Autoreferat - Wydział Przyrodniczo-Technologiczny

Załącznik 3
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Wydział Przyrodniczo-Technologiczny
Autoreferat
Przebieg pracy zawodowej, opis dorobku i osiągnięć naukowo-badawczych
Dr inż. Grzegorz Kulczycki
Katedra Żywienia Roślin
Wrocław, 23 lipca 2015
Autoreferat 2
Spis treści
1.
2.
Dane biograficzne: .............................................................................................................. 3
1.1.
Wykształcenie, posiadane dyplomy i stopnie naukowe .............................................. 3
1.2.
Zatrudnienie w jednostkach naukowych ..................................................................... 3
Działalność naukowa ........................................................................................................... 4
2.1.
Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16. Ust. 2 ustawy z dnia 14.03.2003 r. ... 4
2.2.
Omówienie celu naukowego pracy i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich
ewentualnego wykorzystania ................................................................................................. 4
2.3.
Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych, główne kierunki
prowadzonych badań: .......................................................................................................... 14
2.3.1.
Wpływ nawożenia mineralnego na plon roślin uprawnych i jego, jakość ......... 14
2.3.2.
Nawożenie zmienne składnikami pokarmowymi w systemie rolnictwa
precyzyjnego ..................................................................................................................... 14
2.3.3.
Ocena efektywności dolistnego nawożenia roślin uprawnych .......................... 15
2.3.4.
Wpływ regulatorów wzrostu na właściwości biochemiczno- fizjologiczne oraz
skład chemiczny różnych odmian pszenicy ozimej ........................................................... 15
2.3.5.
Wykorzystanie preparatów mineralnych i mineralno-organicznych do poprawy
właściwości gleb z terenów popowodziowych ................................................................. 16
2.3.6.
Wpływ oddziaływania wybranych zakładów przemysłowych na zawartość
metali ciężkich w glebie i roślinach ................................................................................... 16
2.3.7.
3.
Nawożenie roślin uprawnych siarką................................................................... 16
Podsumowanie dotychczasowego dorobku ..................................................................... 18
Autoreferat 3
1. Dane biograficzne:
Imię i Nazwisko: Grzegorz Kulczycki
1.1. Wykształcenie, posiadane dyplomy i stopnie naukowe
1977-1982 Zespół Szkół Rolniczych w Nysie, pięcioletnie technikum rolnicze, tytuł technik
rolnik na podstawie pracy dyplomowej „Optymalizacja zarządzania w Rolniczych
Spółdzielniach Produkcyjnych" - promotor mgr inż. Edward Skirzewski.
1982-1987 Akademia Rolnicza we Wrocławiu studia na Wydziale Rolniczym uzyskanie tytułu
magistra inżyniera rolnictwa na podstawie pracy dyplomowej „Wartość
nawozowa nawozów PK wytworzonych na bazie mączki fosforytowej i KCl" –
promotor - dr Zbigniew Turyna.
1996
Akademia Rolnicza we Wrocławiu uzyskanie na Wydziale Rolniczym stopnia
doktora nauk rolniczych w zakresie agronomii - rozprawa doktorska „Wpływ
zróżnicowanego nawożenia potasem na wybrane właściwości gleby oraz plon i
pobranie składników pokarmowych przez kukurydzę" –promotor - prof. dr hab.
Eligiusz Roszyk (recenzenci rozprawy: prof. dr hab. S. Mercik - SGGW Warszawa,
prof. dr hab. Z. Spiak - AR Wrocław)
1.2. Zatrudnienie w jednostkach naukowych
1987- 1988
młodszy asystent w Katedrze Chemii Rolnej Akademii Rolniczej we Wrocławiu,
1988-1990
przerwa związana z odbyciem obowiązkowej rocznej służby wojskowej
1990-1992
asystent w Katedrze Chemii Rolnej Akademii Rolniczej we Wrocławiu,
1992-1996
starszy asystent w Katedrze Chemii Rolnej Akademii Rolniczej we Wrocławiu,
1996-2004
adiunkt w Katedrze Chemii Rolnej Akademii Rolniczej we Wrocławiu,
2004
obecnie adiunkt w Katedrze Żywienia Roślin Uniwersytetu Przyrodniczego we
Wrocławiu
Autoreferat 4
2. Działalność naukowa
2.1. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16. Ust. 2 ustawy z dnia 14.03.2003 r.
o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U.
nr. 65, poz. 595 ze zm.), monografia:
Osiągnięciem, będącym podstawą ubiegania się o stopień doktora habilitowanego jest
rozprawa habilitacyjna pt.:
„Wpływ nawożenia siarką elementarną na plon roślin i właściwości gleb”, której jestem
autorem.
Praca opublikowana została w wydawnictwie Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu w
serii Rozprawy Naukowe.
Recenzenci rozprawy:
 prof. dr hab. Witold Grzebisz, Katedra Chemii Rolnej Uniwersytetu Przyrodniczego w
Poznaniu
 prof. dr hab. Tadeusz Filipek, Katedra Chemii Rolnej i Środowiskowej Uniwersytetu
Przyrodniczego w Lublinie
2.2. Omówienie celu naukowego pracy i osiągniętych wyników wraz z omówieniem
ich ewentualnego wykorzystania
Znaczenie siarki wynika z wszechobecności jej występowania w naturalnych związkach
nieorganicznych i organicznych. Jest ona pierwiastkiem niezbędnym dla wszystkich żywych
organizmów i uważana jest po azocie (N), fosforze (P) i potasie (K) za jeden z najważniejszych
składników pokarmowych dla roślin. Siarka pełni rolę w różnorodnych funkcjach życiowych
roślin poprzez jej udział w procesach metabolicznych. Jest ona niezbędna przy budowie
aminokwasów, tworzeniu enzymów, witamin i innych ważnych składników roślin.
