Raport z realizacji w latach 2016-2019 r. badań dotyczących analizy wpływu warunków agrotechnicznych na plon biomasy drzew paulowni Clon in Vitro 112 w warunkach gleby lekkiej (klasa V), Autor raportu: dr hab., prof. nadzw. Marek Liszewski kierownik projektu Wrocław, 02.04.2019 1
1. Podstawa opracowania Podstawą opracowania jest umowa z dnia 25 września 2017 (B090/0061/17) pomiędzy: xytree Solutions Poland Sp. z o.o. a Uniwersytetem Przyrodniczym we Wrocławiu. Wprowadzenie d kilku lat bardzo dynamicznie wzrasta w Polsce zainteresowanie uprawami wywodzącego się z Azji rodzaju Paulownia. Gatunki te są znane przede wszystkim z dynamicznego wzrostu i dużej adaptowalności do różnych warunków klimatycznych. [Jakubowski i in. 2018]. Wzrost popularności przyczynił się do rozprzestrzenienia rodzaju w wielu krajach na świecie i doprowadził do stworzenia hybryd uprawianych głównie w krajach południowej Europy. W Polsce uprawiane są w ogrodach dwa introdukowane gatunki paulowni: cesarska, nazywana również paulownią puszystą (Paulownia tomentosa) oraz paulownia Fortunea (Paulownia fortunei). Paulownie występują w południowowschodniej Azji, w stanowisku naturalnym. W 2015 r. wprowadzono do uprawy nowe, szybko rosnące drzewo, o handlowej nazwie xytree. becnie ostrożne szacunki mówią o 300 tys. sztuk odmiany xytree, z czego 160 tys. w 2017 roku [Janoś, 2017]. d samego początku drzewo szybko rosnące xytree wzbudza zainteresowanie na różnego typu targach, dniach pola i w mediach. Jak wszystko co nowe, uprawa tej rośliny w Polsce, spotyka się również z kontrowersyjnymi opiniami, czasami sprzecznymi ze sobą [pinia Komisji PRP 2016]. W celu odpowiedzi na szereg pytań związanych z tą nową rośliną postanowiono przeprowadzić na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu wstępne badania nad xytree. 2
2. Założenia metodyczne Prace badawcze zostały zrealizowane w oparciu o zespół złożony z: Kierownik projektu: dr hab. inż. Marek Liszewski, prof. UPWr Wykonawcy projektu: dr hab. inż. Przemysław Bąbelewski dr hab. inż. Jacek Twardowski, prof. UPWr dr hab. inż. Edward Grzyś dr inż. Andrzej Kocowicz dr inż. Monika Białkowska Krzysztof Karpeta Andrzej Bryła Piotr Łapać 2.1 Doświadczenie polowe Trzy lata temu zostało założone ścisłe doświadczenia polowe w układzie losowanych podbloków (split-plot) z 2. czynnikami zmiennymi: nawadnianiem i agrotkaniną. Doświadczenie założono na glebie piaszczystej klasy V (Wrocław/Pawłowice). Sadzonki xytree zostały posadzone w doświadczeniu - 19.05.2016 (po ostatnich przymrozkach), w tzw. cynek, w rozstawie rzędów 4 m i w odległości 4 m pomiędzy roślinami (fot.1, 2, 3 ryc.1). Tak więc, na roślinę przypadała powierzchnia 4 m 2. Liczba roślin na poletku wynosiła 5 szt., co po przeliczeniu daje obsadę 625 roślin na 1 ha. W maju 2017 roku (15.05) przycięto główne pędy na wysokości 5 cm nad ziemią, aby z nowego odrostu wyprowadzić pień (fot 4.) W lipcu 2018 r. skorygowano korony drzew. 3
Fotografia 1 Założone doświadczenie w Pawłowicach, w układzie split-plot. Fotografia 2 Sadzenie drzewek xytree w Pawłowicach 4
5 Ryc. 1 Schemat doświadczenia 16 m IV powt. III powt. II powt. I powt. 931 (A) Bez nawadniania (B) Z nawadnianiem (linia kroplująca) b b b b a a a b a a b b a a b a 80 m (a) ugór (b)agrotkanina 4 m 931 932 933 934 935 936 937 938 939 942 940 941 943 944 945 946 4m
Fotografia 3. Linia kroplująca w doświadczeniu w Pawłowicach Fotografia 4. Nowy odrost Paulowni, po przecięciu pędu w maju 2017 r. Pomiary biometryczne obejmowały: -wysokość drzew, - obwód pnia u podstawy, obwód pnia na wysokości 130 cm (pierśnica, w 2018 r.) - ocena świeżej i suchej masy liści, masa roślin bez liści, całkowita świeża i sucha masa roślin. - ocena systemu korzeniowego polegała na wykopaniu co roku po jednym drzewie i oszacowanie liczby korzeni głównych oraz ich średnicy. Badania obejmowały również obserwacje fenologiczne w odniesieniu do fazy wegetatywnej, jak i generatywnej. 6
