The European Ryegrass Core Collection: A Tool to Improve the Use of Genetic Resources

A core collection of 162 populations of ryegrass (Lolium perenne) native to 18 European countries, is being evaluated across Europe in a multi-country trial. Each participating country contributed the lesser of 10% or 25 accessions from its collection of native populations. The accessions are being grown at 18 sites in 17 countries. Quick, cheap protocols were developed for evaluation. Preliminary results are presented for performance during the first winter. Populations of northern origin showed uniformly low winter damage and low winter growth at all evaluation sites. Populations of Mediterranean origin were more affected by the environment used for evaluation, developing higher winter yield at sites with mild winters, lower winter yield where winters were colder, and suffering severe damage at sites with the coldest winters

Biodiversity of energetic crops as a basis for sustainable development

Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej zakłada, że udział energii ze źródeł odnawialnych w bilansie paliwowo-energetycz-nym Polski w 2010 r. ma wynosić 7,5%. Za podstawowe źródło energii odnawialnej w Polsce uważana jest biomasa. Ocenia się, że w Polsce przy rocznym zużyciu do celów energetycznych, wynoszącym ok. 100 milionów ton węgla, zapotrzebowanie na biomasę w energetyce wzrastać będzie od 4 mln ton w 2005 r. do 11,2 mln ton w 2010 r. Obecnie rozwój agroenergetyki w Polsce oparty jest na promocji wierzby, chociaż zestaw potencjalnych roślin, które mogą być źródłem biomasy w naszym kraju obejmuje kilkadziesiąt gatunków (np. Helianthus tuberosus, Sida hermaphrodita, Silphium perfoliatum, wieloletnie trawy typu C4 fotosyntezy - Andropogon gerardi, Miscanthus giganteus, M. sacchariflorus, M. sinensis, Panicum virgatum, Spartina pectinata). Uprawa roślin energetycznych powinna obejmować jak najwięcej gatunków, dostosowanych do zróżnicowanych warunków glebowo-klimatycznych oraz możliwości technicznych rolników. Różnorodność biologiczna jest najlepszą metodą ograniczania niebezpieczeństwa rozprzestrzeniania się chorób i szkodników. Większą uwagę należy też zwrócić na wykorzystanie biomasy pochodzącej z odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także z przemysłu przetwarzającego ich produkty.Due to The Strategy for Renewable Energy Development share of energy from renewable sources in Polish energetic balance will increase to 7,5% in 2010. Biomass is the main source of renewable energy in Poland. It is estimated that as global yearly consumption reaches 100 mln tons of coal to energetic purposes, the biomass demand will increase from 4 mln tons in 2005 to 11,2 mln tons in 2010. Presently, the development of "energetic agriculture" in Poland is mainly based on willow cultivation and promotion, however there are dozens of plant species also suitable as a biomass source. Cultivation of energetic plants should include many species, suitable to different soil and climatic conditions, as well as to different technical possibilities of farmers (e.g.: Helianthus tuberosus, Sida hermaphrodite, Silphium perfoliatum, perennial C4 grass species -Andropogon gerardi, Miscanthus giganteus, M. sacchariflorus, M. sinensis, Panicum virgatum and Spartina pectinata). Biological differentiation is the best way to reduce pests or diseases. Biomass from agricultural waste and utility refuses should be also taken into account

Grasses from Miscanthus Anderss. genera-morphological and phenological differentiation