Przeobrażenia społeczno-polityczne ostatnich 30 lat wpłynęły znacząco na obraz produkcji
rolniczej w Polsce. Przekształceniu uległa struktura agrarna, stan i struktura pogłowia zwierząt
oraz powiązane z nimi warunki produkcji rolniczej. Zmiany te miały także wpływ na zasobność
gleb w podstawowe makro- i mikroelementy, a zatem na ilość i jakość uzyskiwanych plonów.
Szczególnie duże zmiany dotyczą siarki, gdyż oprócz wyżej wymienionych czynników
dostępność tego pierwiastka dla roślin istotnie zmniejszyła się w wyniku działań
Autoreferat 5
proekologicznych zmniejszających emisję gazów do atmosfery, co doprowadziło do
wystąpienia deficytu na wielu użytkach rolnych.
W związku z tym powstała potrzeba opracowania systemu nawożenia siarką roślin uprawnych,
w którym pierwiastek ten należy stosować w optymalnej ilości, formie i proporcji względem
azotu. W warunkach klimatycznych Polski, gdzie przeważają opady nad parowaniem,
nawożenie roślin uprawnych siarką elementarną, może mieć szczególne znaczenie. Jest to
związane z powolnym, uwalnianiem siarki wprowadzonej w tej formie do gleby. Dzięki temu z
jednej strony siarka jest dostarczana roślinom w ciągu całego okresu wegetacji, a z drugiej
ogranicza się straty powstałych z niej siarczanów(VI) na drodze wymywania z gleb. W związku
z tym w określonych warunkach siarkę elementarną można także traktować, jako nawóz o
spowolnionym działaniu. Ważnym aspektem związanym ze stosowaniem siarki elementarnej
w nawożeniu roślin uprawnych jest wysoka koncentracja siarki w tym nawozie. W porównaniu
do innych nawozów mineralnych zawierających siarkę jest to nawóz najbardziej
skondensowany, co przy jego wysiewie wpływa na obniżenie kosztów nawożenia tym
składnikiem.
W badaniach własnych, jako cele ogólne przyjęto:
• określenie wpływu nawożenia siarką elementarną na plon i jego, jakość poprzez
wybrane indeksy stanu odżywienia roślin tym pierwiastkiem,
• wyznaczenie bilansu siarki w doświadczeniu polowym oraz określenie następczego
działania siarki elementarnej,
• określenie optymalnych dawek i postaci stosowania siarki elementarnej dla badanych
gatunków roślin uprawnych,
• określenie dynamiki uwalniania się siarczanów(VI) z siarki elementarnej przy różnych
dawkach oraz na różnych rodzajach gleb,
• określenie zależności pomiędzy dawką siarki elementarnej a odczynem gleb na różnych
rodzajach gleb.
W doświadczeniach wegetacyjnych i laboratoryjnych realizowano także cele szczegółowe
oceniając wpływ siarki elementarnej na:
• zawartość siarki ogólnej i siarczanowej(VI) w uprawianych roślinach na różnych
rodzajach gleb,
Autoreferat 6
• zawartość azotu i stosunek N:S jako wskaźników niedoborów siarki w diagnostyce
wymagań pokarmowych roślin uprawnych,
• zawartość metabolitów wtórnych – glukozynolanów i metabolitów pierwotnych –
kwasów tłuszczowych w nasionach rzepaku ozimego.
Przeprowadzone doświadczenia wegetacyjne i badania mogą mieć znaczenie;
• poznawcze - uzupełnienie wiedzy na temat wpływu siarki elementarnej na wielkość i
jakość plonów roślin uprawnych oraz poszerzenie wiedzy na temat czynników
wpływających na przekształcenia się siarki elementarnej do jej formy przyswajalnej dla
roślin na różnych rodzajach gleb,
• aplikacyjne - określenie efektywności dawki i postaci siarki elementarnej w nawożeniu
roślin uprawnych.
Rodzaje przeprowadzonych doświadczeń;
Doświadczenie inkubacyjne, w którym wybrano 60 próbek glebowych różniących się
właściwościami fizykochemicznymi. W schemacie doświadczenia inkubacji gleb prowadzonej
w warunkach tlenowych uwzględniono obiekty kontrolne (bez dodania siarki elementarnej)
oraz obiekty, do których dodano So w dawkach 0,5 g oraz 3 g na kilogram gleby.
Do inkubacji użyto siarkę elementarną uzyskaną z rozdrobnienia nawozu o średnicy ziaren
poniżej 0,1 mm, którą dokładnie wymieszano z glebą za pomocą mieszadła obrotowego. Do
plastikowych probówek odważono po 50 g gleby i umieszczono je w fitotronie prowadząc
inkubację, w stałych warunkach temperatury (24oC) oraz wilgotności gleby (60% PPW).
Inkubację przeprowadzono w trzech etapach o takiej samej długości trwania każdego okresu.
Pierwszy etap wynosił 12 tygodni (84 dni), drugi 24 tygodnie (168 dni), a trzeci 36 tygodni (252
dni). Po pierwszym i drugim etapie inkubacji pobrano próbki gleb (15 g), kontynuując
inkubację z pozostałą w probówkach ilością gleby.