cena warunków glebowych obejmowała: - określenie podstawowych cech i właściwości gleby, takich jak morfologia gleb, określenie pozycji systematycznej, wartości użytkowej, - określenie odczynu, kwasowości gleby, określenie zawartości makro i mikroskładników, w tym azotu mineralnego w glebie. znaczono zawartości w glebie (Stacja Chemiczno-Rolnicza we Wrocławiu): zawartość przyswajalnych form P, K, Mg i Ca metodą Eghnera Riehma ph w wodzie destylowanej i w 1M KCl - metodą potencjometryczną, miedź, cynk, mangan i żelazo metodą spektrofotometrii atomowosorbcyjnej w płomieniu, cena materiału roślinnego: w materiale roślinnym (Stacja Chemiczno-Rolnicza we Wrocławiu, laboratorium Instytutu Agroekologii i Produkcji Roślinnej) oznaczono zawartości: składników mineralnych: Ca, K (metodą fotometrii płomieniowej); Mg, P (metodą kolorymetryczną) białka ogólnego metodą Kiejdahla (przeniesienie związków azotu organicznego do form mineralnych) włókna surowego metodą Hennberga i Stöhmanna (ekstrahowanie próbki na gorąco za pomocą rozcieńczonego kwasu i ługu) popiołu surowego (mineralizacja na sucho w temperaturze 600 C) tłuszczu surowego ekstrakcja w aparacie Soxhleta bezwodnym eterem etylowym suchej masy metodą suszarkową (temperatura 105 C, 5 godzin) miedź, cynk, mangan i żelazo - metodą spektrofotometrii atomowosorbcyjnej w płomieniu Z ilości wytworzonej suchej masy oraz oznaczonej zawartości makro- i mikroskładników obliczone zostało ich nagromadzenie w biomasie. Z uzyskanych danych dotyczących zawartości poszczególnych makro i mikroskładników i plonu suchej masy paulowni obliczona została wielkość ich pobrania przez rośliny. 7
Do oceny statystycznej wyników została użyta metoda analizy wariancji na poziomie ufności α=0,05 3. Warunki badań 3.1. Warunki glebowe w doświadczeniu Doświadczenie przeprowadzono na glebie brunatnej lekkiej (piasek słabo gliniasty do gliniastego lekkiego), z dobrze rozwiniętym poziomem próchnicznym o miąższości do 30 cm. Gleba wykazywała wiosną cechy nadmiaru wody od głębokości około 90 cm, w profilu glebowym (fot. 5). Fotografia 5. Wykonanie profilu glebowego w Pawłowicach przez dr. inż. Andrzeja Kocowicza z Instytutu Nauk o Glebie i chrony Środowiska UPWr I rok badań W pierwszym roku badań, przed założeniem doświadczenia pobrano próby glebowe w celu ustalenia zasobności gleby w składniki pokarmowe. W wyniku przeprowadzonych analiz chemicznych ustalono, że odczyn gleby był obojętny w warstwie ornej (0-30 cm). Zawartości makroskładników na tej głębokości była średnia (K), bardzo wysoka (P) lub niska (Mg). Ilość N min, po przeliczeniu, wyniosła 46,3 kg/ha (tab. 1). W głębszej warstwie gleby (30-60 cm) jej odczyn był lekko kwaśny, zaś zawartości pierwiastków były już niskie (K) lub bardzo niskie (Mg). Zasobność głębszych warstw gleby w fosfor była bardzo wysoka. Zawartość N min wyniosła 20, 7 kg/ha. 8
II rok badań W drugim roku doświadczenia utrzymała się b. niska zawartość magnezu i potasu w głębszej warstwie gleby (30-60cm). Ponadto, zawartość azotu mineralnego w glebie była wysoka (150-160 N-NH4+N-N3 mg/kg s.m.). dczyn gleby był zgodny z wymaganiami paulowni (ph 5,5-8,7). Tabela 1. dczyn gleby oraz zawartości makro i mikroelementów w profilu glebowym Wyszczególnienie I rok badań II rok badań III rok badań ph w KCl (odczyn) 0-30cm 30-60cm obojętny (6,9) lekko kwaśny (6,1) lekko kwaśny (5,9) obojętny (6,7) kwaśny (5,4) Fosfor P 2 5 0-30 cm 30-60 cm Potas K 2 0-30 cm 30-60 cm Magnez Mg 0-30 cm 30-60 cm N min. 0-30 cm 30-60 cm 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) 46,3 kg/ha 20,7 kg/ha b. wysoka (37,6 g/100g) średnia (13,1 mg/100g) średnia (12,7 mg/100g) b. niska (4,8 mg/100g) średnia (5,02 mg/100g) b. niska (2,3 mg/100g) b. wysoka (22,2) b. wysoka (22,5) b. niska (1,9) 152,8 mg/kg s.m. 40,1 kg/ha 32,9 kg/ha III rok badań W trzecim roku doświadczenia obniżeniu uległ odczyn gleby do kwaśnego. Zawartości P i K w formie przyswajalnej utrzymały się na bardzo wysokim poziomie, zaś zawartość azotu mineralnego wyniosła 73 kg/ha. Podsumowanie Porównując sezony pod względem zasobności gleb w składniki pokarmowe, można uznać, że były one podobne. We wszystkich latach badań stwierdzono niską i b. niską zawartość magnezu w glebie (0-60cm). W związku z tym, uzupełniano jego poziom, 9
stosując saletrę amonową, wzbogaconą w ten składnik. Ponadto, stwierdzono na ogół wysoką zawartość azotu mineralnego w glebie. 3.2 Przebieg pogody w sezonach wegetacyjnych 2016-2017 Tabela 2. Warunki meteorologiczne oraz współczynniki hydrotermiczne Sielianinowa w latach 2016 2018 wg obserwacji stacji meteorologicznej (AsterMet) w Pawłowicach koło Wrocławia Miesiąc Temperatura w ( C) pady (mm) Współczynnik Sielianinowa (K) IV V VI VII VIII IX X Średnia/su ma Mean/sum (IV-X) 2016 2017 2018 Średnia Średnia 2016 2017 2018 2016 2017 Mean Mean 2018 1981 2015 1981 2015 8,7 7,9 13,7 8,9 46,4 57,0 19,0 33,6 1,79 2,41 0,46 15,3 18,6 19,5 17,9 16,4 8,5 14,2 17,1 14,4 5,30 24,1 54,3 54,1 0,11 0,55 1,02 18,5 18,8 17,3 44,6 52,5 36,6 67,4 0,80 0,95 0,65 19,0 20,1 19,6 114,3 112,2 79,1 78,0 1,89 1,91 1,27 19,4 21,1 18,6 27,1 43,6 20,3 65,3 0,49 0,72 0,31 13,3 15,8 13,7 44,7 65,7 38,4 44,9 0,91 1,65 0,81 12,0 10,4 9,1 83,8 71,4 45,3 33,7 3,19 1,92 1,40 15,0 14,9 16,7 14,5 366,2 426,5 293,0 377,0 - - - * Do opisu wpływu warunków atmosferycznych na rozwój paulowni posłużono się współczynnikiem Sielianinowa, obliczonym za pomocą wzoru: K = P / (0,1 T) gdzie: K współczynnik hydrotermiczny Sielianinowa, P suma opadów w poszczególnych miesiącach, T suma średnich temperatur dziennych w poszczególnych miesiącach. 10
