"Wpływ warunków agrotechnicznych na plon biomasy drzew Oxytree w warunkach Niżu Śląskiego". dr hab. inż. prof. nadzw. Marek Liszewski 1, dr inż. Przemysław Bąbelewski 2 1 Katedra Szczegółowej Uprawy Roślin UPWr, 2 Katedra Ogrodnictwa UPWr
WSTĘP Rodzaj paulownia należy do rodziny trędownikowatych (Scrophulariaceae), mało licznej w rodzaje drzewiaste, natomiast z licznymi przedstawicielami roślin zielnych. W najcieplejszych rejonach Polski uprawiane są w ogrodach dwa introdukowane gatunki paulowni: cesarska, nazywana również paulownią puszystą (Paulownia tomentosa) oraz paulownia Fortunea (Paulownia fortunei). Drzewa te występują na stanowisku naturalnym południowowschodniej Azji.
Paulownia Fortunea (Paulownia fortunei)
WSTĘP Oxytree (Paulownia Clon in Vitro 112) jest mieszańcem międzygatunkowym Paulovnia fortunei Paulownia elongata. Oxytree to mieszaniec rozmnażany in vitro i jest objęty prawami autorskimi, a rozmnażanie, bez wykupienia licencji, w sposób wegetatywny jest zabronione. W 2011 r. drzewo zostało zgłoszone do rejestracji przez Wspólnotowy Urząd Ochrony Odmian Roślin (CPVO) i uzyskało dopuszczenie na rynek europejski. Paulownia Clon in Vitro 112 pochłania znaczne ilości dwutlenku węgla, produkując przy tym tlen. Ta cecha dała nazwę Oxytree, co tłumaczymy jako drzewo tlenowe.
W 2016 zostały założone dwa ścisłe doświadczenia polowe ( lustrzane ) w dwóch miejscach, o zróżnicowanych warunkach siedliskowych (glebowych), w układzie losowanych podbloków z 2. czynnikami zmiennymi: nawadnianie i agrotkanina. Doświadczenia założono: ZAŁOŻENIA METODYCZNE na glebie piaszczystej klasy V (doświadczenie I Wrocław/Pawłowice ) oraz glebie gliniastej klasy III (doświadczenie II Psary/k. Wrocławia).
WARUNKI AGROTECHNICZNE Przedplonami dla Oxytree były: - ziemniak {w doświadczeniu I) oraz - gorczyca biała (w doświadczeniu II). Uprawa roli obejmowała, w obu doświadczeniach: - wykonanie pod koniec listopada 2015 r. orki przedzimowej, - wiosną doprawiono rolę broną ciężką oraz agregatem uprawowym z broną wirnikową oraz wałem ugniatającym.
NAWOŻENIE W obu doświadczeniach nawożenie mineralne obejmowało: - przedsiewne zastosowanie potasu w ilości 70 kg K 2 O, w postaci 60% soli potasowej, - przedsiewnie fosforu, w dawce 40 kg P 2 O 4, w formie 46% superfosfatu potrójnego, - azot aplikowano przedsiewnie w postaci 46% mocznika w dawce 40 kg /ha oraz pogłównie, w odstępach miesięcznych (08.06.16, 25.07.16, 23.08.16) w dawkach 20 kg/ha, w formie saletry amonowej, wzbogaconej w magnez (w doświadczeniu I zastosowany nawóz azotowy zawierał magnezu). Łącznie zastosowano dawkę 100 kg N/ha
NAWADNIANIE I ZABIEGI PIELĘGNACYJNE W początkowym okresie rozwoju, przez miesiąc od posadzenia, wszystkie rośliny były podlewane, niezależnie od czynnika badawczego. W kolejnych miesiącach, aż do zakończenia wegetacji, na obiektach z nawadnianiem zasilano poletka wodą w ilości 2500 dm 3 /h za pomocą linii kroplującej, bez kompensacji. W prowadzonych doświadczeniach utrzymanie gleby w międzyrzędami polegało na zastosowaniu mechanicznych zabiegów pielęgnacyjnych. W rzędzie chwasty były zwalczane ręcznie.