Doświadczenie wazonowe przeprowadzono w hali wegetacyjnej Katedry Żywienia Roślin
Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Doświadczenia w czterech powtórzeniach
założono w wazonach typu Wagnera, do których odważono po 5 kg gleb różniących się
właściwościami fizykochemicznymi. Roślinami uprawnymi były pszenica jara (odmiana
Korynta), gorczyca biała (odmiana Bardena), rzepak jary (odmiana Trend) oraz kukurydza
(odmiana Bosman).
Autoreferat 7
Siarkę stosowano doglebowo przedsiewnie w dawce 300 mg na wazon (60 mg·kg-1 gleby) w
postaci nawozu oraz w trzech frakcjach o różnej średnicy ziaren przygotowanych poprzez
roztarcie tego nawozu. W ten sposób z nawozu wydzielono ziarna o średnicy poniżej 0,1 mm,
w przedziale o średnicy ziaren od 0,1 do 0,5 mm oraz od 0,5 do 1,0 mm. Efekt plonotwórczy
siarki elementarnej porównywano z wynikami uzyskanymi na glebach nawożonych taką samą
dawką siarki (60 mg·kg-1 gleby), ale zastosowaną w postaci siarczanu amonu, siarczanu potasu
oraz uwodnionego siarczanu wapnia.
Doświadczenie polowe założono w miejscowości Charbielin (50º20'N, 17º26'E) w
województwie opolskim, na glebie brunatnej oglejonej wytworzonej z pyłu ilastego,
zalegającej na glinie ciężkiej pylastej. Doświadczenie założono metodą losowanych bloków w
ramach, których rozlosowano cztery powtórzenia czynnika badanego. Czynnikiem badań były
wzrastające dawki siarki elementarnej, którą zastosowano w ilościach; 15 kg·ha-1 (S-15), 30
kg·ha-1 (S-30) oraz 45 kg·ha-1 (S-45). Wpływ zróżnicowanego nawożenia siarką porównywano
do obiektu kontrolnego (S-0) gdzie nie stosowano nawożenia tym składnikiem. Doświadczenia
polowe realizowano w latach 2000-2004, gdzie w cyklu czteroletnim uprawiano w
zmianowaniu: rzepak ozimy (odmiana Bristol), pszenicę ozimą (odmiana Zyta), rzepak ozimy
(odmiana Lirajet) oraz pszenicę ozimą (odmiana Zyta).
Metody analizy chemicznej gleb i roślin
Przed i po przeprowadzonych doświadczeniach wegetacyjnych pobrano reprezentatywne
próby glebowe i roślinne w celu wykonania analiz chemiczno-rolniczych.
W materiale glebowym po odpowiednim przygotowaniu oznaczono;








skład granulometryczny metodą Casagrande’a w modyfikacji Prószyńskiego,
odczyn gleby pH w 1 mol·dm-3 KCl metodą potencjometryczną,
zawartość siarki ogółem (Sog.) metodą Buttersa-Chenerygo,
zawartość siarki siarczanowej (VI) (S-SO4) metodą Bardsleya i Lancastera,
zawartość węgla organicznego (Corg.) metodą Tiurina,
zawartość azotu ogółem (Nog.) metodą Kjeldahla,
zawartość fosforu i potasu przyswajalnego metodą Egnera-Riehma (DL)
zawartość magnezu przyswajalnego metodą Schachtschabela.
W materiale roślinnym zebranym w trakcie prowadzenia badań oznaczono;

zawartość azotu ogólnego (Nog.) metodą Kjeldahla,
Autoreferat 8


zawartość siarki ogólnej (Sog.) metodą Buttersa i Cheneryego,
zawartość siarki siarczanowej (S-SO4), nefelometrycznie po ekstrakcji 2% kwasem
octowym
zawartość kwasów tłuszczowych po przeprowadzeniu ich w estry metylowe, metodą
chromatografii gazowej,
zawartość glukozynolanów metodą chromatografii gazowej, rozdzielając je w formie
pochodnych sililowych desulfoglukozynolanów


W pracy do oceny wykorzystania siarki elementarnej przez uprawiane rośliny wybrano
zawartość siarki całkowitej i stosunek azotu do siarki w roślinach, jako podstawę określenia
stanu odżywienia roślin tym pierwiastkiem. Wybór tych wskaźników wynikał głównie
z najczęściej występujących w literaturze porównywanych danych powstałych na podstawie
oznaczenia czy wyliczenia wyżej wymienionych indeksów oraz potwierdzonych dla nich
wartości krytycznych w doświadczeniach wegetacyjnych.
Metody statystyczne wykorzystane do opracowania wyników
Wielkość plonów oraz wyniki analiz chemicznych z poszczególnych lat doświadczenia
polowego poddano jednoczynnikowej analizie wariancji w układzie losowanych bloków.
Analizie wariancji poddano także wyniki z doświadczeń wazonowych i inkubacyjnych. Ocenę
istotności różnic średnich obiektowych wykonano poprzez test post-hoc Tukeya na poziomie
istotności p=0,05. Określenia zależności między badanymi cechami przeprowadzono poprzez
obliczenie współczynników korelacji oraz analizę regresji. Ocenę zależności pomiędzy plonami,
a zawartością siarki oraz stosunkiem N:S w roślinach w celu wyznaczenia ich wartości
krytycznych wykonano metodą analizy regresji liniowej, stawiając hipotezę zerową o braku
regresji 𝐻0 = 𝜌 oraz alternatywną 𝐻1 ≠ 𝜌. Do weryfikacji hipotezy użyto statystyki; 𝑡𝑒𝑚𝑝 =
𝑟√𝑛−2
√1−𝑟 2
, gdzie; r jest próbkową wartością współczynnika korelacji Pearsona, n liczebnością
próby. Jeżeli |𝑡| ≥ 𝑡𝛼,
𝑛−2
to odrzucano 𝐻0 = 𝜌. Do opracowania wyników badań
wykorzystano program statystyczny Statistica v. 10 oraz makrodefinicje utworzone w
programie Excel - MS Office.
