Aktualna tematyka i perspektywiczne kierunki badań naukowych w uprawie roślin w Polsce prof. dr hab. Andrzej Kotecki
Ocena dokonań naukowych w uprawie roślin w latach 2004 2009 Dane dotyczące aktualnej tematyki badawczej pochodziły z 28 jednostek organizacyjnych reprezentowanych przez wszystkie publiczne uczelnie rolnicze w Polsce i z 3 PIB.
Aktualna tematyka badawcza Zespoły naukowe, pracujące w różnych ośrodkach realizowały bardzo różnorodną problematykę badawczą, która wynikła między innymi z potrzeb gospodarki, aktualnych trendów w nauce światowej i indywidualnych zainteresowań. Brak koordynacji badań na szczeblu ogólnopolskim powoduje, że wiele opracowań ma charakter wyłącznie poznawczy. Niewiele badań ma charakter interdyscyplinarny i aplikacyjny. Z pośród prawie dwustu tematów badawczych realizowanych w poszczególnych ośrodkach uznano, że aktualna problematyka badawcza dotyczy zagadnień przedstawionych poniżej.
Aktualna tematyka badawcza Przyrodnicze i gospodarcze aspekty systemów gospodarowania w rolnictwie. Środowiskowo agrotechniczne uwarunkowania polowej produkcji roślinnej. Plonowanie i zachwaszczenie roślin uprawnych w różnych systemach produkcji roślinnej. Ekologiczne i gospodarcze skutki odłogowania pól oraz metody rolniczego zagospodarowania gruntów ornych czasowo wyłączonych z uprawy.
Aktualna tematyka badawcza Oddziaływanie uprawy roli i roślin oraz nawożenia i herbicydów na jakość wód i środowiska glebowego. Modelowanie płodozmianów w aspekcie przyrodniczym i produkcyjnym. Opracowanie modeli plonowania wybranych roślin uprawnych w zależności od technologii siewu i nawożenia. Możliwość wprowadzania do praktyki rolniczej rolnictwa precyzyjnego. Łagodzenie skutków częstego występowania zbóż w płodozmianie przez uprawę międzyplonów.
Aktualna tematyka badawcza Następcze oddziaływanie przyoranej biomasy wsiewek traw i motylkowatych drobnonasiennych oraz międzyplonów ścierniskowych na plonowanie zbóż. Wymagania agrotechniczne pszenic hybrydowych w zróżnicowanych warunkach siedliskowo-klimatycznych. Badania nad uprawą ziemniaka jadalnego w warunkach zróżnicowanego nawożenia organicznego. Nowe technologie uprawy roślin strączkowych. Czynniki stymulujące plony i jakość surowca roślin przemysłowych.
Aktualna tematyka badawcza Biologiczne i agrotechniczne aspekty produkcji roślin zielarskich Uprawa jednorocznych i wieloletnich roślin na cele energetyczne Modelowanie wzrostu i rozwoju roślin strączkowych. Diagnostyka molekularna PCR i Real-Time PCR, ważniejszych patogenów grzybowych roślin uprawnych. Wpływ zabiegów agrotechnicznych na przebieg fotosyntezy i oddychania.
Aktualna tematyka badawcza Biologia i fitochemia roślin łąkowych. Fitosocjologia ekosystemów trawiastych. Produkcyjne wykorzystanie trwałych użytków zielonych. Trwałość użytków zielonych, siedlisko ich występowania oraz degradacja i renowacja.
Aktualna tematyka badawcza Nasiennictwo traw. Trwałe użytki zielone w krajobrazie i ochronie środowiska. Nawierzchnie trawiaste.
V Konferencja Naukowa PTA Aktualne kierunki w technologii uprawy roślin rolniczych Przegląd zaprezentowanych w materiałach konferencyjnych streszczeń świadczy o tym, że środowisko naukowe przygotowane jest do dyskusji nad rezultatami badań poznawczych, jednak niedostateczny jest zakres analizy problemów o charakterze aplikacyjnym. G. Harasimowicz - Hermann
Struktura prac na V Konferencji Naukowej PTA Aktualne kierunki w technologii uprawy roślin rolniczych Wyszczególnienie Liczba prac Środowisko gleba 18 (16%) Szkodniki, choroby 3 (3%) Agrotechnika roślin uprawnych, w tym: 95 (81%) Zboża - 56 (48%) Pszenica zwyczajna 23 Jęczmień 9 Kukurydza 8 Pszenżyto 5 Żyto 4 Owies 3 Pszenica orkisz 3 Sorgo 1
Struktura prac na V konferencji naukowej PTA Aktualne kierunki w technologii uprawy roślin rolniczych Wyszczególnienie Liczba prac Okopowe Ziemniaki 6 Burak cukrowy 2 Rośliny strączkowe 9 Rośliny oleiste Rzepak 7 Gorczyca biała 1 Trawy nasienne 3 Rośliny energetyczne Wierzba 3 Ślazowiec pensylwański 2 Pozostałe gatunki Facelia błękitna, kapusta, komosa ryżowa, koniczyna kaukaska, mięta i kminek 7
Definicja agronomii Agronomia to interdyscyplinarna nauka o produkcji roślinnej, powstała na przełomie XVIII i XIX wieku, powiązana z fizjologią i anatomią roślin, chemią rolną, gleboznawstwem, ochroną roślin, mikrobiologią oraz meteorologią. W Polsce wraz z rozwojem nauk rolniczych agronomia stopniowo ewoluowała z interdyscyplinarnej dziedziny nauki, w kierunku uprawy roli i roślin, a potem technologii uprawy poszczególnych gatunków roślin.
