzyskanym
w ciągu dwóch lat badań (tab. 1). Nie wykazano istotnego wpływu gatunku
badanych żywych ściółek na wielkość tego plonu. Udowodniono natomiast,
że opóźnienie wysiewu żywych ściółek do terminu sadzenia oberżyny bez ich
koszenia oraz po trzech tygodniach od momentu jej posadzenia spowodowało
istotny wzrost plonu owoców, średnio o 60%. Koszenie żywych ściółek
lub ograniczenie ich wzrostu przez zastosowanie oprysku herbicydem nie
przyniosło spodziewanego wzrostu plonu owoców oberżyny. Na podstawie
uzyskanych wyników, można również zauważyć, że największy plon
owoców w roku 2010 zebrano w uprawie z koniczyną białą wysiewaną
3 tygodnie po sadzeniu oberżyny w pole, wyniósł on 15,46 t·ha-1. Natomiast
w roku 2011 największy plon, wynoszący 18,12 t·ha-1, zebrano z poletek
z życicą trwałą, wysianą w dniu sadzenia rozsady. W obu przypadkach ściółki
nie były koszone.
Wyniki doświadczenia Adamczewskiej-Sowińskiej i in. (2009). wskazują na
wzrost plonu papryki w uprawie współrzędnej z koniczyną białą o 27,6%,
a z życicą trwałą o 12,4% w porównaniu z uprawą jednorodną. Jędrszczyk
i Poniedziałek [2003] wykazały 24,5% spadek wielkości plonu kapusty
głowiastej białej uprawianej z koniczyną białą w porównaniu do kontroli
odchwaszczanej. Jednak wyższe spadki plonu zaobserwowały po użyciu
ściółek z kostrzewy i wyki, nawet do 34,1%. W uprawie pomidora gruntowego
Adamczewska-Sowińska i Kołota [2007] uzyskali najwyższe plony uzyskano
z poletek obsianych seradelą siewną i życicą trwałą (49,55 t·ha-1).
Wyniki analizy statystycznej dotyczącej wartości biologicznej owoców
oberżyny wykazały istotne zmniejszenie zawartości w nich wapnia wówczas,
gdy oberżyna uprawiana była łącznie z żywymi ściółkami (tab.2). Stwierdzono
również wyraźne zmniejszenie ilości fosforu w owocach, nie potwierdzono
jednak tego statystycznie. Największą średnią ilość wapnia zanotowano
w owocach pochodzących z obiektów, na których żywe ściółki wysiewano
3 tygodnie przed sadzeniem rozsady z herbicydem (0,22%). Z kolei najwyższą
średnią ilość fosforu stwierdzono w owocach z obiektów, na których żywe
ściółki wysiewano w dniu sadzenia rozsady, z koszeniem (0,37%). W uprawie
współrzędnej zawartość wit. C była istotnie większa (średnio o 14,8%), niż
bez żywych ściółek. Natomiast średnia zawartość suchej masy w owocach
roślin uprawianych z żywymi ściółkami wysiewanymi w trzech badanych
terminach była istotnie mniejsza niż w uprawie jednorodnej. Wyjątek pod
tym względem stanowiły owoce oberżyny pochodzące z obiektów, gdzie
żywe ściółki wysiewano 3 tygodnie przed sadzeniem rozsady i dodatkowo
je koszono. Stwierdzona w nich średnia zawartość suchej masy (8,23%) była
identyczna jak w owocach obiektów kontrolowanych. Niewielka obniżka
430
ilości cukrów ogółem oraz azotanów pod wpływem uprawy z żywymi
ściółkami nie została udowodniona statystycznie. Gatunek żywej ściółki nie
wpłynął istotnie różnicująco na zawartość składników w owocach oberżyny.
Zauważono jednak, że w owocach pochodzących z uprawy z koniczyną białą
było średnio więcej wapnia, magnezu, fosforu, cukrów ogółem i suchej masy.
Według Franczuk i in. [2009] większy wpływ na wartość odżywczą cebuli
i kapusty czerwonej wywarły warunki pogodowe niż gatunek zastosowanej
ściółki. Niemniej jednak stwierdzono wzrost zawartości suchej masy
w kapuście i cebuli przy ściółkowaniu facelią i owsem, wzrost zawartości
białka w kapuście, w uprawie z seradelą i wyką oraz wzrost zawartości
witaminy C zarówno w cebuli jak i w kapuście przy ściółce z seradeli.
WNIOSKI
• Na wielkość plonu oberżyny miały wpływ: warunki pogodowe, termin
siewu i sposób utrzymania żywej ściółki .
• Największy średni plon handlowy owoców (15,48 t·ha-1) zebrano
w obiektach, w których żywe ściółki wysiewano w terminie sadzenia
oberżyny oraz ich nie koszono.
•
Gatunek żywej ściółki rosnącej łącznie z oberżyną nie wpływał istotnie
na wartość biologiczną jej owoców.
431
NIRα=0,05 dla:
- gatunku żywej ściółki (I)
- terminu siewu i sposobu
utrzymania żywej ściółki (II)
- interakcji (I x II)
- lat
średnia
11,47
8,48
11,64
15,48
15,35
13,08
13,48
koniczyna biała
12,12
8,64
10,95
15,68
12,52
15,14
15,55
13,20
16,85
12,96
życica trwała
10,83
8,31
12,33
15,27
15,56
14,80
14,43
średnia
15,02
9,83
13,09
17,78
12,90
17,43
14,82
14,52
14,65
14,50
15,49
koniczyna biała
10,45
14,52
życica trwała
15,52
9,20
13,27
18,12
16,30
15,08
16,32
średnia
7,92
7,13
10,19
13,17
15,13
11,35
11,46
koniczyna biała
6,83
9,00
13,92
10,38
15,46
14,79
średnia
kontrola
9,71
życica trwała
6,13
7,42
11,38
3 tygodnie po
sadzeniu rozsady,
bez koszenia
11,31
w dniu sadzenia
rozsady, z
koszeniem
średnia dla lat
2010-2011
2011
11,40
w dniu sadzenia
rozsady, bez
koszenia
12,42
3 tygodnie
przed sadzeniem
rozsady, bez
koszenia
3 tygodnie
przed sadzeniem
rozsady z
koszeniem
3 tygodnie
przed sadzeniem
rozsady z
herbicydem
2010
12,54
Termin siewu i
sposób utrzymania
żywej ściółki
Magdalena Krygier
15,68
n. i.
n. i.
n. i.
3,09
n. i.
n. i.
n. i .
2,70
n. i
2,31
-
Tab. 1. Wpływ terminu siewu i sposobu utrzymania żywych ściółek oraz ich gatunku
na wielkość plonu handlowego owoców oberżyny, w latach 2010-2011 (t·ha-1)
432
średnia
0,24
0,27
0,28
0,30
0,29
0,33
0,31
0,31
0,29
0,29
0,39
NIRα=0,05 dla:
gatunku żywej ściółki (I) n. i.
terminu siewu i sposobu
utrzymania
żywej ściółki (II)
0,13
interakcji (I x II)
n. i.
4,04
n. i.
n. i.
n. i.
0,28
n. i.
0, 01
0,02
0,33
0,32
0,32
0,27
0,29
0,27
0,31
koniczyna
biała
0,26
0,30
0,32
0,32
3,96
4,11
kontrola
0,40
0,35
0,32
0,23
4,16
średnia
4,10
0,32
życica trwała
0,21
0,25
3,99
4,21
3,76
0,26
4,13
0,29
średnia
0,24
0,30
3,80
4,03
3 tygodnie
po sadzeniu
rozsady, bez
koszenia
0,14
0,32
koniczyna
biała
0,27
0,33
4,19
4,39
0,37
0,21
0,32
życica trwała
0,21
0,27
0,20
0,18
0,44
0,17
0,33
średnia
4,14
4,03
0,24
0,21
0,30
0,24
4,42
koniczyna
biała
4,18
3,96
0,16
0,16
4,54
życica trwała
4,11
4,09
P
0,12
4,30
średnia
0,18
0,19
koniczyna
biała
0,22
0,24
życica trwała
0,13
Mg
0,18
w dniu
sadzenia
rozsady, bez
koszenia
w dniu
sadzenia
rozsady, z
koszeniem
0,22
3 tygodnie
przed
sadzeniem
rozsady z
herbicydem
0,23
3 tygodnie
przed
sadzeniem
rozsady z
koszeniem
0,13
3 tygodnie
przed
sadzeniem
rozsady, bez
koszenia
K
Ca
0,21
Termin siewu i sposób
utrzymania żywej
ściółki
0,45
n. i.
n. i.
n. i.
na zawartość Ca, K, Mg i P w owocach oberżyny, średnie dla lat 2010-2011 (%).
433
kontrola
131,19
NIRα=0,05 dla:
- gatunku żywej ściółki (I)
- terminu siewu i
sposobu utrzymania
żywej ściółki (II)
- interakcji (I x II)
3,66
2,32
średnia
7,49
7,03
7,58
7,28
6,73
8,23
7,35
koniczyna
biała
6,96
8,24
6,71
7,18
8,41
7,57
7,61
życica
trwała
7,73
8,22
6,75
7,39
6,48
7,36
6,75
średnia
2,23
2,22
2,30
2,18
2,09
2,24
2,33
koniczyna
biała
2,36
2,33
2,24
2,17
1,96
2,35
sucha masa (%)
2,24
życica
trwała
2,10
2,11
2,36
2,19
2,23
2,23
2,32
średnia
4,21
3,94
4,58
4,75
3,95
4,20
4,33
koniczyna
biała
4,21
4,15
4,80
4,62
3,90
4,08
cukry ogółem
(%)
4,20
życica
trwała
4,22
3,73
4,35
4,87
3,99
4,20
4,58
średnia
104,70
105,06
126,57
103,91
91,65
95,94
koniczyna
biała
89,97
68,99
150,03
96,71
118,36
108,43
96,47
średnia
86,83
życica
trwała
119,43
141,13
3 tygodnie
po sadzeniu
rozsady, bez
koszenia
110,85
w dniu
sadzenia
rozsady, z
koszeniem
106,01
w dniu
sadzenia
rozsady, bez
koszenia
103,11
3 tygodnie
przed
sadzeniem
rozsady z
herbicydem
111,12
3 tygodnie
przed
sadzeniem
rozsady, bez
koszenia
3 tygodnie
przed
sadzeniem
rozsady z
koszeniem
N-NO3 (kg·100 g-1
witamina C
ś. m.)
(mg·100 g-1 ś.m.)
73,52
Termin siewu
i sposób
utrzymania
żywej ściółki
Magdalena Krygier
8,23
n. i.
n. i.
n. i.
n. i.
n. i.
59,50
0,40
n. i.
n. i.
n. i.
0,71
1,32
na zawartość N-NO3, witaminy C, cukrów ogółem i suchej masy w owocach
oberżyny, średnie z lat 2010-2011
434
LITERATURA
Adamczewska-Sowińska K. 2003. Wartość nawozowa żywych ściółek zastosowanych
w uprawie papryki. Folia Horticulturae, Kraków, (1): 413-415.
Adamczewska-Sowińska K. Kołota E. 2007. Żywe ściółki w uprawie pomidora.
Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu, CCCLXXXIII: 411-415.
Adamczewska-Sowińska K. Kołota E. Winiarska S. 2009. Living mulches in field cultivation
of vegetables. Vegetable Crops Research Bulletin, Skierniewcice, (70): 19-20.
Daunay M. C. Chaput M. H. Sihachakr D. Allot M. Vedel F. Ducreux G. 1993.
Production and characterization of fertile somatic hybrids of eggplant (Solanum
melongena L.) with Solanum aethiopicum L. Theoretical and Applied Genetics, 85:
841-850.
Franczuk J. Jabłońska-Ceglarek R. Zaniewicz-Bajkowska A. Kosterna E. Rosa R.
2009. The effect of plant mulches of the nutritive value of red cabbage and onion.
Vegetable Crops Research Bulletin, Skierniewice: 125-134.
Gajewski M. Arasimowicz D. Gajewska M. 2006. Wpływ stadium dojrzałości
oraz przechowywania na zawartość antocyjanów i parametry barwy skórki w
owocach oberżyny (Solanum melongena L.). Annales Universitatis Mariae CurieSkłodowska Lublin Polonia, XVI: 31-37
Jędrszczyk E. Poniedziałek M. 2003. Wpływ żywych ściółek na plonowanie kapusty
głowiastej białej, zachwaszczenie oraz zawartość materii organicznej w glebie.
Folia Horticulturae, Kraków, (1): 416-418.
Kostuch R. Gąsiorek S. 1994. Wykorzystanie koniczyny białej jako czynnika
plonotwórczego. Acta Agraria et Silvestria, Kraków, XXXII: 47-57.
Kowalski R. Kowalska G. Wierciński J. 2003. Chemical composition of fruits of
three ‘eggplant’ (Solanum melongena L.) cultivars. Folia Horticulturae, Kraków,
(15/2): 89-95.
Lawande K. E. Chavan J. K. 1998. Handbook of vegetable science and technology.
Eggplant (Brinjal), New York: 225-244.
Pięta D. Kęsik T. 2008. The influence of after-crop plant mulch and onion cultivation
on microorganism composition in soil. Acta Scientarum Polonorum, Hortorum
Cultus, Bydgoszcz, 7(3): 65-75.
Praasterink M. F. 2003. Eggplant integrated pest management. An ecological guide.
