Badania wpływu gęstości siewu owsa na obecność wybranych agrofagów (choroby grzybowe i chwasty) oraz ich wpływ na jakość ziarna, w uprawie prowadzonej metodami ekologicznymi
Kierownik zadania: dr Wiesław Podyma
Samodzielne stanowisko ds. rolnictwa ekologicznego Programu Rozwoju Obszarów Wiejskich, Krajowej Sieci Obszarów Wiejskich
tel.: 22 733 46 86, e-mail: w.podyma@ihar.edu.pl
Wykonawcy: Wiesław Podyma, Damian Gołębiewski
Według danych GUS, powierzchnia uprawy owsa stanowi obecnie około 7% (około500 tys. ha)ogólnych zasiewów zbóż w Polsce. Zainteresowanie produkcją jest wciąż zbyt niskie w stosunku do korzyści, jakie wynikają ze specyficznych właściwości i zalet tego gatunku. Owies jest mało wymagający pod względem warunków uprawy i tańszy w produkcji niż inne zboża. Doskonale wykorzystuje składniki pokarmowe znajdujące się w glebie, jest tolerancyjny na zakwaszenie podłoża i wykazuje dużą konkurencyjność w stosunku do chwastów. Jako jedyna roślina zbożowa nie jest porażany przez choroby podstawy źdźbła i nie uczestniczy w łańcuchu żywicielskim patogenów. Przy dużym udziale zbóż, powyżej 70%, w strukturze zasiewów w naszym kraju, włączenie owsa w płodozmian jest doskonałym rozwiązaniem, zwłaszcza w rolnictwie ekologicznym. W 2017 roku Krajowy Rejestr (KR) obejmuje 30 odmian owsa, w tym 5 nagoziarnistych. Prace hodowlane, mające na celu obniżenie zawartości łuski, wpłynęły na poprawę wartości pokarmowej ziarna. Owies i produkty owsiane są ważnym źródłem wielu cennych składników o znaczeniu odżywczym i biologicznym. Na uwagę zasługuje najwyższy wśród zbóż poziom frakcji rozpuszczalnej błonnika pokarmowego, aminokwasów egzogennych i składników mineralnych. Uprawiany w warunkach ekologicznych może być cennym surowcem do produkcji ekologicznej żywności. Nie w pełni nadal wykorzystanym gatunkiem jest owies szorstki. Owies szorstki należy traktować jako poszerzenie oferty odmian owsa do uprawy, które dostarczą nowych form uprawnych o podwyższonej odporności na choroby; do uprawy na glebach wadliwych np. słabe piaski; o podwyższonych właściwościach odżywczych.
Rolnictwo ekologiczne przyczyniło się do ponownego wprowadzenia do uprawy szeregu zapomnianych gatunków. Wśród zbóż przykładem może być powszechnie znana i wykorzystywana pszenica orkisz, czy obecnie zyskująca popularność pszenica płaskurka. Szereg gatunków roślin uprawnych czeka na ich ponowne odkrycie. Do takich gatunków należy owies szorstki o unikalnej charakterystyce składu ziarna. Gatunek ten znalazł się w wykazie gatunków, które wpisuje się do Krajowego Rejestru. Zgodnie z ustawą o nasiennictwie wprowadzenie do uprawy owsa szorstkiego wymaga rejestracji jego odmian. Ustawa przewiduje możliwość rejestracji odmian regionalnych ważnych dla zachowania różnorodności biologicznej. W tym celu mogą zostać wykorzystane odmiany miejscowe, zgromadzone w banku genów (Kotlińska i inni 2015). Zgodnie z rozporządzeniem (WE) Nr 834/2007 do wytwarzania produktów innych niż nasiona i wegetatywny materiał rozmnożeniowy stosuje się wyłącznie nasiona oraz materiał rozmnożeniowy wyprodukowany metodami ekologicznymi. Brak odmian w rejestrze ogranicza uprawę tego gatunku zwłaszcza w rolnictwie ekologicznym.