Definicja agronomii Potrzebne jest rozwijanie badań w obszarze rolniczych aspektów organizacji, zarządzania, marketingu, ekonomiki, socjologii wsi i rolnictwa, krajobrazowej funkcji użytków rolnych w obszarach wiejskich. Jawi się tu jednak pytanie czy te obszary wiedzy mieszczą się w naukach rolniczych? Współcześnie się nie mieszczą, bo na przykład nieopatrznie zawęziliśmy pojęcie agronomii, ograniczając je do środowiskowo agrotechnicznych aspektów produkcji roślinnej. Należałoby podjąć dyskusję nad powrotem do dawniejszej definicji agronomii jako nauki i wiedzy o rolnictwie, w tym o ekonomice i organizacji produkcji rolniczej, bo przecież greckie agronomos znaczy zarządzający dobrami rolnymi. Potrzebę takiej dyskusji dostrzegł Komitet Uprawy Roślin PAN. F. Rudnicki
Ewolucja agronomii Do II Wojny Światowej oddziaływanie agronomii na produkcję rolniczą było ogromne ponieważ plon w największym stopniu zależał od warunków środowiska i modyfikującej te warunki - agrotechniki. Wpływ genotypu na plon był niewielki ponieważ niski poziom agrotechniki i duży wpływ środowiska nie pozwalał na ujawnienie się cech genetycznych odmian. S. Podlaski
Ewolucja agronomii Agronomia, stała się ofiarą własnego sukcesu, prowadzącego do nadprodukcji żywności w krajach rozwiniętych. Czas agronomii, na świecie, jako oddzielnej dyscypliny nauki, już minął.? S. Podlaski
Ewolucja agronomii Agronomia i agronomowie nie będą już siłą napędzającą światowe rolnicze badania naukowe, natomiast mogą być integralną częścią dużych zespołów badawczych, rozwiązujących międzynarodowe problemy. P. F. Miller
Czynniki wzrostu produkcyjności roślin według Nalborczyka * Czynnik Postęp biologiczny Nawożenie Ochrona roślin Agrotechnika Inne Razem Wzrost produkcyjności w % 1951-1970* 1971-1990 * 1991-2010 18 52 70 47 24 14 22 14 9 9 7 5 4 3 2 100 100 100
Produkcja zbóż w świecie w latach 1961-2011 Lata Liczba ludności mld Powierzchnia uprawy mln ha Zbiór mln ton Plon z 1ha dt Produkcja kg/osobę/rok 1961 3,08 648 877 13,5 285 1971 3,76 687 1300 18,9 345 1981 4,52 727 1632 22,5 361 1991 5,38 704 1890 26,9 351 2001 6,20 673 2110 31,4 340 2011 6,97 707 2589 36,6 371 Zmiany (%) 126 9 195 171 30
Struktura zasiewów w 2009 (%) Świat (1381,2 mln ha) USA (162,8 mln ha) strączkowe 5,0% orzech ziemny 1,7% okopowe 3,8% oleiste 2,7% strączkowe 0,7% orzech ziemny 0,3% okopowe 0,3% oleiste 10,1% soja 7,2% UE (108,8 mln ha) zboża 50,6% inne 21,6% soja 19,0% zboża 35,6% Polska (12,5 mln ha) inne 41,4%
Struktura zasiewów w 2009 (%) UE (108,8 mln ha) Polska (12,5 mln ha) soja 0,3% oleiste 14,7% strączkowe 1,2% okopowe 2% inne 27,7% oleiste 6,8% soja 126 ha strączkowe 1,0% okopowe 4,1% inne 19,5% zboża 54,2% zboża 68,6%
W XXI wieku prawo ludzi do życia bez głodu powinno być fundamentalnym prawem człowieka takim samym jakim jest prawo jednostki do wolności i życia w pokoju.