FAO Inter-Country Programme for Integrated Pest Management In Vegetables in
South and Southeast Asia, Bangkok: 2-182.
Winiarska S. Kołota E. 2004. Przydatność wybranych gatunków roślin jako żywych
ściółek w uprawie pora oraz ocena ich wartości nawozowej. Roczniki Akademii
Rolniczej w Poznaniu CCCLVI: 225-232.
www.fao.org
435
Magdalena Krygier
Katedra Ogrodnictwa
pl. Grunwaldzki 24a, 50-363 Wrocław
Opiekun naukowy: dr hab. Katarzyna Adamczewska-Sowińska, prof. nadzw.
Ewa Muszyńska
Ewa Hanus-Fajerska
EPISTEME
15/2012
s.437-444
ISSN 1895-4421
OCENA MOŻLIWOŚCI OTRZYMANIA SIEWEK PLESZCZOTKI
GÓRSKIEJ W WARUNKACH IN VITRO
EVALUATION OF THE POSSIBILITIES OF BISCUTELLA LAEVIGATA
SEEDLING OBTAINING IN IN VITRO CONDITIONS
Abstrakt: Niekorzystne zmiany ekologiczne zachodzące w otaczającym nas świecie
w wyniku działalności różnych gałęzi przemysłu, stwarzają konieczność opracowania
skutecznych metod rekultywacji terenów zdegradowanych chemicznie. Obecnie,
promuje się działania, mające na celu przywrócenie zniekształconym obszarom
biologicznie czynnej powierzchni oraz walorów krajobrazowych. Przedmiotem
prezentowanej pracy była ocena możliwości otrzymania w warunkach in vitro siewek
pleszczotki górkiej (Biscutella laevigata L.) z rodziny Brassicaceae, reprezentującej
florę galmanową Olkuskiego Rejonu Rudnego. Stwierdzono, iż termin pozyskania
materiału siewnego, warunki kiełkowania nasion i wzrostu siewek, wpływają na
efektywność uprawy tego gatunku o szczególnych predyspozycjach do wykorzystania
w procesie rekultywacji i remediacji skażeń środowiska metalami ciężkimi.
Slowa kluczowe: kiełkowanie, wzrost siewki, in vitro, fitoremediacja, rekultywacja
Summary: Unfavourable ecological changes taking place as a result of the different
industrial activities, create the necessity of developing effective methods for
reclamation of chemically degraded areas. Currently, in destroyed areas the restoration
of biologically active surfaces and landscapes are being promoted. For this reason, it
was evaluated the possibility of obtaining in vitro seedlings of Biscutella laevigata
L. from the Brassicaceae family, representing calamine flora of the Olkusz Ore
– District. It was found that the term of seeds collection, conditions of their germination
and seedlings growth influenced the efficiency of Biscutella laevigata cultivation,
the species which is used during the reclamation and remediation of environmental
contamination with heavy metals.
Key words: germination, seedling growth, in vitro, phytoremediation, reclamation
437
WSTĘP
W obliczu problemu skażenia środowiska naturalnego metalami ciężkimi,
poszukuje się skutecznych sposobów zapobiegania rozprzestrzenianiu się
zanieczyszczeń w ekosystemach i rekultywacji terenów zdegradowanych
chemicznie. Coraz więcej uwagi poświęca się metodom alternatywnym,
które wykorzystują żywe organizmy, takie jak bakterie, glony, grzyby
oraz rośliny, do usuwania lub detoksykacji zanieczyszczeń występujących
w środowisku [Siwek 2008]. Szczególnie istotne są zabiegi określane
mianem fitoremediacji, które polegają na zastosowaniu roślin wyższych
zdolnych do wzrostu w skażonym siedlisku w celu usunięcia substancji
toksycznych [Ghosh i Singh 2005, Marecik i in. 2006]. Spośród wielu
technologii fitoremediacji, największe znaczenie podczas oczyszczania
podłoży skażonych metalami ciężkimi mają fitoekstrakcja i fitostabilizacja.
Pierwsza z tych metod, wykorzystuje naturalną zdolność roślin, zwanych
hiperakumulatorami, do gromadzenia w różnych organach wysokich stężeń
toksycznych pierwiastków [Gwóźdź i Kopyra 2003, Shah i Nongkynrih
2007]. Do gatunków akumulujących metale ciężkie należy między innymi
Biscutella laevigata, która gromadzi jony metali w organach podziemnych,
w liściach oraz pędach [Godzik 1991, Szarek-Łukaszewska i Niklińska
2002, Pielichowska i Wierzbicka 2004]. Kolejna metoda to fitostabilizacja,
umożliwiająca ograniczenie przemieszczania się toksycznych jonów w głąb
profilu glebowego i migracji do wód gruntowych [Ghosh i Singh 2005,
Gruca-Królikowska i Wacławek 2006, Marecik i in. 2006]. Równocześnie,
technologia ta zaliczana jest do biologicznych metod utrwalania podłoża
zwałowisk i innych terenów poprzemysłowych [Dwucet i in. 1992,
Krzaklewski 2001, Jabeen i in. 2009].
Zastosowanie gatunków lokalnie występujących w procesie odnowy terenów
zdegradowanych, może zatem w znaczący sposób przyczynić się do obniżenia
toksyczności metali ciężkich w podłożu oraz przyspieszenia procesu
tworzenia zwartej pokrywy roślinnej na obszarach zanieczyszczonych.
Tematyka prezentowanej pracy dotyczyła oceny możliwości rozmnażania
generatywnego pleszczotki górskiej (Biscutella laevigata L.), którą
można wykorzystać w celu fitoekstrakcji oraz fitostabilizacji podłoży
zanieczyszczonych ołowiem i kadmem.
MATERIAŁ I METODY
Materiał roślinny stanowiły nasiona Biscutella laevigata pozyskane
z osobników porastających hałdę na terenie Olkuskiego Rejonu Rudnego.
Począwszy od 23 maja 2010 roku, zbiór nasion przeprowadzono trzykrotnie
w odstępach dwutygodniowych. Następnie, po 10 odkażonych powierzchniowo
nasion z 3 terminów zbioru wyłożono na pożywkę MS [Murashige i Skoog 1962].
438
Ocena możliwości otrzymania siewek pleszczotki górskiej…
Kultury prowadzono w pomieszczeniu o temperaturze powietrza 20-24°C
i fotoperiodzie 16h/8h (dzień/noc), przy świetle białym. Doświadczenie
powtórzono dwukrotnie, wysiewając nasiona 30 sierpnia i 7 września 2010.
Oceniono (1) zdolność kiełkowania nasion, zliczając co dwa dni ilość
wytworzonych siewek, a także (2) tempo wzrostu i rozwoju siewek, mierząc
trzykrotnie co pięć dni długość i szerokość liścieni. Wyniki badań uzyskane
w warunkach in vitro porównano z rezultatami otrzymanymi dla materiału
kontrolnego, który stanowiły nasiona wysiane w warunkach szklarniowych do
doniczek wypełnionych podłożem, przygotowanym poprzez zmieszanie piasku
i ziemi ogrodniczej w stosunku 1:3. Dodatkowo, w badaniach uwzględniono
obserwacje wzrostu i rozwoju siewek otrzymanych na podłożu galmanowym,
na którym występowały populacje pleszczotki w warunkach naturalnych.
Wyniki opracowano statystycznie z wykorzystaniem jednoczynnikowej
analizy wariancji ANOVA w układzie losowym. Do określania istotności
różnic między średnimi wyznaczono grupy jednorodne przy użyciu testu
a posteriori Fishera na poziomie istotności α < 0,05.
WYNIKI
Obserwacje kiełkujących nasion rozpoczęto po pięciu dniach od momentu
założenia kultury, zliczając co dwa dni ilość wytworzonych siewek. Ocenę
zakończono po trzech tygodniach, kiedy liczba kiełkujących nasion nie
zmieniała się istotnie. Zaobserwowana zdolność kiełkowania nasion
w warunkach in vitro wynosiła 70%, z kolei pod osłonami średnia wartość
tego parametru nie przekroczyła 15% (Tab.1).
warunki wzrostu
termin zbioru nasion
23.05.
13.06
27.06.
SIEW
30.08.2010
In vivo - ziemia ogrodnicza
-
-
13%
In vitro - pożywka MS
-
-
60%
SIEW
7.09.2010
In vivo – ziemia ogrodnicza
-
-
10%
In vitro - pożywka MS
-
-
70%
Tab. 1 Kiełkowanie prób nasion Biscutella laevigata zbieranych 23.05., 13.06. oraz
27.06. w zależności od terminu siewu i warunków wzrostu siewek
Zarówno w szklarni jak i w warunkach in vitro zauważono, iż termin zbioru
nasion wpływa na zdolność ich kiełkowania. Jedynie z nasion pozyskanych
w najpóźniejszym terminie, tj. 27 czerwca, otrzymano siewki zdolne do
dalszego rozwoju, podczas gdy nasiona zbierane 23 maja i 13 czerwca nie
skiełkowały wcale (Tab.1).
439
Pierwsze siewki w warunkach in vitro uzyskano 4 dni wcześniej niż
w uprawie pod osłonami, jednakże dalsze tempo ich wzrostu było wolniejsze
w porównaniu do siewek rozwijających się w warunkach szklarniowych.
W celu oceny wzrostu siewek wykonano pomiary długości i szerokości
liścieni w piętnastym, dwudziestym i dwudziestym piątym dniu
doświadczenia (Wykr.1A i B). Najszybciej i najlepiej rosły siewki na ziemi
ogrodniczej, osiągając po 25 dniach od momentu założenia doświadczenia
liścienie długości około 25 milimetrów i szerokości około 10 milimetrów
(Wykr.1A). Nieistotne statystycznie różnice, w odniesieniu do wzrostu
siewek na ziemi ogrodniczej w stosunku do siewek uzyskanych na podłożu
o podwyższonej zawartości metali ciężkich, zaobserwowano jedynie podczas
ostatniego pomiaru. Najsłabszy wzrost wykazywały siewki w warunkach in
vitro, dorastając jedynie do około połowy maksymalnych rozmiarów siewek
uzyskanych na podłożu galmanowym (Wykr.1A i 1B).
długość max siewki
długość [mm]
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
1
2
termin pomiaru
ziemia ogrodnicza
podłoże galmanowe
3
pożywka
szerokość max liścieni
szerokość [mm]
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
2
3
termin pomiaru
ziemia ogrodnicza
podłoże galmanowe
pożywka
Wyk. 1. Ocena wzrostu siewek uzyskanych w warunkach szklarniowych oraz in vitro
w trzech terminach: 15-tym (1), 20-tym (2) i 25-tym (3) dniu doświadczenia
440
DYSKUSJA I WNIOSKI
Znaczenie roślinności w zagospodarowaniu i odnowie terenów silnie
zdegradowanych przez działalność przemysłu jest bezsporne. Wytypowanie
taksonów o szczególnych predyspozycjach do wzrostu i rozwoju na terenach
zniszczonych chemicznie, może okazać się niezwykle pomocne nie tylko
w procesie rekultywacji, ale także remediacji. A zatem, opracowanie
skutecznych metod uzyskania materiału roślinnego, którego zadaniem jest
podniesienie walorów przyrodniczych i krajobrazowych zdegradowanego
terenu, może skutecznie wspomagać stosowane dotąd metody odbudowy
siedlisk zniszczonych wielowiekową działalnością człowieka.
Nowoczesna produkcja roślinna nie może istnieć bez materiału siewnego
wysokiej jakości. Podstawową cechą charakteryzującą jakość tego materiału
jest żywotność nasion, określana między innymi za pomocą testów opartych
na ich zdolności kiełkowania [Dorywalski i in. 1964; Rochalska i OrzeszkoRywka 2004]. Zaobserwowana wysoka zdolność kiełkowania nasion
pleszczotki górskiej w warunkach in vitro, a także wcześniejsze o kilka dni
w porównaniu do uprawy pod osłonami pojawienie się siewek na pożywce,
wynikają z optymalnych dla przebiegu tego procesu warunków panujących
w fitotronie. Nasiona większości roślin są fotoblastyczne, tzn. że zdolność ich
kiełkowania zależy od warunków świetlnych, które w przypadku fotoblastii
dodatniej zwiększają szybkość kiełkowania i liczbę ostatecznie uzyskanych
siewek. Innym abiotycznym czynnikiem środowiska warunkującym
kiełkowanie nasion jest optymalna dla przebiegu tego procesu temperatura,
która dla roślin klimatu umiarkowanego mieści się w zakresie 15 – 25°C
[Kopcewicz i Lewak 2005].
Brak zdolności kiełkowania nasion, które zostały zebrane 23 maja i 13 czerwca 2010 roku, wskazuje na niską jakość pozyskanego w tym terminie
materiału siewnego. Proces dojrzewania nasion w znacznym stopniu zależy
od warunków zewnętrznych, takich jak temperatura, nasłonecznienie, ilość
i rozkład opadów [Rochalska i Orzeszko-Rywka 2004]. Ze względu na
intensywne i długotrwałe opady deszczu pojawiające się w połowie 2010
roku, najprawdopodobniej materiał siewny został wówczas zebrany przed
osiągnięciem dojrzałości fizjologicznej.