WYNIKI BADAŃ
Dynamika uwalniania S-SO4 z siarki elementarnej
W doświadczeniu badano wpływ siarki elementarnej na ilość i dynamikę siarczanów(VI) w
glebach oraz ich odczyn. Największe zmiany zawartości S-SO4 w badanych terminach inkubacji
Autoreferat 9
stwierdzono, gdy do gleby dodano siarkę w ilości 3,0 g·kg-1 gleby. Przy tej dawce na wszystkich
rodzajach gleb uwidocznił się wzrost ilości S-SO4 w poszczególnych przedziałach czasowych
inkubacji. Zawartości siarczanów (VI) w przeliczeniu na dzień inkubacji w glebach, do których
dodano S0 w ilości 0,5g kg-1 gleby były średnio około 3-krotnie mniejsze w porównaniu do
większej dawki (3,0 g·kg-1 gleby).
W okresie prowadzenia inkubacji przy mniejszej dawce S0 dodanej do gleb jedynie na glebie
bardzo lekkiej stwierdzono przyrost S-SO4, a na pozostałych rodzajach gleb czas inkubacji nie
wpłynął na ich zawartość. W badaniach własnych stała szybkości utleniania siarki
elementarnej w glebie obliczona dla całego okresu inkubacji przy zastosowanej dawce S 0 0,5g
kg-1 gleby była 2,1-krotnie większa w porównaniu do większej dawki. Inkubacja gleb z siarką
elementarną wpłynęła znacząco na zakwaszenie gleb. Dodanie siarki elementarnej do gleb
spowodowało istotny spadek ich pH, a uwidocznił się on najbardziej przy dodaniu siarki
elementarnej w ilości 3,0 g·kg-1 gleby. Długość czasu inkubacji wpływała we wszystkich
badanych terminach na istotne obniżenie się pH gleby przy obu dawkach siarki dodanej do
gleby. W badaniach własnych stwierdzono istotną dodatnią zależność pomiędzy tempem
utleniania siarki elementarnej a odczynem gleby.
Stopień rozdrobnienia siarki elementarnej, jako czynnik warunkujący efektywność jej
działania
W ramach badań własnych przeprowadzono doświadczenia wazonowe z pszenicą jarą,
gorczycą białą, rzepakiem jarym oraz kukurydzą. Zasadniczym celem przeprowadzonych
doświadczeń wegetacyjnych było określenie jak rozdrobnienie siarki elementarnej wpływa na
uprawiane rośliny oraz na właściwości fizykochemiczne gleby po zakończonej wegetacji roślin.
Wpływ rozdrobnienia siarki elementarnej porównywano do wyników uzyskanych przy
nawożeniu nawozami siarkowymi zastosowanymi w formie siarczanowej(VI).
Plon nasion gorczycy białej uprawianej na glebie ciężkiej wzrastał istotnie w porównaniu do
plonów uzyskanych z obiektu kontrolnego na wszystkich obiektach odżywianych siarką.
Rozdrobnienie siarki elementarnej zwiększało akumulację tego pierwiastka poprzez nasiona i
słomę gorczycy zarówno przy uprawie tej rośliny na glebie ciężkiej i bardzo lekkiej. Nawożenie
siarką gorczycy powodowało wzrost zawartości oraz akumulacji tego pierwiastka przez
nasiona i słomę.
Autoreferat 10
Nawożenie siarką elementarną o rozdrobnieniu 0,1-0,5 mm oraz <0,1 mm na glebie ciężkiej
znacząco podwyższyło plon ziarna pszenicy jarej w stosunku do plonu ziarna uzyskanego na
obiekcie kontrolnym.
Większe rozdrobnienie siarki elementarnej wpływało na zwiększenie akumulacji siarki w
ziarnie i słomie pszenicy, szczególnie uwidoczniło się to w przypadku gleby bardzo lekkiej, przy
obiektach o rozdrobnieniu siarki elementarnej do rozmiarów 0,1-0,5 mm i <0,1 mm.
Wpływ nawożenia siarką na wielkość plonu rzepaku jarego uwidaczniał się wyraźniej na glebie
bardzo lekkiej. Znaczący przyrost plonu nasion na obiektach nawożonych na glebie ciężkiej
odnotowano jedynie przy nawożeniu siarką elementarną o rozdrobnieniu 0,1-0,5 i <0,1 mm.
Zawartość siarki ogólnej i S-SO4 w nasionach i słomie rzepaku po nawożeniu roślin tym
składnikiem wzrastała zarówno na glebie ciężkiej jak i bardzo lekkiej. Porównując wpływ
odżywiania nawozami siarczanowymi, a siarką elementarną o dużym rozdrobnieniu na
zawartość siarki w rzepaku, stwierdzono duże podobieństwo działania, a potwierdzeniem tego
było zawężanie się stosunku N:S na tych obiektach.
