Wojciech Litwińczuk, Beata Jacek

Wojciech Litwińczuk, Beata Jacek

Paulownia puszysta (Paulownia tomentosa) jest stosunkowo młodym gatunkiem uprawnym!? (pierwszy podręcznik do prawy 1000 l pne! W uprawie > 2600 lat) Jest drzewem ozdobnym z kwiatów i liści. W niektórych krajów wykorzystywana jest do produkcji leków i parafarmaceutyków

ROŚLINY typu C 4 kukurydza (Zea mays), trzcina cukrowa (Saccharum officinarum), miskant (Miscanthus sp.), szarłat wyniosły / wiechowaty (Amaranthus cruentus), paulownia puszysta (Paulownia tomentosa) Ekologiczne i gospodarcze znaczenie fotosyntezy C 4 ok. 1% gatunków roślin, ok. 5% biomasy ziemskiej, ok. 20-30% wiązania węgla na lądach,, wysoka wydajność wykorzystania azotu, wysoka odporność na niedobór wody.

Jedno z najszybciej rosnących drzew na świecie! Wzrost roślin w kolekcji mutantów genomowych paulowni (zdj.: VI, VII, VIII 2015 r, VIII 2016 r.)

Gęstość drewna: 260-330 kg/m3

juwenilne liście nawet 1m średnicy 22,6% białka ; wartość żywieniowa podobna do lucerny lubiane przez bydło, kozy, owce, dzikie zwierzęta pasza dla zwierząt

Wybrane zalety paulowni: silne (ok. 2-4 m) roczne odrosty po cięciu, szybkie wysychanie pędów po zbiorach, wysoka zdolność do regeneracji pędów z podstawy pędu i korzeni, po ich ścięciu lub uszkodzeniu przez mróz. pobieranie dużych ilości N i P z gleby, możliwość sadzenia na glebach skażonych metalami ciężkimi (Pb, Zn) i zdegradowanych (rekultywacja terenów pokopalnianych, zapobieganie erozji)

USA 8-letnie uprawy 930 kg N/ha Utylizacja osadów z oczyszczalni ścieków, gnojowicy, kurzeńca. Ze względu na bardzo silne, coroczne przyrosty paulownia zaczyna być używana do produkcji biomasy wykorzystywanej w przemyśle papierniczym i energetycznym (bezp. spalanie, bioetanol, piroliza). Aktualnie ma to miejsce w krajach o klimacie cieplejszym, niż polski.

Przeszkodą we wprowadzeniu upraw paulowni puszystej mogą być jej wysokie wymagania termiczna, zwłaszcza w fazie młodocianej roślin. Rośliny (część nadziemna) wytrzymują spadki temperatur do -20 (-25) o C. Paulownia fortunei -5-10 o C Paulownia elongata -15-18 o C Paulownia tomentosa -20-25 o C Strefa klimatyczna Temperatury minimalne 7B -15/-12 o C 7A -18/-15 o C 6B -20/-18 o C 6A -23/-21 o C 5B -26/-23 o C 5A -29/-26 o C [Tumiłowicz 2000]

W Zakładzie Fizjologii i Biotechnologii Roślin Wydziału Biologiczno-Rolniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego rozpoczęto prace nad introdukcją paulowni puszystej. Cel - wyhodowanie genotypów paulowni puszystej charakteryzujących się m.in.: silnym wzrostem, zmniejszonymi wymaganiami termicznymi, tolerancją na metale śladowe, przydatnych do upraw bioenergetycznych i fitoremediacji gleby.

Informacje dotyczące wzrostu i plonowania paulowni w Europie są skąpe. Brakuje zwłaszcza wiarygodnych wiadomości na temat zachowania się tych roślin w Polsce. Celem obecnej prezentacji jest: przedstawienie wzrostu wybranych rodów paulowni puszystej w dwóch pierwszych latach wegetacji wstępna ocena przydatności tego gatunku do uprawy z przeznaczeniem do produkcji biomasy w południowo-wschodniej Polsce.

