Network adaptable information systems for safeguard applications

While containment and surveillance systems designed for nuclear safeguards have greatly improved through advances in computer, sensor, and microprocessor technologies, the authors recognize the need to continue the advancement of these systems to provide more standardized solutions for safeguards applications of the future. The benefits to be gained from the use of standardized technologies are becoming evident as safeguard activities are increasing world-wide while funding of these activities is becoming more limited. The EURATOM Safeguards Directorate and Los Alamos National Laboratory are developing and testing advanced monitoring technologies coupled with the most efficient solutions for the safeguards applications of the future

Paternity analysis of pollen-mediated gene flow for Fraxinus excelsior L. in a chronically fragmented landscape

Paternity analysis based on microsatellite marker genotyping was used to infer contemporary genetic connectivity by pollen of three population remnants of the wind-pollinated, wind-dispersed tree Fraxinus excelsior, in a deforested Scottish landscape. By deterministically accounting for genotyping error and comparing a range of assignment methods, individual-based paternity assignments were used to derive population-level estimates of gene flow. Pollen immigration into a 300ha landscape represents between 43% and 68% of effective pollination, mostly depending on assignment method. Individual male reproductive success is unequal, with 31 of 48 trees fertilising one seed or more, but only three trees fertilising more than ten seeds. Spatial analysis suggests a fat-tailed pollen dispersal curve with 85% of detected pollination occurring within 100m, and 15% spreading between 300m and 1900m from the source. Identification of immigrating pollen sourced from two neighbouring remnants indicates further effective dispersal at 2900m. Pollen exchange among remnants is driven by population size rather than geographic distance, with larger remnants acting predominantly as pollen donors, and smaller remnants as pollen recipients. Enhanced wind dispersal of pollen in a barren landscape ensures that the seed produced within the catchment includes genetic material from a wide geographic area. However, gene flow estimates based on analysis of non-dispersed seeds were shown to underestimate realised gene immigration into the remnants by a factor of two suggesting that predictive landscape conservation requires integrated estimates of post-recruitment gene flow occurring via both pollen and seed

Hemp cultivated in stubble crops as a source of essential oils and fiber or biogas

