INFRASTRUKTURA I EKOLOGIA TERENÓW WIEJSKICH INFRASTRUCTURE AND ECOLOGY OF RURAL AREAS

Transkrypt

1 INFRASTRUKTURA I EKOLOGIA TERENÓW WIEJSKICH INFRASTRUCTURE AND ECOLOGY OF RURAL AREAS Nr 10/2011, POLSKA AKADEMIA NAUK, Oddzia w Krakowie, s Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi Anna Figas, Roman Rolbiecki, Magdalena Tomaszewska-Sowa WP YW NAWADNIANIA KROPLOWEGO NA WZROST RO NIKA PRZERO NI TEGO (SILPHIUM PERFOLIATUM L.) UPRAWIANEGO NA GLEBIE BARDZO LEKKIEJ Z SADZONEK UZYSKANYCH W WYNIKU MIKROROZMNA ANIA INFLUENCE OF DRIP IRRIGATION ON THE HEIGHT OF CUP PLANT (SILPHIUM PERFOLIATUM L.) CULTIVATED ON THE VERY LIGHT SOIL FROM THE MICROPROPAGATION SEEDLINGS Streszczenie W do wiadczeniu polowym, przeprowadzonym w latach na glebie bardzo lekkiej w Kruszynie Kraje skim ko o Bydgoszczy, badano wp yw nawadniania kroplowego na wybrane parametry wzrostu ro nika przero ni tego uprawianego z sadzonek uzyskanych w procesie mikrorozmna ania in vitro. Do- wiadczenie za o ono jako jednoczynnikowe w uk adzie zale nym, w czterech powtórzeniach. Czynnikiem stanowi cym ród o zmienno ci by o nawadnianie kroplowe zastosowane w dwóch wariantach: O bez nawadniania (kontrola), K nawadnianie kroplowe, przeprowadzane na podstawie wskaza tensjometrów (-0,04 MPa). Materia em do bada by y ro liny ro nika przero ni tego (Silphium perfoliatum L.), które uzyskano w procesie mikrorozmna ania. Nawadnianie kroplowe istotnie wp yn o na zwi kszenie wie ej masy li ci z jednej ro liny oraz liczby li ci. Zwi kszy o istotnie powierzchni transpiracyjn jak równie podwy szy o zawarto suchej masy li ci. S owa kluczowe: nawadnianie kroplowe, ro nik przero ni ty, sadzonki in vitro, mikrorozmna anie, gleba bardzo lekka 245

2 Anna Figas, Roman Rolbiecki, Magdalena Tomaszewska-Sowa Summary At field experiment carried out in the years at the very light soil in Kruszyn Kraje ski near Bydgoszcz, the influence of drip irrigation on the chosen features of height of cup plant was studied. The cup plants were cultivated from the micropropagation seedlings. The experiment was done as a one factorial in 4 replications. The main factor of the experiment was irrigation done with following variants: O- without irrigation (control plots), K- with drip irrigation. Drip irrigation scheduling was done according to tensiometers indications. Experimental material were cup plants seedlings from micropropagation. Irrigation significantly influenced on the height increase of the leaves fresh mass and the number of the leaves. Irrigation also increased the transpiration leaf area and the dry matter content. Key words: drip irrigation, cup plant, in vitro seedlings, micropropagation, very light soil 246 WST P I CEL BADA W warunkach klimatycznych Polski nawadnianie stanowi jeden ze sposobów uzupe niania niedoborów wody w glebie. Najwi kszymi potrzebami wodnymi i nawodnieniowymi charakteryzuj si ro liny wytwarzaj ce du mas nadziemn. Tak ro lin jest m. in. ro nik przero ni ty. Jest ro lin klimatu umiarkowanego o niewielkich wymaganiach glebowych. Do optymalnego wzrostu i rozwoju potrzebuje stanowisk s onecznych i temperatury ok. 20 C. Na d ugo trwaj ce okresy suszy, reaguje zamieraniem dolnych li ci i br zowieniem p ków. W skrajnym przypadku przestaje rosn c, tworzy ma e kwiaty i niewielk ilo nasion [Stanford 1990, Kowalski 2004]. Dlatego ro nik przero ni ty wydaje si by ro lin predestynowan do uprawy w warunkach nawodnie. Z uwagi na zmniejszaj ce si zasoby wody dyspozycyjnej do nawadniania, coraz wi cej uwagi po wi ca si systemom wodo- oszcz dnym tzn. mikronawodnieniom, a w ród nich nawadnianiu kroplowemu [Rolbiecki i Rolbiecki 2008]. Ro nik przero ni ty (Silphium perfoliatum L.) jest wysok, dorastaj c do 2,5 metra wysoko ci bylin, nale c do rodziny Asteraceae [Rutkowski 1998] wyst puj c w rodowisku naturalnym na terenie rodkowej i wschodniej cz ci Stanów Zjednoczonych oraz na po udniu Kanady [Podbielkowski 1995]. Ze wzgl du na wielokierunkowe cechy u ytkowe zainteresowanie ro nikiem przero ni tym wzrasta w ostatnich latach. Gatunek ten mo e by uprawiany jako ro lina paszowa, ozdobna, miododajna i energetyczna [Wróblewska 1997, Majtkowski 2007, Pi at i in. 2007, Stolarski 2008] a dzi ki temu, e ma niewielkie wymagania glebowe mo e by polecana jako ro lina pionierska przy rekultywacji terenów zdegradowanych [Klimont 2007]. Ziele ro nika stanowi ponadto