Zasoby genowe traw w Ogrodzie Botanicznym IHAR w Bydgoszczy gromadzone są od 1972 roku. Głównym celem tych prac jest zachowanie naturalnej zmienności, jak również wyselekcjonowanie materiałów wyjściowych przydatnych do prac hodowlanych (trawy pastewne, gazonowe, ozdobne, specjalne). Trawy z rodzaju Miscanthus, należące do sekcji Triarrhena (M. sacchariflorus i M. giganteus) oraz do sekcji Eumiscanthus (M. sinensis) są nielicznymi wieloletnimi roślinami o mechanizmie fotosyntezy C₄, które można uprawiać w warunkach klimatycznych Europy Środkowej. Zainteresowanie tymi trawami związane jest z ich walorami dekoracyjnymi oraz potencjałem plonotwórczym, który może osiągać 25-30 t suchej masy z ha. Obserwacje prowadzone w Ogrodzie Botanicznym IHAR w Bydgoszczy wskazują na znaczne zróżnicowanie morfologiczno-fenologiczne zgromadzonych taksonów oraz różnice w zimotrwałości. Zima 2002/2003 (spadki temperatury poniżej -20°C) zweryfikowała przydatność roślin do uprawy w Polsce. Wśród 9 linii mieszańcowych miskanta chińskiego, wysadzonych wiosną 1999 r. (materiał z IGR PAN Poznań) przezimowanie wahało się od 20,8% do 86,8%. Spośród 12 znajdujących się w kolekcji ozdobnych odmian tego gatunku, nie przetrwały zimy odmiany Malepartus i Morning Light. Poważne uszkodzenia mrozowe (ponad 90% zniszczonych roślin) odnotowano także wśród młodych sadzonek miskanta olbrzymiego (nasadzenia - wiosna 2002). Starsze egzemplarze (nasadzenia 1997 i 2001) przezimowały bez strat. Wyniki obserwacji uzasadniają konieczność dalszych badań przed wprowadzaniem nowych gatunków roślin do uprawy w naszym kraju.Grass genetic resources have been collected since 1972 in the Botanical Garden of PB&AI in Bydgoszcz. The main goal of the above work is to protect natural variation along with selection of initial materials for breeding purposes (for pasture, turf, decorative and special purposes). Species from genus Miscanthus (section Triarrhena - M. sacchariflorus and M. giganteus, and section Eumiscanthus - M. sinensis) are only few C₄ species suitable for cultivation in climatic conditions of Central Europe. The decorative value and yield ability (up to 25-30 t of dry matter) are responsible for growing interest of the above species. Observations made in Bydgoszcz suggest great morphological, phenological and winter- resistance variability of collected taxons. Frosts below -20°C during winter 2002/2003 tested the cultivation ability of Miscanthus plants in Poland. For 9 lines of M. sinensis, planted in spring of 1999 (origin - PGI, Poznań) the winter survival ranged from 20.8% to 86.8%. In collection of decorative species of M. sinensis only Malepartus i Morning Light varieties did not survived the winter. Serious frost damages (more than 90% of plants) were also noted for young plants of M. giganteus, planted in spring of 2002. For older individuals (planting dates - 1997, 2001) no damages were noted. It is necessary to continue observations and examination of the above species before cultivation on larger areas in Poland

Ochrona roslinnych zasobow genowych w Ogrodzie Botanicznym IHAR w Bydgoszczy

Prace związane z ochroną roślinnych zasobów genowych realizowane są w Ogrodzie Botanicznym IHAR w Bydgoszczy od 1971 roku. W okresie tym prowadzono 4 tematy badawcze, które koncentrowały się na trzech grupach roślin: trawach (pastewne, zbożowe, gazonowe, ozdobne, alternatywne), roślinach przydatnych do rekultywacji terenów zdegradowanych i odłogowanych oraz wybranych gatunkach roślin dwuliściennych posiadających wartości użytkowe (np. lecznicze, przyprawowe, barwierskie, miododajne, ozdobne itp.). Ogród Botaniczny IHAR do przechowalni Centrum Roślinnych Zasobów Genowych w Radzikowie przekazał ok. 16,5 tys. prób nasion kilkunastu gatunków traw pastewnych, zbożowych (prosowate) i gazonowych. W kolekcjach na terenie ogrodu zgromadzono blisko 1600 taksonów roślin dwuliściennych, 145 gatunków przydatnych do rekultywacji oraz ok. 450 gatunków traw ozdobnych i dziko rosnących. Ogród Botaniczny IHAR jest placówką zarządzającą Europejską Bazą Danych dla rodzaju Dactylis i Festuca, a także jednym z wykonawców ECP/GR Lolium Core Collection Programme, w ramach współpracy z International Plant Genetic Resources Institute w Rzymie. W 1996 r. zapoczątkowano obserwacje in situ na terenie rezerwatu Ostrów k/Pszczółczyna (woj. bydgoskie).Over nearly 30 years the activities of Botanical Garden of Plant Breeding and Acclimatization Institute in Bydgoszcz have dealt with the preservation of plant genetic resources. As a result of expeditions to different regions of Poland and foreign countries as well as the seeds exchange with other botanical gardens, about 16500 accessions of grass ecotypes and cultivars were gathered, evaluated and transferred as seed samples to Gene Bank in Radzików (near Warsaw). There are also 1600 taxons of usable dicotyledonous plants as a living collection in Botanical Garden. Furthermore, above 145 species of plants for waste areas reclamation and 450 wild growing and ornamental grass species are gathered in living collections, too. Botanical Garden of PBAI is also a manager for the Dactylis and Festuca European genera databases. Since 1995 we are also involved in European network for evaluation of Lolium perenne core collection