Pola leżące od zbioru roślin uprawianych w plonie głównym aż do wiosny są dotychczas niedostatecznie wykorzystywane do produkcji biomasy dla potrzeb energii odnawialnej. Do zagospodarowania tych pól dobrym rozwiązaniem może być uprawa roślin w poplonach ozimych i ścierniskowych. Dlatego celem badań zaprezentowanych w niniejszej pracy było poznanie możliwości uprawy konopi włóknistych w poplonach ścierniskowych do produkcji biomasy wykorzystywanej do pozyskiwania olejków eterycznych z kwiatostanów oraz włókna i paździerzy lub do produkcji biogazu ze słomy. Doświadczenia polowe wykonano w latach 2009-2013 na glebach o średniej przydatności rolniczej, w rejonie o niskich opadach atmosferycznych (<550 mm). Konopie włókniste odmiany Białobrzeskie porównywa-no z gorczycą białą odmiany Bamberka. Wymienione rośliny wysiewano w dwóch terminach: wczesnym – po jęczmieniu ozimym (7–15 lipca) w Zakładzie Doświadczalnym Stary Sielec i późnym – po zbożach i lnie (5–8 sierpnia) w Zakładzie Doświadczalnym Pętkowo. Uprawę roli wykonywano zgodnie z dobrą praktyką rolniczą a nawożenie mineralne w ilości (kg·ha–1): 90 N, 40 P2O5 i 60 K2O. Otrzymane wyniki doświadczeń wskazują na dużą przydatność uprawy konopi włóknistych w poplonach ścierniskowych do produkcji olejków eterycznych. Uzyskano bowiem 6,21 dm3·ha-1 we wczesnym (I) terminie siewu i 5,71 dm3·ha-1 w późniejszym (II) terminie siewu. Plony suchej masy konopi wahały się od 73,0 dt·ha-1 w I terminie siewu do 68,4 dt·ha-1 w II terminie siewu. Ze słomy pozyskiwano średnio 8,50 dt·ha-1 włókna ogółem i 35,8 dt·ha–1 paździerzy w I terminie siewu oraz 7,82 dt·ha-1 włókna ogółem i 33,4 dt·ha-1 paździerzy w II terminie siewu. Alternatywą dla włókna jest możliwość uzyskania biogazu. Wydajność biogazu ze słomy zebranej w I terminie siewu wynosiła 1272 N m3·ha–1, wobec 1192 N m3·ha-1 w późniejszym siewie. Gorczyca biała, w przeciwieństwie do konopi, dała wyższe plony suchej masy (67,7 dt·ha-1) w II terminie siewu niż w I terminie (62,4 dt·ha-1). Jednak z uwagi na dużą zawartość popiołu, chloru, siarki i metali ciężkich biomasa gorczycy białej jest mało przydatna do produkcji biogazu, dlatego powinna być stosowana jako zielony nawóz organiczny.Fields set aside after the main crop harvest up till spring are so far underused for the production of biomass for renewable energy. Cultivation of plants in winter catch and stubble crops might be a good solution for the management of such fields. Therefore, the aim of the research presented in this paper was to investigate the possibility of growing hemp in stubble crops for the production of biomass used for obtaining essential oils from inflorescences, fiber and shives, or the production of biogas from straw. Field experiments were performed in the years 2009–2013 on average agricultural suitability soils in an area of low precipitation (<550 mm). Hemp (Białobrzeskie cultivar) was compared with white mustard (Bamberka cultivar). These plants were sown in two dates: early – after winter barley (7–15 July) in the Stary Sielec experimental station and late – after cereals and flax (5–8 August) in the Pętkowo experimental station. Soil cultivation was performed in accordance with good agricultural practice and mineral fertilization amounted to (kg·ha-1): 90 N, 40 P2O5 and 60 K2O. Results of the experiments demonstrate high usefulness of hemp cultivation in stubble crops for the production of essential oils. 6.21 dm3·ha-1 of oils were obtained in the early (1st) sowing date and 5.71 dm3·ha-1 in the late (2nd) sowing date. Dry mass crops of hemp ranged from 73.0 dt·ha–1 in the 1st sowing date to 68.4 dt·ha-1 in the 2nd sowing date. An average of 8.50 dt·ha-1 of fiber in total and 35.8 dt·ha-1 of shives, were obtained from straw in the 1st sowing date and 7.82 dt·ha-1 of fiber in total and 33.4 dt·ha-1 of shives were obtained in the 2nd sowing date. The possibility of obtaining biogas is an alternative to fiber. Efficiency of biogas from straw harvested in the 1st sowing date amounted to 1272 N m3·ha-1, compared to 1192 N m3·ha-1 in the later sowing. White mustard, unlike hemp, gave higher dry mass crops (67.7 dt·ha-1) in the 2nd sowing date rather than in the 1st (62.4 dt·ha-1). However, due to the high contents of ash, chlorine, sulfur and heavy metals – biomass of white mustard is of little use for the production of biogas, therefore it should be used as a green organic fertilizer

Early maize grown for fodder or biogas in stubble catch crop

Program rozwoju produkcji energii odnawialnej do 2020 r. w Polsce będzie wymagał niezbędnej ilości substratów odpadowych uzupełnianych biomasą rolniczą. Produkcja wartościowej i taniej biomasy powinna być organizowana w zmianowaniu roślin, przede wszystkim poza plonem głównym, jako poplony ścierniskowe i ozime oraz w plonie wtórym. Warunkiem powodzenia jest dobór właściwych gatunków, a nawet odmian, do uprawy, szczególnie w poplonach ścierniskowych. Celem niniejszej pracy było porównanie przydatności kukurydzy wczesnej odmiany Pyroxenia (FAO-130) i sorga odmiany Sucrosorgo 506 z przydatnością gorczycy białej, powszechnie uprawianej w poplonach ścierniskowych. Doświadczenia polowe wykonano w latach 2009–2013, na glebach średniej przydatności rolniczej o niskim poziomie wody gruntowej. Porównywane rośliny wysiewano w dwóch terminach: wczesnym (po jęczmieniu ozimym 7–15 lipca) w ZD Stary Sielec i późnym (po zbożach i lnie 5–8 sierpnia) w ZD Pętkowo. Rośliny zbierano w drugiej połowie października i z wysiewanych we wczesnym terminie uzyskano następujące plony suchej masy: kukurydzy – 158 dt·ha-1 (w tym 38,4 dt·ha-1 ziarna), sorga – 94,6 dt·ha-1 i gorczycy białej – 62,4 dt·ha-1. Plony suchej masy roślin wysiewanych w późnym terminie wynosiły: kukurydzy – 85,6 dt·ha-1, sorga – 41,3 dt·ha-1 i gorczycy białej – 67,7 dt·ha-1. Zatem kukurydzę wczesną odmiany Pyroxenia można rekomendować do uprawy w poplonach ścierniskowych zarówno na paszę, jak też biogaz.Program for the development of renewable energy production in Poland by 2020 will require the necessary amount of waste substrate supplemented by agricultural biomass. Valuable and cheap biomass should be grown in crop rotation, especially beyond the main crop as stubble and winter catch crop as well as in the second crop. The condition for success is the selection of appropriate species and even varieties for cultivation, especially for stubble catch crops. The purpose of this study was to compare the usefulness of maize early variety Pyroxenia (FAO-130) and sorghum varieties Sucrosorgo 506 with the suitability of the white mustard, commonly grown in stubble catch crops. Field experiments were carried out in 2009–2013 on soils characterized by medium agricultural usefulness and low level of ground water. The compared crops were sown in two periods: early (after winter barley 7–15 July) in ED Stary Sielec and late (after cereals and flax 5–8 August) in ED Pętkowo. The crops were harvested in the second half of October and the plants sown in early period gave the following yields of dry matter: maize – 158 dt·ha-1 (including 38.4 dt·ha-1 grain), sorghum – 94.6 dt·ha-1 white mustard – 62.4 dt·ha-1. Dry matter yield of plants sown in the late period were: maize – 85.6 dt·ha-1, sorghum – 41.3 dt·ha-1, and white mustard – 67.7 dt·ha-1. Thus, early varieties of maize Pyroxenia can be recommended for cultivation in stubble catch crops for both the feed and biogas