Powierzchnia uprawy pszenicy na świecie 250 mln ha 240 239 230 220 214 223 215 221 210 204 200 190 180 1961 1971 1981 1991 2001 2011
Plony pszenicy na świecie 35,0 30,0 dt ha -1 Średni roczny przyrost plonu w latach 1961-2011 wyniósł 3,8 % (42 kg rok -1 ) 31,8 27,5 25,0 24,5 20,0 15,0 10,0 10,9 16,2 18,8 5,0 0,0 1961 1971 1981 1991 2001 2011
Produkcja pszenicy na świecie 800 mln t 700 701 600 547 590 500 450 400 348 300 200 222 100 0 1961 1971 1981 1991 2001 2011
Powierzchnia uprawy kukurydzy na świecie 200 mln ha 180 172 160 140 120 100 106 118 128 134 138 80 60 40 20 0 1961 1971 1981 1991 2001 2011
Plony kukurydzy na świecie 60,0 dt ha -1 Średni roczny przyrost plonu w latach 1961-2011 wyniósł 3,3 % (64 kg rok -1 ) 50,0 44,8 51,5 40,0 34,9 37,0 30,0 26,5 20,0 19,4 10,0 0,0 1961 1971 1981 1991 2001 2011
Produkcja kukurydzy na świecie 000 mln t 900 885 800 700 600 500 400 300 200 100 205 314 447 495 616 0 1961 1971 1981 1991 2001 2011
Plon w latach 1970-2010 30 letni trend Plon biotechnologiczny Inżynieria genetyczna
Średni plon ziarna (kg/ha) Wzrost plonów kukurydzy dzięki rozwojowi metod hodowli Plon w latach 1970-2010 Mieszańce pojedyncze Odmiany populacyjne Mieszańce podwójne Rok
Powierzchnia uprawy ryżu na świecie 180 160 140 mln ha 135 145 147 152 163 120 115 100 80 60 40 20 0 1961 1971 1981 1991 2001 2011
Produkcja ryżu na świecie 800 700 mln t 723 600 500 519 600 400 300 200 216 318 410 100 0 1961 1971 1981 1991 2001 2011
Perspektywiczne kierunki hodowli odporność na różnego rodzaju stresy biotyczne i abiotyczne, w tym zwrócenie szczególnej uwagi na stres suszy, zwiększenie efektywności pobierania makroskładników (N, P, K) i możliwość korzystania z form trudnodostępnych, zmiany w strukturze plonu, rośliny o ściśle zdefiniowanym składzie chemicznym, rośliny szczepionki, rośliny z wbudowanym genem nif?. W hodowli w większym stopniu wykorzystane będą osiągnięcia biotechnologii i inżynierii genetycznej.
Odporność na okresowe niedobory wody Kontrola z genem
Wyższy plon dzięki lepszemu wykorzystaniu azotu Badania genomiki na skalę przemysłową w celu identyfikacji stosownych genów Wybrane geny powodują 10% zwyżkę plonu. Wielokrotne doświadczenia z niskim poziomem azotu Kolejny etap prac: Kontynuacja screeningu w celu optymalizacji ekspresji genów i w celu poprawy efektu ich działania PLON dt/ha WYKORZYSTANIE AZOTU 110 107 104 100 97 94 91 88 0 Redukcja dawki azotu 45 90 202 DAWKA AZOTU: kg/ha EVENT 1 EVENT 2 Kontrola Wybrane geny powodują brak obniżki plonu przy zmniejszeniu dawki azotu z 202 kg/ha do 45 kg/ha
Przyszłościowe kierunki badań Przyszłość agronomii wiąże się z prowadzeniem badań multidyscyplinarnych w oparciu o szeroką nadbudowę badań podstawowych. Przyszłe zespoły badawcze powinny realizować badania kierując się zasadą od szczegółu do ogółu. Prace badawcze będą realizowane na poziomie molekularnym, poprzez kolejne szczeble organizacji rośliny kończąc na opisie zjawisk zachodzących w złożonych agrocenozach.
Przyszłościowe kierunki badań Opisywanie zjawisk związanych z uprawą roślin przy pomocy modeli matematycznych i łącznie ich w modele umożliwiające prognozowanie i podejmowanie decyzji. Jakość produktów postrzegana nie tylko jako interakcja genotypowo środowiskowa lecz uwikłana w procesy przechowalnictwa, przetwarzania i dystrybucji żywności. Kontrola jakości żywności na wszystkich etapach produkcji od pola po stół. Ograniczanie wpływu zmian klimatycznych na produkcje roślinną.
Przyszłościowe kierunki badań Agroekologia w badaniach nad agrosystemami interakcja agronomii ze środowiskiem. Badania nad biologią chwastów i efektywnymi sposobami ich ograniczania. Badania nad zjawiskiem allelopatii, które pozwolą na poziomie molekularnym wyjaśnić zasady zmianowania. Badania nad efektywnością wiązania N 2 w warunkach polowych Efektywniejsze wykorzystanie zasobów środowiska przez stosowanie nowoczesnych technik GPS i wprowadzanie zasad rolnictwa precyzyjnego.