Często gatunki populacji hałdowych cechuje zmniejszenie rozmiarów
organów, co wielu badaczy uważa za konsekwencję wysokich kosztów
energetycznych poniesionych na wytworzenie mechanizmów adaptacyjnych
do trudnych warunków siedliskowych [Ernst i in. 1992; Wierzbicka 2002;
Wierzbicka i Rostański 2002; Przedpełska i Wierzbicka 2007]. W przypadku
przeprowadzonych badań, przebieg wzrostu i rozwoju siewek uprawianych
w podłożu galmanowym okazał się słabszy w porównaniu do uprawy w ziemi
ogrodniczej. Najprawdopodobniej, zmniejszenie powierzchni liścieni wynikało
441
z deficytu wody; z kolei mało intensywny wzrost siewek w warunkach in vitro
mógł być efektem zastosowania pożywki optymalnej dla procesu kiełkowania,
ale nie wystarczającej do dalszego rozwoju, gdyż warunki oceny doświadczenia
nie umożliwiały przeprowadzenia pasażu na świeżą pożywkę.
Dobór gatunków roślin zdolnych do wykształcenia mechanizmów
przystosowawczych i zrealizowania pełnego cyklu życiowego, może
efektywnie wspomagać stosowane dotąd metody rekultywacji terenów
zdegradowanych. Siew nasion pleszczotki górskiej może okazać się skuteczną
i łatwą metodą uzyskania materiału roślinnego w warunkach aseptycznych,
który po rozmnożeniu klonalnym in vitro może następnie zostać wykorzystany
w technikach rekultywacji przyrodniczej i remediacji skażeń środowiska
[Hanus-Fajerska 2011]. Metodyka uzyskiwania rozmnażanych w warunkach
in vitro roślin jest w trakcie optymalizacji. Należy jednak pamiętać, aby
materiał siewny pozyskiwać po osiągnięciu przez nasiona pełnej dojrzałości
fizjologicznej. Ponadto, zaobserwowano, iż kiełkowanie nasion lepiej przebiega
w warunkach in vitro niż w podłożu kontrolnym. W warunkach doświadczenia
dla dalszego wzrostu i rozwoju siewek bardziej optymalna okazała się uprawa
szklarniowa. W kolejnych etapach zostanie podjęta ocena rozwoju roślin
zarówno w warunkach in vitro na odpowiednio dobranych pożywkach, jak
i pod osłonami - w podłożu galmanowym i w ziemi ogrodniczej.
LITERATURA
Dorywalski J. Wojciechowicz M. Bartz J. 1964. Metodyka oceny nasion. Państwowe
Wydawnictwo Rolnicze i Leśne. Warszawa.
Dwucet K. Krajewski W., Wach J. 1992. Rekultywacja i rewaloryzacja środowiska
przyrodniczego. Skrypty Uniwersytetu Śląskiego nr 478. Katowice.
Ernst W. H. O. J. A. C. Verkleij H. Schat 1992. Metal tolerance in plants. Acta
Botanica Neerlandica. 41: 229 – 248.
Ghosh M. Singh S.P. 2005. A review on phytoremediation of heavy metals and
utilization of its byproducts. Applied Ecology and Environmental Research. 3/1:
1-18.
Godzik B. 1991. Accumulation of heavy metals in Biscutella laevigata (Cruciferae) as a
function of their concentration in substrate. Polish Botanical Studies. 2: 241 – 246.
Gruca-Królikowska S. Wacławek W. 2006. Metale w środowisku. Część II. Wpływ metali
ciężkich na rośliny. Chemia – Dydaktyka - Ekologia – Metrologia. 1/2: 41 – 56.
442
Gwóźdź E. A. Kopyra M. 2003. Reakcje komórek roślinnych na metale ciężkie –
aspekty biotechnologiczne. Biotechnologia. 3: 107 – 123.
Hanus-Fajerska E. 2011. Opracowanie metodyki mikrorozmnażania wybranych
metalofitów w celu remediacji podłoży zanieczyszczonych kadmem, ołowiem
i cynkiem. Zeszyty Naukowe UR w Krakowie. Rozprawy. Zeszyt 348.
Jabeen R. Ahmad A. Iqbal M. 2009. Phytoremediation of heavy metals: physiological
and molecular mechanisms. Botanical Revievs. 75: 339 – 364.
Kopcewicz J. Lewak S. 2005. Fizjologia roślin. PWN. Warszawa.
Krzaklewski W. 2001. Rekultywacja obszarów pogórniczych i poprzemysłowych.
Aura. 9: 20 – 23.
Marecik R. Króliczak P. Cyplik P. 2006. Fitoremediacja – alternatywa dla tradycyjnych
metod oczyszczania środowiska. Biotechnologia. 3 (74): 88 – 97.
Murashige T. Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with
tobacco tissue culture. Physiol. Plant. 15: 473 – 479.
Pielichowska M. Wierzbicka M. 2004. Uptake and localization of cadmium by
Biscutella laevigata, a cadmium hyperacumulator. Acta Biologica Cracoviensia
Series Botanica. 46: 57 - 63.
Przedpełska E. Wierzbicka M. 2007. Arabidopsis arenosa (Brassicaceae) from lead
– zinc waste heap in southern Poland – a plant with high tolerance to heavy
metals. Plant and Soil 299: 43 – 53.
Rochalska M. Orzeszko-Rywka A. 2004. Przewodnik do ćwiczeń z nasiennictwa.
Wydawnictwo SGGW. Warszawa.
Shah K. Nongkynrih J.M. 2007. Metal hyperaccumulation and bioremediation.
Biologia Plantarum 51/4: 618-634.
Siwek M. 2008. Biologiczne sposoby oczyszczania środowiska – fitoremediacja.
Wiadomości Botaniczne. 52: 23 – 28.
Szarek–Łukaszewska G. Niklińska M. 2002. Concetration of alkaline and heavy
metals in Biscutella laevigata L. and Plantago lanceolata L. growing on calamine
spoils (S. Poland). Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica. 44: 29 – 38.
Wierzbicka M. 2002. Przystosowania roślin do wzrostu na hałdach cynkowo–
ołowiowych okolic Olkusza. Kosmos. 51: 139 – 150.
Wierzbicka M. Rostański A. 2002. Microevolutionary changes in ecotypes of
calamine waste heap vegetation near Olkusz Poland: a review. Acta Biologica
Cracoviensia Series Botanica. 44: 7 – 19.
443
mgr inż. Ewa Muszyńska, dr hab. Ewa Hanus-Fajerska
Katedra Botaniki i Fizjologii Roślin, Wydział Ogrodniczy
Opiekun naukowy: dr hab. Ewa Hanus-Fajerska
444
Zofia Nizioł – Łukaszewska
Jan Skrzyński
Małgorzata Leja
Izabela Zawiska
EPISTEME
15/2012
s.445-451
ISSN 1895-4421
PORÓWNANIE KILKU ODMIAN CZEREŚNI I WIŚNI
UPRAWIANYCH W MAŁOPOLSCE POD WZGLĘDEM ZAWARTOŚCI
ZWIĄZKÓW FENOLOWYCH
COMPARISON OF FEW VARIETIES OF CHERRY AND SOUR
CHERRY CULTIVATED IN MALOPOLSKA REGION IN RESPECT OF
THEIR PHENOLIC CONTENT
Abstrakt. W 2008 roku w Sadowniczej Stacji Doświadczalnej Uniwersytetu
Rolniczego w Krakowie przeprowadzono doświadczenia mające na celu określenie
zawartości związków fenolowych w owocach ośmiu wybranych odmian czereśni
(Prunus avium L.) i trzech wiśni (Prunus cerasus L.). Analiza chemiczna związków
fenolowych oparta została na pomiarze absorpcji światła o zróżnicowanych
długościach fali i pozwoliła na rozdział związków fenolowych na fenylopropanoidy,
flawonole i antocyjany. Doświadczenie jednoznacznie wykazało, że owoce wiśni
zawierają większe zawartości związków fenolowych niż owoce czereśni. Spośród
odmian wiśni największą zawartością sumy fenoli, kwasu kawowego, kwercetyny
i cyjanidyny charakteryzowała się odmiana ‘Nefris’. Porównywalny poziom tych
związków określono również dla dwóch starych odmian czereśni: ‘Lotki Trzebnickiej’
i ‘Merton Premier’.
Sołowa kluczowe: czereśnie, wiśnie, związki fenolowe
Summary. In 2008 at the Agricultural University in Kraków field experiments with
eight varieties of cherry (Prunus avium L.) and three of sour cherry (Prunus cerasus
L.) was carried out to determine their total antioxidant activity and phenolic content.
Chemical analyses were based on spectral measurements with various weave length
which allowed to separate phenolic compounds on phenylopropanoides, flawonoides
and anthocyanins. Experiment clearly showed that sour cherries contain higher
amounts of phenolic compounds than cherries. As for sour cherries the highest content
of total phenolic, caffeic acid, quercetin and cyanidyn was obtained in ‘Nefris’ variety.
Comparable amount of these compounds was also determinate for two old varieties of
cherries: ‘Lotka Trzebnicka’ and ‘Merton Premier’.
Key words: sweet cherry, sour cherry, total phenolic
445
Zofia Nizioł – Łukaszewska, Jan Skrzyński, Małgorzata Leja, Izabela Zawiska
WSTĘP
Spożycie warzyw i owoców wzrasta w znaczący sposób, nie tylko ze
względu na ich coraz bogatsze walory smakowe, ale także z powodu
znakomitych wartości zdrowotnych [Lipecki i Libik 2003]. Wzrastające
zagrożenie społeczeństwa chorobami cywilizacyjnymi powoduje, że
jednym z priorytetów współczesnego ogrodnictwa jest poznawanie
gatunków i odmian warzyw i owoców o największej zawartości związków
chemicznych istotnych żywieniowo i niezbędnych dla ludzkiego organizmu.
W związku z tym na rynkach rolniczych coraz większą popularnością
cieszą się gatunki o wysokiej wartości dietetycznej i zdrowotnej. Do takich
związków zaliczyć można antyoksydanty, wspomagające system ochronny
organizmu przed wolnymi rodnikami. Prowadzone na całym świecie badania
naukowe wykazały, że spożywanie warzyw i owoców zawierających duże
ilości antyoksydantów redukuje ryzyko zachorowania na nowotwory,
cukrzycę oraz choroby układu sercowo-naczyniowego [Ferretti i in. 2010].
Utrzymanie równowagi między ilością wolnych rodników a neutralizujących
je antyoksydantów ma podstawowe znaczenie dla zachowania zdrowia
i ochrony przed chorobami [Ziemlański i Wartanowicz 1999, Grajka
2007]. W ciągu ostatnich lat nieustannie wzrasta zainteresowanie grupą
naturalnych antyoksydantów pochodzenia roślinnego, do której zalicza
się flawonoidy. Źródłem tych związków są przede wszystkim owoce,
warzywa, orzechy, nasiona, przyprawy, a także popularne używki tj: herbata,
kakao czy wino, dzięki czemu stanowią one codzienny element diety
przeciętnego człowieka. Flawonoidy będące związkami o właściwościach
farmakologicznych, działaniu przeciwzapalnym, przeciwalergicznym,
przeciwwirusowym i przeciwkancerogennym wpływają na wiele procesów
fizjologicznych [Ziemlański i Wartanowicz 1999, Cao i in. 2001]. Wśród
flawonoidów najbardziej rozpowszechnioną grupą związków są flawonole,
których najważniejszymi przedstawicielami są kwercetyna i kampferol.
Występują one w bardzo niskich stężeniach od 15 do 30 mg ∙ kg-1 świeżej
masy. Najbogatszym źródłem flawonoli jest cebula, jarmuż, por, brokuły,
borówki, czerwone wino i herbata [Manach i in. 2004]. Innymi związkami
dostarczanymi organizmowi wraz z dietą bogatą w owoce i warzywa oraz
mającymi kluczowe znaczenie dla zdrowia człowieka są antocyjany będące
grupą naturalnych fenoli. W większości są to barwniki nadające barwę od
różowej, czerwonej po niebieską a nawet fioletowo-czarną owocom, częściom
użytkowym warzyw i kwiatom. Najpopularniejszym przedstawicielem
tej grupy jest cyjanidyno-3-rutynozyd, który jest związkiem o silnych
właściwościach antyoksydacyjnych [Manach i in. 2004, Feng i in. 2007].
Celem pracy było porównanie i określenie zawartości związków fenolowych
ośmiu odmian czereśni (Prunus avium L.) i trzech wiśni (Prunus cerasus L.).
rosnących w jednakowych warunkach atmosferycznych i glebowych.
446
Porównanie kilku odmian czereśni i wiśni uprawianych w Małopolsce…
MATERIAŁ I METODY
Doświadczenie wykonano w 2008 roku wykorzystując do określenia zdolności antyoksydacyjnej owoce ośmiu odmian czereśni i trzech odmian wiśni zebranych w sadzie znajdującym się na terenie Stacji Doświadczalnej
Uniwersytetu Rolniczego w Garlicy Murowanej koło Krakowa. W sadzie
prowadzona jest wielkotowarowa produkcja owoców i objęty jest on ochroną
zgodną z Terminarzem Ochrony Sadów. Czereśnie i wiśnie zebrano latem
2008 roku we właściwym terminie fizjologicznej dojrzałości dla każdej
odmiany. W doświadczeniu wykorzystano następujące odmiany czereśni:
‘Burlat’, ‘Johanna 1’, Johanna 2’, ‘Lotka Trzebnicka’, ‘Merton Premier’,
Regina’, ‘Summit’, ‘Sylwia’, oraz wiśni ‘Łutówka’, ‘Nefris’, ‘Northstar’.