PRACE PRZYGOTOWAWCZE PRZED ZAŁOŻENIEM DOŚWIADCZEŃ Wykonanie profilu glebowego w Pawłowicach przez dr. inż. Andrzeja Kocowicza z Instytutu Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska UPWr Profil glebowy - Pawłowice Pawłowice GLEBA W PAWŁOWICACH BRUNATNA LEKKA (PIASEK SŁABOGLINIASTY DO GLINIASTEGO LEKKIEGO) Z DOBRZE ROZWINIĘTYM POZIOMEMEM PRÓCHNICZNYM O MIĄZSZOŚCI DO 30 CM. WYKAZUJE CECHY NADMIARU WODY OD GŁĘBOKOŚCI OKOŁO 90 CM. GLEBA W PSARACH CZARNA ZIEMIA Z Psary GŁĘBOKIM POZIOMEMEM PRÓCHNICZNYM O GŁĘBOKOŚCI DO OK. 55 CM. GLEBA ŚREDNIA Z DUŻĄ ZAWARTOŚCIĄ PYŁU, GLINA LEKKA PYLASTA), NA GŁEBOKOŚCI 70-90 CM PRZECHODZI W PIASEK LUŹNY (UTWÓR LEKKI). WYRAŹNE CECHY NADMIARU WODY W PROFILU JUŻ OD 60 CM. Profil glebowy - Psary
Tabela 1. Odczyn gleby oraz zawartości makro i mikroelementów w profilu glebowym Wyszczególnienie Doświadczeni I - Pawłowice Doświadczenie II - Psary ph w KCl (odczyn) 0-30cm 30-60cm Fosfor P 2 O 5 0-30 cm 30-60 cm Potas K 2 O 0-30 cm 30-60 cm Magnez Mg 0-30 cm 30-60 cm Mangan 0-30 cm 30-60 cm Miedź 0-30 cm 30-60 cm Żelazo 0-30 cm 30-60 cm N min. 0-30 cm 30-60 cm obojętny (6,9) lekko kwaśny (6,1) b. wysoka (40 mg/100g) b. wysoka (21,0 mg/100g) średnia (12,3 mg/100g) niska (7,3 mg/100g) niska (2,6 mg/100g) b. niska (1,5 mg/100g) średnia (96,2 mg/kg) niska (34,5 mg/kg) wysoka (6,35 mg/kg) niska (1,6 mg/kg) średnia (1019 mg/kg) średnia (795 mg/kg) 46,3 kg/ha 20,7 kg/ha lekko kwaśny ( 6,1) lekko kwaśny (6,2) b. wysoka (39,2 mg/100g) niska (7,2 mg/100g) b.wysoka (31,5 mg/100g ) średnia (12 mg/100g) wysoka (8,2 mg/100g) średnia (6,3 mg/100g) średnia (86,2 mg/100g) niska (27,2 mg/100g) wysoka (7,0 mg/100g) średnia (3,4 mg/100g) średnia (978 mg/100g) średnia (755 mg/100g) 36,0 kg/ha 29,5 kg/ha
GLEBY - PORÓWNANIE Porównując oba doświadczenia pod względem zasobności gleb w składniki pokarmowe, można uznać, że były one podobne. Wyjątkiem była niska i b. niska zawartość magnezu w glebie (0-60cm) w doświadczeniu I. W związku z tym, uzupełniono jego poziom, stosując saletrę amonową, wzbogaconą w ten składnik. Ponadto, zawartość azotu mineralnego w glebie była zbliżona (60-70 kg N/ha) w obu doświadczeniach. Odczyn gleby był zgodny z wymaganiami paulowni (ph 5,5-8,7).
PRACE PRZYGOTOWAWCZE PRZED SADZENIEM OXYTREE ZAKŁADANIE DOŚWIADCZENIA Założenie doświadczenia (Pawłowice): Ścisłe doświadczenie polowe zostało założone w układzie losowanych podbloków w 4 powtórzeniach z 2 czynnikami zmiennymi: nawadnianiem i agrotkaniną. Czynnik 1 nawadnianie: A bez nawadnianie, B nawadnianie (linia kroplujaca). Czynnik 2 agrotkanina: a - bez agrotkaniny, b - z agrotkaniną Liczba obiektów 4 Liczba poletek 16 (4 x 4 powt.) Przewidywana liczba roślin na poletko 5 szt. (razem 80 sztuk). Rozstawa rzędów 4 m, odległość pomiędzy roślinami 4 m, czyli na jedną roślinę przypada 4 m 2.
