Paulownia Tomentosa Steud.

Wojciech Litw ińczuk , Beata Jacek
Paulownia puszysta
(Paulownia tomentosa) jest stosunkowo
młodym gatunkiem uprawnym !?
(pierwszy podręcznik do prawy 1000 l pne ! W uprawie > 2600 lat)
Jest drzewem ozdobnym z kwiatów i liści.
W niektórych krajów wykorzystywana jest
do produkcji leków i parafarmaceutyków
ROŚLINY typu C4
kukurydza (Zea mays),
trzcina cukrowa (Saccharum officinarum),
miskant (Miscanthus sp.),
…
szarłat wyniosły / wiechowaty (Amaranthus cruentus),
paulownia puszysta (Paulownia tomentosa)
Ekologiczne i gospodarcze znaczenie fotosyntezy C4
•
•
•
•
•
•
ok. 1% gatunków roślin,
ok. 5% biomasy ziemskiej,
ok. 20-30% wiązania węgla na lądach,
…,
wysoka wydajność wykorzystania azotu,
wysoka odporność na niedobór wody.
Jedno z najszybciej rosnących drzew
na świecie!
Wzrost roślin w kolekcji mutantów genomowych paulowni
(zdj.: VI, VII, VIII 2015 r, VIII 2016 r.)
Gęstość drewna: 260-330 kg/m3
•
• juwenilne liście nawet 1m średnicy
• 22,6% białka ; wartość żywieniowa podobna do lucerny
• lubiane przez bydło, kozy, owce, dzikie zwierzęta 
pasza dla zwierząt
Wybrane zalety paulowni:
• silne (ok. 2-4 m) roczne odrosty po cięciu,
• szybkie wysychanie pędów po zbiorach,
• wysoka zdolność do regeneracji pędów
z podstawy pędu i korzeni, po ich ścięciu
lub uszkodzeniu przez mróz.
• pobieranie dużych ilości N i P z gleby,
• możliwość sadzenia na glebach skażonych
metalami ciężkimi (Pb, Zn) i zdegradowanych
(rekultywacja terenów pokopalnianych,
zapobieganie erozji)
USA 8-letnie uprawy 930 kg N/ha
Utylizacja osadów z oczyszczalni ścieków,
gnojowicy, kurzeńca.
Ze względu na bardzo silne, coroczne przyrosty paulownia zaczyna być
używana do produkcji biomasy wykorzystywanej w przemyśle
papierniczym i energetycznym (bezp. spalanie, bioetanol, piroliza).
Aktualnie ma to miejsce w krajach o klimacie cieplejszym, niż polski.
Przeszkodą we wprowadzeniu upraw paulowni puszystej mogą być jej
wysokie wymagania termiczna, zwłaszcza w fazie młodocianej roślin.
Rośliny (część nadziemna) wytrzymują spadki temperatur do -20 (-25)oC.
Paulownia fortunei -5÷-10oC
Paulownia elongata -15÷-18oC
Paulownia tomentosa -20÷-25oC
Strefa
klimatyczna
7B
7A
6B
6A
5B
5A
Temperatury
minimalne
-15/-12oC
-18/-15oC
-20/-18oC
-23/-21oC
-26/-23oC
-29/-26oC
[Tumiłowicz 2000]
W Zakładzie Fizjologii i Biotechnologii Roślin
Wydziału Biologiczno-Rolniczego
Uniwersytetu Rzeszowskiego
rozpoczęto prace nad introdukcją paulowni puszystej.
Cel - wyhodowanie genotypów paulowni
puszystej charakteryzujących się m.in.:
• silnym wzrostem,
• zmniejszonymi wymaganiami termicznymi,
tolerancją na metale śladowe,
• przydatnych do upraw bioenergetycznych
i fitoremediacji gleby.
Informacje dotyczące wzrostu i plonowania paulowni w Europie są skąpe.
Brakuje zwłaszcza wiarygodnych wiadomości na temat zachowania się tych roślin w Polsce.
Celem obecnej prezentacji jest:
• przedstawienie wzrostu wybranych rodów paulowni
puszystej w dwóch pierwszych latach wegetacji
• wstępna ocena przydatności tego gatunku do uprawy
z przeznaczeniem do produkcji biomasy
w południowo-wschodniej Polsce.
Pochodzenie badanych rodów paulowni puszystej
Lp
Symbol Miejscowość
1
Bg
2
Bl
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Bd
Cr
Kr
LuB
LuD
LuP
Po
Ru
Wa
We
Wr
Boguchwała k.
Rzeszowa
Bolestraszyce k.
