The Role of Botanical Garden of PBAI in Bydgoszcz in Promoting the Crop and Usage of Perennial C4 Grasses in Poland

Among the over 300 grass species known from Poland, there are about 160 species well established in the flora (~130 native with C3 photosynthesis pathway and ~30 aliens), and nearly 150 ephemerophytes, occasional escapers from cultivation or cultivated species (Mirek and Piękoś-Mirkowa 2002). Grasses from other climatic zones have been introduced to our country in recent years, especially as ornamental plants and as a source of biomass for energy purposes. The studies conducted since the 1990s in Botanical Garden of PBAI in Bydgoszcz, where the National Grass Collection is located, have contributed considerably to the popularization of C4 grasses in Poland

TRAWY FOTOSYNTEZY C-4: POLSKIE DOŚWIADCZENIE Z ROŚLINAMI ENERGETYCZNYMI I PASZOWYMI

Experiment was conducted during four years 2003-2006. Materials used were three genus grass species of C-4 photosynthesis: Andropogon gerardi Vitman, Panicum virgatum L. and Miscanthus sacchariflorus (Maxim.) Hack. Plants were planted at spring 1998. Agrotechnical part of experiment was conducted in Botanical Garden of Plant Breeding & Acclimatization Institute in Bydgoszcz and analytical part in Department of Animal Nutrition and Feed Management, Faculty of Animal Breeding and Biology of University of Technology and Life Science in Bydgoszcz. Forage from grass C-4 photosynthesis were material of good ensilage suitability. High structural carbohydrates (NDF, ADF) contents in tested forage dry matter suggest ensilage at early phases of plant development. Above results suggest to possibility of usage of forage from grass C-4 carbon fixation group for animal feeding purposes. C-4 grass forage should be recognized as a supplementary source of green matter in periods of insufficient access to traditional silage sources.Badania przeprowadzono w okresie od 2003-2006 roku. Badaniami objęto 3 gatunki traw fotosyntezy C-4: Andropogon gerardi Vitman, Panicum virgatum L. i Miscanthus sacchariflorus (Maxim.) Hack., wysadzone wiosną 1998 r. Agrotechniczną część badań prowadzono w Ogrodzie Botanicznym IHAR w Bydgoszczy, część analityczną w Katedrze Żywienia Zwierząt i Gospodarki Paszowej Wydziału Hodowli i Biologii Zwierząt Uniwersytetu Technologiczno- Przyrodniczego w Bydgoszczy. Trawy C-4 fotosyntezy były dobrym materiałem kiszonkarskim. Wysoka zawartość węglowodanów strukturalnych wskazuje na konieczność zakiszania tych traw we wczesnych fazach wegetacji. Potrzebę zastosowania tych gatunków w Polsce uzasadnia brak rodzimych wieloletnich, wysokowydajnych gatunków traw, dostosowanych do uprawy na glebach lekkich i słabo uwilgotnionych oraz wzrastające zapotrzebowanie na biomasę do celów energetycznych

THE USEFULNESS FOR ENSILING OF CHOSEN PLANT FORMS OF SPECIES OF SILPHIUM GENUS

Chemical composition and usefulness for ensiling of the chosen forms of species: S. perfoliatum was determined in different stages of vegetation. Forage fermantation coefficient of species form: I, II ,III during vegetation period from vegetative phase to seed setting phase was lower than 35. The fermentation coefficient IV form of species during the initial phase of seed setting amounted to 36,54, which ensured the correct fermentation. The high phenol acids content in I, II, III species form limits the possibility of using them for forage purposes. These species may constitute a potentially good raw material for the pharmaceutical industry

Antioxidant activity and total phenolic compounds in extracts of selected grasses (Poaceae)

S u m m a r y The total content of phenolic compounds and DPPH • radical scavenging were determined in the aerial parts of three selected grass species: Miscanthus sinensis, dichanthium caucasicum derived from the collection of grasses at the Plant Breeding and Acclimatization Institute (IHAR), Botanical Garden in Bydgoszcz and Phragmites australis derived from natural source. In general, the average amount of polyphenols in selected species: 1.1795±0.1608; 1.4108±0.1086; 0.8103±0.0335 (M. sinensis; d. caucasicum; P. australis, respectively) was low. The DPPH • radical scavenging activity (%) in each investigated sample was also relatively low: 27.00±1.98; 21.22±1.14%; 15.89±0.49 (M. sinensis; d. caucasicum; P. australis respectively)