Pochodzenie badanych rodów paulowni puszystej Lp Symbol Miejscowość Miejsce pochodzenia nasion 1 Bg Boguchwała k. Rzeszowa Prywatna posesja <<< USA 2 Bl Bolestraszyce k. Przemyśla Arboretum 3 Bd Bydgoszcz IHAR, w Radzikowie, Oddział w Bydgoszczy 4 Cr Kraków Ogród Botaniczny UJ w Krakowie 5 Kr Krym Nieznane 6 LuB Lublin Ogród Botaniczny UMCS w Lublinie 7 LuD Lublin Ogród Botaniczny UMCS w Lublinie 8 LuP Lublin Prywatna posesja <<< Australia 9 Po Poznań Ogród Botaniczny UAM w Poznaniu 10 Ru Rumunia Kampus uniwersytecki w Oradea 11 Wa Warszawa Ogród Botaniczny Uniwersytetu Warszawskiego 12 We Węgry Nieznane < firma nasienna 13 Wr Wrocław Ogród Botaniczny Uniwersytetu Wrocławskiego

Doświadczenia polowe założono w ½ czerwca 2014 r. w południowo-wschodniej Polsce. Doświadczenie I (Grochowe k. Mielca) - gleba piaszczysta VI. klasy bonitacyjnej, - nawieziona przed posadzeniem roślin osadami ściekowymi (80 t/ha), Doświadczenie II (Świlcza k. Rzeszowa) - gleba organiczna (torf niski) III. klasy, - nawożona osadami ściekowymi w międzyrzędziach w 2. roku wegetacji. Rośliny posadzono w układzie rzędowo-pasowym I. (3 m + 0,75 m) x 0,5 m (10 tys. roślin/ha) II. (6,4 m + 1,5 m) x 0,35 m (7 tys. roślin/ha)

Wybrane właściwości pędów rodów paulowni puszystej po pierwszym i drugim roku wegetacji badane cechy długość pędu [cm] gleba słaba (Grochowe) gleba żyzna (Świlcza) 1. rok 2. rok 1. rok 2. rok 55,6 (47,2 67,3-We *** ) 26 % a) 70,2 (54,5 89,2-LuP *** ) 35 % 85,5 (65,6 95,5-We *** ) 25 % 173,7 (152,7 227,6-LuP *** ) 27 % łączna długość pędów [cm] 61,9 (52,8 84,2-LuP *** ) 38 % 124,1 (70,8 210,6- LuP *** ) 67 % 96,6 (65,6 111,3-LuP *** ) 36 % 324,8 (217,8 500,3-LuP *** ) 60 % liczba pędów [szt.] średnica podstawy pędu [cm] 1,2 (1,0 1,5-LuP *** ) 43 % 1,7 (1,5 1,9-We *** ) 19 % 2,3 (1,7 3,2-LuP *** ) 50 % 1,5 (1,3 1,7-LuP ns ) 29 % 1,2 (1,0 1,4-LuP ** ) 38 % 1,7 (1,5 2,0-LuD ** ) 32 % 2,3 1,6 3,0-LuD *** ) 53 % 2,8 (2,4 3,6-LuP *** ) 35 % a) średnia, (wartość minimalna i maksymalna symbol rodu, poziom istotności różnic między rodami), współczynnik zmienności

Wybrane właściwości pędów rodów paulowni puszystej po pierwszym i drugim roku wegetacji badane cechy świeża masa pędów [g] sucha masa pędów [g] zawartość suchej masy w pędach [%] gleba słaba (Grochowe) gleba żyzna (Świlcza) 1. rok 2. rok 1. rok 2. rok 99,2 (63,2 145,1-We * ) 34 % 29,2 (19,3 43,5-We ns ) 35 % 29,4 (27,6 30,5-Bd ns ) 5 % - - - - - - 464,8 (334,9 812,2-LuP**) 37 % 176,6 (136,7 293,5-LuP) 27 % 38,2 (35,0 43,9-Bl) 6 % a) średnia, (wartość minimalna i maksymalna symbol rodu, poziom istotności różnic między rodami), współczynnik zmienności

Rośliny paulowni puszystej w pierwszym (po lewej) i w drugim roku wegetacji (po prawej) [IX 2014 r., Grochowe ; IX 2015 r., Świlcza]

Zbiory pędów paulowni po drugim roku wegetacji [2015 r., Świlcza]

Wybrane właściwości liści rodów paulowni puszystej po pierwszym i drugim roku wegetacji badane cechy długość blaszki liściowej [cm] szerokość blaszki liściowej [cm] świeża masa liścia [g] sucha masa liścia [g] zawartość suchej masy w liściach [%] gleba słaba (Grochowe) gleba żyzna (Świlcza) 1. rok 2. rok 1. rok 2. rok 24,5 (22,1 27,4-We *** ) 16 % a) 30,1 (26,4 33,5-We *** ) 19 % 18,2 (15,2 21,8-We ns ) 17 % 5,1 (4,2 6,3-We * ) 15 % 28,2 (26,0 30,7-LuD ns ) 11 % 15,0 (13,3 19,2-LuP *** ) 29 % 19,3 (16,0 24,4-LuP *** ) 29 % 7,9 (5,3 10,6-LuP ns ) 40 % 1,7 (1,2 2,4-LuP ns ) 41 % 22,6 (18,3 26,8-Po ns ) 24 % - - - - - 29,2 (25,9 38,2-LuP *** ) 23 % 36,9 (33,7 46,8-LuP *** ) 24 % 31,0 (26,9 42,4-LuP ns ) 19 % 7,4 (6,5 9,6-LuP ns ) 22 % 23,9 (22,1 25,7-We ns ) 9 % a) średnia, (wartość minimalna i maksymalna symbol rodu, poziom istotności różnic między rodami), współczynnik zmienności