Nawożenie siarką zarówno elementarną jak i siarczanową(VI) na glebie ciężkiej nie
różnicowało istotnie plonu kukurydzy. Nawożenie kukurydzy uprawianej na glebie lekkiej
zwiększało istotnie plon (z wyjątkiem obiektu nawożonego Wigorem). Największą masę plonu
kukurydzy uzyskano, gdy odżywiano rośliny formami SO4-2 oraz siarką elementarną o średnicy
ziaren <0,1mm. W porównaniu do obiektu nienawożonego siarką istotny wzrost S ogólnej i SSO4 w roślinach stwierdzono na obiektach nawożonych formami siarczanowymi(VI) oraz siarką
elementarną w postaci najbardziej rozdrobnionej.
Wyznaczenie optymalnej dawki siarki w rzepaku i pszenicy ozimej
W ramach badań własnych przeprowadzono czteroletnie doświadczenie polowe z rzepakiem
ozimym i pszenicą ozimą. Zasadniczym celem przeprowadzonego doświadczenia było
określenie wpływu nawożenia S0 na plon, zawartość i pobranie siarki przez uprawiane rośliny
oraz na właściwości fizykochemiczne gleby po zakończonej wegetacji roślin. Plon nasion
rzepaku ozimego uprawianego w pierwszym roku badań wzrastał po zastosowaniu nawożenia
siarką elementarną. Znaczący wzrost plonu nasion w stosunku do obiektu kontrolnego
odnotowano jedynie przy dawce największej tego pierwiastka (45 kg·ha-1). W drugim roku
badań uprawiając pszenicę ozimą, stwierdzono istotny przyrost plonu ziarna i słomy pod
Autoreferat 11
wpływem nawożenia S elementarną w stosunku do obiektu zerowego jedynie przy największej
dawce siarki. W trzecim roku badań uprawiano rzepak ozimy dla którego istotne zwiększenie
plonu nasion i słomy w stosunku do obiektu bez nawozu siarkowego uzyskano przy dawce
największej (45 kg S·ha-1). Plon ziarna i słomy pszenicy ozimej uprawianej w ostatnim roku
badań znacząco wzrastał pod wpływem dwóch największych dawek siarki 30 i 45 kg·ha -1 w
porównaniu do obiektu nienawożonego siarką.
W porównaniu do obiektu nienawożonego siarką elementarną w pierwszym roku badań
zawartość S w częściach nadziemnych roślin rzepaku pobranego w obu terminach wegetacji
oraz w słomie istotnie zwiększyła się pod wpływem największej dawki siarki (45 kg·ha-1).
Zawartość siarki w nasionach wzrosła znacząco po zastosowaniu dawki 30 i 45 kg·ha -1. W
pszenicy ozimej uprawianej w drugim roku badań podczas wegetacji oraz w plonie końcowym
znaczący wzrost zawartości siarki w porównaniu do roślin nienawożonych siarką stwierdzono
przy największych dawkach tego pierwiastka 30 i 45 kg·ha-1. Nawożenie siarką elementarną
pod rzepak uprawiany w trzecim roku doświadczenia, wpłynęło istotnie na wzrost zawartości
siarki w trakcie wegetacji roślin oraz w plonie końcowym w stosunku do obiektu kontrolnego.
Nawożenie siarką nie wpłynęło znacząco na zmiany zawartości azotu, zarówno w nasionach
jak i słomie rzepaku. W ostatnim roku doświadczenia, dawki siarki 30 i 45 kg·ha -1 w stosunku
do obiektów nienawożonych tym pierwiastkiem zwiększały istotnie zawartość siarki zarówno
w roślinach pobranych w trakcie wegetacji jak i w plonie końcowym pszenicy ozimej.
Pod wpływem dwóch największych dawek S elementarnej stosunek N:S w nasionach rzepaku
ozimego uprawianego w pierwszym i trzecim roku badań zawężał się znacząco w porównaniu
do obiektu kontrolnego. W słomie rzepaku nawożonego siarką w pierwszym roku badań nie
stwierdzono znaczących różnic stosunku N:S, natomiast w trzecim roku już dawka siarki 30
kg·ha-1 istotnie wpłynęła na zmniejszenie się stosunku N do S. W ziarnie pszenicy ozimej
nawożonej siarką w drugim roku dawki S-30 i S-45 zmniejszyły znacząco stosunek N:S,
natomiast w ziarnie pszenicy zebranej w ostatnim roku badań nie potwierdzono statystycznie
zmian w stosunku tych pierwiastków.
Autoreferat 12
Wyznaczenie wartości krytycznych zawartości S oraz stosunku N:S
Rzepak ozimy- na podstawie obliczonego równania regresji wyznaczono 4,5 g·kg-1 s.m. siarki
w 2001 roku oraz 5,0 g·kg-1 s.m. siarki w roku 2003 jako wartości krytyczne zawartości tego
pierwiastka w częściach nadziemnych rzepaku (BBCH 61), natomiast stosunek N:S – 8,0:1 był
wartością graniczną w roku 2001, a N:S – 7,3:1 w 2003 przy założeniu obniżenia plonu nasion
o 5% od maksymalnego.
Pszenica ozima - na podstawie obliczonego równania regresji wyznaczono zawartość siarki
ogólnej 3,6 g·kg-1 s.m. w roku 2002 oraz 3,5 g·kg-1 s.m. w roku 2004 jako wartości krytyczne w
częściach nadziemnych pszenicy (BBCH 30), natomiast stosunek N:S - 13,8 : 1 w roku 2002 oraz
N:S - 14,6 : 1 w roku 2004 były wartościami granicznymi przy założeniu obniżenia plonu ziarna
o 5% od maksymalnego.
