WPŁYW ODMIANY, ŚRODOWISKA I TECHNOLOGII UPRAWY NA JAKOŚĆ ZIARNA PSZENICY OZIMEJ I JAREJ W UŻYTKOWANIU NA CELE CHLEBOWE Jan Rozbicki 1, Magdalena Wijata 1, Grzegorz Sobczyński 1, Marcin Studnicki 2, Dariusz Gozdowski 2, Stanisław Samborski 1 1 Katedra Agronomii, 2 Katedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Puławy, Konferencja Naukowa JAKOŚĆ A WYKORZYSTANIE ZIARNA ZBÓŻ

Bezpieczeństwo żywnościowe (food security) i bezpieczeństwo żywności (food safety) Wyżywić 9,5 mld mieszkańców Ziemi w 2050 roku Prognozowany wzrost produkcji światowej *- bez ryżu Bieżący roczny przyrost produkcji (%) Oczekiwany przyrost do 2050 r. (%) Kukurydza 1,667 (56) Ryż 1,042 (35) Pszenica0,938 (31,5) Prognozowane potrzeby żywnościowe tworzą sprzyjające okoliczności zewnętrzne do rozwoju rolnictwa i gospodarki żywnościowej w Polsce (Źródło: Aleksandratos N., Bruinsma J World agriculture towards 2030/2050, the 2012 revision. ESA Working paper 12-03, Jun Rome: Food and Agriculture Organization of United Nations) Oczekiwany przyrost produkcji (tony) Oczekiwana produkcja (tony) Zboża*940 mln3 mld

Interakcja genotyp (G) x środowisko (E) x technologia uprawy (M) (G x E x M) Rozwój wiedzy o interakcji G x E x M oraz rejonizacja odmian zwiększy wykorzystanie postępu hodowlanego w praktyce rolniczej. Niezbędne jest zwiększenie sieci doświadczeń PDO prowadzonych przez COBORU w Polsce wschodniej oraz szersze włączenie do badań pracowników uczelni i instytutów (Źródło: Mądry W., Iwańska M Przydatność metod oraz miar statystycznych do oceny stabilności i adaptacji odmian: przegląd literatury. Biul. IHAR 260/261.) Interakcja genotyp x środowisko x technologia uprawy: wyraża się odmienną (zwykle nierównoległą) reakcją np. plonu, cech jakościowych plonu na warunki środowiska i intensywność uprawy dla poszczególnych odmian Stabilność plonowania odmiany: podobieństwo reakcji plonu do średniej środowiskowej reakcji plonu badanej populacji odmian Szeroka adaptacja odmiany: zdolność odmiany do wysokiej produktywności w zmiennych warunkach środowiskowych i systemach uprawy Wąska (lokalna) adaptacja odmiany: zdolność odmiany do wysokiej produktywności w docelowych rejonach

Gap analysis Y G - Luka plonu (yield gap)(%) Y G = Y A - Y F / Y A x100% Czynniki ograniczające wielkość plonu: niedostatek wody i azotu, pH gleby, niska zawartość P K Mg S oraz materii organicznej Istnieje możliwość oszacowania „yield gaps” oraz ilościowego określenia czynników ograniczających plonowanie roślin w poszczególnych regionach kraju. Dla bezpieczeństwa żywnościowego większe znaczenie ma zmniejszenie luki plonu niż wzrost plonu potencjalnego. Hatfield J., Walthall Ch Meeting global food needs: realizing the potential via genetics x environment x management interactions. Agronomy Journal 107: 4. Gatunek Średni plon COBORU (t/ha) (2013)Średni plon GUS (t/ha) (2013) Luka plonu (%) Pszenica 7,924,4443,9 Żyto 6,652,8657,0 Rzepak 4,522,9135,6 Kukurydza 10,96,5839,6 Ziemniak 44,721,152,8 plon rolnika (farmera), plon uzyskiwany przez producenta rolnego (średnie plony GUS) plon osiągalny, plon uzyskiwany w warunkach pogodowych i uprawowych bliskich optimum (np. plon z doświadczeń PDO) zwiększać plon potencjalny czy plon farmera?