Liście paulowni [1., 2., 4. rok wegetacji]

Ciepło spalania jednorocznych pędów paulowni: 14,8 18,2 MJ/kg liści paulowni: 15,9 18,7 MJ/kg wierzba 18,8 MJ/kg ; topole 18,6 MJ/kg ; węgiel 34 MJ/kg. Liście: pasza dla zwierząt? kompost? wermikompost? podpałka? Właściwości 4-miesięcznych, tegorocznych przyrostów paulowni organ świeża masa sucha masa zawartość suchej masy [g] [g] [%] liście (11 szt) 623,4 168,1 26,9 pęd (1 szt; 1,7 m) 485,5 152,8 31,7 proporcja [%] 128 110 85

Zmienność roślin paulowni w drugim roku wegetacji [2015 r., Świlcza] Zmienność między rodami: 27 60 % Zmienność w obrębie najlepszych rodów: > 20 % Zmienność zawartości suchej masy w pędach: 5 6 %!

Badane rody różniły się istotnie pod względem zimotrwałości. Liczba wypadów: 19,2 % (Grochowe), 15,8 % (Świlcza). Najsilniej rosnące rody ( LuP, LuD i We ): <8 % (Grochowe; < 14 % (Świlcza). Najbardziej wrażliwe rody: > 35 %.

Wnioski Uprawy paulowni puszystej mogą stanowić wartościowe i wydajne źródło biomasy w południowo-wschodniej Polsce. Badane rośliny paulowni różniły się pod względem siły wzrostu i zimotrwałości, między i w obrębie rodów, co powinno umożliwić wyselekcjonowanie silnie rosnących genotypów, lepiej dostosowanych do polskich warunków klimatycznych. Biomasa z paulowni charakteryzuje się korzystnymi walorami energetycznymi, tj. porównywalną wartością ciepła spalania biomasy do wierzby i topoli, a jednocześnie stosunkowo niską wilgotnością. W przypadku zakładania plantacji paulowni na suchych glebach piaszczystych konieczne jest założenie instalacji nawadniającej i prawidłowe nawożenie.

Problemy!

Żerowanie szkodników na liściach paulowni puszystej

odrosty korzeniowe

ETAPY MIKROROZMNAŻANIA ROŚLIN Etap "0" Wytworzenie roślin matecznych Etap "I" Zakładanie i stabilizacja kultur in vitro Etap "II" Namnażanie pędów (proliferacja kultur) Etap "III" Ukorzenianie pędów in vitro Etap "IV" Adaptacja roślin in vivo

I. Inicjacja i stabilizacja kultur (1-3 miesięcy) II. Proliferacja pędów (subkultura 4-6 tygodni) wsp. rozmn. tygodnie 0 6 12 18 24 30 36 42 4 1 4 16 64 256 1024 4096 10240 10 tys. 8 1 8 64 512 4096 32768 262144 1048576 1 mln wsp. rozmn. tygodnie 0 5 10 15 20 25 30 35 40 3 1 3 9 27 81 243 729 2187 4374 4 tys. 6 1 6 36 216 1296 7776 46656 279936 839808 0,8 mln

III. Ukorzenianie pędów in vitro (2 tyg.; ok. 100 % pędów) III+IV. Ukorzenianie pędów in vivo (5-6 tyg.) a. ukorzenianie po osłonami (2 tyg. ; 90-100 % pędów) b. produkcja rozsady (2-3 tyg.) c. hartowanie rozsady (1 tydz.) III+IV a. III+IV b. III+IV c.

Rozsada paulowni (rośliny traktowane szczepionką mikoryzową Mykoflor góra, kontrolne dół) Korzenie paulowni w symbiozie ze strzępkami grzybów

selekcja wariantów paulowni tolerancyjnych na stresy abiotyczne (PEG, NaCl, Zn, Hg)

Mutanty genomowe paulowni: 2C diploid, 4D - tetraploid Regeneracja in vitro pędów z fragmentów zalążni paulowni.

Dziękuję za uwagę