Sezon 2016 W maju nastąpiło wyraźne pogorszenie warunków wilgotnościowych w glebie (tab. 2). Przez cały miesiąc spadło zaledwie 5,3 mm deszczu, co stanowiło 9,8% sumy opadów z wielolecia dla tego miesiąca (K=0,11). Pewna poprawa uwilgotnienia gleby nastąpiła w czerwcu, ale średnia miesięczna suma opadów dla tego miesiąca była także niższa (o 33,8%), w porównaniu ze średnią z wielolecia. Średnie dobowe temperatury w maju i czerwcu były wyższe o około 1,0 0 C niż średnie z wielolecia, co potęgowało zjawisko niedoboru wody w glebie (K=0,80). Natomiast lipiec 2016 r. charakteryzował się sumą opadów przewyższającą średnią z wielolecia o 46,5%, przy temperaturze średnio dobowej nie odbiegającej od średniej wieloletniej (19,5 0 C). W sierpniu suma opadów stanowiła zaledwie 41,5% ilości opadów w stosunku do średniej miesięcznej dla tego miesiąca z wielolecia. Również średnia temperatura tego miesiąca była niższa (o 0,7 o C), w porównaniu z wieloleciem. Tak więc, sierpień charakteryzował się niekorzystnymi warunkami (susza), jeśli chodzi o uwilgotnienie gleby (K=0,49). Nieznaczną poprawę tego stanu zanotowano we wrześniu (K=0,91). Jakkolwiek suma opadów niewiele odbiegała od średniej wieloletniej dla tego miesiąca, to średnia temperatura powietrza w tym okresie była wyższa o 2,7 o C. W październiku odnotowano rekordowe ilości opadów, przekraczające średnią sumę z wielolecia o blisko 150%, przy temperaturze średnio dobowej niższej o 0,6 o C. Podsumowując, sezon 2016 okazał się bardzo nietypowy pod względem przebiegu pogody, w porównaniu z innymi latami. Podczas wegetacji xytree zanotowano zarówno okresy bardzo deficytowe (maj, sierpień), jeśli chodzi o opady, jak i obfitujące w ich ilość (lipiec, październik). Sezon 2017 Maj 2017 charakteryzował się niskimi opadami. Suma opadów w tym miesiącu stanowiła zaledwie blisko 45% średniej sumy opadów z wielolecia dla tego miesiąca, 11
Takie warunki posuchy (K-0,55) utrudniały początkowy rozwój paulowni. Trudne warunki dla wzrostu i rozwoju trwały przez miesiąc czerwiec, W miesiącu czerwcu zanotowano o 22% niższą sumę opadów w porównaniu z wieloleciem, bjawy posuchy (K-0,95) zostały pogłębione przez wysokie temperatury powietrza w czerwcu, przewyższające średnio o 1,2 średnią miesięczną temperaturę dla tego miesiąca, Wyraźną poprawę uwilgotnienia gleby przyniosły obfite opady w lipcu. Suma opadów w tym miesiącu była wyższa o 42,2% w porównaniu do sumy z wielolecia. Stąd wynikał wysoki wskaźnik Sielianinowa dla tego miesiąca (K-1,91). Takie warunki sprzyjały wegetacji paulowni. Jednocześnie w lipcu wystapiły silne wiatry, w połączeniu z gradobiciem. Doszło do uszkodzenia blaszek liściowych (grad) i ich złamania w połowie ogonka liściowego (silne wiatry). W kolejnym miesiącu (sierpień) znowu nastąpił okres posuchy (K-0,72), na skutek niskich opadów (niższych o 33% w porównaniu z wieloleciem), przy towarzyszących wysokich temperaturach powietrza (blisko o 1 o C przekraczających średnią miesięczną z wielolecia). Wrzesień i październik były miesiącami, podczas których notowano bardzo wysokie sumy opadów, a w październiku średnia miesięczna temperatura powietrza przekroczyła średnią z wieloleci aż o 2,9 o C. Sezon 2017 można uznać za obfity w opady, choć były one rozłożone nierównomiernie. Notowano okresy posuchy (V, VI, VIII), jak i stany mocnego uwilgotnienia gleby (VII, IX oraz X). Ciepły i wilgotny październik 2017 sprzyjał przedłużeniu wegetacji paulowni. Sezon 2018 We wszystkich miesiącach wegetacji xytree, począwszy od kwietnia do października średnie miesięczne temperatury przekraczały średnie miesięczne z wielolecia. W kwietniu zanotowano średnią miesięczną temperaturę przekraczającą aż o 4,8 o C średnią wieloletnią (o 53%). Nietypowo wysokiej temperaturze w kwietniu towarzyszył deficyt opadów (K=46). Wczesna i ciepła wiosna przyśpieszyła wznowienie wegetacji xytree po spoczynku zimowym. W kolejnym miesiącu (V) zanotowano poprawę uwilgotnienia gleby, ale nadal utrzymywały się wysokie, jak na tę porę roku, temperatury powietrza. Średnia miesięczna temperatura maja była o 2,7 o C wyższa w porównaniu ze wieloletnią 12