Siarka elementarna dodawana w dwóch największych dawkach (S-30 i S-45) istotnie
zwiększyła całkowitą ilość glukozynolanów oraz sumę glukozynolanów alkenowych
w nasionach rzepaku ozimego uprawianego w 2001 roku w porównaniu do nasion zebranych
z obiektu nienawożonego siarką. Aplikacja siarki zwiększyła zawartość tłuszczu w nasionach
rzepaku ozimego, jednak znaczący wzrost zawartości tłuszczu w nasionach w obu latach badań
w porównaniu do obiektu kontrolnego stwierdzono jedynie przy największej dawce siarki (S45).
W przeprowadzonym doświadczeniu polowym po drugim roku nawożenia siarką wystąpił tak
zwany efekt następczy, związany z kumulacją siarczanów (VI) w glebie powstałych z utleniania
siarki S0. Wzrastające zawartości SO4-2 w glebie wpływały na plon jak i pobranie tego składnika
przez rośliny. W trzecim i czwartym roku badań uwidocznił się efekt następczy siarki
elementarnej poprzez zmniejszenie się przyrostu plonu pomiędzy wzrastającymi dawkami S 0,
a obiektem kontrolnym.
Dawka siarki 30 kg·ha-1 równoważyła pobranie S przez rzepak ozimy a dawka bilansująca
obliczona na podstawie powyższych zależności wynosiła 27 kg·ha-1 (Y = 26,5 + 0,62·x). Dodatni
bilans siarki dla pszenicy ozimej uzyskano przy dawce 15 kg·ha-1, a dawką równoważącą
pobranie dla pszenicy ozimej w układzie bilansu bez uwzględnienia pobrania siarki przez słomę
było 13 kg·ha-1 (Y = 12,5 + 0,53·x).
Autoreferat 13
Na podstawie przeprowadzonych badań, zostały sformułowane następujące wnioski:
1. W przeprowadzonych doświadczeniach wykazano pozytywną reakcję uprawianych roślin
na nawożenie siarką w formie elementarnej, co potwierdzono istotnymi wzrostami
plonów oraz zawartością i pobraniem tego pierwiastka.
2. Analiza roślin z doświadczeń wegetacyjnych wykazała, że stosunek N:S w roślinach jest
dobrym predykatorem określającym stan odżywienia roślin siarką i umożliwia ocenę
działania nawozowego siarki elementarnej.
3. Coroczne nawożenie wzrastającymi dawkami S0 spowodowało po drugim roku badań
wystąpienie tak zwanego efektu następczego nawożenia uwidaczniającego się w
kolejnych latach badań mniejszymi przyrostami plonu oraz większą akumulacją siarki w
nasionach oraz ziarnie uprawianych roślin.
4. Nawożenie siarką wpływało pozytywnie, na jakość nasion rzepaku poprzez wzrost
zawartości w nich tłuszczu oraz negatywnie zwiększając zawartość glukozynolanów.
5. Wartości krytyczne zawartości siarki ogólnej dla uprawianych roślin w doświadczeniu
polowym wynosiły dla rzepaku ozimego (BBCH 61) w 2001 roku 4,5 g·kg-1 s.m., a w 2003
roku 5,0 g·kg-1 s.m., natomiast dla pszenicy ozimej (BBCH 30) w roku 2002 i 2004 - 3,5 g·kg1
s.m.
6. Bilans siarki sporządzony metodą „na powierzchni pola” wykazał, że optymalną dawką
pod rzepak ozimy była dawka 30 kg·ha-1 siarki elementarnej, a dla pszenicy ozimej 15 kg
S·ha-1.
7. Siarka elementarna rozdrobniona do wielkości ziaren poniżej 0,1 mm miała zbliżone
oddziaływanie na uprawiane rośliny jak zastosowane do gleby nawozy w formie
siarczanowej (VI).
8. Tempo utleniania siarki elementarnej wyrażone stałą szybkości utlenienia w
inkubowanych glebach było większe dla dawki mniejszej (0,5 g·kg-1 gleby), w porównaniu
do dawki większej (3,0 g·kg-1 gleby).
9. Obniżenie się pH gleb inkubowanych z siarką elementarną, zmniejszyło stałą szybkości
utleniania siarki elementarnej.
Autoreferat 14
2.3. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych, główne kierunki
prowadzonych badań:
Moja działalność naukowo-badawcza w okresie pracy zawodowej w Katedrze Chemii Rolnej, a
następnie w Katedrze Żywienia Roślin związana była z podaną poniżej tematyką badań:
2.3.1. Wpływ nawożenia mineralnego na plon roślin uprawnych i jego, jakość
W ramach tego tematu przeprowadziłem szereg doświadczeń polowych i wazonowych
określając w nich wpływ form i dawek nawozów mineralnych na wielkość plonu roślin
uprawnych i jego, jakość. W badaniach tych także określono interakcję pomiędzy
zastosowanymi składnikami pokarmowymi. W 3-letnim ścisłym doświadczeniu polowym
badałem wpływ zróżnicowanego nawożenia potasem na wybrane właściwości gleby oraz plon
i pobranie składników pokarmowych przez kukurydzę. Stwierdzono w badaniach, że
zrównoważenie bilansu potasu uzyskano przy dawce 140 kg K na ha i dawka ta pozwoliła też
na optymalne wysycenie kompleksu sorpcyjnego potasem [poz. 43, 46, 47 załącznik 5]. W
przeprowadzonych doświadczeniach wazonowych na glebie lekkiej i średniej badano
interakcję azotu i potasu na uprawiane rośliny. Na podstawie uzyskanych wyników
stwierdzono różną reakcję roślin na nawożenie azotowe i potasowe w zależności od rodzaju
gleby. Nawożenie potasem zwiększyło zawartość potasu w glebie w formie rozpuszczalnej w
wodzie i wymiennej oraz rozszerzyło stosunek równoważnikowy K:Mg [poz. 28 i 29 załącznik
5]. Inne badania nad wpływem nawożenia mineralnego na plon roślin uprawnych i jego, jakość
zostały opublikowane w formie recenzowanych oryginalnych publikacji naukowych [poz. 13,
32, 33, 37, 40, 42, 45 48, 50 załącznik 5].