PRZYDATNOŚĆ DO ZAKISZANIA WYBRANYCH FORM GATUNKU ROŚLIN Z RODZAJU SILPHIUM

Chemical composition and usefulness for ensiling of the chosen forms of species: S. perfoliatum was determined in different stages of vegetation. Forage fermantation coefficient of species form: I, II ,III during vegetation period from vegetative phase to seed setting phase was lower than 35. The fermentation coefficient IV form of species during the initial phase of seed setting amounted to 36,54, which ensured the correct fermentation. The high phenol acids content in I, II, III species form limits the possibility of using them for forage purposes. These species may constitute a potentially good raw material for the pharmaceutical industry.Określono skład chemiczny i przydatność do zakiszania wybranych form gatunków: S. perfoliatum roślin z rodzaju Silphium w różnych fazach wegetacji. Wartość współczynnika fermentacji zielonek I, II i III formy gatunku: w okresie wegetacji od fazy wegetatywnej do fazy początku wiązania nasion była niższa niż 35. Współczynnik fermentacji IV formy gatunku zebranej w fazie początku wiązania nasion wynosił 36,54 co gwarantowało prawidłowy przebieg i kierunek fermentacji w zakiszanym materiale. Wysoka zawartość kwasów fenolowych w I , II i III formie gatunku: ogranicza możliwość wykorzystania ich na cele paszowe. Gatunki te mogą stanowić potencjalnie dobry surowiec dla przemysłu farmaceutycznego

Usefulness evaluation of the Polish varieties of tussock grasses for sowing paths

W pracy przedstawiono wyniki oceny przydatności 18 odmian do obsiewu ścieżek o nawierzchni trawiastej. W doświadczeniu prowadzonym w latach 2010–2016 zastosowano odmiany kępowe należące do 4 gatunków traw gazonowych: kostrzewy czerwonej (Festuca rubra), k. owczej (F. ovina), k. trzcinowej (F. arundinacea) i życicy trwałej (Lolium perenne). Celem pracy było zbadanie jakości trawnikowej zastosowanych odmian w warunkach użytkowania ekstensywnego. Najlepszą grupę pod względem stanu darni po zimie stanowiły odmiany kostrzewy czerwonej Dorosa i Mirena oraz odmiana życicy trwałej Bokser. Najlepszym zadarnieniem na ścieżkach ze zmienionym podglebiem (utwardzona nawierzchnia), charakteryzowały się odmiany kostrzew wąskolistnych, a w niezmienionym podglebiu odmiany kostrzewy trzcinowej. Natomiast wszystkie odmiany kostrzewy trzcinowej, odmiana kostrzewy owczej Noni i obiekty kostrzewy czerwonej Dorosa i Rapsodia charakteryzowały się najkorzystniejszym ogólnym aspektem jesiennym. Zastosowanie mieszanek trawnikowych skomponowanych z odmian kępowych pozwoliłoby zmniejszyć nakłady pracy na pielęgnację brzegów trawników wykończonych na tzw. „ostry kant” oraz ograniczyć przerastanie trawnika do wewnątrz rabaty pomiędzy materiałami użytymi do wykonania linii brzegowej.The paper includes the results of suitability assessment of 18 cultivars for sowing in paths of grass surface. In the experiment conducted in years 2010–2016, the tussock varieties belonging to 4 species of lawn grasses were used: red fescue (Festuca rubra), sheep's fescue (F. ovina), tall fescue (F. arundinacea) and perennial ryegrass (Lolium perenne). The aim of the study was to examine the quality of the lawn varieties exploited in the extensive conditions of use. The varieties of red fescue Dorosa and Mirena, and the variety of perennial ryegrass Boxer were the best ones in terms of the state of the turf after the winter. The varieties of narrow-leaf fescue were characterized by the best sodding. The varieties of narrow-leaf fescue were characterized by the best compactness of paths in the habitats collection with the modified subsoil (hardened layer), whereas in the collection of leguminous plants (subsoil unchanged) it was the quality of the varieties of tall fescue. All varieties of tall fescue, sheep's fescue variety Noni, and the varieties of red fescue Dorosa and Rapsodia were characterized by the most favorable general aspect of autumn. The use of mixtures composed of lawn tussock varieties would allow to reduce the workload on the nurturing of borders of the lawn finished as so-called "sharp edge" and to reduce the overgrowth of lawn inside the flower bed between the materials used to make the shoreline

Phytosanitary functions of plants used for the reclamation of the heap of ashes in Sowlany near Białystok