Problems of biomass market creation in Poland

Ocenia się, że w Polsce zapotrzebowanie na biomasę w energetyce wzrośnie w 2010 r. do 11,2 min ton. Do pokrycia rosnącego zapotrzebowania niezbędne będzie zakładanie wysokowydajnych plantacji roślin energetycznych. Uprawa roślin energetycznych powinna opierać się na bioróżnorodności, pozwalającej na dostosowanie gatunku do zróżnicowanych warunków glebowo-klimatycznych oraz możliwości technicznych rolników. W instytucjach naukowo-badawczych prowadzone są doświadczenia z nowymi, perspektywicznymi gatunkami roślin, które zasługują na wprowadzenie do uprawy ze względu na wysokość plonu biomasy. Grupa roślin energetycznych obejmuje rośliny rodzime i obce, w tym: gatunki drzewiaste szybkiej rotacji (wierzba Salix sp.), trwałe rośliny dwuliścienne (np. ślazowiec pensylwański Sida hermaphrodita, sylfia przerośnięta Silphium perfoliatum) oraz wieloletnie gatunki traw. Omówiono przyczyny utrudniające wzrost produkcji biomasy: technologiczne, prawne, organizacyjne. Bez zdecydowanego wsparcia i koordynacji ze strony Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Ministerstwa Nauki i Informatyzacji oraz lokalnych władz samorządowych rozwój "agroenergetyki" w Polsce będzie powolny.It was estimated that the demand for biomass in power engineering will increase up to 11.2 mln ton in 2010. In order to cover the increasing demand for biomass, establishing of highly productive plantations of energy plants will be indispensable. Cultivation of the energy plants should be based on biodiversity, allowing to adjust the species to diverse soil-climatic conditions and to technical capacity of the farmers. Scientific institutions search for new, perspective plant species worth to be introduced to cultivation, with regard to their high biomass yields. The group of energy plants includes the native and foreign species such as dendriform species of rapid rotation (willow Salix sp.), perennial dicotyledonous plants (e.g. Virginia fanpetals Sida hermaphrodita, cup plant Silphiumperfoliatum) and perennial grass species. The paper concerns causes hindering the increase of biomass production: technological, legal and organizational ones. Without any resolute support and coordination from the Ministry of Agriculture and Rural Development, the Ministry of Education and Informatization and local council authorities, the development of the "agro-energy industry" in Poland will be a slow process

Gatunek pionierski dla terenów zdegradowanych - Spartina michauxiana Hitchc.

W serii doświadczeń prowadzonych przy Zakładach Azotowych w Puławach oraz na zwałowisku odpadów po kopalnictwie węgla kamiennego w Bieruniu k.Tych oceniano przydatność gatunków jedno- i dwuliściennych do rekultywacji i zagospodarowania nieużytków poprzemysłowych bez przykrywania ich ziemią. Badany materiał stanowiły wybrane gatunki z kolekcji roślinnych znajdujących się w Ogrodzie Botanicznym IHAR w Bydgoszczy oraz w Centrum Roślinnych Zasobów Genowych w Radzikowie, w tym 65 gatunków i odmian traw, głównie z rodzajów Agropyron, Elymus i Elytrigia. Duże znaczenie jako roślina pionierska może mieć przede wszystkim Spartina michauxiana (= Spartina pectinata Link), która wykazywała największą tolerancję na zróżnicowane warunki siedliskowe. Trawa ta przewyższała pozostałe gatunki pod względem trwałości, masy systemu korzeniowego oraz wysokości plonu biomasy. Spartina michauxiana Hitchc. zasługuje na szersze zainteresowanie jako roślina przeciwerozyjna oraz cenne źródło surowca dla przemysłu i energetyki.Suitability of perennial grass species for ground reclamation was evaluated in experiments on coal-dump areas in Bieruń near Katowice (high soil acidity) and around Nitrogen Plant in Puławy (poor, dry sandy soil and high nitrogen concentration). Materials for above tests were the species selected from grass collection of Botanical Garden of PBAI in Bydgoszcz. The most promising species occured Spartina michauxiana (grass of North American flora origin). An addition of bio-gel into seedbed positively affected plant development, while no significant differences were observed between two levels of fertilization

Productivity of perennial energy crop plantations in Poland

Oceniano wysokość plonu biomasy trzech wieloletnich gatunków uprawianych na cele energetyczne: miskanta olbrzymiego, ślazowca pensylwańskiego i wierzby. Badania przeprowadzono na istniejących plantacjach produkcyjnych, położonych w 3 lokalizacjach. Wykonano także analizy składu chemicznego gleby pochodzącej z plantacji. W porównaniu z danymi literaturowymi produktywność badanych plantacji była niższa, z wyjątkiem plantacji miskanta olbrzymiego w Radzikowie. Stwierdzono niską zawartość składników pokarmowych w glebie oraz niskie pH.The yields of biomass were examined for three perennial energy plants: Miscanthus giganteus, Sida hermaphrodita and Salix. Investigations were carried out on existing productive plantations situated in three places. Chemical com-positions of the soils from plantations were determined. In comparison to the data from professional literature, the productivity of plantations was lower, with an exception of Miscanthus giganteus plantation localized at Radzików. The analyses of soils on plantations showed low content of the nutrients and low soil pH