3 potencjalnie cenny surowiec dla przemys u farmaceutycznego i spo ywczego. Korzenie i k cza Silphium perfoliatum L. zawieraj bowiem inulin [Kowalski i Wierci ski 2004] a li cie, kwiaty a tak e k cza substancje biologicznie czynne z grup izoprenoidów (olejki eteryczne, triterpeny i ich po czenia glikozydowesaponiny) oraz zwi zki fenolowe i polifenolowe (kwasy fenolowe, taniny i garbniki, flawonoidy). Wyci gi z tkanek tego gatunku wykazuj w a ciwo ci przeciwbólowe, przeciwzapalne, napotne, wzmacniaj ce, antybakteryjne, przeciwgrzybiczne, wykrztu ne i obni aj poziom cholesterolu [El Sayed i in. 2002; Kowalski 2002; Kowalski i Wolski 2003 ab; Kowalski i Wierci ski 2004)]. Liczne cechy u ytkowe ro nika przero ni tego sugeruj, i gatunek ten mo e sta si ch tnie wykorzystywanym surowcem w ró nych popularnych ga ziach przemys u. Celem przeprowadzonych bada by o zbadanie wp ywu nawadniania na wybrane parametry wzrostu ro nika przero ni tego (Silphium perfoliatum L.) uprawianego na glebie lekkiej. MATERIA I METODY BADA cis e badania polowe przeprowadzono w dwóch kolejnych sezonach wegetacyjnych (2009 i 2010 roku), w Kruszynie Kraje skim niedaleko Bydgoszczy. Gleb pola do wiadczalnego by a czarna ziemia wytworzona z piasku aluwialnego, zaliczana do podtypu czarna ziemia zbrunatnia a. Gleba ta wykazywa a bardzo ma zdolno retencji wody. Mog a ona przy uwilgotnieniu w stanie polowej pojemno ci wodnej (pf 2,0) zatrzyma w profilu glebowym (0 150 cm) 792,6 Mg. ha -1 wody. Zawarto wody dost pnej dla ro lin (PRU) wynosi a 537,8 Mg. ha -1, co w przeliczeniu na ca y profil daje warstw wody 54 mm, w tym wody atwo dost pnej (ERU) 32 mm [Rolbiecki i in. 2007]. Czynnikiem stanowi cym ród o zmienno ci by o nawadnianie kroplowe zastosowane w dwóch wariantach: O bez nawadniania (kontrola), K nawadnianie kroplowe, przeprowadzane na podstawie wskaza tensjometrów (-0,04 MPa). Zastosowane dawki nawadniania kroplowego by y ci le skorelowane z rozk adem opadów atmosferycznych (299 mm) oraz temperatur powietrza (14,6 0 C). Wynios y one rednio dla lat bada 96 mm. Nawadnianie przeprowadzono przy u yciu linii kropluj cej T-Tape. Materia em do bada by y ro liny ro nika przero ni tego (Silphium perfoliatum L.), które uzyskano w procesie mikrorozmna ania w wyniku rozwoju p dów bocznych z eksplantatów wierzcho kowych cz ci siewek (rys. 1). Ukorzenione mikrosadzonki przenoszono do doniczek z mieszanin ziemi ogrodowej z perlitem w stosunku 3:1, a po oko o 6 tygodniach wysadzono do gruntu. 247

4 Anna Figas, Roman Rolbiecki, Magdalena Tomaszewska-Sowa A. B. C. Rysunek 1. Ukorzeniona mikrosadzonka ro nika przero ni tego w warunkach in vitro (A), po przeniesieniu z warunków in vitro do ex vitro (B, C) Photo 1. Rooted microseedling of cup plant (Silphium perfoliatum L.) in in vitro cultures (A) after the transfer from in vitro to ex vitro conditions (B, C) Rozsady wysadzano w czerwcu w rozstawie 0,8 m x 1,0 m. Pojedyncze poletko obejmowa o 10 ro lin. Eksperyment polowy przeprowadzono z zachowaniem zalece agrotechnicznych dla ro lin polowych. Zabiegi piel gnacyjne przeprowadzano mechanicznie stosownie do potrzeb. Pomiary wykonano w I dekadzie pa dziernika, w ka dym z lat bada. Oceniano wie mas z jednej ro liny (kg. ro l. -1 ), liczb li ci z 1 ro liny (szt.), redni powierzchni transpiracyjn li cia (cm 2 ) oraz such mas li ci (%). 248