W 1999 roku, na części składowiska odpadów paleniskowych w Sowlanach o powierzchni 5,5 ha, wykonano rekultywację, której celem było ograniczenie erozji wietrznej. Rekultywacja biologiczna była poprzedzona pracami technicznymi — formowaniem skarp i tarasów oraz nawiezieniem komunalnych osadów ściekowych w ilości 1500 t·ha-1. W czerwcu 1999 r. powierzchnię hałdy obsiano mieszanką traw pastewnych, motylkowatych i gorczycy, założono doświadczenie z 29 gatunkami traw z kolekcji Ogrodu Botanicznego KCRZG w Bydgoszczy oraz obsadzono krzewami i drzewami tarasy. W następnych latach prowadzono obserwacje rozwoju zastosowanych roślin oraz badania składu chemicznego podłoża i materiału roślinnego. Po 12 latach, które minęły od rekultywacji hałdy można stwierdzić, że główny cel — zahamowanie erozji wietrznej pyłów — został osiągnięty. Na skarpie głównej składowiska popiołów ukształtowała się zwarta szata roślinna, złożona z kilku wieloletnich gatunków traw oraz taksonów sukcesji spontanicznej. W części doświadczalnej największą trwałością odznaczyły się: Bromus inermis, Elymus elongatus, Festuca arundinacea, Miscanthus sacchariflorus i Spartina pectinata. Gęsty pas zieleni utworzyły wysadzone na półkach drzewa i krzewy — Amorpha fruticosa, Elaeagnus angustifolia, Hippophaë rhamnoides. Zastosowane osady ściekowe były źródłem metali ciężkich, zwłaszcza cynku, który w największych ilościach był kumulowany przez gatunki drzew oraz trawy Elymus elongatus i Spartina pectinata, w ilościach od 227–562 mg·kg-1 s.m.In the year 1999, a reclamation aiming at the reduction of wind erosion was performed on the furnace waste heap in Sowlany with a surface area of 5.5 ha. The biological reclamation followed technical works —forming of escarpments and terraces and the fertilization using communal sewage sludge in the amount of 1500 t·ha-1. In June 1999 the surface of the slag heap was sown with fodder grasses, papilionaceous crops and mustard. The experiment with 29 species of the grasses from the collection of IHAR Botanical Garden in Bydgoszcz was created and the terraces were sown with bushes and trees. During the following years the observations of the plants’ development and the examination of chemical composition of substrate and plant material were done. After 12 years, that passed since the reclamation of the slag heap, the main goal — the inhibition of wind erosion of ashes — was achieved. On the main slag heap of ashes stockpile dense flora consisting of perennial grass species and secondary plant succession was formed. In the experimental part, the following species: Bromus inermis, Elymus elongatus, Festuca arundinacea, Miscanthus sacchariflorus and Spartina pectinata showed highest durability. The shrubs and trees sown on the erosion platform — Amorpha fruticosa, Elaeagnus angustifolia, Hippophaë rhamnoides — created a dense green belt. The used sewage deposits became the source of heavy metals, especially zinc, which was cumulated in the highest amount (from 227 to 562 mg·kg-1 D.M) by tree species and grasses Elymus elongatus and Spartina pectinata

Comparative studies on the contents of phenolic compounds and antioxidant activity of selected grass species from the collection of the Botanical Garden of National Centre for Plant Genetic Resources in Bydgoszcz

W pracy przedstawiono wyniki zawartości związków fenolowych oraz aktywności przeciwutleniającej w wybranych gatunkach traw, zgromadzonych w Narodowej Kolekcji Traw, zlokalizowanej w Ogrodzie Botanicznym Krajowego Centrum Roślinnych Zasobów Genowych, Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — PIB w Bydgoszczy. Badania prowadzono w ramach współpracy z Katedrą i Zakładem Farmakognozji Collegium Medicum im. L. Rydygiera w Bydgoszczy, Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Do badań, prowadzonych w latach 2008–2015, wybrano nadziemne części 15 gatunków traw: Andropogon distachyos L., A. gerardi Vitm., A. hallii Hack., A. saccharoides Sw., A. scoparius Michx., Dichanthium caucasicum (Trin.) S.K. Jain & U.R. Deshp., Hierochloë odorata (L.) P. Beauv., H. repens (Host) Simonkai, Melica ciliata L., M. persica Kunth, M. transsilvanica Schur, Miscanthus giganteus J.M. Greef & M. Deuter, M. sacchariflorus (Maxim.) Hack., M. sinensis (Thunb.) Anderss., Spodiopogon sibiricus Trin. Dla 3 gatunków z rodzaju Miscanthus badania wykonano także dla części podziemnych. Przeprowadzona analiza obejmowała spektrofotometryczne oznaczenie zawartości fenoli farmakopealną metodą z zastosowaniem odczynnika Folin-Ciocalteau (FP VI) oraz określenie aktywności przeciw¬utleniających metanolowych wyciągów z wykorzystaniem roztworu rodnika DPPH•. Najwyższą zawartością związków fenolowych, w przeliczeniu na pirogalol, charakteryzował się wyciąg z Spodiopogon sibiricus — 2,74%, a najniższą odnotowano w wyciągu z Hierochloë repens — 0,72%. Najwyższą aktywność przeciwutleniającą wykazywał wyciąg z rizomów Miscanthus giganteus (81,76%), a najniższą zdolność do zmiatania wolnych rodników stwierdzono w wyciągu z Melica persica (12,66%).The aim of the study was to compare the contents of the active compounds in the extracts obtained from the grasses from the collection of the Botanical Garden of National Centre for Plant Genetic Resources in Bydgoszcz. The study was conducted in cooperation with Pharmacognosy Nicolaus Copernicus University Collegium Medicum in Bydgoszcz. For 15 species (Andropogon distachyos, A. gerardi, A. hallii, A. saccharoides, A. scoparius, Dichanthium caucasicum, Hierochloë odorata, H. repens, Melica ciliata, M. persica, M. transsilvanica, Miscanthus giganteus, M. sacchariflorus, M. sinensis, Spodiopogon sibiricus), the contents of phenols and antioxidant activities were examined, in period 2008-2015. The percentage value of phenols was determined by the colorimetric method of Folin-Ciocalteau described in the Pharmacopoeia Polonica VI. The results are expressed with the use of the pyrogallol. The highest content of phenolic compounds was observed for the herb of Spodiopogon sibiricus (2.74%). Hierochloë repens was characterized by the lowest percentage value of polyphenols (0.72%). The antioxidant activity expressed as the degree of inhibition of DPPH• radical was investigated. The highest value was shown by a methanol extract of rhizoms Miscanthus giganteus (81.76%). The weakest effect was observed in the case of an extract of herb M. persica (12.66% inhibition of radical DPPH•)