Cel pracy Celem pracy było określenie zmienności plonu i cech jakościowych ziarna pszenicy ozimej oraz jarej pochodzącego z doświadczeń prowadzonych w ramach Porejestrowego Doświadczalnictwa Odmianowego (PDO), w zależności od odmiany, warunków środowiska i intensywności technologii uprawy oraz określenie wpływu tych czynników na cechy jakości ziarna

Chrząstowo Węgrzce Lisewo Seroczyn Białogard Tomaszów Bolesławiecki Lućmierz Skołoszów Radostowo Rawino Masłowice Głębokie Stacje i zakłady doświadczalne oceny odmian COBORU z których pochodziło ziarno do badań - pszenica jara - pszenica ozima - obie formy pszenicy

Odmiany pszenicy jarej

Odmiany pszenicy ozimej

Układ doświadczalny w Porejestrowym Doświadczalnictwie Odmianowym (PDO) Technologia uprawy: a1 – przeciętny poziom a2 – intensywny poziom Układ losowanych bloków (split-block) (fot. G.Sobczyński)

Poziom technologii uprawy -* – w zależności od stanu roślin -** – w zależności od intensywności występowania owadów Wyszczególnienie Poziom a 1 (przeciętny poziom) Poziom a 2 (Intensywny poziom) Nawożenie azotem + a1+ 40 kg/ha Zaprawianie nasion/ziaren ++ Nawożenie dolistne -* + Fungicydy -+ Herbicydy ++ Insektycydy -** Regulator wzrostu -+

Zakres badań oznaczenie wielkości plonu ziarna i jego składowych (liczba kłosów na jednostce powierzchni, liczba ziaren w kłosie oraz masa tysiąca ziaren) (fot. G.Sobczyński )

Zakres badań oznaczenie cech jakościowych ziarna techniką bliskiej podczerwieni (NIR) – zawartość białka, glutenu, skrobi, wskaźnik sedymentacyjny testem Zeleny’ego oraz gęstość ziarna Urządzenie Infratec Grain Analyzer do niedestrukcyjnej oceny jakości ziarna (fot. G.Sobczyński)

WynikiWyniki

Udział (%) poszczególnych czynników i ich interakcji w całkowitej zmienności analizowanych cech dla pszenicy jarej *poziom istotności=0,05; **poziom istotności=0,001 Źródło zmienności Komponenty wariancyjne (%) Plon ziarna (GY) Zawartość białka (PC) Zawartość skrobi (SC) Zawartość glutenu mokrego (WGC) Test sedymentacji Zeleny’ego (SV) Gęstość ziarna w stanie zsypnym (TW) Year (Y)0,19 0,01 Location (L)39,9**24,3**42,5**12,1**24,8**48,2** Y*L39,3**33,7**23,9**39,7**23,9**25,5** Genotype (G)2,84*7,45*11,2**13,5**15,9**8,08* Y*G0,01 0,44 0,01 0,57 0,97 L*G0,79 2,50*3,32*3,05 1,50 1,59 Y*L*G3,50*3,52*5,95*4,08*4,93*3,08* Crop management (M)7,84*5,98*2,48*7,07*7,67*5,70* Y*M0,96 1,61 0,00 1,23 0,01 0,00 L*M1,50*1,82 1,94 1,33 3,31*0,71 Y*L*M2,61*18,5**8,53*17,7**17,3**6,03* G*M0,12 0,06 0,13 0,08 0,01 Y*G*M0,24 0,07 0,12 0,01 L*G*M0,24 0,01 0,03 0,07 Y*L*G*M0,01

Udział (%) poszczególnych czynników i ich interakcji w całkowitej zmienności analizowanych cech dla pszenicy ozimej *poziom istotności=0,05; **poziom istotności=0,001 Źródło zmienności Komponenty wariancyjne (%) Plon ziarna (GY) Zawartość białka (PC) Zawartość skrobi (SC) Zawartość glutenu mokrego (WGC) Test sedymentacji Zeleny’ego (SV) Gęstość ziarna w stanie zsypnym (TW) Year (Y) 2,14 2,05 41,3**2,32 8,60*0,01 Location (L) 55,5**8,65*4,98 7,78*0,24 28,2** Y*L 18,8**0,13 22,6**0,15 0,54 52,0** Genotype (G) 0,86 9,84*8,24*8,88*17,3**11,4** Y*G 0,24 7,92*1,21 7,08*14,6**0,45 L*G 0,29 6,48*2,30 13,5**0,84 0,80 Y*L*G 3,19 28,3**6,67*24,5**19,3**3,43 Crop management (M) 15,0**2,16 0,24 2,43 16,4**2,36 Y*M 0,43 16,5**0,00 14,9**0,44 0,01 L*M 2,01 6,39*3,83 6,61*0,54 0,17 Y*L*M 1,41 11,1**8,46*11,2**18,9**1,06 G*M 0,05 0,15 0,01 0,16 0,64 0,01 Y*G*M 0,10 0,11 0,03 0,11 0,54 0,04 L*G*M 0,01 0,15 0,06 0,15 0,14 0,07 Y*L*G*M 0,01 0,11 0,01 0,18 0,94 0,01

