Lekce 2

Zemědělství
Biologické základy rostlinné
produkce
C3
C4
CAM
Typy fotosyntézy C3-C4
Účinnost fotosyntézy
• ze 100% slunečního světla je 47% mimo použitelné vlnové délky
• ze zbylých 53% (400--700nm) -30%-fotonů se ztrácí díky
nedokonalé absorpci (narazí do něčeho jiného než do chloroplastu)
• z 37% (absorbovaných fotonů) 24% se ztrácí díky degradaci energie
krátkovlnných fotonů na energetickou hladinu 700nm fotonů
• zbylých 28.2% (sluneční energie zadržená chlorofylem) je
převedeno na ATP-a-NADPH- a následně na glukosu s 32% ní
účinností
• zbude 9% (nahromaděného cukru) z toho 35-40%-je spotřebováno
respirací rostliny
• zbude 5.4% NPP
• Ale skutečná účinnost porostu je 0.1-2%
• navíc zemědělce zajímá jen skliditelná a využitelná část NPP
výnos
Olejová palma Hawaii
produkuje za rok olej v energetickém
ekvivalentu 220 GJ/ha
to je as 7kW (0,7W m2)
Příkon slunečního záření je asi 230W
Faktory ovlivňující výnos
• Hustota porostu architektura porostu
• Využití sezónního průběhu osvětlení
(využití vegetační sezóny)
• Zásobení vodou a minerálními živinami
• Teplota
• Ztráty produkce způsobené respirací,
chorobami, škůdci a konkurencí plevelů
• Faktory ovlivňující podíl výnosu z celkové
produkce
Počet odnoží závisí na
počtu rostlin přihnojení
nebo poválení podpoří
odnožování
Počet rostlin
výsevek vycházení
přezimování
Diferencuje se vzrostný vrchol
přihnojení nebo nízká teplota vede
k jeho prodloužení „Studený máj...
Zrno hromadí asimiláty, 90%
z posledního listu
PARA = RS * 0.5 * 0.9 * (1 - I/I0)
K silně závisí na úhlu listu pro dosažení stejné absorpce světla musí
být LAI takřka dvojnásobná u stojících listů proti listům orientovaným
horizontálně
Zemědělství
• Pastevectví (louky)
• Pěstování trvalých kultur (sady, vinice,
chmelnice, palmové háje)
• Pěstování jednoletých plodin zpravidla
spojené s kultivací půdy (event. S násleným
pěstováním dobytka)
Plodiny
Je známo 300 000 druhů vyšších rostlin
asi 10 000 využíváno v nějaké míře člověkem
12 druhů vytváří 70% produkce
4 druhy rýže, kukuřice pšenic a brambory tvoří
polovinu potravních zdrojů
miliony t
Obilniny
Zelenina
hlízy kořeny
Ovoce
Olejniny
2,263
866
715
503
133
miliony t
Cukrová třtina
kukuřice
Pšenice
Rýže
Brambory
Cukrová řepa
Soja
Plejová palma
Jječmen
Rajčata
FAO 2004
1,324
721
627
605
328
249
204
162
154
120
Mapy © Copyright 2009 SASI Group (University of Sheffield)
plocha
Produkce zrnin
Počet obyvatel
Mapy © Copyright 2009 SASI Group (University of Sheffield)
plocha
Export zrnin
Export je celková export
minus celkový import,
země kde převažuje
import nejsou na exportní
mapě naopak import je
celkový import minus
export, země, kde
převažuje export nejsou
na importní mapě, jak
export tak import jsou
vyjádřeny v peněžní
hodnotě
Import zrnin
Počet obyvatel
Centra původu kulturních plodin
• Východoasijské - proso, soja, mandarinky, pomerančovníky,
morušovník, hořčice, ředkev, cibule, dýně, r. Brassica.