średnią dla tego miesiąca. Czerwiec również charakteryzował się temperaturą o 1,5 o C wyższą w porównaniu z wieloleciem, a suma opadów stanowiła zaledwie 54,3% średniej wieloletniej sumy opadów dla tego miesiąca. Dało to efekt posuchy glebowej (K=0,65). Wyraźną poprawę uwilgotnienia gleby zanotowano w lipcu, jednak już w sierpniu znowu wystąpił deficyt opadów (spadło zaledwie 31% średniej sumy opadów z wielolecia). Efektem tak niskich opadów była susza glebowa (K=31), pogłębiona wysokimi temperaturami. Średnia miesięczna temperatura sierpnia przekroczyła o 2,5 o C średnią wieloletnią. Taka sytuacja trwała także we wrześniu. Wysokim temperaturom (średnia miesięczna przekroczyła o 2,1 o C średnią wieloletnią) towarzyszyła niska suma opadów, stanowiąca 86% średniej sumy z wielolecia. Ciepły i wilgotny październik 2018 roku sprzyjał przedłużeniu wegetacji xytree. Reasumując, sezon 2018 był wyjątkowo ciepły i deficytowy w opady! 3.3. Przebieg pogody w okresach spoczynku zimowego Zima 2016/2017 Tabela. 3 Warunki meteorologiczne wg obserwacji stacji meteorologicznej (AsterMet) w Pawłowicach koło Wrocławia Miesiąc Temperatura ( o C) 2016/17 Średnia 1981-2015 Suma opadów (mm) 2016/17 Średnia 1981-2015 XI 3,4 4,3 36,3 36,6 XII 1,2 0,6 36,1 36,3 I -3,4-0,4 16,9 34,9 II 0,9 0,6 24,2 27,9 III 6,8 3,8 31,1 38,2 W listopadzie 2016 r. paulownia weszła w stan spoczynku zimowego (fot 6.). Po pierwszych przymrozkach opadły liście. W miesiącach zimowych, tj. w grudniu, lutym i marcu średnia tempera miesięczna była wyższa niż średnia z wielolecia (tab. 3). 13
Wyjątkiem był mroźny styczeń 2017 r., kiedy to średnia miesięczna temperatura była niższa w porównaniu do wieloletniej aż o prawie 3 o C. Wówczas notowano także maksymalne spadki temperatury od -15,0 do -16,6 poniżej zera, w ciągu kolejnych czerech dni. Z kolei opady w miesiącach zimowych były niższe niż średnie miesięczne sumy opadów z wielolecia. Fotografia 6 Rośliny xytree w czasie spoczynku zimowego (zima 2016/2017) Zima 2017/2018 Tabela 4. Warunki meteorologiczne wg obserwacji stacji meteorologicznej (AsterMet) w Pawłowicach koło Wrocławia Miesiąc Temperatura ( o C) 2017/18 Średnia 1981-2015 Suma opadów (mm) 2017/18 Średnia 1981-2015 XI 5,6 4,3 28,4 36,6 XII 2,9 0,6 29,6 36,3 I 2,7-0,4 22,6 34,9 II -2,47 0,6 3,1 27,9 III 1,3 3,8 27,6 38,2 W listopadzie 2017 r. paulownia weszła w stan spoczynku zimowego. Po pierwszych przymrozkach w grudniu opadły liście. W styczniu średnia temperatura powietrza była dodatnia i przekraczała średnią miesięczną z wielolecia aż o 3,1 0 C (tab. 4). W kolejnych miesiącach zimowych, tj. w lutym i marcu średnia tempera miesięczna była 14
niższa niż średnia z wielolecia. Szczególnie luty charakteryzował się serią dni ze znacznymi spadkami temperatury, poniżej 10 o C. Podobnie mroźny był początek marca 2018 roku. Z kolei opady w miesiącach zimowych były niższe niż średnie miesięczne sumy opadów z wielolecia. W lutym zanotowano najniższą sumę opadów wynoszącą zaledwie 11% średniej sumy miesiąca z wielolecia. Zima 2018/2019 Tabela 5. Warunki meteorologiczne wg obserwacji stacji meteorologicznej (AsterMet) w Pawłowicach koło Wrocławia Miesiąc Temperatura ( o C) 2018/19 Średnia 1981-2015 Suma opadów (mm) 2018/19 Średnia 1981-2015 XI 5,44 4,3 14,7 36,6 XII 2,59 0,6 38,0 36,3 I - 0,91-0,4 56,2 34,9 II 3,19 0,6 27,7 27,9 III 6,67 3,8 22,5 38,2 Pod koniec listopada 2018 r. paulownia weszła w stan spoczynku zimowego. Po pierwszych przymrozkach w grudniu opadły liście. W styczeń zanotowano obfite opady śniegu i spadki temperatury do -10 o C (tab. 5). Średnia miesięczna temperatura stycznia była niższa o 0,3 o C w porównaniu ze średnią wieloletnią, a suma opadów przekroczyła o 21,3 mm średnią z wielolecia. W lutym i marcu zanotowano średnie temperatury miesięczne wyższe, odpowiednio o 2,59 i 2,87 o C w porównaniu do średnich wieloletnich. W lutym suma opadów była w przybliżeniu równa średniej sumy z wielolecia, natomiast marzec charakteryzował się niska sumą opadów, która stanowiła ok. 59% średniej sumy z wielolecia. 3.4 Zabiegi uprawowe I rok badań (2016) 15 W doświadczeniu przedplonem dla xytree był ziemniak. Uprawa roli obejmowała wykonanie pod koniec listopada 2015 r. orki przedzimowej. Następnie wiosną doprawiono