Z zebranego materiału roślinnego przygotowano próby reprezentatywne,
które rozdrobniono i poddano mrożeniu. Następnie 2.5 g materiału roślinnego
roztarto w moździerzu z 10 cm³ 80% metanolu, przeniesiono do probówek
wirówkowych i odwirowano przy 4500 obrotach na minutę w schłodzonej
wirówce. Supernatant przecedzono przez filtry do cylindra miarowego
i uzupełniono 80% metanolem do objętości 10 cm³. Do 0,25 cm³ ekstraktu
dodano 0,25 cm³ 0,1% HCl w 96% etanolu i 4,5 cm³ 2% HCl. Związki
fenolowe oznaczono metodą spektrofotometryczną, która oparta jest na
pomiarze absorpcji światła przez składniki fenolowe, których zróżnicowane
maksima absorpcji pozwalają na ich rozdział na fenylopropanoidy, flawonole
i antocyjany. Absorpcję odczytano przy czterech długościach fal:
280 nm – suma fenoli,
320 nm – fenylopropanoidy przeliczone na kwas kawowy,
360 nm – flawonole przeliczone na kwercetyne,
520 nm – antocyjany przeliczone na cyjanidyne [Fukumoto i Mazza 2000].
Uzyskane wyniki podano jednoczynnikowej analizie wariancji w układzie
niezależnym. Oznaczenia istotności zróżnicowania danych prowadzono
oparciu o test Duncan’a. Najwyższą istotną różnicę (NIR) ustalono na
poziomie istotności p = 0,05. Obliczenia statystyczne przeprowadzono przy
użyciu programu Statistica 9.0.
WYNIKI I DYSKUSJA
Badania dotyczące zawartości sumy fenoli w owocach czereśni i wiśni
jednoznacznie wskazują, że wiśnie mają większą zdolność do kumulowania
tych związków w owocach. Spowodowane to jest większą koncentracją
antocyjanów oraz kwasu hydroksycynamowego. W badaniach wykonanych
447
przez Kim i in. (2005) wykazano, że suma fenoli w owocach wiśni
wynosiła od 146,1 do 312,4 (mg ∙ 100 g-1 ś. m.), a czereśni od 92,1 do 146,8
(mg ∙ 100 g-1 ś. m.). Otrzymano także zbliżone wyniki zawartości sumy fenoli
oraz antocyjanów dla odmian czereśni ‘Burlat’, ‘Summit’ i ‘Sylvia’ oraz dla
wiśni odmiany ‘Northstar’. Podobne tendencje zaobserwowano w niniejszym
doświadczeniu (Tab. 1). Wykazano większą zawartość sumy fenoli w owocach
wiśni, która mieściła się w przedziale od 308,6 do 448,2 (mg ∙ 100 g-1 ś. m.),
podczas gdy suma fenoli w owocach czereśni była średnio dwa razy niższa.
W swoich doświadczeniach Serrano i in. (2009) wykazali, że zawartość
sumy fenoli w owocach czereśni wzrastała wraz ze stopniem dojrzewania i w
fazie pełnej dojrzałości osiągnęła wartość od 80 do 220 (mg ∙ 100 g-1 ś. m.).
Jak stwierdzili Mattila i in. (2006) największą zawartością kwasów
fenolowych charakteryzują się ciemne śliwki, czereśnie, owoce cytrusowe
oraz kilka odmian jabłek (ok. 30 mg ∙ 100 g-1 ś. m.). Autorzy wskazują,
że spośród kwasów fenolowych dominującym kwasem występującym
w owocach czereśni jest kwas kawowy - jego zawartość w owocach czereśni
wynosi 17,4 mg ∙ 100 g-1 ś. m. Przedstawione w niniejszym doświadczeniu
wyniki pozwoliły stwierdzić, że największą koncentracją fenylopropanoidów
przeliczonych na kwas kawowy charakteryzowały się owoce czereśni
odmiany ‘Merton Premier’ (50,6 mg ∙ 100 g-1 ś. m.) i ‘Lotka Trzebnicka’
(46,3 mg ∙ 100 g-1 ś. m.), w przypadku wiśni istotnie największą koncentrację
tych związków wykazano w owocach zebranych z odmiany ‘Nefris’.
W owocach wiśni średnia koncentracja kwasu kawowego była o 14%
mniejsza od stwierdzonego największego poziomu tych związków w owocach
czereśni (Tab. 2). Harnly i in. (2006) donoszą, że czereśnie zawierają 2,8 mg
∙ 100 g-1 ś. m. kwercetyny, natomiast Gonzáles-Gómez i in. (2010) wykazali,
że zawartość kwercetyny w owocach czereśni mieści się w granicy od 1,8 do
5,5 mg ∙ 100 g-1 ś. m. w zależności od badanej odmiany. W prezentowanym
doświadczeniu zawartość kwercetyny w owocach zarówno czereśni jak
i wiśni była znacznie większa, co najprawdopodobniej związane jest
z różnymi odmianami oraz ze zróżnicowanymi warunkami klimatycznymi
w jakich przeprowadzano oba doświadczenia. Stwierdzono, że wzrost
zawartości sumy antocyjanów jest dodatnio skorelowany z zawartością sumy
fenoli, co może wskazywać na to, że antocyjany stanowią główny składnik
związków fenolowych w czereśniach. Potwierdzona została tym samym
prawidłowość wcześniej opisana przez Serrano i in.(2009). W owocach
czereśni za pigmentację odpowiada cyjanidyna, której zawartość różni się
w zależności od odmiany i warunków uprawy. Harmly i in. (2006) podają,
że zawartość cyjanidyny w owocach czereśni wynosi 31 mg ∙ 100 g-1 ś. m.
Natomiast Horrbowicz i in.(2008) w swoich doświadczeniach wykazali, że
w owocach czereśni zawartość antocyjanów mieści się w granicach pomiędzy
350 a 450 mg ∙ 100 g-1 ś. m. W wyniku przeprowadzonych analiz stwierdzono,
że zawartość antocyjanów dla wiśni zależnie od odmiany wynosiła od 49 do
109 mg ∙ 100 g-1 ś. m. oraz dla czereśni od 20 do 149 mg ∙ 100 g-1 ś. m.
448
Odmiana czereśni
suma fenoli
[mg ∙ 100 g-1
ś. m.]
Burlat
136,5 b
kwas kawowy kwercetyna
[mg ∙ 100 g-1 [mg ∙ 100 g-1
ś. m.]
ś. m.]
18,9 b
16,4 b
cyjanidyna
[mg ∙ 100 g-1
ś. m.]
36,5 b
Johana 1
228,7 c
33,9 c
23,7 c
82,6 d
Johana 2
207,8 c
33,2 c
21,7 c
71,7 cd
Lotka Trzebnicka
371,5 d
46,3 d
40,9 d
149,6 e
Merton Premier
376,5 d
50,6 e
42,7 d
144,7 e
Regina
229,8 c
36,6 c
22,5 c
64,0 c
Summit
103,7 a
21,4 b
11,2 a
20,0 a
Sylwia
102,5 a
14,8 a
12,3 a
26,9 ab
Tab. 1. Zawartość sumy fenoli, kwasu kawowego, kwercetyny i cyjanidyny w
owocach ośmiu odmian czereśni w 2008 roku
Odmiana wiśni
suma fenoli
[mg ∙ 100 g-1
ś. m.]
kwas kawowy
[mg ∙ 100 g-1
ś. m.]
kwercetyna
[mg ∙ 100 g-1
ś. m.]
cyjanidyna
[mg ∙ 100
g-1 ś. m.]
Łutówka
308,6 a
34,6 a
24,8 a
49,7 a
North Star
314,6 a
41,6 b
30,9 b
74,3 b
Nefris
448,2 b
56,8 c
35,8 c
109,7 c
Tab. 2. Zawartość sumy fenoli, kwasu kawowego, kwercetyny i cyjanidyny
w owocach trzech odmian wiśni w 2008 roku
WNIOSKI
• Owoce wiśni charakteryzują się większą zdolnością do kumulowania
sumy fenoli od owoców czereśni.
• Występują istotne różnice w zawartościach związków fenolowych
pomiędzy odmianami.
• Spośród czereśni najwyższą zawartością związków prozdrowotnych
charakteryzują się stare odmiany – ‘Lotka Trzebnicka’ i ‘Merton Premier’.
• Spośród wiśni najwyższą zawartością związków fenolowych wyróżnia
się odmiana ‘Nefris’.
449
LITERATURA
Cao Y., Cao R., Bråkenhielm E. 2002. Antiangiogenic mechanisms of diet-derived
polyphenols. J. Nutri. Biochem. 13: 380-390.
Feng R., Ni H-M., Tourkova I.L., Shurin M.R., Harada H., Yin X-M. 2007. Cyanidin3-rutinoside, a natural polyphenol antioxidant, selectively kills leukemic cells by
induction of oxidative stress. J. Biol. Chem. 282 (18), 13468-13476.
Ferretti G., Bacchetti T., Belleggia A., Neri D. 2010. Cherry Antioxidants: From Farm
to Table. Molecules 15: 6993-7005
Fukumoto L., Mazza G. 2000. Assessing antioxidant and prooxidant activieties of
phenolic compounds. J. Agric. Food Chem. 48 (8): 3597-3604.
Gonzáles-Gómez D., Lozano m., Fernández-León M.F., Bernalte M.J., Ayuso
M.C., Rodríguez A.B. 2010. Sweet cherry phytochemicals: Identification and
characterization by HPLC-DAD/ESI-MS in six sweet cherry cultivars grown in
Valle del Jerte (Spain). Journal of Food Composition and Analysis 53(6): 533-539.
Grajka W. 2007. Przeciwutleniacze w żywności. Aspekty zdrowotne, technologiczne,
molekularne I analityczne. WNT. Warszawa.
Harnly J.M., Doherty R., Beecher G.R., Holden J.M., Haytowitz D.B., Bhagwat
S. 2006. Flawonoid content of U.S. fruits, vegetables and nuts. J. Agric. Food
Chem. 54: 9966-9977.
Horbowicz M., Kosson R., Grzesiuk A., Dębski H. 2008. Anthocyanins of fruits and
vegetables – their occurrence, analysis and role in human nutrition. Vegetable
Crops Research Bulletin 68: 5 – 22.
Kim D.O., Heo H.J, Kim Y.J., Yang H.S., Lee C.Y. 2005. Sweet and sour cherry
phenolics and their protecive effects on neuronal cells. J. Agric. Food Chem. 53
(26): 9921-9927.
Lipecki J., Libik A. 2003. Niektóre składniki warzyw i owoców o wysokiej wartości
biologicznej. Folia Hortic. Supl., 1, 16-22, 2003.
Manach C., Scalbert A., Morand C., Rémésy C., Jiménez L. 2004. Polyphenols: food
sources and bioavailability. Am. J. Clin. Nutr. 79: 727-747
Mittila P., Hellström J., Törrönen R. 2006. Phenolic acids in berries, fruit and
beverages. J. Agric. Food Chem. 54: 7193-7199.
Serrano M., Díaz-Mula H.M., Zapata P.J., Castillo S., Giillén F., Martínez-Romero
D., Valverde J.M., Valero D. 2009. Maturity stage at harvest determines the fruit
quality and antioxidant potential after storage of sweet cherry cultivars. J. Agric.
Food Chem.. 57(8), 3240-6.
Ziemlański Ś., Wartanowicz M. 1999. Rola antyoksydantów żywieniowych w stanie
zdrowia i choroby. Pediatria Współczesna. Gastroenterologia. Hepatologia
i Żywienie Dziecka 1, 2/3, 97-105.
450
mgr inż. Zofia Nizioł – Łukaszewska*, dr hab. Jan Skrzyński, prof. UR**
mgr inż. Małgorzata Leja**, mgr inż. Izabela Zawiska*
*Katedra Roślin Warzywnych i Zielarskich
** Katedra Sadownictwa i Pszczelnictwa
Opiekun naukowy: dr hab. Jan Skrzyński, prof. UR
451
Roksana Rakoczy
Sylwester Smoleń
EPISTEME
15/2012
s. 453-460
ISSN 1895-4421
WSTĘPNA OCENA WPŁYWU DOKARMIANIA DOLISTNEGO
JODEM I SELENEM NA WIELKOŚĆ, JAKOŚĆ BIOLOGICZNĄ
PLONU ORAZ EFEKTYWNOŚĆ BIOFORTYFIKACJI ROŚLIN SAŁATY
W JOD I SELEN
THE EFFECT OF FOLIAR BIOFORTIFICATION ON YIELD,
EFFECTIVENESS OF IODINE AND SELENIUM BIOFORTIFICATION
AND NUTRITIONAL VALUE OF LETTUCE
Abstrakt. Celem pracy było określenie wpływu dokarmiania dolistnego sałaty
siewnej (Lactuca sativa L., cv ‘Melodion’) jodem i selenem na wielkość, jakość
biologiczną plonu i efektywność biofortyfikacji roślin w te pierwiastki. Doświadczenie
wegetacyjne z hydroponiczną uprawą sałaty obejmowało obiekty z dolistną aplikacją
I i Se w formie chemicznej: 1). kontrola – oprysk roślin wodą destylowaną, 2).