Owies w istotny sposób różni się swoim składem chemicznym od pozostałych zbóż. W jego ziarnie występuje korzystna kombinacja składników odżywczych, co stanowi o jego dużej przydatności w żywieniu człowieka. Białko owsa jest cenniejsze i bogatsze w aminokwasy egzogenne w porównaniu z innymi zbożami. Wyniki podstawowych analiz chemicznych ziarniaków owsa szorstkiego wykazały wyższą niż w ziarniakach owsa zwyczajnego zawartość białka, tłuszczu i włókna. Średnio owies szorstki zawiera 27–52% więcej białka, 14–27% więcej tłuszczu and 38–72% więcej cukrów niż owies zwyczajny (Kuszewska, Korniak 2009). Może być wykorzystywany do konsumpcji jako płatki, mąką lub gotowane ziarno.
Gęstość siewu zmieniając zasadniczo rozkrzewienie, wysokość i ulistnienie łanu, zmienia również warunki rozwoju chorób, przez co wpływa na tempo namnażania i rozprzestrzeniania się patogenów oraz wielkość strat. Ponadto rośliny rosnące w warunkach dobrego oświetlenia przy optymalnej obsadzie są bardziej odporne na wyleganie i porażenie przez choroby .
Owies, w porównaniu z innymi zbożami krzewi się najsłabiej, dlatego pożądaną liczbę wiech na jednostce powierzchni uzyskuje się przede wszystkim przez stosowanie odpowiedniej gęstości siewu . Zagęszczenie siewu zwiększa obsadę wiech na jednostce powierzchni, lecz z reguły prowadzi do zmniejszenia liczby i masy ziarna z wiechy oraz liczby kłosków w wiesze, a więc obniża potencjał plonowania. U owsa elementami decydującymi o plonie ziarna jest liczba wiech z jednostki powierzchni, liczba kłosków i ziaren w wiesze oraz masa 1000 ziarniaków, na które wpływ ma gęstość siewu .
Tobiasz-Salach i Bobrecka-Jamro [2001] obserwowali zmniejszanie się liczby i masy ziarna z wiechy już przy wzroście ilości wysiewu owsa z 400 do 500 szt/m². Kozłowska-Ptaszyńska [2000] podzieliła nowe odmiany owsa na trzy grupy pod względem zagęszczenia. Odmiany nagoziarniste znalazły się w grupie, która wymaga gęstego siewu (800 szt/m²). Owies reaguje na duże zagęszczenie roślin redukcją liczby ziaren w wiesze. Dla uzyskania optymalnej obsady wiech zaleca się wysiew w ilości 500-600 szt/m². Przy rzadkiej obsadzie roślin mamy do czynienia z pojawieniem się szkodliwej liczby chwastów.
Cel i uzasadnienie podjęcia badań
Celem badań przeprowadzonych w warunkach ekologicznego gospodarstwa rolnego będzie określenie wpływu gęstości siewu odmian owsa zwyczajnego i owsa szorstkiego, na agrofagi (choroby, chwasty), plonwanie oraz parametry jakościowe ziarniaków.
Do głównych czynników agrotechnicznych wpływających na plonowanie roślin należą: nawożenie i gęstość siewu. Dotychczasowe badania wykazały, że różne odmiany owsa wymagają do prawidłowego wzrostu i rozwoju odpowiedniej gęstości siewu. Stosunkowo mało jest badań dotyczących reakcji odmian na gęstość siewu w odniesieniu do wartości użytkowej ziarna. W pracy zwrócona zostanie uwaga nie tylko na reakcję badanych odmian na agrofagi wyrażona poprzez plon, lecz także na cechy jakościowe decydujące o wartości paszowej i pokarmowej ziarna i jego przydatności technologicznej do przetwórstwa.
