Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Wydział Przyrodniczo-Technologiczny. Autoreferat

Transkrypt

1 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

2 Autoreferat 2 Spis treści 1. Dane biograficzne: Wykształcenie, posiadane dyplomy i stopnie naukowe Zatrudnienie w jednostkach naukowych Działalność naukowa Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16. Ust. 2 ustawy z dnia r Omówienie celu naukowego pracy i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych, główne kierunki prowadzonych badań: Wpływ nawożenia mineralnego na plon roślin uprawnych i jego, jakość Nawożenie zmienne składnikami pokarmowymi w systemie rolnictwa precyzyjnego Ocena efektywności dolistnego nawożenia roślin uprawnych Wpływ regulatorów wzrostu na właściwości biochemiczno- fizjologiczne oraz skład chemiczny różnych odmian pszenicy ozimej Wykorzystanie preparatów mineralnych i mineralno-organicznych do poprawy właściwości gleb z terenów popowodziowych Wpływ oddziaływania wybranych zakładów przemysłowych na zawartość metali ciężkich w glebie i roślinach Nawożenie roślin uprawnych siarką Podsumowanie dotychczasowego dorobku... 18

3 Autoreferat 3 1. Dane biograficzne: Imię i Nazwisko: Grzegorz Kulczycki 1.1. Wykształcenie, posiadane dyplomy i stopnie naukowe 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 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 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 młodszy asystent w Katedrze Chemii Rolnej Akademii Rolniczej we Wrocławiu, przerwa związana z odbyciem obowiązkowej rocznej służby wojskowej asystent w Katedrze Chemii Rolnej Akademii Rolniczej we Wrocławiu, starszy asystent w Katedrze Chemii Rolnej Akademii Rolniczej we Wrocławiu, adiunkt w Katedrze Chemii Rolnej Akademii Rolniczej we Wrocławiu, 2004 obecnie adiunkt w Katedrze Żywienia Roślin Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu

4 Autoreferat 4 2. Działalność naukowa 2.1. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16. Ust. 2 ustawy z dnia 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

5 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,

6 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 S o 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 (24 o C) 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).

7 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 , 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,

8 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 H 0 = ρ oraz alternatywną H 1 ρ. Do weryfikacji hipotezy użyto statystyki; t emp = r n 2 1 r 2, gdzie; r jest próbkową wartością współczynnika korelacji Pearsona, n liczebnością próby. Jeżeli t t α, n 2 to odrzucano H 0 = 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

9 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 S 0 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 S 0 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.

10 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 S- SO4 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 S 0 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

11 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.

12 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 (S- 45). 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 S 0. 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).

13 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 S 0 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 ,5 g kg - 1 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 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.

14 Autoreferat 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: 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] 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 średnie zawartości fosforu i potasu rozpuszczalnego

15 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] 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] 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].

16 Autoreferat 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] 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] 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

17 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].

18 Autoreferat 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. Zestawienie publikacji z podziałem na czasopisma Tabela 1 I. II. III. IV. V. Oryginalne prace z podziałem na czasopisma Liczba IF Punkty MNiSW* Punkty MNiSW** Open Chemistry 1 1, Przemysl Chemiczny 1 0, Journal of Elementology 1 0, Journal of Elementology 1 0, Fragmenta Agronomica Annales UMCS, Sec. E Agricultura Nawozy i Nawożenie Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie 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 konferencyjnych uwzględnionych w WOS Rozdziały w monografiach - w języku polskim - w języku angielskim Artykuły przeglądowe, popularno-naukowe w prasie ogólnopolskiej Komunikaty naukowe prezentowane na konferencjach - krajowych - zagranicznych Razem 85 2, * zgodnie z rokiem wydania publikacji: ** - zgodnie z aktualną listą czasopism punktowanych (z dn ): Tabela

19 ź ó ń ł ę ś ó ó Łą ł Ó ę ę