5 Uzyskane wyniki opracowano statystycznie wykorzystuj c test Fishera- Snedecora dla stwierdzenia istotno ci dzia ania czynników do wiadczenia oraz test Tukey a dla porównania otrzymanych ró nic. WYNIKI I DYSKUSJA Nawadnianie kroplowe istotnie wp yn o na kszta towanie si w. masy li ci ro nika przero ni tego (rysunek 2). Zastosowany czynnik do wiadczenia spowodowa istotny przyrost w. masy li ci na jednej ro linie o 0,26 kg. rednia w. masa li ci wynios a 0,27 kg. wie a masa li ci z ro lin zebranych na obiektach nawadnianych wynios a rednio dla lat bada 0,4 kg ro l. -1. Podobne tendencje we wzro cie w. masy cz ci nadziemnej dzi ki zastosowaniu nawadniania kroplowego stwierdzono w przypadku innych gatunków ro lin [Rolbiecki 2004]. NIR 0,05 0,182; LSD 0,05 0,182 Rysunek 2. wie a masa li ci ro nika przero ni tego w kg ro l. -1 ( rednio w latach ) Figure 2. Fresh matter of the leaves of cup plant in kg plant -1 (mean in the years ) 249

6 Anna Figas, Roman Rolbiecki, Magdalena Tomaszewska-Sowa rednia liczba li ci na ro linie wynios a 10 szt. (rys. 3). Liczba li ci na obiektach kontrolnych wynios a 6 szt., a na obiektach nawadnianych kroplowo 13. Stanford [1990], podaje, e w pierwszym roku uprawy liczba li ci mo e wynosi od szt. Stwierdzony istotny przyrost liczby li ci pod wp ywem zastosowanego nawadniania by istotny i wyniós 7 szt.. Uzyskana prawid owo znajduje potwierdzenie we wcze niejszych pracach innych autorów, dotycz cych zwi kszonej liczby li ci na ro linach szkó karskich pod wp ywem nawadniania [Klimek i in. 2009; Rolbiecki i in. 2005]. NIR 0,05 3,529; LSD 0,05 3,529 Rysunek 3. rednia liczba li ci ro nika przero ni tego w szt. ( rednio w latach ) Figure 3. Mean number of the leaves of cup plant in pcs (mean in the years ) Zastosowane nawadnianie kroplowe zwi kszy o redni powierzchni transpiracyjn li cia w porównaniu do obiektów kontrolnych o 124 cm 2 (rys. 4). Zmierzona powierzchnia li ci z obiektów kontrolnych kszta towa a si na poziomie 218 cm 2, na obiektach nawadnianych za wynios a 342 cm 2. Podobne tendencje w kszta towaniu si powierzchni li ci stwierdzili Klimek i in. [2009] oraz Rolbiecki i in. [2005]. 250

7 NIR 0,05 54,485; LSD 0,05 54,485 Rysunek 4. rednia powierzchnia transpiracyjna li cia ro nika przero ni tego w cm 2 ( rednio w latach ) Figure 4. Mean transpiration area of the leaf of cup plant in cm 2 (mean in the years ) NIR 0,05 2,830; LSD 0,05 2,830 Rysunek 5. Sucha masa li ci ro nika przero ni tego w % ( rednio w latach ) Figure 5. Dry matter of the leaves of cup plant in % (mean in the years ) 251