Wzrost zainteresowania uprawą owsa szorstkiego wymaga opracowania odpowiedniej agrotechniki dla tego gatunku. Z uwagi na odmienny genotyp owies szorstki może wykazywać inne wymagania co do niektórych czynników agrotechnicznych w stosunku do owsa zwyczajnego. W dostępnej literaturze brak jest informacji dotyczących współdziałania odmian z gęstością siewu na plonowanie.
Materiał i metody
Podzadanie 1. Badania wpływu gęstości siewu odmian i populacji owsa na obecność wybranych agrofagów (choroby grzybowe i chwasty)
Przedmiotem badań będzie 5 odmian owsa zwyczajnego oraz 5 populacji miejscowych owsa szorstkiego.
Doświadczenia ścisłe z owsem szorstkim na ziarno zostaną założone w Radzikowie na certyfikowanym ekologicznym polu doświadczalnych. Przeprowadzono zostanie dwuczynnikowe doświadczenie polowe z odmianami owsa zwyczajnego i owsa szorstkiego. Pierwszym czynnikiem doświadczenia będzie gęstość siewu: 300, 400 i 500 ziaren.m-2, a drugim odmiany (5 odmian owsa zwyczajnego i 5 odmian owsa szorstkiego).
Do najbardziej popularnych patogenów atakujących owies zaliczyć można rdzę wieńcową, która stanowi duże zagrożenie. W latach sprzyjających rozwojowi choroby może ona znacznie ograniczyć plonowanie (w doświadczeniach COBORU obserwowana jest w 74% doświadczeń). Dość powszechną chorobą jest także helmintosporioza (występuje w 63% doświadczeń). Choroby o mniejszym znaczeniu gospodarczym to mączniak prawdziwy i rdza źdźbłowa (obecne w około 20% doświadczeń). Stopień porażenia chorobami będzie oceniany w miarę pojawiania się patogena. Określona zostanie liczba wiech.m-2. Po zbiorze określony zostanie plon ziarna i komponenty plonu:, liczbę ziaren w wiesze, masę 1000 ziaren. Produktem użytkowym z doświadczenia będą ziarniaki dojrzałych roślin. Wykonana zostanie ocena zawartości suchej masy, białka, tłuszczu, błonnika, skrobi i popiołu z wykorzystanie techniki NIR.
Badania stopnia zachwaszczenia
Analiza zachwaszczenia łanu zostanie wykonana tydzień przed zbiorem owsa, z powierzchni 1 m2, metodą wagowo-ramkową, w trzech powtórzeniach. Badania będą obejmowały ocenę składu gatunkowego, liczebności poszczególnych gatunków oraz oznaczenie świeżej i powietrznie suchej masy chwastów. Struktura zbiorowisk chwastów w badanych uprawach zostanie opisana za pomocą dwóch wskaźników ekologicznych: indeksu różnorodności Shannona H’ oraz indeksu dominacji Simpsona SI.
Doświadczenie obejmie:
- Wysiew nasion w optymalnym terminie i warunkach przy zróżnicowanej gęstości siewu (300, 400, 500) na polu ekologicznym.
- Uprawę roślin i obserwacje odporności na choroby w trakcie rozwoju osobniczego.
- Ocena zachwaszczenia
- Zbiór plonu i analiza ziarna
- Analizę pożniwną wiech i ziarna
Zbiór doświadczenia na ziarno zostanie wykonany kombajnem poletkowym, a zbiór doświadczenia na biomasę zostanie wykonany kosiarką do zielonek.
Spodziewane rezultaty:
- Ocena reakcji odmian i linii hodowlanych przy różnej gęstości siewu na agrofagi (choroby i chwasty).
Podzadanie 2. Badania zmian jakościowych plonu ziarniaków odmian w zależności od presji agrofagów
Cel:
Określenie zmian zawartości składników prozdrowotnych (frakcji rozpuszczalnej i nierozpuszczalnej błonnika pokarmowego oraz składników antyoksydacyjnych) w ziarnie odmian owsa zwyczajnego i linii owsa szorstkiego.