• Indomalajské - banánovník, něktré citrusy, kokos, některé
formy rýže, křebíček zázvor
• Indické - mango, bavlním konopí, okurka, meloun pepř
• Středo a předoasijské - oliloviny, meruňka, réva jetel
• Středomořské - pšenic tvrdka, olivovník, bob, vavřín
• Africké sezam, palma olejná, kávovník, datlovník
• Středoamerické - kukuřice fazol lilek bataty avokado, kakao,
paprika,
• Jihoamerické kukuříce, brambory, fazole, lupina, slunečnice
rajče, kakao, kaučukovník
Kultivar může být
• Vegetativně množený kmen
• linie vzniklá výběrem samosprašných
rostlin
• populace heterozygotů u cizosprašných
rostlin
• F1 vyniklá křížením mateřských linií
Šlechtění rostlin
•
•
•
•
Zvýšení variability
výběr
posuzování a schválení
udržovací šlechtění produkce
Získávání nových (kombinací) vlastností
•
•
•
•
•
•
Náhodné mutace
Křížením
vzdálené křížení
polyploidie (kolchicin)
chemičtí a radiační mutanti
GMO
GMO plodiny - různé vlastnosti rezistence k
herbicidům, Bt, obsah specifických látek
• Levnější produkce
• Menší použití
klasických pesticidů
• Vyšší výnos, nebo
vyšší kvalita
• Malý vliv na necílové
organismy
• Pečlivý systém
testování
• Negativně přijímány
částí zákazníků
• Labelling vliv na cenu
• možnost přenosu genů
na plevele
• Efekt na necílové
organismy
• někdy resistence k
antibiotikům
Obsah toxinu v agroekosystému s Bt kukuřicí
Minimální netoxická dávka různých insertů Bt toxinu
insert
producent
NOEL mg/kg
CryIA
Monsanto
4000
CryIA
Novatris
3280
CryIA
Dekalb
5000
Cry9C
Agr Envo
3760
Bt postřik
5000
vitamin A
4.3
Coferin
25
Noel =žádný pozorovatelný vliv
Výhody a nevýhody monokultur
• Monokultury maximalizují
výnos lepším využití prostoru
žádné mezidruhová konkurence
• při sklizni je snadné separovat
produkt(y) to usnadní jejich
následné zpracování
• Je snazší optimalizovat nároky
na živiny hnojením
• snazší optimalizace podmínek
agrotechnikou
• ochrana se specializuje jen na
jeden typ rostlin
• Větší nároky na živiny a vodu
(odběr je synchronizován)
• větší náchylnost k napadení
škůdci a chorobami
• udržování momokultur
vyžaduje úpravu podmínek a
ochranu před plevely
• ochrana může zasáhnou
necílové druhy
• jednostranné využívání půdy
• snižuje se biologická diversita
krajiny
• to je multiplikováno faktem že
řada plodin je si příbuzných
(trávy, brukvovité)
Nejen monokultura
• Monokultury
• kohorty (skupiny stejnověkých jedinců)
synchronizovaná náchylnost k chorobám a
nároky na živiny a vodu
• polní plodiny jsou často r stratégové
Úprava podmínek
•
•
•
•
Hnojení
kultivace
odvodnění závlaha
ochrana před plevely (konkurence)
chorobami a škůdci
Switchgrass agricultural inputs (GJ· ha−1) from the establishment year (Estab.) and
postplanting harvest years (Post.) in a multilocation farm trial using known farm inputs
Schmer M R et al. PNAS 2008;105:464-469
©2008 by National Academy of Sciences
kultura
Orná půda
Louky
Pastviny
Sady
Vinice chmelnice
Vliv na druhovou
skladdbu porostu a
architektury
Monokultura
Společenstvo
ovlivněné kosením a
výsevem
Společenstvo
ovlivněné pastvou
Vliv na půdy
Vliv na koloběh
živin
Kultivace –
utožování významný
vliv na půdní
strukturu
Utužování pohybem
techniky
Odběr živin velký
sklízí se většina
nadzemní biomasy
Odběr živin velký
sklízí se většina
nadzemní biomasy
Sešlapávání, vliv na Odběr živin jen
poškození drnu a
produkcí zvířat, část
erozi
transformovaná do
exkrementů zůstává
na místě
Závisí na míře
Malý odběr živin
kultivace
Plodiny monokultra
v podrostu
společnstvo
komplexnější
architektura
Plodiny monokultra Podobný jako u OP
v podrostu
společenstvo plevelů
potlačované
kultivací nebo
herbicidy
komplexnější
architektura
Odběr živin velký
sklízí se většina
nadzemní biomasy
Ochrana proto
škůdcům a
chorobám
intensivní
Málo intensivní až
žádná
Málo intensivní až
žádná
Středně intensivní až
intensivní
intensivní