PRZEBIEG POGODY Tabela 1. Temperatura powietrza i opady według obserwacji stacji meteorologicznej Wrocław-Pawłowice 2016 Miesiąc Temperatura w ( C) Opady (mm) Współczynnik Sielianinowa (K) 2016 Średnia 2016 Średnia 2016 1981 2015 1981 2015 V 15,3 14,4 5,3 54,1 0,11 VI 18,6 17,3 44,6 67,4 0,80 VII 19,5 19,6 114,3 78,0 1,89 VIII 17,9 18,6 27,1 65,3 0,49 IX 16,4 13,7 44,7 44,9 0,91 X 8,5 9,1 83,8 33,7 3,19 Średnia/suma V-X 16,0 15,5 319,8 343,4 -
WARUNKI ATMOSFERYCZNE - PODSUMOWANIE Podsumowując, sezon 2016 okazał się bardzo nietypowy pod względem przebiegu pogody, w porównaniu z innymi latami. Podczas wegetacji Oxytree zanotowano zarówno okresy bardzo deficytowe (maj, sierpień), jeśli chodzi o opady, jak i obfitujące w ich ilość (lipiec, październik).
DOSTAWA SADZONEK OXYTREE (19.05.2016) Po długich oczekiwaniach wreszcie dotarły do nas sadzonki Oxytree.
SADZENIE OXYTREE (19.05.2016) Sadzonki Oxytree zostały posadzone w obu doświadczeniach - 19.05.2016 (po ostatnich przymrozkach), w rozstawie rzędów 4 m i w odległości 4 m pomiędzy roślinami. Tak więc, na roślinę przypadała powierzchnia 4 m 2. Po przeliczeniu obsada roślin na hektarze to 625 szt.
SADZONKI PO AKLIMATYZACJI NA POLU (13.06.2016) Po miesiącu od posadzenia sadzonki ukorzeniły się i rozpoczęły wykształcanie nowych liści
ZAINSTALOWANIE NAWADNIANIA (14.06.2016) Przez pierwszy miesiąc po posadzeniu wszystkie rośliny były podlewane jednakowa ilością wody, po tym okresie nawadniano rośliny zgodnie ze schematem doświadczenia.
SADZONKI UKORZENIAJĄ SIĘ(28.06.2016) W okresie rozwoju sadzonek Oxytree dało się zauważyć dwa etapy. Pierwszy etap obejmował pierwsze tygodnie ukorzeniania się i powolnego wzrostu roślin do końca czerwca 2016 r.
UZUPEŁNIANIE UBYTKÓW (28.06.2016) Niewielkie ubytki roślin (4-6 sztuk, w każdym z doświadczeń) były spowodowane przez gryzonie lub sarny (ścieranie poroża o pęd główny)
Tabela 3. Wysokości roślin oraz wskazania SPAD Data Doświadczenie I -Pawłowice Doświadczenie II - Psary wysokość SPAD* wysokość SPAD* 28.06.16 22,6 41,4 22,3 34,4 26.07.16 36,1 35,5 44,5 36,8 29.08.16 79,1 45,6 84,6 37,9 27.09.16 92,8 44,7 103,6 41,0 25.10.16 94,7 42,8 107,0 38,2 * wskaźnik stanu odżywienia roślin azotem
Ryc. 1. Średnie wysokości roślin w odstępach miesięcznych (cm) 120 100 80 60 Pawłowice Psary 40 20 0 28.06.16 26.07.16 29.08.16 27.09.16 25.10.16
Ryc.2. Średnie przyrosty dobowe w poszczególnych miesiącach (cm) 1,4 1,2 1 0,8 0,6 Pawłowice Psary 0,4 0,2 0 lipiec sierpień wrzesień październik
NASTĘPUJĄ SILNE PRZYROSTY PĘDÓW NA DŁUGOŚĆ (25.07.2016) W lipcu, a w szczególności w sierpniu odnotowano najwyższe średnie dobowe przyrosty pędów (od 1,18 do 1,27 cm). Można przypuszczać, że rośliny Oxytree potrzebują dla silnych przyrostów biomasy wyższego zakresu temperatur i wysokiej zasobności gleby w wodę.
POMIARY SPAD ORAZ POWIERZCHNI LIŚCIA (26.07.2016) Wskazania SPAD potwierdzają silną reakcję na dodatkowe, uzupełniające nawożenie azotem.
POMIARY SPAD ORAZ POWIERZCHNI LIŚCIA - 23.08.2016 W okresie lipca i sierpnia wykształcają się coraz większe liście (do 50 cm średnicy).