Przemyśla
Bydgoszcz
Kraków
Krym
Lublin
Lublin
Lublin
Poznań
Rumunia
Warszawa
Węgry
Wrocław
Miejsce pochodzenia nasion
Prywatna posesja <<< USA
Arboretum
IHAR, w Radzikowie, Oddział w Bydgoszczy
Ogród Botaniczny UJ w Krakowie
Nieznane
Ogród Botaniczny UMCS w Lublinie
Ogród Botaniczny UMCS w Lublinie
Prywatna posesja <<< Australia
Ogród Botaniczny UAM w Poznaniu
Kampus uniwersytecki w Oradea
Ogród Botaniczny Uniwersytetu Warszawskiego
Nieznane < firma nasienna
Ogród Botaniczny Uniwersytetu Wrocławskiego
Doświadczenia polowe założono w ½ czerwca 2014 r.
w południowo-wschodniej Polsce.
Doświadczenie I (Grochowe k. Mielca)
- gleba piaszczysta VI. klasy bonitacyjnej,
- nawieziona przed posadzeniem roślin osadami
ściekowymi (80 t/ha),
Doświadczenie II (Świlcza k. Rzeszowa)
- gleba organiczna (torf niski) III. klasy,
- nawożona osadami ściekowymi w międzyrzędziach
w 2. roku wegetacji.
Rośliny posadzono w układzie rzędowo-pasowym
I.
(3 m + 0,75 m) x 0,5 m (10 tys. roślin/ha)
II. (6,4 m + 1,5 m) x 0,35 m (7 tys. roślin/ha)
Wybrane właściwości pędów rodów paulowni puszystej po pierwszym i drugim roku wegetacji
gleba słaba
(Grochowe)
badane cechy
długość pędu
[cm]
łączna długość
pędów
[cm]
liczba pędów
[szt.]
średnica podstawy
pędu
[cm]
a) średnia,
gleba żyzna
(Świlcza)
1. rok
2. rok
1. rok
2. rok
55,6
(47,2÷67,3-We***)
26 % a)
70,2
(54,5÷89,2-LuP*** )
35 %
85,5
(65,6÷95,5-We***)
25 %
173,7
(152,7÷227,6-LuP***)
27 %
61,9
(52,8÷84,2-LuP***)
38 %
124,1
(70,8÷210,6- LuP***)
67 %
1,2
(1,0÷1,5-LuP***)
43 %
2,3
(1,7÷3,2-LuP***)
50 %
1,2
(1,0÷1,4-LuP**)
38 %
2,3
1,6÷3,0-LuD***)
53 %
1,7
(1,5÷1,9-We***)
19 %
1,5
(1,3÷1,7-LuPns)
29 %
1,7
(1,5÷2,0-LuD**)
32 %
2,8
(2,4÷3,6-LuP***)
35 %
96,6
324,8
***
(65,6÷111,3-LuP ) (217,8÷500,3-LuP***)
36 %
60 %
(wartość minimalna i maksymalna – symbol rodu, poziom istotności różnic między rodami), współczynnik zmienności
Wybrane właściwości pędów rodów paulowni puszystej po pierwszym i drugim roku wegetacji
badane cechy
gleba słaba
(Grochowe)
1. rok
świeża masa
pędów
[g]
sucha masa pędów
[g]
zawartość suchej
masy w pędach
[%]
a) średnia,
99,2
(63,2÷145,1-We*)
34 %
29,2
(19,3÷43,5-Wens)
35 %
29,4
(27,6÷30,5-Bdns)
5%
gleba żyzna
(Świlcza)
2. rok 1. rok
-
-
-
-
-
-
2. rok
464,8
(334,9÷812,2-LuP**)
37 %
176,6
(136,7÷293,5-LuP)
27 %
38,2
(35,0÷43,9-Bl)
6%
(wartość minimalna i maksymalna – symbol rodu, poziom istotności różnic między rodami),
współczynnik zmienności
Rośliny paulowni puszystej w pierwszym (po lewej) i w drugim roku wegetacji (po prawej)
[IX 2014 r., Grochowe ; IX 2015 r., Świlcza]
Zbiory pędów paulowni po drugim roku wegetacji [2015 r., Świlcza]
Wybrane właściwości liści rodów paulowni puszystej po pierwszym i drugim roku wegetacji
gleba słaba
(Grochowe)
badane cechy
1. rok
długość blaszki
liściowej
[cm]
szerokość blaszki
liściowej
[cm]
świeża masa liścia
[g]
sucha masa liścia
[g]
zawartość suchej
masy w liściach
[%]
a) średnia,
gleba żyzna
(Świlcza)
2. rok
24,5
15,0
***
(22,1÷27,4-We ) (13,3÷19,2-LuP***)
16 % a)
29 %
30,1
19,3
(26,4÷33,5-We***) (16,0÷24,4-LuP***)
19 %
29 %
18,2
7,9
ns
(15,2÷21,8-We ) (5,3÷10,6-LuPns)
17 %
40 %
5,1
1,7
(4,2÷6,3-We*)
(1,2÷2,4-LuPns)
15 %
41 %
28,2
22,6
ns
(26,0÷30,7-LuD ) (18,3÷26,8-Pons)
11 %
24 %
1. rok
-
-
2. rok
29,2
(25,9÷38,2-LuP***)
23 %
36,9
(33,7÷46,8-LuP***)
24 %
31,0
(26,9÷42,4-LuPns)
19 %
7,4
(6,5÷9,6-LuPns)
22 %
23,9
(22,1÷25,7-Wens)
9%
(wartość minimalna i maksymalna – symbol rodu, poziom istotności różnic między rodami),
współczynnik zmienności
Liście paulowni [1., 2., 4. rok wegetacji]
Ciepło spalania
• jednorocznych pędów paulowni: 14,8 ÷ 18,2 MJ/kg
• liści paulowni: 15,9 ÷ 18,7 MJ/kg
wierzba 18,8 MJ/kg ;
• topole 18,6 MJ/kg ;
• węgiel 34 MJ/kg .