rolę broną ciężką oraz agregatem uprawowym z broną wirnikową oraz wałem ugniatającym. W doświadczeniu nawożenie mineralne obejmowało przedsiewne zastosowanie potasu w ilości 70 kg K 2, w postaci 60% soli potasowej oraz fosforu, w dawce 40 kg P 2 4, w formie 46% superfosfatu potrójnego. W pierwszym roku badań 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. Łącznie zastosowano 100 kg N/ha. 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 prowadzonym doświadczeniu utrzymanie gleby w międzyrzędziach polegało na zastosowaniu mechanicznych zabiegów pielęgnacyjnych. W rzędzie chwasty były zwalczane ręcznie. II rok badań (2017) W drugim roku wegetacji kontynuowano, po ruszeniu wegetacji, dokarmianie roślin azotem w dawkach 20 kg/ha, w formie saletry amonowej, w odstępach miesięcznych (19.05.17, 14.06.17, 27.07.17, 15.08.17). Podczas wegetacji usuwano systematycznie pędy boczne. Rośliny dokarmiano azotem w dawce łącznej wynoszącej 80 kg/ha. Przed zimą zastosowano siarczan potasu (KALISP) w ilości 100 kg/ha. KALISP granulowany jest wysokoskoncentrowanym nawozem dwuskładnikowym, zawierającym 50% K2 i 45% S3 w postaci siarczanowej. III rok badań (2018) W trzecim roku badań, na wiosnę kontynuowano dokarmienie roślin azotem w trzech terminach, tj. 28.05.18, 29.06.18 i 20.07.18, stosując każdorazowo dawkę 20 kg 16
N/ha, czyli łącznie 60 kg/ha. W październiku zastosowano siarczan potasu KALISP w ilości 100 kg/ha w celu podwyższenia zimotrwałości roślin. 4. Wyniki badań 4.1 Dynamika wzrostu xytree Tabela 6. Wysokości roślin oraz wskazania SPAD (2016-2018) I rok badań II rok badań III rok badań Data wysokość SPAD* wysokość SPAD* wysokość SPAD* 28.06.16/14.06.17/28.05.18 22,6 41,4 74,5 33,3 271,4 42,2 26.07.16/21.07.17/29.06.18 36,1 35,5 129,6 34,1 325,5 38,3 29.08.16/10.08.17/20.07.18 79,1 45,6 168,9 38,1 357,1 41,5 27.09.16/14.09.17/30.08.18 92,8 44,7 224,8 39,6 432,7 36,5 25.10.16/17.10.17/05.10.18 94,7 42,8 244,5 37,2 454,5 31,7 * wskaźnik stanu odżywienia roślin azotem Fotografia 7. Rośliny po aklimatyzacji na polu w czerwcu 2016 roku 17
Fotografia 8. Początek silnych wzrostów xytree w 2016 roku Fotografia 9. Rośliny xytree pod koniec wegetacji w 2016 roku Fotografia 10. Rośliny xytree po przycięciu pędu na wysokości 5cm w 2017 r. 18
Fotografia 11. Drzewa xytree w czerwcu 2017 Fotografia 12. Drzewa xytree pod koniec wegetacji w 2017 roku Fotografia 13. Drzewa ksytree pod koniec wegetacji w lipcu 2018. 19
Fotografia 14. Cięcie drzewa pod koniec wegetacji (wrzesień) w 2018 r. Rys. 2 Wysokość roślin xytree w cm 20
W okresie rozwoju drzewek xytree dało się zauważyć dwa okresy. Zgodnie z przewidywaniami rośliny xytree potrzebują dla silnych przyrostów biomasy wyższego zakresu temperatur i wysokiej zasobności w wodę gleby (fot. 7-14, ryc. 2, 3, tab. 6, 7). Dlatego najwyższe przyrosty notowani w miesiącach letnich (1,27 cm/dobę w I roku badań do 1,96 cm/ dobę w drugim roku badań i 1,84 cm/dobę w trzecim roku badań). W późniejszym okresie tempo wzrostu malało, a pod koniec wegetacji, tj. w październiku przyrosty były najmniejsze (od 0,07 cm/dobę w I roku badań, 0,6 cm w II roku badań oraz 0,61 cm w trzecim roku). W tym okresie rośliny prawdopodobnie kierowały już większość asymilatów do drewniejących pędów i liści. Tabela 7. Średnie przyrosty dobowe xytree w sezonach 2016-2018 Data I rok badań przyrost cm przyr. /dobę cm Data II rok badań przyrost cm przyr. /dobę cm Data III rok badań Przyrost cm przyr. /dobę cm 28.06.16 26.07.16 (28dni) 26.07.16 29.08.16 (34 dni) 29.08.16 27.09.16 (29 dni) 27.09.16 25.10.16 (29 dni) 13,5 0,48 14.06.17 21.07.17 (37dni) 43,0 1,27 21.07.17 10.08.17 (20 dni) 13,7 0,47 10.08.17 14.09.17 (35 dni) 1,90 0,07 14.09.17 17.10.17 (33 dni) 55,1 1,49 28.05. 29.06.18 (32 dni) 39,3 1,96 29.06. 20.07.18 (21 dni) 55,9 1,60 20.07.- 30.08.18 (41 dni) 19,7 0,60 30.08.-05.10.18 (36 dni) 54,1 1,69 31,6 1,51 75,6 1,84 21,8 0,61 21
Rys. 3 Średnie przyrosty dobowe xytree w sezonach 2016-2018 4.2 Pomiary biometryczne drzew xytree Nie stwierdzono znaczących różnic w wysokości roślin i liczby liści, wynikających z wpływu badanych czynników (tab. 8). Rośliny w doświadczeniu w Pawłowicach osiągnęły średnią wysokość 101,6 w pierwszym roku wegetacji i średnią liczbą liści -30 szt. W drugim roku wegetacji rośliny po przycięciu na wys. 5. cm odrosły na wysokość - 276,5 cm, ze średnią liczbą liści -25. Pędy miały pod koniec 2017 r. średnicę 58,6 mm, a obwód pędu u podstawy wyniósł średnio 20,3 cm. W trzecim roku wegetacji rośliny znacząco przyrosły na długość, osiągając wysokość pod koniec wegetacji, średnio - 511,3 cm. Drzewka prawie podwoiły w ciągu sezonu średnicę pnia do 114,4 mm, a w obwodzie u podstawy osiągnęły średnio 36,7 cm. (ryc. 4, 5, 6, fot. 15-18). W 2018 r. obwód pnia na wysokości 130 cm (tzw. pierśnica) wyniósł średnio 24,1 cm i nie był zróżnicowany istotnie badanymi czynnikami. 22