8 Anna Figas, Roman Rolbiecki, Magdalena Tomaszewska-Sowa Stwierdzona zawarto suchej masy w li ciach ro nika przero ni tego wynios a rednio w latach bada i rednio dla wariantów do wiadczenia 19,1%. Zastosowanie nawadniania istotnie podwy szy o zawarto suchej masy w li ciach o 3,7%. Zawarto s.m. kszta towa a si od 17,3 do 21%, odpowiednio na obiektach kontrolnych i nawadnianych kroplowo. Zbli one zawarto ci suchej masy w li ciach ro nika podaje Stanford [1990], na poziomie 21,5%. Tendencje do zwi kszenia zawarto ci suchej masy u ro lin nawadnianych znajduj potwierdzenie w przypadku innych gatunków ro lin [Rolbiecki i Rolbiecki 2003; Wichrowska i in. 2007]. PODSUMOWANIE Nawadnianie kroplowe istotnie wp yn o na zwi kszenie wie ej masy li ci z jednej ro liny oraz liczby li ci. Zwi kszy o istotnie powierzchni transpiracyjn jak równie podwy szy o zawarto suchej masy li ci. BIBLIOGRAFIA El-Sayed N. H., Wojci ska M., Drost-Karbowska K., Mat awska I., Williams J., Mabry T. J. Kaempferol triosides from Silphium perfoliatum. Phytochemistry 2002, 60: Klimek A., Rolbiecki St., Rolbiecki R., Malczyk P. Impact of chosen bare root nursery practices on white birch seedling quality and soil mites (Acari). Polish J. of Environ. Stud. 2009, Vol. 18, No. 6: Klimont K. Ocena przydatno ci wybranych gatunków ro lin u ytkowych do rekultywacji terenów zdewastowanych przez przemys i gospodark komunaln. Problemy In ynierii Rolniczej, 2007, 2(56): Kowalski R. Ocena zawarto ci oleanozydów w organach nadziemnych i podziemnych ro nika przero ni tego Silphium perfoliatum L.. Hortorum Cultus, 2002, 1(2): Kowalski R., K dzia B. Antibacterial activity of Silphium perfoliatum extracts. Pharmaceutical Biology, 2007, 45(6): Kowalski R., Wierci ski J. Ocena niektórych gatunków Silphium jako surowców inulinowych. Annales UMCS, Sec. E, 2004, 59(1): Kowalski R., Wolski T. TLC and HPLC analysis of the phenolic acids in Silphium perf oliatuml. leaves, inflorescences and rhizomes. J. Planar Chromatogr, 2003a, 16: Kowalski R., Wolski T. Evaluation of phenolic acid content in Silphium perfoliatum L. leaves, inflorescences and rhizomes. EJPAU, Horticulture, 2003b, 6(1): #3. Majtkowski W. Problemy powstania rynku biomasy w Polsce. Problemy In ynierii Rolniczej, 2007, 1: Pi at J., Majtkowski W., Majtkowska G., Miko ajczak J., Góralska A. Przydatno do zakiszenia wybranych form gatunku ro lin z rodzaju Silphium. Journal of Central European Agriculture, 2007, 8 (3): Podbielkowski Z. Fitogeografia cz ci wiata 2. PWN Warszawa, 1995, Rolbiecki R. Efekty mikronawodnie wybranych odmian dyni olbrzymiej (Cucurbita maxima Duch. F.) uprawianych na glebie bardzo lekkiej. Acta Scientiarum Polonorum, Hortorum Cultus, 2004, 3(1):

9 Rolbiecki R., Rolbiecki S Effect of surface drip irrigation on asparagus cultivars in central Poland. Acta Horticulturae, 2008, 776: Rolbiecki St., D ugosz J., Orzechowski M., Smólczy ski S. Uwarunkowania glebowo-klimatyczne nawodnie w Kruszynie Kraje skim ko o Bydgoszczy. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 2007, s Rolbiecki R., Rolbiecki St. The effectiveness of microirrigation of summer squash Miranda in sandy soil conditions. Folia Horticulturae, Ann. 2003, 15/2: Rolbiecki St., Rolbiecki R., Klimek A. Wp yw mikronawodnie i nawo enia organicznego na produkcj jednorocznych sadzonek brzozy brodawkowatej (Betula verrucosa Ehrh) z udzia em zabiegu zoomelioracji, Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 2005, 506: Rutkowski L. Klucz do oznaczania ro lin naczyniowych Polski ni owej. PWN Warszawa, 1998, 473 pp. Stanford G.. Silphium perfoliatum (cup-plant) as a new forage. Proceedings of Twelfth North American Prairie Conference 1990: Wichrowska D., Wojdy a T., Rolbiecki St., Rolbiecki R., Piszczek P. Content of selected components in fruits of Polish watermelon cultivar Bingo as dependent on the method of the seedling production and irrigation. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 2007, Vol. 57, No 3(A): Wróblewska A., Badania warto ci pszczelarskiej Silhium perfoliatum L. Mat Konf. Biologia kwitnienia, nektarowania i zapylania ro lin. Lublin listopada, 1997, Dr in. Anna Figas Dr in. Magdalena Tomaszewska-Sowa Katedra Fizjologii i Podstaw Biotechnologii Ro lin UTP w Bydgoszczy ul. Bernardy ska 6, Bydgoszcz tel , figasanna@utp.edu.pl Dr in. Roman Rolbiecki Katedra Melioracji i Agrometeorologii UTP w Bydgoszczy ul. Bernardy ska 6, Bydgoszcz tel , rolbr@utp.edu.pl Recenzent: Prof. dr hab. in. Cezary Podsiad o /