2.3.2. Nawożenie zmienne składnikami pokarmowymi w systemie rolnictwa precyzyjnego
W ramach tego tematu przeprowadziłem szereg doświadczeń polowych, w których określałem
jak nowoczesne techniki poboru prób glebowych oraz wysiewu zmiennego nawozów
mineralnych z wykorzystaniem systemu GPS wpływają na zmiany zawartości form
przyswajalnych fosforu i potasu w glebie. Badania te były przeprowadzone na polach o różnych
powierzchniach, na których w każdym roku badań próby glebowe pobrano z tych samych
miejsc. W pobranych glebach oznaczono zawartość fosforu i potasu metodą Egnera-Riehma.
W latach prowadzenia badań 2007-2014 średnie zawartości fosforu i potasu rozpuszczalnego
Autoreferat 15
w glebie uległy obniżeniu. Wariancja i odchylenie standardowe dla zawartości fosforu i potasu
w glebie w okresie prowadzenia badań zmniejszyły się, co świadczy o obniżeniu się zmienności
zawartości tych pierwiastków w glebie. W latach prowadzenia badań stwierdzono dynamiczny
wzrost liczby próbek glebowych w przedziale optymalnej ich zawartości w fosfor i potas.
Wyniki tych doświadczeń były prezentowane w formie referatów na dwóch konferencjach
międzynarodowych dotyczących rolnictwa precyzyjnego w Hiszpanii oraz w USA [poz. 1, 3, 4
załącznik 5].
2.3.3. Ocena efektywności dolistnego nawożenia roślin uprawnych
W badaniach własnych w doświadczeniach polowych i wazonowych oceniano stosowanie
dolistnych nawozów makro- i mikroelementowych na rośliny uprawne. Jako kryterium
wartości stosowanych nawozów przyjęto otrzymany plon oraz jego, jakość. We współpracy z
firmą nawozową Ekoplon przeprowadzono doświadczenia wegetacyjne, w których oceniano
produkowane nawozy Ekolist. Wyniki prowadzonych badań zostały opublikowane w formie
recenzowanych oryginalnych publikacji naukowych [poz. 10, 11, 12 załącznik 5].
2.3.4. Wpływ regulatorów wzrostu na właściwości biochemiczno- fizjologiczne oraz skład
chemiczny różnych odmian pszenicy ozimej
W intensywnej technologii uprawy zbóż stosowanie syntetycznych regulatorów wzrostu z
grupy retardantów ma na celu zmniejszenie ryzyka wylegania roślin, które jest jednym z
głównych czynników powodujących straty ilościowe i jakościowe w plonie ziarna. Ich działanie
polega przede wszystkim na hamowaniu wzrostu wydłużeniowego źdźbeł przez blokowanie
syntezy giberelin. We współpracy z zespołem fizjologów roślin z Katedry Żywienia Roślin
przeprowadzono badania, które miały na celu porównanie reakcji różnych odmian pszenicy
ozimej na łączne stosowanie retardantów: Moddus 250 EC i Antywylegacz 675 SL na podstawie
biochemiczno-fizjologicznych parametrów roślin w trakcie sezonu wegetacyjnego oraz składu
chemicznego ziarna i źdźbeł pszenicy. Rezultaty badań zostały opublikowane w formie
recenzowanych oryginalnych publikacji naukowych [poz. 5, 7, 17, 18, 19, 24 załącznik 5].
Autoreferat 16
2.3.5. Wykorzystanie preparatów mineralnych i mineralno-organicznych do poprawy
właściwości gleb z terenów popowodziowych
W lipcu 1997 roku województwo wrocławskie dotknęła katastrofalna powódź. Woda, która
zalała grunty orne spowodowała zmiany w zasobności gleb w składniki pokarmowe,
zachwianie równowagi jonowej w roztworze glebowym oraz skażenie metalami ciężkimi i
toksycznymi związkami pochodzenia mineralnego i organicznego. Dlatego podjęto badania,
których celem było ustalenie w warunkach wazonowych doświadczeń wegetacyjnych czy i w
jaki sposób wapnowanie, stosowanie różnych preparatów do rekultywacji wpłynie na
plonowanie i jakość uprawianych roślin na glebach poddanych długotrwałemu oddziaływaniu
stagnującej wody powodziowej. Przeprowadzone badania pozwoliły stwierdzić, że badane
preparaty mogą być stosowane do rekultywacji gleb zdegradowanych w wyniku powodzi, a
wyniki badań opublikowano w formie recenzowanych oryginalnych publikacji naukowych
[poz. 15, 22, 27 załącznik 5].