Tabela 8. Wpływ nawadniania i agrotkaniny na cechy morfologiczne pędu xytree w sezonach 2016-2018 Wyszczeg. I rok badań II rok badań III rok badań A* B a b A B a b A B a b Wysokość pędu głównego (cm) 103,8 99,4 101,7 101,5 282,8 270,0 266,2 286,7 530,8 491,7 474,1 548,3 NIR r.n. r.n. r.n. r.n. r.n. r.n. Liczba liści (szt./rośl.) 29 32 27 34 24 21 22 33 298 282 253 325 NIR r.n. r.n. r.n. r.n. r.n. r.n. Średnica pędu głównego (mm) 22,7 21,3 21,8 22,2 60,8 56,3 55,0 62,2 120,8 108,0 98,8 130,0 NIR r.n. r.n. r.n. r.n. r.n. r.n bwód pędu u podstawy u podst. (cm) 7,5 7,0 6,5 8,0 20,8 19,8 19,3 21,2 37,1 36,3 33,8 39,7 NIR r.n. r.n. r.n. r.n r.n. r.n. bwód pnia na wys. 130 cm (pierśnica) - - - - - - - - 24,5 23,7 22,5 25,7 NIR - - - - r.n. r.n. *A - bez nawadniania B - nawadnianie a bez agrotkaniny b - agrotkanina 23
Rys. 4 Długość pędu w cm w latach 2016-2018 Ryc. 5 Średnica pędu xytree w latach 2016-2018 (mm) 24
Ryc. 6 bwód pędu xytree u podstawy w latach 2016 2017 w cm Fotografia 15. Przekrój pędu xytree po 1. roku wegetacji (2016 r.) 25
Fotografia 16 Drzewo xytree po ścięciu w 2017 r. Fotografia 17. Pomiar średnicy pnia xytree w 2018 r. 26
Fotografia 18. Pień drzewa xytree w 2018 r. 4.3 Inne ważniejsze cechy morfologiczne xytree Fotografia 19 Wielkość liścia w 2016 r. na jednorocznych pędach 27
Fotografia 20. Wielkość liścia w 2018 r. na jednorocznych odrostach Fotografia 21. dsłonięty system korzeniowy wczesną wiosną 2017 r. Fotografia 22. Stopień rozbudowania korony drzewa xytree pod koniec 3. roku wegetacji (drzewo bez przycinania) 28
Fotografia 23. Kwiatostan xytree po 3. sezonie wegetacyjnym (drzewo nieprzycinane) Fotografia 24 Drzewo xytree w 3. roku wegetacji (2018 r.) Fotografia 25 Przekrój przez pień 3-letniego drzewa xytree (bez przycinania w drugim roku) 29
4.4 Wielkość świeżej i suchej masy roślin xytree Całkowita świeża masa pojedynczej rośliny wyniosła średnio od 741 gramów (I rok doświadczenia), 5441 g (II rok doświadczenia) do 15 088 g (III rok doświadczenia). Liście z ogonkami liściowymi stanowiły około 70% całkowitej świeżej masy w pierwszym roku. Pozostałe 30% stanowiły pędy, czasami z nielicznymi rozgałęzieniami bocznymi. W kolejnym roku pędy stanowiły już ponad 60% świeżej masy a w trzecim roku - 74% masy całkowitej. Po wysuszeniu średnia sucha masa pojedynczej rośliny wynosiła od 212 (I rok doświadczenia) do 2047 g (II rok doświadczenia) i 8183 g w III roku badań. Sucha masa stanowiła około: 27% (I rok dośw. ), 37% (II rok dośw.) i 54% (III rok dośw.) świeżej masy drzewek. Stosunek suchej masy liści do całkowitej s.m. roślin wyniósł: 65% (I rok), 58% (II rok) i 14% w trzecim roku badań (tab. 9). Fotografia 26. Ścięte drzewo xytree do analiz na świeżą i suchą masę w 2017 r. Fotografia 27. Ważenie zebranego materiału (świeża masa liści i pni) w 2017 r. 30
Tabela 9. Świeża i sucha masa pojedynczej rośliny xytree pod koniec wegetacji z sezonów 2016-2018 Wyszczególnienie I rok badań II rok badań III rok badań Świeża masa roślin (g/roślinę) - całkowita 785 5441 15 088 - liści 560 2060 3958 - pęd 225 3381 11 130 Sucha masa roślin (g/roślinę) - całkowita 212 2047 8183 - liści 139 1194 1123 - pęd 73 853 7060 Rys. 7 Świeża masa xytree w latach 2016-2017 w g 31
Rys. 8 Sucha masa xytree w g/roślinę 32
4.5 Plony świeżej i suchej masy Tabela 10. Wpływ nawadniania i agrotkaniny na plon świeżej i suchej masy roślin Wyszczególnienie I rok badań II rok badań III rok badań A B a b A B a b A B a b Plon świeżej masy roślin (t/ha)* 0,53 0,45 0,48 0,50 3,77 3,03 3,08 3,72 9,69 9,18 8,31 10,55 NIR r.n. r.n. r.n. r.n. r.n. r.n. Plon suchej masy roślin (t/ha) 0,14 0,12 0,14 0,13 1,46 1,24 1,25 1,45 5,39 4,83 4,63 5,59 NIR r.n. r.n. r.n. r.n. r.n. r.n. *przy założeniu, że na 1ha przypada 625 roślin Plon świeżej masy z hektara plantacji kształtował się na poziomie od 0,49 t z ha (I rok) do 3,4 t/ha (II rok) i 9,44 t/ha (III rok). Plon suchej masy roślin wyniósł od 0,13 t/ha (I rok wegetacji) do 1,35 t/ha w drugim roku wegetacji i 5,11 t/ha w III roku badań (tab. 10). 33