Liście:
• pasza dla zwierząt?
• kompost?
• wermikompost?
• podpałka?
Właściwości 4-miesięcznych, tegorocznych przyrostów paulowni
organ
liście (11 szt)
pęd (1 szt; 1,7 m)
proporcja [%]
świeża masa
[g]
623,4
485,5
128
sucha masa
[g]
168,1
152,8
110
zawartość suchej masy
[%]
26,9
31,7
85
Zmienność roślin paulowni w drugim roku wegetacji [2015 r., Świlcza]
• Zmienność między rodami: 27 ÷ 60 %
• Zmienność w obrębie najlepszych rodów: > 20 %
• Zmienność zawartości suchej masy w pędach: 5 ÷ 6 % !
Badane rody różniły się istotnie pod względem zimotrwałości.
• Liczba wypadów: 19,2 % (Grochowe), 15,8 % (Świlcza).
• Najsilniej rosnące rody ( ‘LuP’, ‘LuD’ i ‘We’): <8 % (Grochowe; < 14 % (Świlcza).
• Najbardziej wrażliwe rody: > 35 %.
Wnioski
•
•
•
•
Uprawy paulowni puszystej mogą stanowić wartościowe i wydajne
źródło biomasy w południowo-wschodniej Polsce.
Badane rośliny paulowni różniły się pod względem siły wzrostu i
zimotrwałości, między i w obrębie rodów, co powinno umożliwić
wyselekcjonowanie silnie rosnących genotypów, lepiej dostosowanych
do polskich warunków klimatycznych.
Biomasa z paulowni charakteryzuje się korzystnymi walorami
energetycznymi, tj. porównywalną wartością ciepła spalania biomasy
do wierzby i topoli, a jednocześnie stosunkowo niską wilgotnością.
W przypadku zakładania plantacji paulowni na suchych glebach
piaszczystych konieczne jest założenie instalacji nawadniającej i
prawidłowe nawożenie.
Problemy! 
Żerowanie szkodników na liściach paulowni
puszystej
odrosty korzeniowe
ETAPY MIKROROZMNAŻANIA ROŚLIN
Etap "0" Wytworzenie roślin matecznych
Etap "I" Zakładanie i stabilizacja kultur in vitro
Etap "II" Namnażanie pędów (proliferacja kultur)
Etap "III" Ukorzenianie pędów in vitro
Etap "IV" Adaptacja roślin in vivo
I. Inicjacja i stabilizacja kultur
(1-3 miesięcy)
II. Proliferacja pędów
(subkultura 4-6 tygodni)
wsp.
rozmn.
4
8
wsp.
rozmn.
3
6
0
1
1
0
1
1
6
4
8
5
3
6
12
16
64
10
9
36
tygodnie
18
24
64
256
512
4096
15
27
216
30
1024
32768
36
4096
262144
tygodnie
20
25
81
243
1296
7776
30
729
46656
42
10240 10 tys.
1048576 1 mln
35
40
2187
4374 4 tys.
279936 839808 0,8 mln
III. Ukorzenianie pędów in vitro
(2 tyg.; ok. 100 % pędów)
III+IV. Ukorzenianie pędów in vivo (5-6 tyg.)
a. ukorzenianie po osłonami (2 tyg. ; 90-100 % pędów)
b. produkcja rozsady (2-3 tyg.)
c. hartowanie rozsady (1 tydz.)
III+IV a.
III+IV b.
III+IV c.
Korzenie paulowni w symbiozie
ze strzępkami grzybów
Rozsada paulowni (rośliny traktowane szczepionką
mikoryzową Mykoflor – góra, kontrolne – dół)
selekcja wariantów paulowni
tolerancyjnych na stresy abiotyczne (PEG, NaCl, Zn, Hg)
Mutanty genomowe paulowni:
2C – diploid, 4D - tetraploid
Regeneracja in vitro pędów z fragmentów zalążni paulowni.
Dziękuję za uwagę