Od lipca obserwujemy znaczne przyrosty biomasy. WZRASTA BIOMASA OXYTREE (25.07.2016)
DALSZE PRZYROSTY OXYTREE (09.08.2016)
SILNY WZROST OXYTREE (02.08.2016)
IMPONUJĄCE PRZYROSTY OXYTREE (11.08.2016)
11.08.2016
11.08.2016
23.08.2016
23.08.2016
23.09.2016
23.08.2016
12.09.2016 Doświadczenie I - Pawłowice Doświadczenie II - Psary
12.09.2016
12.09.2016
12.09.2016
12.09.2016
Ryc. 3. Świeża masa pojedynczej rośliny Oxytree (w gramach) 900 800 700 600 500 400 Pawłowice Psary 300 200 100 0 całkowita liści pęd
WIELKOŚĆ ŚWIEŻEJ I SUCHEJ MASY ROŚLIN OXYTREE 1. Całkowita świeża masa pojedynczej rośliny wyniosła średnio od 741 gramów (doświadczenie I) do 785 g (doświadczenie II). 2. Liście z ogonkami liściowymi stanowiły około 70% całkowitej świeżej masy. Pozostałe 30% stanowiły pędy, czasami z nielicznymi rozgałęzieniami bocznymi. 3. Po wysuszeniu średnia sucha masa pojedynczej rośliny wynosiła od 212 (doświadczenie I) do 248 g (doświadczenie II) i stanowiła około 30 % świeżej masy drzewek. 4. Stosunek suchej masy liści do całkowitej s.m. roślin był zbliżony do relacji w świeżej masie.
Tabela 9. Średnie zawartości popiołu i makroskładników składników w s.m. oraz ich pobranie Wyszczególnienie Doświadczenie I - Pawłowice Doświadczenie II - Psary Średnia zawartość składnika w g/kg s.m. Średnie pobranie składnika w kg z ha Średnia zawartość składnika w g/kg s.m. Średnie pobranie składnika w kg z ha N 25,6 3,39 24,2 3,75 Mg 3,30 0,44 2,57 0,40 P 2,13 0,28 2,12 0,33 K 13,6 1,80 15,3 2,4 Ca 12,9 1,71 13,4 2,0 popiół 9,57 1,27 9,17 1,36
Tabela 10. Średnie zawartości mikroskładników w s.m. oraz ich pobranie Wyszczególnienie Doświadczenie I - Pawłowice Doświadczenie II - Psary Średnia zawartość składnika w mg/kg s.m. Średnie pobranie składnika w mg z ha Średnia zawartość składnika w mg/kg s.m. Średnie pobranie składnika w mg z ha Zn 1,21 160,3 0,99 153,0 Cu 0,05 6,625 0,09 14,0 Fe 3,22 426,7 4,69 713,0 Mn 0,42 55,65 0,33 51,2 B 0,45 59,63 0,39 60,5
ZAWARTOŚCI MAKRO I MIKROSKŁADNIKÓW W ROŚLINIE - PODSUMOWANIE Zawartości makroskładników w suchej masie roślin pochodzących z obu doświadczeń były na ogół zbliżone. Jedynie w przypadku magnezu stwierdzono wyższe zawartości tego pierwiastka u roślin z doświadczenia I. Zróżnicowanie zawartości mikroskładników w s.m. roślin pomiędzy doświadczenia było wyraźne w przypadku żelaza i miedzi. Zdecydowanie wyższe wartości dla tych pierwiastków uzyskano w doświadczeniu II.
27.09.2016
27.09.2016
27.09.2016
27.09.2016 W okresie jesiennym tempo wzrostu malało, a pod koniec wegetacji, tj. w październiku przyrosty były najmniejsze (od 0,07 do 0,12 cm/dobę). W tym okresie rośliny prawdopodobnie kierowały większość asymilatów do szybko drewniejących pędów i liści.