Ryc. Plon świeżej i suchej masy w t/ha (przy obsadzie roślin 625 szt./ha) 4.6 cena materiału roślinnego W pierwszym roku badań analiza makro pierwiastków w suchej masie dotyczyła całych roślin. Zawartość N wyniosła 25,6 g na kg suchej masy, co wiązało się z pobraniem 3,39 kg tego składnika z ha (przy założeniu 625 roślin na ha). W przypadku pozostałych makroelementów pobranie wyniosło odpowiednio, z ha: 0,44 kg Mg, 0,28 kg P, 1,80 K i 1,71 kg Ca. W pozostałych latach ustalono zawartości makroskładników w suchej masie liści i w oparciu o plon s.m. liści oceniono tzw. pobranie (wyniesienie). Wyniosło ono w 2017 (II rok badań) odpowiednio, z ha: 19,9 kg N, 1,05 kg Mg, 2,35 kg P, 14,5 kg K oraz 13,7 kg Ca. W III roku badań (2018 r.) ustalono pobranie na poziomie, odpowiednio w kg z ha: 14 N, 1,19 Mg, 1,05 P, 11,9 K oraz 5,48 Ca. 34
Tabela 11. Średnie zawartości makroskładników składników w s.m. oraz ich pobranie Wyszczeg. I rok nadań II rok badań III rok badań całe rośliny liście liście 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 Średnia zawartość składnika w g/kg s.m. Średnie pobranie składnika w kg z ha N 25,6 3,39 26,7 19,9 19,90 14,0 Mg 3,30 0,44 1,40 1,05 1,70 1,19 P 2,13 0,28 3,16 2,35 1,50 1,05 K 13,6 1,80 19,4 14,5 17,0 11,9 Ca 12,9 1,71 18,4 13,7 7,80 5,48 Tabela 10. Średnie zawartości mikroskładników w s.m. oraz ich pobranie Wyszczeg. I rok nadań II rok badań III rok badań całe rośliny liście liście 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 g z ha Średnia zawartość składnika w mg/kg s.m. Średnie pobranie składnika w g z ha Zn 1,21 160,3 56,1 41,9 31,6 22,2 Cu 0,05 6,625 9,5 7,09 7,9 5,54 Fe 3,22 426,7 241,5 180,2 301,8 211,8 Mn 0,42 55,65 43,2 32,2 42,7 30,0 B 0,45 59,63 461,3 344,0 59,9 42,0 35
Tabela 11. Zawartość składników pokarmowych w s.m. [g kg 1 ] w liściach z sezonu 2018. Wyszczeg. Sucha masa Włókno surowe Tłuszcz surowy N % Białko ogółem N x 6,25 BAW Popiół Zawartość 94,6 176,8 35,5 1,99 124,4 551,6 111,7 W suchej masie liści ustalono wysoką zawartość białka 124,4 mg kg -1 oraz bezazotowych wyciągowych (BAW), czyli węglowodanów 551,6 mg kg -1. Zawartość włókna i tłuszczu wyniosła odpowiednio w mg kg -1 : 176,8 i 35,5. Zawartość popiołu w liściach ustalono na 111,7 mg w 1 kg suchej masy liści. 5. Zagrożenia biotyczne i abiotyczne 5.1 cena entomologiczna plantacji W obserwacjach wstępnych (przeprowadzonych w 2016 roku, w Pawłowicach, na Dolnym Śląsku), na roślinach paulowni (xytree) odnotowano występowanie licznych wielożernych gatunków owadów ssących i gryzących, a także polifagicznych ślimaków. Licznie stwierdzanymi były, między innymi: mszyce (Aphis fabae complex, Aphis nasturtii, Hayhurstia atriplius, Myzus persicae, Nasonovia sibis-nigri, Amphorophora nubi-rubi), mączlik warzywny, zmieniki, skoczki, gąsienice motyli (zwójkowate), chrząszcze stonkowate. Ponadto wykazano, że niektóre motyle i pluskwiaki różnoskrzydłe składały na liściach tych roślin jaja. Notowano również uszkodzenia liści przez szkodniki. Paulownia jako roślina nowa w warunkach polskich nie posiada dotąd wyspecjalizowanych fitofagów, jednak w kolejnych sezonach należy spodziewać się coraz większego przystosowywania się szkodliwej entomofauny do tej rośliny. 36
5.2 Inne zagrożenia Fotografia 28. becność gryzoni chowających się pod agrotkaniną może doprowadzić do uszkodzeń nasadzeń Fotografia 29. Mocno uwilgotnione, delikatne pędy łatwo się odłamują 37
Fotografia 30. Po obłamaniu (uszkodzeniu) młodego pędu odrasta u podstawy nowy przewodnik Fotografia 31. Uszkodzone liście na skutek gradobicia (lipiec 2017) 38
Fotografia 32. Pod wpływem silnych wiatrów łamią się ogonki liściowe (lipiec/sierpień 2017 r.) Fotografia 33. Susza roku 2018 doprowadziła do żółknięcia dolnych liści xytree 39
Fotografia 34. bjawy późnojesiennych przymrozków na górnych liściach Fotografia 35. Przemarznięcie górnej części pędu na skutek szybko następujących przymrozków jesienią (koniec sezonu 2016) 40
6. Podsumowanie W oparciu o wyniki i obserwacje po 3. roku prowadzenia doświadczenia (Wrocław/Pawłowice k. Wrocławia), w warunkach gleby lekkiej, można stwierdzić, że: rośliny xytree charakteryzują się dużą dynamiką wzrostu, niezależnie od wariantów uprawy. Najwyższe przyrosty notowano w miesiącach letnich (1,27 cm/dobę w I roku badań do 1,96 cm/ dobę w drugim roku badań i 1,84 cm/dobę w trzecim roku badań). W 2018 r. obwód pnia xytree na wysokości 130 cm (tzw. pierśnica) wyniósł średnio 24,1 cm i nie był zróżnicowany istotnie badanymi czynnikami. Według Majdeckiego średni obwód drzewa powiększa się o 2,5 cm w ciągu roku, więc po przeliczeniu można ocenić wiek przeciętnego drzewa o