Do związków bioaktywnych korzystnie oddziałujących na organizm człowieka, naturalnie występujących w ziarnie zbóż należą błonnik pokarmowy oraz związki polifenolowe.
Owies i jego produkty są ważnym źródłem rozpuszczalnego błonnika, o udowodnionym w badaniach klinicznych działaniu prozdrowotnym. Frakcja ta zwiększając lepkość treści pokarmowej, a także tworząc błonę na powierzchni jelit ogranicza wchłanianie cholesterolu z pożywienia, jak również zmniejsza poposiłkowy wzrost stężenia glukozy we krwi (Davy i in. 2002; Granfeldt i in., 2008). Ponadto udowodniono jej działanie antybakteryjne, w kontekście badań z E. coli i B. subtilis. Co więcej, polimery wchodzące w skład tej frakcji wykazują działanie chemoprotekcyjne w przypadku metylosiarczanu metanu (MMS), będącego czynnikiem mutagennym. Coraz częściej wskazuje się również na możliwość działania przeciwnowotworowego rozpuszczalnej frakcji błonnika pokarmowego.
Błonnik pokarmowy nierozpuszczalny w wodzie, poprzez mechaniczne drażnienie ścian jelita, wpływa na zwiększenie perystaltyki, chroni przed uchyłkowatością jelit, żylakami odbytu, a nawet chorobą nowotworową. Ponadto ma zdolność do wiązania nadmiaru kwasu solnego w żołądku. Znaczący jest również fakt, iż dieta bogata w błonnik owsiany działa leczniczo na uzębienie hamując rozwój próchnicy (Gibiński i in., 2005).
Do związków polifenolowych owsa o właściwościach przeciwutleniających zaliczane są: kwasy fenolowe, ich estry i amidy, alkilofenole, flawonoidy i awentramidy występujące jedynie w owsie. Te ostatnie wyróżniają opisywany gatunek na tle innych zbóż, ze względu na swoją stabilność temperaturową i nawet trzykrotnie większą aktywność w porównaniu do kwasu kawowego. Związki fenolowe pełnią w organizmie rolę tzw. zmiataczy wolnych rodników, m.in. zapobiegając degradacji DNA, mającej związek ze starzeniem organizmu. Odznaczają się również działaniem spowalniającym rozwój bakterii i farmakologicznym, poprawiając funkcjonowanie układu krwionośnego.
Badania nad Avena strigosa, w kontekście przedstawionych właściwości funkcjonalnych owsa, mają duże znaczenie. Gatunek ten charakteryzuje się większą zawartością okrywy owocowo-nasiennej, w porównaniu do innych zbóż, w tym również owsa zwyczajnego. Ta frakcja ziarna jest bogatym źródłem substancji o charakterze bioaktywnym, a jej świadome spożycie ma kluczowe znaczenie w profilaktyce chorób nowotworowych, układu krążenia i szeregu innych schorzeń cywilizacyjnych.
Materiały i metody:
Badane będzie 30 próbek ziarna. Określona zostanie frakcja rozpuszczalna nieskrobiowych polisacharydów, frakcja nierozpuszczalna nieskrobiowych polisacharydów, całkowita zawartość nieskrobiowych polisacharydów, frakcja rozpuszczalna arabinoksylanów, frakcja nierozpuszczalna arabinoksylanów, całkowita zawartość arabinoksylanów, lignina Klasona, polifenole ogółem z zastosowaniem odczynnika Folina-Ciocalteu. Zostanie wykonana analiza statystyczna: Test Tukey’a.
Zachowanie odpowiedniego składu chemicznego ziarniaków jest szczególnie ważne ze względu na ich prozdrowotne właściwości.
Spodziewane rezultaty:
- Zostaną ocenione odmiany owsa zwyczajnego pod względem wpływu gęstości siewu i zachwaszczenia na cechy jakościowe ziarna owsa zwyczajnego i owsa szorstkiego.
- Określone zostaną warunki powstawania najwyższej jakości surowców z owsa.