27.09.2016
27.09.2016
27.09.2016
27.09.2016
27.09.2016 wykonanie pomiarów biometrycznych
27.09.2016
27.09.2016 wykonanie pomiarów biometrycznych
Tabela 5. Wpływ nawadniania i agrotkaniny na cechy morfologiczne pędu Oxytree Wyszczególnienie Doświadczenie I -Pawłowice Doświadcze II - Psary Wysokość pędu głównego (cm) 103,8 99,4 101,7 101,5 r.n. r.n. Liczba liści (szt./rośl.) 29 32 27 34 r.n. r.n. Średnica pędu głównego (mm) 22,7 21,3 21,8 22,2 r.n. r.n Obwód pędu u podstawy (cm) 7,5 7,0 6,5 8,0 r.n. r.n. A B a b A B a b 119,0 116,0 117,0 118,0 r.n. r.n. 25 40 34 31 r.n. r.n. 23,4 25,7 26,1 23,1 r.n. r.n. 7,1 9,1 9,8 7,5 r.n. r.n. A - bez nawadniania B - nawadnianie a - bez agrotkaniny b - agrotkanina
WYNIKI POMIARÓW BIOMETRYCZNYCH Nie stwierdzono znaczących różnic w wysokości roślin i liczby liści, wynikających z wpływu badanych czynników. Wartości tych cech były także zbliżone pomiędzy doświadczeniami. Dało się jednak stwierdzić nieco wyższą średnicę pędu u podstawy (po ścięciu na wysokości 5 cm) oraz większy obwód pędu głównego, u roślin pochodzących z doświadczenia w Psarach (dośw. II).
PLONY ŚWIEŻEJ I SUCHEJ MASY Tabela 7. Wpływ nawadniania i agrotkaniny na plon świeżej i suchej masy roślin Wyszczególnienie Doświadczenie I Pawłowice Doświadczenie II - Psary b A B a b A B a Plon świeżej masy roślin (kg/ha) * 526,3 454,4 483,1 498,1 464,5 517,5 460,5 521,5 r.n. r.n. r.n. r.n. Plon suchej masy roślin (kg/ha) 143,8 120,6 136,3 128,1 148,1 147,5 158,6 137,0 r.n. r.n. r.n. r.n. *przy założeniu, że na 1ha przypada 625 roślin
Ryc. 4 Plon świeżej masy roślin (kg/ha) 500 490 491,2 490,6 480 470 460 450 Psary Pawłowice
PLON ŚWIEŻEJ I SUCHEJ MASY Z HEKTARA W pierwszym roku uprawy plon świeżej masy z hektara plantacji kształtował się na poziomie od 490,5 (doświadczenie I) do 496,8 kg/ha (doświadczeni II). Plon suchej masy roślin wyniósł od 132,2 kg/ha (doświadczenie I) do 146,6 kg/ha (doświadczenie II).
27.09.2016 zawiązane paki kwiatowe
Zmiana pokroju Oxytree przed zimą 29.09.2016
11.10.2016 - pierwsze przymrozki i uszkodzenia roślin
11.10.2016 przebarwienia liści wywołane przymrozkami
Opadły już liście przed okresem zimowym
Plantacja Oxytree w okresie zimowym
Przemarznięcia szczytów pędów głównych po zimie
08.03.2017 system korzeniowy po pierwszym roku wegetacji i przezimowaniu
System korzeniowy Oxytree (Pawłowice- gleba lekka)
Podsumowanie W oparciu o wyniki i obserwacje po 1. roku prowadzenia doświadczeń w dwóch stanowiskach (Wrocław/Pawłowice i Psary/ k. Wrocławia), w różnych warunkach glebowych, można stwierdzić, że: - rośliny Oxytree charakteryzują się dużą dynamiką wzrostu (począwszy od lipca), niezależnie od typu gleby. Tak więc potwierdzają się doniesienia o małych wymaganiach Oxytree w stosunku do jakości gleby. - rośliny są wytrzymałe na silne podmuchy wiatru i stabilne (są silnie ukorzenione i posiadają sztywne pędy oraz mocno osadzone liście na pędzie). - we wrześniu i październiku, w miarę obniżania się średniodobowych temperatur powietrza rośliny zmieniają pokrój (liście stają się sztywniejsze, a ogonki liściowe czerwienieją). Natomiast pęd drewnieje, zwłaszcza silnie u podstawy.
POST SCRIPTUM
08.05.2017 uśpione podczas zimy pąki zaczynają się budzić do życia
08.05.2017 widoczne zawiązki nowych pędów
16.05.2017 Oxytree po przycięciu na wysokości około 5 cm pozostawiony najsilniejszy pęd
26.05.2017 rozwój młodego pędu
02.06 2017 Oxytree w drugim roku po posadzeniu (bez przycięcia wiosną) 02.06 2017 Oxytree w drugim roku po posadzeniu (po przycięciu wiosną na wys. 5.cm)
02.06. 2017 - doświadczenie z Oxytree w Pawłowicach
02.06 2017 ułamane Oxytree po silnych wiatrach
DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