Przyszłościowe kierunki badań Wpływ deficytu wody i małej podaży nawozów fosforowych na poziom i jakość produkcji roślinnej. Konsekwencje wprowadzenia w 2014 roku zasad integrowanej ochrony roślin. Uprawa roślin GMO korzyści i zagrożenia.
Powierzchnia upraw GMO w 2012 Kraj Mln ha Uprawiana roślina USA 69,5 kukurydza, soja, bawełna, rzepak, burak cukrowy, lucerna, papaja, dynia Brazylia 36,6 soja, kukurydza, bawełna Argentyna 23,9 soja, kukurydza, bawełna Kanada 11,6 rzepak, kukurydza, soja, burak cukrowy Indie 10,8 bawełna Chiny 4,0 bawełna, papaja, topola, pomidor, słodka papryka Paragwaj 3,4 soja, kukurydza, bawełna RPA 2,9 kukurydza, soja, bawełna Pakistan 2,8 bawełna Urugwaj 1,4 soja, kukurydza Boliwia 1,0 soja Razem 168,3 (98,8 %) Świat 170,3
Globalny wzrost upraw GMO w latach 1996-2012 (kraje rozwinięte i rozwijające się) mln ha razem kraje rozwinięte kraje rozwijające się
GMO w 2012 Wzrost powierzchni upraw (1,7 mln ha w 1995, 170,3 mln ha w 2012). W krajach rozwijających się przyrost powierzchni upraw GMO w roku 2012 wyniósł 11% (8,7 mln ha) w krajach rozwiniętych 3% (1,6 mln ha). Rośliny modyfikowane genetycznie uprawiało w 2012 roku 17,3 mln rolników. W latach 1996-2012 uprawy GMO znacząco przyczyniły się do wzrostu produkcji zbóż, których wartość szacowana jest na 900 mld $. Dzięki tym uprawom zmniejszono zużycie pestycydów i nastąpił spadek emisji CO 2.
Zagrożenia Brak jasnych, przejrzystych i długoterminowych ramowych zasad finansowania nauki oraz ciągle pojawiające się projekty zmian. Zmiany w programach nauczania obniżające poziom wiedzy studentów i rangę nauk rolniczych Niż demograficzny i związany z tym mniejszy nabór studentów. Możliwość wystąpienia luki pokoleniowej w rozwoju kadry naukowej.
Zagrożenia Małe zainteresowanie rolniczymi kierunkami studiów. Zmniejszające się zapotrzebowanie gospodarki na specjalistów z dziedziny rolnictwa. Kryzys finansowy i jego skutki dla budżetu państwa. Brak środków na doposażenie laboratoriów i zakładów doświadczalnych w nowoczesną aparaturę. Niski poziom płac.
Zagrożenia Brak jasnych, przejrzystych i długoterminowych ramowych zasad finansowania nauki oraz ciągle pojawiające się projekty zmian mogą w konsekwencji prowadzić do obniżenia wartości naukowej prowadzonych prac badawczych oraz morale pracownika naukowego Bark stabilnych zasad w ocenie parametrycznej i finansowaniu badań naukowych. Hermetyczność placówek naukowych w rozwiązywaniu problemów badawczych (brak współpracy pomiędzy jednostkami realizującymi badania o podobnym lub komplementarnym charakterze).
Podsumowanie W przyszłych badaniach należy zwrócić szczególną uwagę na: tworzenie konsorcjów badawczych składających się z różnych podmiotów, należy zwrócić szczególną uwagę na dorobek naukowy członków konsorcjum: sumaryczny IF, IH, liczbę cytowań, możliwość wdrożenia wyników badań, współfinansowanie badań przez podmioty gospodarcze, możliwość publikowania wyników badań w czasopismach IF. TYLKO MULTIDYSCYPLINARNE KONSORCJA MOGĄ MIEĆ SZANSE NA FINANSOWANIE BADAŃ PRZEZ NCBIR i NCN!
Literatura Kotecki A., Warda M. Ocena dokonań naukowych w dyscyplinie uprawa roślin w latach 2004 2009. Fragm. Agronm. 30(1) 2013, 145 150. Miller P.F. After 10 000 years of agriculture, whither Agronomy In celebration of 100 years of Agronomy Agron. J. 100, 2008, 1-13. Podlaski S. Ewolucja agronomii jako dyscypliny naukowej (maszynopis). Prusiński J. Nowa strategia badań nad roślinami strączkowymi. Wieś Jutra (w druku). Rudnicki F. O niektórych problemach i twórczym charakterze nauk rolniczych. Fragm. Agron. 29(2) 2012, 7 16. Zimny L. Agrotechnika czy agronomia. Fragm. Agron. 3/1993.
Dziękuję za uwagę