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