I-, 3). I-+SeO42-, 4). I-+SeO32-, 5). IO3-, 6). IO3-+SeO42-, 7). IO3-+SeO32-. Jod i selen
aplikowano trzykrotnie w formie KI, KIO3, Na2SeO4, Na2SeO3, stosując w przeliczeniu
na czysty składnik: 0,5% I i 0,05% Se z zachowaniem 0,4 dm3∙m-2 dawki cieczy
roboczej. Zastosowanie w dokarmianiu dolistnym I i Se w stosunkowo dużych
stężeniach spowodowało spadek plonowania oraz zwiększenie zawartości tych dwóch
mikroelementów w główkach sałaty. Badania wykazały statystycznie istotny wpływ
dokarmiania dolistnego I i Se na zawartość związków fenolowych, aminokwasów,
cukrów oraz azotanów (V) i jonów amonowych w sałacie.
Słowa kluczowe: sałata, biofortyfikacja, jod, selen, plon
Summary. The aim of the study was to evaluate the effect of foliar biofortification
of iodine and selenium on yield, effectiveness of iodine and selenium biofortification
and nutritional value of lettuce (Lactuca sativa L., cv ‘Melodion’) Vegetation
experiments with lettuce cultivation included following combinations with foliar
application with iodine and selenium applied in diverse chemical forms: 1). Control
(without iodine and selenium application), 2) I-, 3). I- +SeO42-, 4). I-+SeO32-, 5). IO3-,
6). IO3-+SeO42-, 7). IO3-+SeO32-. Both elements were applied three times in the form
KI, KIO3, Na2SeO4, Na2SeO3 in dose of 0,4 dm3∙m-2 Concentration of iodine was 0,5%
and selenium 0,05%. The use of high concentration of iodine resulted in low level of
yield and increased content of I and Se in the heads of lettuce Foliar biofortification of
I and Se had significant influence on the content of phenolic compounds, amino acids,
sugars, and nitrates (V) and ammonium ions in lettuce.
Key words: lettuce, biofortification, iodine, selenium, yield
453
WSTĘP
Biofortyfikacja roślin jest jedną z metod zwiększania zawartości składników
mineralnych w częściach konsumpcyjnych plonu roślin. Jod i selen są
niezbędne do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania ludzi i zwierząt.
Ocenia się, że około 30% ludności świata cierpi na niedobór jodu, a 15% na
niedobór selenu [White i Broadley, 2008]. Jod jest składnikiem hormonów
tarczycy, które regulują szlaki metaboliczne. Ma również decydujący wpływ
na prawidłowy rozwój mózgu w okresie prenatalnym i niemowlęcym. Niska
podaż selenu może zwiększać ryzyko wystąpienia chorób układu krążenia,
niektórych nowotworów, a także chorobę Kaschin-Beck [Zhu i in., 2003].
W celu poprawienia stopnia odżywienia ludzi w jod w wielu krajach na świecie
wprowadzony został obowiązek jodowania soli kuchennej. Wprowadzona
w Polsce w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku profilaktyka jodowa
ograniczyła problem niedoboru tego pierwiastka. Światowa Organizacja
Zdrowia (WHO) na lata 2008-2013 zaplanowała realizację programu „Global
Strategy on Diet, Physical Activity and Health”, który między innymi ma
na celu ograniczenie spożycia soli, będącego głównym czynnikiem ryzyka
chorób układu krążenia i nadciśnienia. Jednym z założeń tego programu jest
poszukiwanie alternatywnych sposobów introdukcji jodu do diety człowieka
w stosunku do jodowania soli kuchennej [Szybiński, 2009].
Obszary niedobory jodu i selenu występują na całym świecie, dlatego
biofortyfikacja upraw w te pierwiastki powinna odbywać się jednocześnie,
w szczególności, że jod jest niezbędny do syntezy hormonów tarczycy, a selen
w zachodzących w tarczycy przemianach jodu [White i Broadley, 2005].
Celem badań było określenie wpływu równoczesnej dolistnej aplikacji jodu
i selenu na wielkość i jakość plonu w tym na efektywność biofortyfikacji
roślin sałaty w te dwa pierwiastki.
MATERIAŁ I METODY
Sałatę siewną (Lactuca sativa L.) ‘Melodion’ uprawiano w sezonie
wiosennym 2011 roku, w tunelu foliowym. Rośliny sałaty wysadzono
na kostki wełny mineralnej o wymiarach 15×15×14,2 cm, w których
prowadzono uprawę stosując pożywkę o składzie (w mg∙dm-3 pożywki):
N 150, P 50, K 200, Mg 40, Ca 120, S 90, Cl 30. Mikroelementy wprowadzono
do pożywki w postaci nawozu Pionier Mikro, w dawce 0,08 ml∙dm-3 odczyn
pożywki do pH 6,0 doprowadzono za pomocą 65% HNO3. Doświadczenie
obejmowało kombinacje z dolistną aplikacją I i Se w formie chemicznej:
1). kontrola bez dokarmiania I i Se - oprysk wodą destylowaną; 2). I-, 3).
I-+SeO42-, 4). I-+SeO32-, 5). IO3-, 6). IO3-+SeO42-, 7). IO3-+SeO32-. Jod i selen
aplikowano trzykrotnie w formie KI, KIO3, Na2SeO4, Na2SeO3, stosując
454
Wstępna ocena wpływu dokarmiania dolistnego jodem i selerem…
w przeliczeniu na czysty składnik 0,5% I i 0,05% Se wykorzystując 0,4 dm3∙m-2
cieczy roboczej. Stężenia obydwu pierwiastków aplikowanych dolistnie
ustalono na podstawie badań własnych – dla jodu [Smoleń i in. 2011],
a w przypadku selenu na podstawie niepublikowanych dotychczas wyników
przeprowadzonych doświadczeń wegetacyjnych.
Pierwsze dokarmianie dolistne wykonano 20 kwietnia 2011 po osiągnięciu
przez rośliny stadium rozety (10-12 liści właściwych), kolejne dwa
dokarmiania wykonano w tygodniowych odstępach. Aplikacja związków
jodu i selenu wykonana została w formie grubokroplistego oprysku
roztworem soli I i Se bezpośrednio na roślinę z zachowaniem odpowiednich
stężeń pierwiastków. Badania prowadzono metoda rozlosowaną w czterech
powtórzeniach, na każde powtórzenie przypadło 14 roślin.
W dziewiątym tygodniu uprawy zebrano sałatę i w liściach metodami
spektrofotometrycznymi oznaczono zawartość: cukrów rozpuszczalnych
metodą antronową [Yemm i Willis, 1954], związków fenolowych w reakcji
z odczynnikiem Folina [Swain i Hillis, 1959], wolnych aminokwasów stosując
reakcję z ninhydryną [Korenman 1973]. Zawartość azotanów (V) i jonów
amonowych po ekstrakcji prób 2% kwasem octowym [Nowosielski 1988],
oznaczono techniką FIA [PN-EN ISO 11732:2001, PN-EN ISO 13395:2001].
Do oznaczenia jodu i selenu po inkubacji prób z 25% TMAH [PN-EN 15111
– 2008] wykorzystano technikę ICP-OES przy użyciu spektrometru wysokiej
rozdzielczości Prodigy Teledyne Leeman Labs.
Obliczenia statystyczne uzyskanych wyników wykonywano przy użyciu
modułu ANOVA programu STATISTICA 9.0 PL dla P ≤ 0,05. Istotność
różnic między obiektami oceniono za pomocą testu Duncana.
WYNIKI
Dolistne dokarmianie okazało się skutecznym sposobem introdukcji jodu
i selenu do sałaty powodując statystycznie istotne zmiany w zawartości
cukrów rozpuszczalnych, fenoli, aminokwasów, azotanów (V) i jonów
amonowych w liściach sałaty (tab. 1).
W porównaniu do kontroli we wszystkich kombinacjach z dokarmianiem
dolistnym I i Se stwierdzono istotne zmniejszenie biomasy i plonu główek
sałaty (tab. 1). Było to spowodowane szkodliwym działaniem badanych
związków jodu i selenu powodującym w niektórych przypadkach
uszkodzenia. Aplikacja samego jodu w formie jodkowej I- spowodowała
chlorozy liści przechodzące w nekrozy i była bardziej szkodliwa niż forma
jodanowa IO32-, dla której plon w porównaniu do kontroli uległ w mniejszym
stopniu zmniejszeniu niż po zastosowaniu samego KI. Należy zaznaczyć,
455
że dolistna aplikacja samego KIO3 nie powodowała jednak widocznych
symptomów uszkodzeń liści sałaty. Największy spadek plonu wystąpił
u roślin traktowanych równocześnie jodem i selenem w wyniku ich działania
powstały uszkodzenia w postaci utraty turgoru i nekrozy obejmującej
całe liście. W przypadku selenu bardziej szkodliwą formą w zakresie
oddziaływania na wielkość plonu był jon SeO32- niż SeO42-, dla którego
w przypadku łącznego stosowania z KI zaobserwowano prawie dwukrotny
spadek plonu w porównaniu do kontroli (tab. 1).
Warto zwrócić uwagę, że zawartość jodu w roślinach sałaty opryskiwanych
łącznie KI i Na2SeO3 lub Na2SeO4 była istotnie wyższa w porównaniu do
roślin opryskiwanych tylko samym KI.
Dolistna aplikacja jodu w formie I- i IO3- i równoczesna aplikacja jodu
i selenu w formie SeO32- i SeO42- w stosunku do kontroli (tab. 1), spowodowała
istotne zmniejszenie zawartości cukrów rozpuszczalnych i w większości
badanych kombinacji zwiększenie zawartości związków fenolowych
w główkach sałaty. Nie stwierdzono statystycznie istotnego wpływu aplikacji
samej formy IO3- na zawartość związków fenolowych w główkach.
Dolistne zastosowanie roztworu Na2SeO3 stosowane łącznie z KI jak
i KIO3 powodowało w stosunku do kontroli zwiększenie zawartości wolnych
aminokwasów jak i jonów amonowych (tylko KI i Na2SeO3) w liściach
sałaty. W porównaniu z kontrolą odnotowano zwiększenie zawartości
azotanów(V) w liściach roślin dokarmianych równocześnie jodem i selenem
– w największym stopniu stwierdzono to w kombinacji KI i Na2SeO3 (tab.
1). Zawartość azotanów w główkach sałaty wynosiła od 883,76 do 2310,25
mg na kilogram świeżej masy i nie przekroczyła normy dla sałaty uprawianej
pod osłonami w sezonie wiosennym, która wynosi 4000 mg NO3/kg świeżej
masy [Commission regulation (EU) No 1258/2011].
DYSKUSJA
Wykazane w naszych badaniach uszkodzenia roślin powodowane przez jod
i selen (w większym stopniu przy łącznej aplikacji jodu i selenu) w pewnym
zakresie znajdują potwierdzenie w badaniach innych autorów. Należy jednak
podkreślić, że pojawienie się uszkodzeń roślin traktowanych tymi związkami
mogło być spotęgowane uprawą sałaty w tunelu foliowym – rośliny uprawiane
pod osłonami zazwyczaj są bardziej delikatne, mają cieńszą warstwę kutykularna,
która chroni je przed wpływem niekorzystnych warunków środowiskowych.
Stosowanie wysokich dawek jodu może powodować uszkodzenia roślin. Hong
i in. [2009] określali wpływ jodu aplikowanego doglebowo w dawkach 0, 10,
25, 50, 100 i 150 mg I∙kg-1 gleby na wzrost kapusty pak choi, selera, papryki
i rzodkiewki. W tych badaniach biofortyfikacja warzyw dawkami powyżej
456
50 mg I∙kg-1 spowodowała uszkodzenia roślin w postaci chlorozy liści, brązowych
karłowatych korzeni i zahamowanego wzrostu roślin. Natomiast w naszych
badaniach zastosowane w dokarmianiu dolistnym dawki jodu (500 mg I∙dm-3)
i selenu (50 mg Se∙dm-3), były zbyt wysokie i spowodowały uszkodzenia
i spadek plonu sałaty.
Obiekt
Masa jednej
główki (g)
Plon
(kg∙m-2)
Jod
(mg I∙kg-2 s.m.)
Selen
(mg Se∙kg-2 s.m.)
Kontrola
225,59 d
2,41 f
0,76 a
1,51 a
KI
188,81 c
2,03 cd
948,46 b
3,43 a
KI+Na2SeO4
162,23 b
1,80 bc
1267,12 d
764,46 d
KI+Na2SeO3
115,98 a
1,29 a
1187,76 c
655,42 b
KIO3
201,60 c
2,24 de
1278,59 d
12,56 a
KIO3 Na2SeO4
197,50 c
2,19 de
1254,68 d
757,99 d
KIO3+Na2SeO3
143,63 b
1,57 b
1164,94 c
710,25 c
(mg·100g-1 św.m.)
(mg∙kg-1 św.m.)
Fenole
Cukry
Aminokwasy
NO3-
NH4+
Kontrola
10,02 a
1114,50 d
17,34 a
883,76 a
10,60 a
KI
17,67 d
1070,06 c
13,98 a
854,99 a
12,65 a
KI+Na2SeO4
14,83 c
1007,72 b
16,35 a
1357,80 c
13,62 a
KI+Na2SeO3
18,97 e
993,06 ab
26,59 b
2310,25 d
21,06 b
KIO3
9,84 a
1079,06 c
14,19 a
693,30 a
10,28 a
KIO3 Na2SeO4
13,09 b
960,16 a
17,21 a
1105,29 b
15,48 ab
KIO3+Na2SeO3
14,64 c
1010,41 b
25,59 b
1550,50 c
13,22 a
Tab. 1 Wpływ aplikacji KI, KIO3, Na2SeO4, Na2SeO3 na plonowanie i efektywność
biofortyfikacji roślin w jod i selen, oraz zawartość fenoli, cukrów rozpuszczalnych,
wolnych aminokwasów, azotanów (V) i jonów amonowych w główkach sałaty.