podobnym obwodzie na ok. 10 lat! W trzecim roku wegetacji rośliny znacząco przyrosły na długość, osiągając wysokość pod koniec wegetacji, średnio - 511,3 cm. Całkowita świeża masa pojedynczej rośliny wyniosła średnio od 741 gramów po I sezonie, w kolejnym - 5441 g (II rok doświadczenia), zaś w sezonie 2018 wzrosła do 15 088 g (III rok doświadczenia), czyli rośliny zwiększyły swoją biomasę o 177% w ciągu jednego sezonu. Po wysuszeniu średnia sucha masa pojedynczej rośliny wynosiła od 212 (I rok doświadczenia) do 2047 g (II rok doświadczenia) i 8183 g w III roku badań. Plon świeżej masy z hektara plantacji kształtował się na poziomie od 0,49 t z ha (I rok) do 3,4 t/ha (II rok) i 9,44 t/ha (III rok). Plon suchej masy roślin wyniósł od 0,13 t/ha (I rok wegetacji) do 1,35 t/ha w drugim roku wegetacji i 5,11 t/ha w III roku badań. Potwierdzają się doniesienia o małych wymaganiach xytree w stosunku do jakości gleby. Nie stwierdzono istotnie statystycznie różnic pomiędzy cechami morfologicznymi drzew nawadnianych i nienawadnianych. Podobnie, badane czynniki (agrotkanina i nawadnianie) nie wpłynęły w sposób istotnie różnicujący świeżą i suchą masy drzew. Nie stwierdzono szkodników i chorób, które stanowiłyby zagrożenie dla xytree. Rośliny są wytrzymale na silne podmuchy wiatru i stabilne (silnie ukorzenione i sztywne pędy, mocno osadzone liście na pędzie). xytree dobrze znosiło okresy suszy glebowej, zwłaszcza w sezonie 2018. Wówczas rośliny były już mocno ukorzenione i dobrze sobie radziły wobec braku opadów w miesiącach letnich. We wrześniu i 41
październiku zaobserwowano, że w miarę obniżania się średnio dobowych temperatur powietrza rośliny zmieniają pokrój (liście stają się sztywniejsze, a ogonki liściowe czerwienieją), natomiast pęd drewnieje, zwłaszcza silnie u podstawy. Zagrożeniem dla młodych drzewek xytree mogą być nornice (zwłaszcza po zastosowaniu agrotkaniny), zające czy sarny, które mogą uszkodzić młode pędy (koziołki mogą ścierać poroże o pnie) lub liście (zające). Nornice uszkadzają podziemne części drzew, co może doprowadzić do wypadnięcia sadzonek (fot. 28) Gradobicie może doprowadzić do uszkodzenia szerokich liści (fot. 31), jednak paulownia łatwo się regeneruje poprzez szybkie wykształcenie nowych liści. Młode pędy (sadzonki) oraz wyrastające po przycięciu w drugim roku wegetacji są przez okres około 2 tyg. bardzo silnie uwodnione i delikatne. Trzeba zachować szczególną ostrożność przy poruszaniu się po plantacji, aby nie uszkodzić pędów. Uszkodzenia mogą także powstać na wskutek silnych wiatrów, szczególnie gdy na młodych pędach rozwiną się już szerokie liście, chwytające silne podmuchy (fot. 29, 30, 32). Pewnym zakłóceniem uprawy może być przemarznięcie wierzchołków pędów, zwłaszcza gdy spadki temperatury nastąpią gwałtownie (fot. 34). Jednak w kolejnym sezonie xytree wypuszcza z pączka znajdującego się poniżej miejsca przemarznięcia nowy pęd, który przejmuje rolę przewodnika. Przy stopniowo obniżającej się temperaturze, czyli długiej jesieni pędy wysychają, drewnieją i nie przemarzają (tak było w sezonie 2018). 7. Literatura Bąbelewski P., Halarewicz A., Liszewski M., Bączek P., 2017. Mieszaniec Paulownia elongata P. fortunei, jako propozycja do nasadzeń na terenach zurbanizowanych, III gólnopolska Konferencja Naukowa "Problemy ochrony roślin na terenach zurbanizowanych" Wrocław-Pawłowice, 13-14 czerwca 2017 r. 2017 s. 26-27 42
Halarewicz A., Liszewski M., Bąbelewski P., Bączek P., 2018. Allelopathic effects of Paulownia tomentosa and hybryd P. elongate x P. fortune on Sinapis alba, Festuca pratensis and Poa pratensis. Allelopathy Journal 43(1):83-92 Jakubowski M., Tomczak A., Jelonek T., Grzywiński W. 2018. Wykorzystanie drewna i możliwości uprawy drzew z rodzaju Paulownia. Acta Sci.Pol. Silv. Colendar. Ratio Ind. Lignar., 17(4), 291-297, http:??dx.doi.org/10.17306/j.afw.2018.4.26 Janoś K. 2017. Paulownia kusi dużymi zyskami. Drzewo szybko rosnące to inwestycyjny hit czy kit? Pobrano 18 wrzesnia 2018 roku z http://www.money.pl/gospodarka/wiadomości/artykul/paulownia-oxytree-drzewa-szybkorosnące, 242,0,2264306.html Liszewski M., Bąbelewski P., 2017. Dynamika wzrostu xytree w pierwszym roku prowadzenia plantacji. Biomasa, 3 (32), 24-26 Liszewski M., Bąbelewski P. 2018. Plantacja xytree - drugi rok badań. Biomasa : ogólnopolski miesięcznik klasy biznes : opinie, analizy, komentarze, energia, rynek, biznes, prawo 2353-9321 2018 nr 8 (48) s. 36-38, il. tab. Dr hab.inż. Marek Liszewski, prof. UPWr 43
44