2.3.6. Wpływ oddziaływania wybranych zakładów przemysłowych na zawartość metali ciężkich
w glebie i roślinach
Przeprowadzone badania miały na celu określenie wpływu zakładów chemicznych na
zawartość metali ciężkich (Cd, Pb, Ni) czy śladowych (F) w glebach i roślinach pobranych z
różnych kierunków i odległości od zakładu. W badaniach najczęściej stwierdzono największe
kumulację badanych pierwiastków w pobliżu emitorów, a kumulacja w roślinach badanych
pierwiastków malała wraz z odległością pobrania prób od zakładów chemicznych. Rezultaty
badań zostały opublikowane w formie recenzowanych oryginalnych publikacji naukowych
[poz. 21, 23, 26, 30, 44, 49 załącznik 5].
2.3.7. Nawożenie roślin uprawnych siarką
W ramach tego tematu opublikowałem 12 oryginalnych prac badawczych. Siarka należy do
makroskładników i jest niezbędnym składnikiem pokarmowym dla wszystkich organizmów
roślinnych i zwierzęcych. W latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych ubiegłego stulecia w
wyniku dużej emisji tlenku siarki (IV) do atmosfery nie odnotowywano niedoborów tego
pierwiastka dla roślin, a w pracach badawczych w Polsce w tym czasie koncentrowano się
głównie nad degradacją chemiczną gleb zanieczyszczonych siarką. W wyniku działań
Autoreferat 17
proekologicznych w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia odnotowano zmniejszenie
się emisji tlenku siarki (IV) do atmosfery oraz stwierdzono pierwsze sygnały braku tego
pierwiastka zwłaszcza dla roślin o dużych wymaganiach pokarmowych odnośnie tego
składnika, dlatego w pierwszym etapie na przełomie lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku
moje badania koncentrowały się na oszacowaniu ilości siarki w glebach i roślinach [poz. 31,
39, 41 załącznik 5]. Dalsza znaczna redukcja emisji związków siarki do atmosfery spowodowała
w Polsce problem rozszerzającego się niedoboru siarki w glebach. Zapasy siarki w glebie nie są
duże i uwzględniając pobranie siarki wraz z plonami należy stwierdzić, że pierwiastek ten może
stać się czynnikiem limitującym wzrost roślin uprawnych. Dalsze moje badania koncentrowały
się nad możliwościami zastosowania siarki dla roślin uprawnych. Rezultaty badań zostały
opublikowane w formie recenzowanych oryginalnych publikacji naukowych [poz. 6, 8, 14, 16,
20, 25, 34, 35, 38 załącznik 5].
Autoreferat 18
3. Podsumowanie dotychczasowego dorobku
Przed uzyskaniem stopnia naukowego doktora opublikowano 3 oryginalne prace naukowe. Po
uzyskaniu stopnia naukowego doktora opublikowano 47 oryginalnych prac naukowych, w tym
3 rozdziały w monografiach oraz 8 prac popularno-naukowe.
Zestawienie publikacji,
przedstawiono w tabeli 1, wskaźniki naukometryczne według poszczególnych baz danych w
tabeli 2, a zestawienie publikacji z podziałem ze względu na miejsce habilitanta wśród Autorów
w tabeli 3.
Tabela 1
Zestawienie publikacji z podziałem na czasopisma
I.
Punkty
Punkty
MNiSW* MNiSW**
Oryginalne prace z podziałem na czasopisma
Liczba
IF
Open Chemistry
Przemysl Chemiczny
Journal of Elementology
Journal of Elementology
Fragmenta Agronomica
Annales UMCS, Sec. E Agricultura.
Nawozy i Nawożenie
Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie
1
1
1
1
2
2
3
1,329
0,344
0,643
0,281
-
25
15
15
6
10
12
9
25
15
15
15
10
12
6
4
-
20
20
2
10
14
1
3
1
-
8
40
70
3
3
2
10
40
126
3
3
4
1
-
10
10
1
2
-
4
10
4
10
8
-
8
16
24
3
-
-
-
85
2,597
270
344
Roślin
Roczniki Gleboznawcze
Zeszyty Naukowe UP Wrocław, Rolnictwo
Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
Zeszyty Naukowe AR Kraków., Rolnictwo
Zeszyty Naukowe PTIE i PTG Oddz. w Rzeszowie
Zeszyty Naukowe UZ - seria Inżynieria Środowiska
Publikacje w recenzowanych materiałach
II.
konferencyjnych uwzględnionych w WOS
Rozdziały w monografiach
III. - w języku polskim
- w języku angielskim
Artykuły przeglądowe, popularno-naukowe w
IV.
prasie ogólnopolskiej
Komunikaty naukowe prezentowane na
konferencjach
V.
- krajowych
- zagranicznych
Razem
* – zgodnie z rokiem wydania publikacji:
** - zgodnie z aktualną listą czasopism punktowanych (z dn. 17.12.2013):
Tabela 2
Autoreferat
L9
Wskaźniki naukometryczne Wg poszczególnych baz danych
Baza danych
Publish or Perish
Web of Science (WoS)
Scopus
Liczba cytowanych
70
4
4
Liczba cvtowań
44
lndeks Hirsha (h-index)
3
2
t
I
1,
Tabela 3
Zestawienie publikacjl z podziałem ze względu na mlejsce habi!itanta wśród Autorów
Rodzaj publikacji
orvsinalna praca twÓrcza
Artvkułv popularnonaukowe
Prace
samodzielne
L2
6
Pierwszy
autor
autor
Trzeci lub
dalszy autor
19
10
9
L
L
Dugl
GęeJ,*ę
Łącznie
50
8
t*,#