Oilseed hemp (Cannabis sativa L. var. oleifera) grown for seeds, oil and biogas

Konopie znane są jako rośliny włókniste uprawiane na włókno, ale dające niskie plony nasion (0,8-1,2 Mg·ha-1), które są przeznaczane głównie na materiał siewny lub olej spożywczy. Dużą zaletą konopi jest dobrze rozwinięta część wegetatywna, umożliwiająca dobre wykorzystywanie energii słonecznej i asymilacji CO2. Z uwagi na palowy system korzeniowy, konopie mogą pobierać wodę i składniki pokarmowe z głębszej warstwy gleby. Biorąc pod uwagę zalety konopi, postanowiono w 2007 r. wyhodować w Zakładzie Doświadczalnym Pętkowo nową formę konopi oleistych dających wysokie plony nasion na olej spożywczy. Po 7 latach intensywnych prac hodowlanych uzyskano interesujący ród nr P/08N (o nazwie Henola), który w 2014 r. zgłoszono do badań rejestrowych w Centralnym Ośrodku Badania Odmian Roślin Uprawnych. Równocześnie przeprowadzono w latach 2013-2015 doświadczenia polowe w Zakładzie Doświadczalnym Stary Sielec dotyczące plonowania oraz wpływu gęstości siewu (20, 40 i 60 kg·ha–1) nowego rodu Henola, w warunkach nawożenia (kg·ha-1): 40 N, 30 P2O5 i 80 K2O). Wyniki doświadczeń potwierdzają możliwość otrzymywania wysokich plonów nasion w miarę wzrostu gęstości siewu (średnio 4,4 Mg·ha-1 w warunkach wysiewu 60 kg·ha-1) o zawartości oleju w nasionach ok. 28% i plonie oleju ok. 1,25 Mg·ha-1. Kwiatostany konopi oleistych zawierają 0,32% olejku eterycznego oraz 0,013% tetrahydrokannabinolu (THC) i 0,07% kannabidiolu (CBD). Plony słomy konopi oleistych są oczywiście o połowę niższe od plonów z konopi włóknistych i wzrastają w miarę zwiększania gęstości siewu średnio z 14,5 do 18,0 Mg·ha-1 powietrznie suchej masy. Słomę można wykorzystać do produkcji biogazu lub przeznaczyć na opał w formie pelletu. Powyższe wyniki doświadczeń potwierdzają możliwość uzyskiwania wysokich plonów nasion konopi oleistych. Poza tym uzasadniają konieczność kontynuowania hodowli zachowawczej i określenia zasad agrotechniki w celu poprawienia wydajności i jakości plonu nasion i oleju.So far, hemp has been known as a fibre plant, grown for fibre, but with low seed yield (0.8- 1.2 Mg·ha-1), used mainly as planting seed or for edible oil production. Hemp has a considerable advantage of developing a large vegetative part of the plant which facilitates high use of solar energy and assimilation of CO2. Owing to its taproot system, hemp can absorb water and nutrients located in the deeper soil layers. Given these advantages of hemp, in 2007, the Pętkowo Experimental Station (ZD Pętkowo) endeavored to breed a new form of oilseed hemp with high seed yield for edible oil. After seven years of intensive breeding efforts an interesting line no. P/08N (named Henola) was obtained and submitted for registration tests at the Research Centre for Cultivar Testing (COBORU). Simultaneously, field trials were conducted at the Stary Sielec Experimental Station (ZD Stary Sielec) in 2013- 2015, intended to examine the yield and the influence of sowing density (20, 40 and 60 kg·ha-1) of the new Henola line (fertilization in kg·ha-1: 40 N, 30 P2O5 and 80 K2O). The results confirm that high seed yield is feasible as sowing density increases (average of 4.4 Mg·ha-1 with sowing density of 60 kg·ha-1); the proportion of oil in the seeds amounts to ca. 28% and oil obtained amounts to ca. 1.25 Mg·ha-1. Inflorescence of oilseed hemp contains 0.32% of essential oil, 0.013% of THC and 0.07% of CBD. Straw yield is half that of fibrous hemp and it increases as sowing density goes up on average from 14.5-18.0 Mg·ha-1 of dry mass. The straw may be used to produce biogas or pellet fuel. The above results of the trials confirm that high yield of oilseed hemp is feasible. They also justify the necessity to continue the maintenance breeding and determine the principles of agricultural technology in order to improve the yield and quality of seed and oil crops