Standaryzowane średnie wartości badanych cech * - istotne przy poziomie α=0,05

Analiza Składowych Głównych (PCA) GY - Plon ziarna PC - Zawartość białka SC - Zawartośc skrobi WGC - Gluten mokry SV - Wskaźnik sedymentacyjny TW - Gęstość ziarna BIA - Białogard CHR - Chrząstowo LIS - Lisewo LUC - Lućmierz SER - Seroczyn TOM - Tomaszów Bol. WEG - Węgrzce GLE - Głębokie MAS - Masłowice RAD - Radostowo RAW - Rawino SKO - Skołoszów GLE - Głębokie

Analiza Składowych Głównych (PCA) GY - Plon ziarna PC - Zawartość białka SC - Zawartośc skrobi WGC - Gluten mokry SV - Wskaźnik sedymentacyjny TW - Gęstość ziarna

Analiza Składowych Głównych (PCA) ARA - Arabella BOM - Bombona HEW - Hewilla IZE - Izera KAN - Kandela KAT - Katoda TOR - KWS Torridon ŁAG - Łagwa MON - Monsun OST - Ostka Smolicka PAR - Parabola RAD - Radocha STR - Struna TRA - Trappe TYB - Tybalt ARK - Arkadia AST - Astoria BAM - Bamberka BOG - Bogatka FIG - Figura OZO - KWS Ozon LEG - Legenda LIN - Linus MUS - Muszelka PAT - Patras PRA - Praktik SAI - Sailor SKA - Skagen SMU - Smuga TUL - Tulecka GY - Plon ziarna PC - Zawartość białka SC - Zawartośc skrobi WGC - Gluten mokry SV - Wskaźnik sedymentacyjny TW - Gęstość ziarna

Analiza Składowych Głównych (PCA) GY - Plon ziarna PC - Zawartość białka SC - Zawartośc skrobi WGC - Gluten mokry SV - Wskaźnik sedymentacyjny TW - Gęstość ziarna

PodsumowaniePodsumowanie Interakcja genotyp x środowisko x technologia uprawy kształtuje praktyczne wszystkie wyróżniki jakości ziarna przeznaczanego na cele chlebowe, najsilniej na badane wyróżniki jakości wpływa wspólny efekt środowiskowy lokalizacji i roku uprawy Z genotypem związane są istotnie cechy kompleksu białkowego, szczególnie test sedymentacji Technologia uprawy pozwala kontrolować głównie plon ziarna (w większym stopniu w pszenicy ozimej), zawartość białka, glutenu mokrego i test sedymentacji Zeleny’ego

Dziękuję za uwagę

Wyniki – średnie i współczynniki zmienności cech Wyszczegól- nienie Pszenica ozimaPszenica jara Plon ziarna Zaw. białka Zaw. skrobi Gluten mokry Wsk. seydmentacyjny Zeleny’ego Gęstość ziarna Plon ziarna Zaw. białka Zaw. skrobi Gluten mokry Wsk. seydmentacyjny Zeleny’ego Gęstość ziarna Ogółem średnia 8,1011,769,625,237,580,46,0112,167,825,739,779,7 min. 3,477,4963,914,216,165,31,817,7158,716,916,356,5 maks. 13,316,673,938,272,689,110,519,172,143,376,288,0 Odchylenie standardowe 1,981,434,059,664,541,451,551,662,254,3312,185,50 Współczynnik zmienności (%) 24,412,42,0616,125,85,6525,813,73,3116,830,76,90