Alternative plant species in phytoremediation of heavy metals from polluted land

Metale ciężkie to pierwiastki o gęstości powyżej 4,5 gźcm-3, występujące naturalnie w skorupie ziemskiej. Niektóre z nich są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmów żywych (np. miedź, cynk), a np. kadm, ołów, rtęć czy arsen są przyczyną wielu chorób. Do nadmiernej kumulacji tych pierwiastków w glebach i roślinach doprowadził rozwój przemysłu i komunikacji oraz nieracjonalne stosowanie środków ochrony roślin i nawozów mineralnych. Najbardziej efektywną metodą oczyszczania środowiska zanieczyszczonego metalami ciężkimi jest pozyskiwanie tych substancji z gleby za pomocą roślin, które są w stanie rosnąć w warunkach wysokiego stężenia toksycznych substancji i akumulować je w swoich organizmach. Z uwagi na wielostronne zastosowanie (rekultywacja i stabilizacja terenów skażonych, fitoekstrakcja metali ciężkich oraz wykorzystanie do produkcji bioenergii) na szczególne zainteresowanie zasługują: kostrzewa trzcinowa, mozga trzcinowata, rajgras wyniosły, perz wydłużony, proso rózgowate, palczatka Gerarda, miskant cukrowy, sałata kompasowa, bylica zwyczajna, nawłocie: kanadyjska i późna. W opracowaniu niniejszym przedstawiono możliwe do zrealizowania scenariusze fitoekstrakcji metali ciężkich z gleb skażonych oraz późniejszej utylizacji roślin dla wycofania szkodliwych substancji.A major environmental concern due to dispersal of industrial and urban wastes generated by human activities is the contamination of soil. Wide range of inorganic and organic compounds cause contamination, these include heavy metals. Although many metals are essential, all of them are toxic in higher concentrations, as they cause oxidative stress by formation of the free radicals. They can also replace essential metals in pigments or enzymes disrupting their function. Metal contaminated soil may be remediated by chemical, physical and biological techniques. Physico-chemical techniques for soil remediation render the land useless for plants as they remove all biological activities, including nitrogen fixing bacteria, mycorrhiza, fungi as well as fauna. Considering the possibilities for bioremediation of waste and polluted land, important are both, the ability of species to accumulate high volume of elements per biomass unit, as well as the possibility of high biomass production over a given time and area. The ability of plants to heavy metals uptake from soils is affected by a number of factors including plant species, amount of heavy metal in soil, soil moisture content and pH, organic matter content in soil etc. On the basis of literature survey some species were selected to further examination: tall fescue, reed canary grass, tall oat grass, switch grass, big bluestem, Miscanthus and few dicotyledonous species: Lactuca seriolla, Solidago canadensis, S. serotina, Artemisia absynthium

Content of selected macroelements in the aerial and underground biomass of plants from old stands of the genus Miscanthus

Old plantations of grasses used for soil remediation or for energy purposes are capable of the uptake and bio-accumulation of macro- and microelements found in soil. The aim of the present research has been to determine the content of calcium, magnesium, sodium and potassium in the aerial and underground parts in three grass species representing the genus Miscanthus, derived from a 12-year-old M. sinensis plantation and 10-year-old plantations of M. sacchariflorus and M. giganteus. The content of the elements in the biomass of grasses varied. It depended on a species as well as a place of bioaccumulation in plant organs and it was significantly higher than the soil content of these elements. The aerial parts of grasses, especially leaves, accumulated mostly calcium, potassium and magnesium. In the underground parts, mostly in roots, the plants accumulated potassium, calcium and sodium. The plant rhizomes accumulated magnesium in the amounts comparable to the content of this element in leaves. Depending on the sampling depth in soil, a higher content of calcium and potassium was identified in the 0-15 cm horizon than in the 15-30 cm layer. Magnesium and sodium demonstrated the opposite dependence. To illustrate the effect of the content of the macroelements studied in soil on their content in the grasses analyzed, the bioaccumulation factor was determined to define the ratio of an element’s concentration in the plant to its concentration in soil. It shows that the highest capacity for the uptake of the analyzed macroelements from soil was reported in M. sinensis and the lowest appeared in M. sacchariflorus. Grasses of the genus Miscanthus are able to accumulate considerable amounts of macroelements in their organs. After the plantation is terminated, it is a considerable soil-enrichment source