Usability of the cereals for generation of renewable energy - according to the research results

Celem pracy jest poznanie stopnia przydatności ziarna zbóż kłosowych na potrzeby energetyki w odniesieniu do lepiej plonujących roślin uprawnych. Doświadczenia prowadzono w latach 2007-2009 na glebach gorszej przydatności rolniczej, w obszarach o niskich opadach atmosferycznych (<550 mm). Podstawą oceny przydatności zbóż do produkcji energii odnawialnej są wydajności: energetyczna i bioetanolu z hektara. Z badań wynika, że wydajność energetyczna ziarna zbóż kłosowych jest 5-krotnie mniejsza od wydajności biomasy sorga i kukurydzy, a wydajność bioetanolu 3-krotnie mniejsza niż buraków cukrowych i ziemniaków. Dlatego zachodzi konieczność zrewidowania dotychczasowej strategii władz państwowych, dotyczącej wykorzystywania ziemiopłodów na cele energetyczne i preferowania uprawy bardziej wydajnych roślin na potrzeby energii odnawialnej.The study aimed at recognizing usability degree of the cereal grains for energetic demands, with reference to other, better yielding crops. Experiments were carried out in the years 2007-2009, on the soils of worse agricultural quality, in regions of low precipitation level (<550 mm). Evaluation of the cereals' usability to renewable energy generation was based on energetic efficiency and bioethanol output per 1 ha. The results of study showed that energetic efficiency of the ear cereal grains was five times lower than the efficiency of sorghum and maize biomass, whereas bioethanol output per 1 ha was 3 times less in comparison to sugar beets and potatoes. Thus, it is necessary to revise hitherto existing strategy of the state authorities concerning the use of field crops for energy purposes, and to prefer the cultivation of more effective crops for renewable energy generation

Usability of the winter aftercrop as well as the maize and sorghum in the aftercrop to biomass production for a biogas plant

Celem badań prezentowanych w pracy było poznanie przydatności uprawy żyta w poplonie ozimym oraz kukurydzy lub sorgo w plonie wtórym do produkcji biomasy na potrzeby biogazowni rolniczych. Doświadczenia polowe przeprowadzono w latach 2009-2012 w Zakładzie Doświadczalnym Stary Sielec, powiat Rawicz, na glebach średniej przydatności rolniczej, w rejonie o małej ilości opadów rocznych (17 900 m3 i wydajności energetycznej 790 GJ, w warunkach niskich kosztów produkcji (13 000 m3 i wydajności energetycznej 733 GJ. Zatem sorgo uprawiane w plonie wtórym jest mniej przydatne od kukurydzy do produkcji biomasy dla biogazowni rolniczych.The study aimed at recognizing the usability of rye crop in the winter aftercrop, and maize or sorghum in aftercrop, to produce the biomass for agricultural biogas plants. Field experiments were conducted in years 2009-2012, at Stary Sielec Experimental Station, Rawicz district, on medium quality soils, in the region of low annual precipitation (17 900 m3 and energy output 790 GJ, at relatively low production costs (13 000 m3 and energy output 733 GJ. Thus, the sorghum cultivated in aftercrop was less useful to biomass production for agricultural biogas installations, than the maize