Średnie oznaczone tymi samymi literami nie różnią się istotnie dla P ≤ 0,05, n=4
W naszych badaniach dolistna aplikacja KIO3 nie spowodowała uszkodzeń
roślin w porównaniu do KI. Te obserwacje potwierdzają wcześniejsze wyniki
badań Gonda i in. [2007] oraz Zhu i in. [2003]. Stwierdzono także, że IO3- jest
lepiej przyswajalny przez rośliny niż I-, gdyż u roślin dokarmianych formą IO3zawartość jodu w porównaniu do roślin dokarmianych I- była wyższa o 25%.
457
W Finlandii w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku poprzez doglebową
biofortyfikację upraw roślin w selen efektywnie zwiększono zawartość tego
pierwiastka w diecie [Broadley i in. 2006]. W badaniach przedstawionych
w niniejszej pracy dolistna aplikacja selenu okazała się skuteczną metodą
wzbogacenia sałaty w ten pierwiastek. Jednakże warto zwrócić uwagę, że forma
SeO32- w porównaniu do SeO42- (przy łącznej aplikacji z jodem) była dla roślin
bardziej szkodliwa, ponieważ plon sałaty opryskiwanej roztworem Na2SeO3 był
istotnie mniejszy, a uszkodzenia większe niż przy zastosowaniu Na2SeO4.
Stosunkowo niewiele jest wyników badań dokumentujących interakcje
zachodzące w roślinach pomiędzy jodem a selenem. Zhu i in. [2003]
prowadząc badania na szpinaku uprawianym na pożywce wzbogaconej o jod
i selen nie wykazali istotnych interakcji między I i Se na proces ich absorpcji
przez rośliny szpinaku. Natomiast w naszych badaniach stwierdzono
w tym zakresie interakcje pomiędzy tymi pierwiastkami. Przykładowo
równoczesna dolistna aplikacja KI i selenu (w obu formach), statystycznie
istotnie zwiększyła zawartość jodu w liściach sałaty, w porównaniu do roślin
opryskiwanych samym KI. Na podstawie przeprowadzonych badań można
stwierdzić, że podczas równoczesnej dolistnej aplikacji I i Se (w zależności od
ich formy chemicznej) dochodzi do interakcji miedzy tymi mikroelementami
w zakresie ich pobierania oraz oddziaływania na wielkość i jakość biologiczną
plonu w tym na zawartość azotanów(V), jonów amonowych, aminokwasów,
cukrów i związków fenolowych.
Fenole to związki ochronne roślin wydzielane podczas stresu. Jedynie
u roślin traktowanych formą IO3- nie doszło do istotnych zmian zawartości
fenoli, co dodatkowo świadczy o mniejszej szkodliwości formy jodanowej
dla roślin w porównaniu z I-.
WNIOSKI
• Stosowanie stosunkowo dużych stężeń jodu i selenu w dolistnej aplikacji
powodowało uszkodzenia roślin w postaci chlorozy i nekrozy liści,
zwłaszcza KI w połączeniu z Na2SeO3.
• Zawartość jodu w roślinach dokarmianych dolistnie samym IO3była o 25% wyższa w porównaniu do formy I-, co świadczy o lepszej
przyswajalności formy jodanowej przez rośliny.
• Selen (bez względu na formę) aplikowany łącznie z I- pozytywnie wpłynął na
zwiększoną akumulację jodu przez rośliny niż dolistna aplikacja samej formy
jodkowej. W przypadku formy jodanowej nie stwierdzono takich zależności.
• Przy łącznej aplikacji jodu i selenu forma SeO42- była skuteczniejsza
w zakresie wzbogacenia sałaty w Se niż forma SeO32-.
458
• We wszystkich badanych kombinacjach dolistna aplikacja związków jodu
i selenu powodowała istotne zwiększenie zawartości cukrów rozpuszczalnych
oraz zmniejszenie zawartości związków fenolowych za wyjątkiem dolistnego
zastosowania samego KIO3. Istotne zwiększenie zawartości aminokwasów
stwierdzono w główkach roślin traktowanych KI, KI i Na2SeO3, KIO3 i Na2SeO3.
LITERATURA
Broadley M. R., White P. J., Bryson R. J., Meacham M. C., Bowen H. C., Johnson
S. E., Hawkesford M. J., McGrath S. P., Zhao F-J., Breward N. 2006. Biofortification
of UK food crops with selenium. Proceedings of the Nutrition Society, 65:169–181.
Commission regulation (EU) No 1258/2011 of 2 December 2011 amending Regulation
(EC), No 1881/2006 as regards maximum levels for nitrates in foodstuffs.
Gonda K., Yamaguchu H., Maruo T., Shinohara Y. 2007. Effects of iodine on growth
and iodine absorption of hydroponically grown tomato and spinach. Hort. Res.
Japan 6 (2): 223–227.
Hong C.-L., Weng H.-Z., Yan A.-L., Islam A.-U. 2009. The fate of exogenous iodine
in pot soil cultivated with vegetables. Environ. Geochem. Health 31 (1): 99–108.
Korenman S. 1973. Analiza fotometryczna. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,
Warszawa, 199.
Nowosielski O. 1988. Zasady opracowywania zaleceń nawozowych w ogrodnictwie.
PWRiL, Warszawa, 312.
PN-EN ISO 11732:2001. Jakość wody – Oznaczanie azotu amonowego metodą
analizy przepływowej (CF A i FI A) z detekcją spektrometryczną.
PN-EN ISO 13395:2001. Jakość wody – Oznaczanie azotu azotynowego
i azotanowego oraz ich sumy metodą analizy przepływowej (CF A i FI A)
z detekcją spektrofotometryczną.
Smoleń S., Rożek S., Ledwożyw-Smoleń I., Strzetelski P. 2011. Preliminary
evaluation of the influence of soil fertilization and foliar nutrition with iodine
on the efficiency of iodine biofortification and chemical composition of lettuce.
J. Elem. 4(12):613–622.
Swain T., Hillis E. 1959. The phenolic constituents of Prunus domestica. I The
quantitative analysis of phenolic constituents. J. Sci. Food Agric. 10:63-68.
Szybiński Z. 2009. Iodine prophylaxis in Poland in the lights of the WHO
recommendation on reduction of the daily salt intake. Pediatric Endocrinology,
Diabetology and Metabolism. 15(2):103-107.
White P. J., Broadley M. R. 2005. Biofortifying crops with essential mineral elements.
Trends in Plant Science 10(12):586-593.
459
White P. J., Broadley M. R. 2008. Biofortification of crops with seven mineral elements
often lacking in human diets – iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium
and iodine. New Phytologist doi: 10.1111/j.1469-8137.2008.02738.x.
Yemm E. W., Willis A. J. 1954. The estimation of carbohydrates in plant extracts by
anthrone. Biochem. J. 57:508-514.
Zhu Y.-G., Huang Y.-Z., Hu Y., Liu Y.-X. 2003. Iodine uptake by spinach (Spinacia
oleracea L.) plants grown in solution culture: effects of iodine species and solution
concentrations. Environ. Int. 29: 33-37.
mgr inż. Roksana Rakoczy, dr inż. Sylwester Smoleń
Katedra Uprawy Roli i Nawożenia Roślin Ogrodniczych
Wydział Ogrodniczy
e-mail: [email protected], [email protected].
Opiekun naukowy: prof. dr hab. Włodzimierz Sady
460
Joanna Wierzbińska
Sylwester Smoleń
Marta Liszka-Skoczylas
EPISTEME
15/2012
s.461-467
ISSN 1895-4421
WPŁYW FORMY JODU NA PLONOWANIE ORAZ ZAWARTOŚĆ
CUKRÓW W OWOCACH POMIDORA ODMIANY RAMBOZO F1
UPRAWIANEGO W SYSTEMIE CKP
INFLUENCE OF IODINE FORM ON THE YIELD AND SUGAR
CONTENT IN FRUITS OF TOMATO ‘RAMBOZO F1’ PLANTS
CULTIVATED IN NFT SYSTEM
Abstrakt. Celem badań było określenie wpływu oddziaływania jodu, aplikowanego
do pożywki w formie I- i IO3- na plonowanie oraz zawartość cukrów w owocach
pomidora. Badania prowadzono w latach 2010-2011, a rośliny uprawiano w szklarni,
w systemie hydroponicznym CKP z recyrkulacją pożywki. Uprawę pomidora
prowadzono na sześć gron. Obiektami badań były: 1. kontrola - standardowa pożywka
bez dodatku jodu; 2. pożywka standardowa wzbogacona w jod (stężenie 1 mg I∙dm-3
w formie KI); 3. pożywka standardowa wzbogacona w jod (stężenie 1 mg I∙dm-3
w formie KIO3). Aplikacja KIO3 spowodowała istotne zwiększenie zawartości
fruktozy, glukozy a także sumy cukrów w owocach pomidora zarówno w stosunku
do owoców rosnących w obiekcie kontrolnym oraz w obiekcie w którym do pożywki
dodano KI. W porównaniu do kontroli zastosowanie jodu w formie KIO3 spowodowało
istotne zwiększenie, a formy KI istotne zmniejszenie zawartości ekstraktu (Brix %)
w owocach pomidora. Wzbogacenie pożywek w jod w formie KI i KIO3 nie miało
istotnego wpływu na wielkość i strukturę jakościową plonu owoców pomidora
w każdym z gron.
Słowa kluczowe: pomidor, plon, jod, biofortyfikacja, cukry
Summary. The aim of the work was to evaluate the effect of iodine applied in the form
of I- and IO3 on the yield and sugar content in fruits of tomato. Tomato plants were
cultivated in 2010-2011 in a nutrient film technique with recirculating nutrient solution.
Plants were allowed to develop six clusters. Combinations of the study included: 1
- control – standard nutrient solution without iodine; 2 - standard nutrient solution with
1 mg I∙dm-3 applied in the form of KI; 3 - standard nutrient solution with 1 mg I∙dm-3
applied in the form of KIO3. Introduction of KIO3 into the nutrient solution contributed
to a significant increase in the content of: fructose, glucose and total soluble sugars
in comparison to the control and KI fertilization. When compared to the control,
application of KIO3 significantly increased, while KI decreased the Brix value in tomato
fruits. Introduction of iodine in the form of KI and KIO3 into the nutrient solution had no
significant influence on tomato fruit yield and its structure in each cluster.
Key words: tomato, iodine, biofortification, yield, sugars
461
WSTĘP
Pomimo olbrzymiego postępu, jaki dokonał się w zakresie profilaktyki jodowej,
problem niedoboru jodu, który dotyczy populacji ludzkiej na całym świecie jest
wciąż aktualny [Szybiński 2005]. Jodowanie soli kuchennej jest skutecznym
sposobem introdukcji jodu do diety człowieka, ale jej nadmierne spożycie
skutkuje zwiększeniem zachorowalności ludzi na choroby układu krążenia, w tym
nadciśnienie tętnicze, a także miażdżycę oraz niektóre choroby nowotworowe
[WHO 2007]. Z tego powodu Światowa Organizacja Zdrowia zaleca ograniczenie
spożycia soli kuchennej do rekomendowanej przez nią dawki 5,0-6,0 gramów
na dzień [Szponar i Ołtarzewski 2004, Szybiński 2005]. Niestety, konsekwencją
takiego działania będzie pogorszenie podaży jodu w diecie człowieka [He
i MacGregor 2008; Wilmowska-Pietruszyńska 2008]. W związku z tym
opracowano „Global Strategy on Diet, Physical Activity and Health” - program
(zaplanowany na lata 2008–2013) obejmujący m.in. ograniczenie spożycia soli
przy jednoczesnym poszukiwaniu alternatywnych (do jodowania soli kuchennej)
metod wprowadzenia jodu do diety człowieka [WHO 2006].
Biofortyfikacja roślin w jod może stać się alternatywą dla obecnie obowiązującej
w wielu krajach profilaktyki jodowej oraz naturalnym sposobem wprowadzenia
tego pierwiastka do diety człowieka [White i Broadley 2005, 2009, Yang i in. 2007,
Zhao i McGrath 2009]. Celem badań było określenie wpływu oddziaływania jodu,
wprowadzonego do pożywki w formie I- i IO3- na plonowanie oraz zawartość
glukozy, fruktozy, sumy cukrów i ekstraktu w owocach roślin pomidora uprawianych
w systemie hydroponicznym cienkowarstwowych kultur przepływowych (CKP)
z zamkniętym obiegiem pożywki.
MATERIAŁ I METODY
Rośliny pomidora (Lycopersicon esculentum Mill.) odmiany ‘Rambozo F1’
uprawiano w systemie hydroponicznym CKP z recyrkulacją pożywki. Badania,
przeprowadzone w latach 2010-2011 w szklarni Wydziału Ogrodniczego UR
w Krakowie, obejmowały następujące kombinacje: 1. Kontrola – standardowa
pożywka bez jodu; 2. Pożywka standardowa wzbogacona w jod w stężeniu
1 mg I∙dm-3 w formie KI; 3. Pożywka standardowa wzbogacona w jod
w stężeniu 1 mg I∙dm-3 w formie KIO3.