Chlorophyll content index in selected ecotypes and varieties of switchgrass (Panicum virgatum L.) in the diverse fertilization conditions

W latach 2013–2015 prowadzono badania związane z oceną zawartości chlorofilu u ekotypów i odmian prosa rózgowatego (Panicum virgatum L.), w warunkach zróżnicowanego nawożenia. W trzech fazach rozwoju roślin: kłoszenie, kwitnienie oraz dojrzewanie nasion, oznaczano wskaźnik zawartości chlorofilu (CCI — Chlorophyll Content Index). Zastosowano jednorazowe nawożenie mineralne nawozem Polifoska M, w następujących dawkach: I blok — bez nawożenia, II blok — 20 kg Mg /ha, III blok — 40 kg Mg /ha. Przeprowadzone analizy składu chemicznego prób glebowych w latach 2013–2015 wykazały bardzo niską zawartość magnezu (28 – 30 mg/l gleby). Dla obiektów, w każdym bloku nawozowym, wykonywano po 5 pomiarów zawartości chlorofilu w liściu podflagowym w danej fazie rozwojowej. U badanych ekotypów i odmian prosa rózgowatego zaobserwowano zróżnicowanie wskaźnika zawartości chlorofilu niezależnie od stosowanej dawki nawozowej. Najwyższe wartości wskaźnika zawartości chlorofilu (CCI) odnotowano w fazie kłoszenia i kwitnienia. Największą zawartością chlorofilu charakteryzowały się obiekty prosa rózgowatego nr 1, 2, 3 i odmiana Dacotah. U obiektu Panicum virgatum nr 2 i 4 i odmiany Dacotah zaobserwowano wpływ nawożenia na wartości CCI zarówno w fazie kłoszenia, jak i kwitnienia, natomiast u obiektu nr 3, odmiany Summer tylko w fazie kłoszenia, a u ekotypu nr 1 w fazie kwitnienia. Wykazano pozytywny wpływ nawożenia magnezowego na zawartość chlorofilu u badanych obiektów prosa rózgowatego.The evaluation of chlorophyll content index of switchgrass (Panicum virgatum L.) ecotypes and varieties in the diverse conditions of fertilization was conducted in years 2013–2015. Chlorophyll content index (CCI) was determined in three phases of plant development: heading, flowering and seed filling. A single fertilization with Polifoska M mineral fertilizer was used, in the following doses: block I — without fertilization, block II — 20 kg Mg/ha, block III — 40 kg Mg/ha. The chemical analyses of composition of soil samples that were conducted in period 2013–2015 showed a very low magnesium content (28–30 mg/l of soil). 5 measurements of chlorophyll content index on underflag leaf were performed for the objects in each fertilization block in particular developmental phases. The differences in the rate of chlorophyll content for the selected ecotypes and varieties of switchgrass were observed, regardless of the dose of fertilizer. The highest values of chlorophyll content index (CCI) were observed in the phases of heading and flowering. Ecotypes 1, 2, 3 of switchgrass and Dacotah variety were characterized by the highest content of chlorophyll. The effect of fertilization on the CCI was observed both in the heading and in the flowering phase for objects 2 and 4, and for Dacotah variety; whereas in the case of object 3 and variety Summer only in the heading phase; and in the case of object 1 only in the flowering stage. The results indicated a positive effect of magnesium fertilization on the chlorophyll content in the tested objects of switchgrass