Jod do pożywki dozowano przez cały okres uprawy roślin, począwszy od fazy
pojawienia się zalążków kwiatów w pierwszym gronie. Pożywkę standardową o
zawartości makro- i mikroelementów dostosowaną do wymagań pokarmowych
pomidora w poszczególnych fazach wzrostu przygotowano z nawozów
mineralnych [Wysocka-Owczarek 2001]. Doświadczenie prowadzone było
w czterech powtórzeniach – jedno powtórzenie stanowiło 10 roślin pomidora.
Rośliny były prowadzone do szóstego grona, po czym zostały ogłowione.
462
Wpływ formy jodu na plonowanie oraz zawartość cukrów…
W miarę dojrzewania owoców w gronach została wykonana ocena wielkości plonu
owoców (dla każdego z sześciu gron oddzielnie) z podziałem na klasę ekstra oraz
pierwszy i drugi wybór według normy Unii Europejskiej [Rozporządzenie Komisji
EWG nr 778/83 z dnia 30 marca 1983 r. Dz. U. EWG nr 86 z 31.03.1983].
Analizy chemiczne wykonywano w dojrzałych owocach z trzeciego grona.
Ekstrakt oznaczono metodą refraktometryczną przy użyciu refraktometru
cyfrowego Atago Palette PR-32α. Do analizy glukozy i fruktozy zastosowano
technikę wysokosprawnej chromatografii cieczowej HPLC w odwróconej
fazie (z ang. Reversed-Phase High-Performance Liquid Chromatography,
RP-HPLC). Analiza wykonana została w temperaturze pokojowej przy
użyciu układu chromatograficznego firmy Knauer (Niemcy). Próbka, w ilości
l0 μl, była nastrzykiwana na kolumnę aminową z prekolumną (kolumna
typu LiChrospher RP 100-10 NH2 250 x 4 mm). Eluentem była mieszanina
acetonitryl/woda sporządzona w stosunku objętościowym 87:13. Prędkość
przepływu fazy ruchomej ustalona została na 1,3 ml/min. Detekcja odbyła
się za pomocą detektora refraktometrycznego RI (typu Smartline 2300)
[Bogdanov 2002, Kowalski i in. 2012]. Obliczenia statystyczne uzyskanych
wyników wykonywano przy użyciu modułu ANOVA programu STATISTICA
9.0 PL dla P < 0,05. Istotność różnic między średnimi arytmetycznymi
z poszczególnych obiektów oceniono za pomocą testu Duncana.
WYNIKI I DYSKUSJA
Wzbogacenie pożywek w jod w formie KI i KIO3 nie miało istotnego wpływu na
średnią wielkość i strukturę jakościową plonu owoców pomidora – zarówno na
plon owoców z poszczególnych gron jak i plon całkowity owoców należących
do klasy ekstra oraz pierwszego i drugiego wyboru (tab. 1).
Wpływ jodu na wzrost oraz na plon roślin uwarunkowany jest formą
i wielkością dawki tego pierwiastka, a także różnicami gatunkowymi w reakcji
roślin na jod [Borst-Pauwels 1961, Dai i in. 2006, Mackowiak i Grossl 1999].
Wyniki badań Gonda i innych [2007] wskazują, że jod w formie jodanowej
(IO3-) jest mniej szkodliwy dla rośliny niż forma jodkowa (I-) tego pierwiastka.
Podobną zależność w swoich badaniach zaobserwował Caffagni i inni [2011].
Choć jod nie jest uznawany za mikroskładnik pokarmowy niezbędny dla
roślin, to jednak w małych stężeniach może wpływać pozytywnie na poprawę
plonowania roślin uprawnych [Kabata-Pendias i Mukherjee 2007]. W badaniach
Hagemana i innych [1942] wraz ze zwiększeniem dawki jodu (0, 4, 16, 36, 64
i 100 ppm I) aplikowanego doglebowo w formie KI odnotowano zmniejszenie
wielkości plonu owoców oraz zamieranie roślin pomidora. Hamujący wpływ
dodatku I- oraz IO-3 do pożywki, na wzrost roślin pszenicy, kukurydzy,
jęczmienia, tytoniu, ziemniaka i pomidora zaobserwował także Caffagni i inni
[2011]. Spośród uprawianych gatunków, jęczmień wykazywał najmniejszą,
463
Plon owoców
klasa ekstra
(kg∙m2)
Plon owoców
I wybór
(kg∙m2)
Plon owoców
II wybór
(kg∙m2)
Kontrola
2,25
0,06
0,05
2,36
Grono
Obiekt
Sumaryczny
plon owoców
(klasa ekstra +
1 + 2 wybór)
(kg∙m2)
a kukurydza i tytoń największą redukcję biomasy. Odmienne wyniki w zakresie
wpływu jodu na plonowanie pomidora uzyskane w niniejszych badaniach
mogą wynikać z zastosowania innej technologii uprawy, wykorzystania innej
odmiany pomidora jak również z aplikacji mniejszych dawek jodu.
1
KI
2,36
0,04
0,03
2,43
KIO3
2,08
0,04
0,04
2,17
Kontrola
2,23
0,02
0,01
2,26
KI
2,19
0,00
0,05
2,24
KIO3
1,92
0,01
0,03
1,96
2
Kontrola
2,11
0,02
0,02
2,15
KI
1,96
0,01
0,02
2,00
3
KIO3
2,01
0,02
0,03
2,06
Kontrola
1,97
0,03
0,04
2,05
KI
1,80
0,02
0,04
1,87
KIO3
1,77
0,02
0,08
1,87
4
Kontrola
1,68
0,00
0,05
1,74
KI
1,67
0,02
0,09
1,78
KIO3
1,59
0,00
0,11
1,69
5
Kontrola
1,56
0,01
0,04
1,61
KI
1,74
0,00
0,10
1,84
KIO3
1,33
0,00
0,09
1,42
n.i.
n.i.
n.i.
n.i.
6
Test F dla grono x obiekt
Całkowity plon owoców z gron 1- 6 dla poszczególnych obiektów
Kontrola
11,80
0,14
0,22
12,17
KI
11,72
0,09
0,33
12,15
KIO3
10,70
0,09
0,37
11,17
n.i.
n.i.
n.i.
n.i.
Test F dla obiektów
Tab. 1. Wpływ nawożenia jodem na wielkość i strukturę plonu owoców pomidora.
Test F: „n.i.” brak istotnego zróżnicowania między obiektami.
464
Stwierdzono istotny wpływ nawożenia roślin jodem na zawartość fruktozy,
glukozy, sumy cukrów oraz ekstraktu w owocach pomidora zebranych
z trzeciego grona (tab. 2). W przypadku owoców roślin nawożonych
pożywką z dodatkiem KIO3 stwierdzono największe zawartości fruktozy,
glukozy a także sumy cukrów. Tym samym wyniki analiz chemicznych
materiału roślinnego wskazują, że korzystniej na jakość biologiczną
owoców pomidora wpływała utleniona jodanowa forma jodu. W porównaniu
z kontrolą zastosowanie KIO3 spowodowało istotne zwiększenie, natomiast
KI – zmniejszenie zawartości ekstraktu (Brix %) w owocach pomidora.
Obiekt
Fruktoza
mg·100g-1 św.m.
Glukoza
mg·100g-1 św.m.
Suma cukrów
mg·100g-1 św.m.
Ekstrakt
(Brix %)
Kontrola
1105,95 a
975,25 a
2101,00 a
4,39 b
KI
1084,57 a
1015,09 a
2121,40 a
4,29 a
KIO3
1184,15 b
1114,12 b
2298,28 b
4,61 c
Tab. 2. Wpływ nawożenia KI i KIO3 na zawartość fruktozy, glukozy, sumy cukrów i
ekstraktu w owocach pomidora z trzeciego grona
W prezentowanej literaturze brak jest informacji na temat oddziaływania
jodu na skład chemiczny owoców pomidora, w związku z czym porównanie
uzyskanych wyników badań z wynikami przedstawianymi przez innych
autorów oraz ich interpretacja jest utrudniona.
WNIOSKI
• Aplikacja KIO3 poprzez pożywkę w korzystny sposób wpłynęła na jakość
biologiczną owoców pomidora powodując istotne zwiększenie zawartości
fruktozy, glukozy a także sumy cukrów zarówno w stosunku do kontroli
jak i do nawożenia KI.
• W porównaniu z kontrolą zastosowanie KIO3 powodowało istotne
zwiększenie, a KI –istotne zmniejszenie średniej zawartości ekstraktu
(Brix %) w owocach pomidora.
• Wzbogacenie pożywek w jod w formie KI i KIO3 nie miało istotnego
wpływu na średnią wielkość i strukturę jakościową plonu owoców
pomidora – zarówno na wielkość plonu owoców z poszczególnych gron
jak i plon całkowity owoców należących do klasy ekstra oraz pierwszego
i drugiego wyboru.
465
LITERATURA
Bogdanov S. 2002. Harmonised Methods of the International Honey Commission.
International Honey Commission.
Borst-Pauwels G.W.F.H. 1961. Iodine as a micronutrient for plants. Plant and Soil,
14 (4): 377-392.
Caffagni A. Arru L. Meriggi P. Milc J. Perata P. Pecchioni N. 2011. Iodine fortification
plant screening process and accumulation in tomato fruits and potato tubers.
Communications in Soil Science and Plant Analysis, 42: 706-718.
Dai J-L. Zhu Y-G. Huang Y-Z. Zhang M. Song J-L. 2006. Availability of iodide
and iodate to spinach (Spinacia oleracea L.) in retention to total iodine in soil
solution. Plant and Soil, 286: 301-308.
Gonda K. Yamaguchi H. Maruo T. Shinohara Y. 2007. Effects of iodine on growth
and iodine absorption of hydroponically grown tomato and spinach. Horticultural
Research Japan, 6 (2): 223-227.
Hageman R.H. Hodge E.S. Mchargue J.S. 1942. Effect of potassium iodide on the ascorbic
acid content and growth of tomato plants. Plant Physiology, 17 (3): 465-72.
He F.J. MacGregor G.A. 2008. A comprehensive review on salt and health and
current experience of worldwide salt reduction programmes. Journal of Human
Hypertension, 1-22.
Kabata-Pendias A. Mukherjee A.B. 2007. Trace elements from soil to human. Springer.
S. Kowalski, M. Lukasiewicz, S. Bednarz, M. Panuś (2012) Diastase Number
Changes During Thermal and Microwave Processing of Honey, Czech Journal of
Food Sciences, Vol. 30, No. 1: 21-26.
Mackowiak C.L. Grossl P.R. 1999. Iodate and iodine effects on iodine uptake and
partitioning in rice (Oryza sativa L.) grown in solution culture. Plant and Soil,
212: 135-143.
Rozporządzenie Komisji EWG nr 778/83 z dnia 30 marca 1983 r. określające normy
jakościowe dla pomidorów. Dz. U. EWG nr 86 z 31.03.1983. [W:] Unia Europejska
- Normy jakościowe na owoce i warzywa. Włoski Instytut Handlu Zagranicznego
ICE, Centralny Inspektorat Standaryzacji CIS, Warszawa: 101-110.
Szponar L. Ołtarzewski M. 2004. Spożycie sodu wśród dzieci i młodzieży w Polsce
czynnikiem ryzyka zagrożenia zdrowia. Pediatria Polska, 2004: 79 (12): 983-992.
Szybiński Z. 2005. Niedobór jodu w ciąży – nadal aktualny problem zdrowia
publicznego. Endokrynologia Polska, 56, 1: 65-71.
White P.J. Broadley M.R. 2005. Biofortifying crops with essential mineral elements.
Trends in Plant Science, 10 (12): 586-593.
466
White P.J. Broadley M.R. 2009. Biofortification of crops with seven mineral elements
often lacking in human diets – iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium
and iodine. New Phytologist, 182 (1): 49-84.
WHO. 2007. Reducing salt intake in populations. Report of a WHO Forum and
Technical Meeting. Geneva, World Health Organization.
WHO. 2006. Global Strategy on Diet, Physical Activity and Health: A Framework
to Monitor and Evaluate Implementation. Geneva, World Health Organization.
Wilmowska-Pietruszyńska A. 2008. System opieki zdrowotnej w Polsce
a bezpieczeństwo zdrowotne ludności. W: A. Potrykowska i E. Orzełek (red.)
Biuletyn Rządowej Rady Ludnościowej, 53: 87-101.
Wysocka-Owczarek M. 2001. Pomidory pod osłonami. Uprawa tradycyjna
i nowoczesna. Wydanie III, Hortpress, Warszawa.
Yang X-E. Chen W-R. Feng Y. 2007. Improving human micronutrient nutrition through
biofortification in the soil-plant system: China as a case study. Environmental
Geochemistry and Health, 29 (5): 413-428.
Zhao F.-J. McGrath S.P. 2009. Biofortification and phytoremediation. Current Opinion
in Plant Biology, 12: 373-380.
mgr inż. Joanna Wierzbińska, dr inż. Sylwester Smoleń
Katedra Uprawy Roli i Nawożenia Roślin Ogrodniczych
Wydział Ogrodniczy Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie
e-mail: [email protected]; [email protected]
dr Marta Liszka-Skoczylas
Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego
Wydział Technologii Żywności Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Włodzimierz Sady
Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w roku 2010 jako projekt
badawczy nr N N310 080238 – grant MNiSW pt. „Efektywność biofortyfikacji
pomidora w jod w uprawie hydroponicznej z recyrkulacją pożywki.”
467
Edyta Wilk
Elżbieta Wojciechowicz-Żytko
EPISTEME
15/2012
s.469-474
ISSN 1895-4421
MSZYCE (HEMIPTERA) I ICH DRAPIEŻCY WYSTĘPUJĄCY NA
LESZCZYNIE W OGRODZIE BOTANICZNYM W KRAKOWIE
APHIDS (HEMIPTERA) AND THEIR PREDATORS OCCURRING ON
HAZEL IN BOTANIC GARDEN IN CRACOW
Abstrakt. W latach 2009-2010 prowadzono obserwacje nad dynamiką populacji
mszyc Myzocallis coryli Goetze, i Corylobium avellanae (Schrk.) żerujących na
leszczynie (Corylus avellana L.) w Ogrodzie Botanicznym w Krakowie. Określono
także skład gatunkowy drapieżców ograniczających populacje tych mszyc. W obu
latach badań zdecydowanie liczniejszym gatunkiem mszycy okazała się zdobniczka
leszczynowa M. coryli, natomiast zaobserwowano jedynie pojedyncze osobniki
mszycy leszczynowej C. avellanae. Wśród organizmów drapieżnych żerujących
w koloniach tych mszyc stwierdzono larwy bzygowatych i złotooków, larwy i postaci
dorosłe biedronkowatych oraz drapieżne pluskwiaki. Najliczniej występowały
biedronkowate, stwierdzono 5 gatunków, wśród nich najliczniejsze były Adalia
bipunctata L. i Harmonia axyridis (Pall.), mniej licznie występowały bzygowate
(dominował Episyrphus balteatus Deg.).
Słowa kluczowe: leszczyna, Myzocallis coryli, Corylobium avellanae, drapieżcy mszyc
Summary. In this work the population dynamics of Myzocallis coryli Goetze, and
Corylobium avellanae (Schrk.) as well as the species composition of predatory
arthropods occurring in their colonies on hazel were presented. Among the aphid
species M. coryli dominated, C. avellanae occurred only in small amount. During
the observation predatory Heteroptera, Coccinellidae, Chrysopidae, and Syrphidae
were collected from aphid colonies. Coccinellidae was the main group of predators
influencing the M. coryli population.
Key words: hazel, Myzocallis coryli, Corylobium avellanae, aphid predators
469
WSTĘP
Na leszczynie występują dwa gatunki mszyc – zdobniczka leszczynowa
(Myzocallis coryli Goetze) i mszyca leszczynowa (Corylobium avellanae
(Schrk.) (Cichocka 1980). Gatunkiem dominującym jest zdobniczka
leszczynowa występująca na dolnej stronie liści, zwykle w rozproszonych,
nielicznych koloniach. W latach masowego występowania powoduje jednak
duże straty w plonie orzechów poprzez wysysanie soków z liści jak również
poprzez wydzielanie rosy miodowej, na której rozwijają się grzyby z grupy
sadzaków ograniczające fotosyntezę oraz obniżające walory dekoracyjne
krzewów [Gantner 2000; Wojciechowicz-Żytko 2003].
Populacja mszyc ograniczana jest przez zespół organizmów drapieżnych,
wśród których najważniejszą rolę odgrywają Heteroptera, Arachnida,
Coccinellidae i Aphidiidae [Gantner, Jaśkiewicz 2001; Messing, Aliniazee
1985; Wojciechowicz-Żytko 2004]. Celem pracy była analiza dynamiki
populacji M. coryli i C. avellanae oraz poznanie składu gatunkowego
organizmów drapieżnych występujących w koloniach tych mszyc na
leszczynie w Ogrodzie Botanicznym w Krakowie.
METODYKA
Obserwacje prowadzono w 2009 i 2010 roku, na 10 krzewach leszczyny
w Ogrodzie Botanicznym w Krakowie. Na 5 losowo wybranych z każdego
krzewu pędach, od kwietnia do września, w odstępach dekadowych,
określano liczebność M. coryli i C. avellanae oraz organizmów drapieżnych
(Heteroptera, Coccinellidae, Chrysopidae i Syrphidae). Bzygowate
oznaczano do gatunku według klucza Bańkowskiej (1963) i Van Veena
(2004) a biedronkowate według klucza Bielawskiego (1959).
WYNIKI I DYSKUSJA
W obu latach badań zdecydowanie liczniejszym gatunkiem okazała się
zdobniczka leszczynowa, zaobserwowano jedynie pojedyncze osobniki
mszycy leszczynowej (dlatego w dalszej części pracy opisano jedynie
dynamikę populacji zdobniczki leszczynowej). Uzyskane wyniki
potwierdzają spostrzeżenia Jaśkiewicz (2004) dokonane na krzewach
leszczyny czerwonolistnej.
M. coryli liczniej występowała w 2010 roku. Pierwsze kolonie mszyc na
krzewach leszczyny stwierdzono w pierwszych dniach kwietnia (ryc. 1). Nieco
później, bo pod koniec kwietnia, pierwsze mszyce obserwowały Gantner
(2000) i Wojciechowicz-Żytko (2003). W Pakistanie Naeem i Compton (2000)
notowali występowanie mszycy M coryli od maja do września.
470
Mszyce (Hemiptera) i ich drapieżcy występujący na leszczynie
180
Liczba mszyc/pęd
160
140
120
100
80
60
40
20
I
III
ie
ń
W
rz
es
II
I
Si
er
pi
eń
III
I
II
Li
pi
ec
III
II
I
ie
c
III
I
I
III
M
aj
I
Cz
er
w
Kw
ie
ci
eń
II
0
2009
Ryc.1. Dynamika liczebności populacji zdobniczki leszczynowej M. coryli na leszczynie
Liczba mszyc wzrastała aż do osiągnięcia maksimum liczebności w połowie
czerwca w 2010 r. i na przełomie czerwca i lipca w 2009 r. W tym okresie
zaobserwowano kolonie mszyc liczące od 130-160 osobników/pęd (ryc. 1).
Gantner (2000), na niechronionej plantacji leszczyny, szczyt wystąpienia
mszyc obserwowała w ostatnich dniach czerwca, Sądej i współ. (2010)
w trzeciej dekadzie czerwca natomiast Naeem i Compton (2000) w lipcu.
W tym okresie Sądej i współ. (2010) stwierdzili od 250 do 550 mszyc/pęd
w zależności od odmiany leszczyny, natomiast Gantner i Jaśkiewicz (2003)
około 70 osobników /100 liści. Od połowy lipca liczba mszyc w koloniach
zaczęła spadać i do końca prowadzonych obserwacji utrzymywała się na
niskim poziomie co pokrywa się z obserwacjami innych autorów [Gantner
2000, Sądej i współ. 2010]. W koloniach M. coryli stwierdzono występowanie
drapieżnych owadów należących do Coccinellidae, Syrphidae, Heteroptera
i Chrysopidae (ryc. 2).
Najliczniej występowały biedronkowate. Obserwowane były w koloniach
M. coryli przez cały okres wegetacji, najliczniej w maju i na początku
czerwca. Stwierdzono 5 gatunków (Adalia bipunctata L., Harmonia axirydis
(Pall.), Coccinella septempunctata L., Propylaea quatuordecimpunctata (L.)
i Coccinula quatuordecimpustulata (L.)), wśród nich najliczniejsze były
A. bipunctata L. i H. axyridis (Pall.). Sądej i wpół. (2010) zaobserwowali
liczne występowanie biedronek w drugiej i trzeciej dekadzie czerwca
a Gantner i Jaśkiewicz (2001) podają, że biedronki odgrywają znaczną
rolę w ograniczaniu liczebności mszyc na leszczynie zwłaszcza wczesną
wiosną. W sadzie leszczynowym autorki zaobserwowały 14 gatunków
biedronek, wśród których najliczniej występowały P. quatuordecimpunctata
i C. septempunctata.
471
2009
1%
2%
80%
Heteroptera
Coccinellidae
2%
2010
17%
Syrphidae
Chrysopidae
8%
20%
70%
Heteroptera
Syrphidae
Coccinellidae
Chrysopidae
Ryc. 2. Udział procentowy poszczególnych grup drapieżców stwierdzonych
w koloniach M. coryli na leszczynie
Mniej liczne w koloniach zdobniczki leszczynowej były drapieżne Syrphidae.
Stwierdzono 6 gatunków (Syrphus ribesii (L.), S. vitripennis Meig.,
Sphaerophoria scripta (L.), Episyrphus balteatus (Deg.), Epistrophe eligans
(Harr.) i Eupeodes corollae (Fabr.)). Najliczniej występował E. ballteatus
(Deg.). Dominację tego gatunku w koloniach M. coryli potwierdziły
obserwacje Wojciechowicz-Żytko (2004) w sadzie leszczynowym.
Bzygowate pojawiały się w koloniach M. coryli od końca maja do lipca.
Najmniej liczną grupą drapieżców okazały się drapieżne pluskwiaki i złotooki
stanowiące 3‑10% ogółu zebranych owadów. Jest to sprzeczne z obserwacjami
Wojciechowicz-Żytko (2004), która na plantacji leszczyny w koloniach
M. coryli stwierdziła najwięcej pająków i pluskwiaków. Podobnie Niemczyk
(1968), zaobserwował, że w sadzie jabłoniowym drapieżne pluskwiaki
różnoskrzydłe odgrywały ważną rolę w ograniczaniu populacji mszyc.
472
Mszyce (Hemiptera) i ich drapieżcy występujący na leszczynie
WNIOSKI
• Gatunkiem liczniej występującym na leszczynie, powodującym obniżenie
walorów dekoracyjnych krzewów, była zdobniczka leszczynowa M. coryli
• Ważną rolę w ograniczaniu populacji tej mszycy odegrały drapieżne
biedronkowate, zwłaszcza A. bipunctata i H. axyridis. Mniejszy wpływ
miały bzygowate, pluskwiaki i złotooki.
LITERATURA
Bańkowska R., 1963. Klucze do oznaczania owadów Polski cz. XXVII. Muchówki
- Diptera. z. 34, Syrphidae. PWN, Warszawa, 236 ss.
Bielawski R., 1959. Klucze do oznaczania owadów Polski, cz. XIX. Chrząszcze
– Coleoptera, z. 76. Biedronki – Coccinellidae. PWN Warszawa, 92 ss.
Cichocka E., 1980. Mszyce roślin sadowniczych Polski. PWN, Warszawa, 119 ss.
Gantner M., 2000. Aphidofauna of hazel bushes (Corylus L.) on a protected plantation,
an unprotected plantation and in a forest. Annales UMCS 8: 455–562.
Gantner M., Jaśkiewicz B., 2001. Species composition of ladybirds (Col.,
Coccinellidae) on hazelnut plantations. Folia Horticulture, Ann., 13/1: 91-100.
Jaśkiewicz B. 2004. Aphids inhabiting hazelnut shrubs Corylus maxima Mill.
“Purpurea”. Aphids and Other Hemipterous Insects 10: 23-33.
Messing R. H., Aliniazee M.T., 1985. Natural enemies of Myzocallis coryli (Hom.
Aphididae) in Oregon hazelnut orchards . J. Entomol. Soc. B.C., 82: 14-18.
Naeem M., Compton S., 2000. Population dynamics of filbert aphid, Myzocallis coryli
(Goetze) on hazel bushes to an agroforestry system. Pakistan J. Biol. Sc., 3, 2: 306–308.
Niemczyk E., 1968. Występowanie pluskwiaków różnoskrzydłych (Heteroptera) w opryskiwanych
i nie opryskiwanych sadach jabłoniowych. Prace Inst. Sad., XII: 355-363.
Sądej W., Markuszewski B., Nietupski M., 2010. Mszyce występujące na plantacji
leszczyny w Tuszewie koło Lubawy. Progress In Plant Protection/Postępy
w Ochronie Roślin, 50(4): 1742‑1745.
Van Veen M.P., 2004. Hoverflies of Northwest Europe. Identification keys to the
Syrphidae. KNVV Publishing, 254 ss.
Wojciechowicz-Żytko E., 2003. Development of Myzocallis coryli Goetze (Homoptera,
Aphidodea) on the different hazel (Corylus L.) cultivars. J. Plant Protection Res.
43 ( 4): 369-374.
Wojciechowicz-Żytko E., 2004. Predators occurring in Myzocallis coryli Goetze
(Homoptera, Aphidodea) colonies on hazel (Corylus L.). J. Plant Protection Res.,
44 (3): 181-188.
473
dr hab. Elżbieta Wojciechowicz-Żytko
Katedra Ochrony Roślin
al.29 Listopada 54, 31-425 Kraków
mgr inż. Edyta Wilk
Katedra Ochrony Roślin
Opiekun naukowy: dr hab. Elżbieta Wojciechowicz-Żytko
474

Pobierz wersję PDF

Transkrypt

Podobne dokumenty

Technologia odnowy runi łąk metodą hydroobsiewu

Pobierz PDF (Full Text)

Pobierz PDF (Full Text)

Odmiany papryki i oberżyny 2015

Special foundation | FRANKI NG New Generation Piles

Zagroda 01_2016