Pestovanie plodín a jeho vplyv na rast populácie: Výzvy a inovácie

Počet obyvateľov na našej planéte sa pred poltisícročím pohyboval niekde medzi 420 a 540 miliónmi a trvalo tri storočia, kým sa prehupol cez prvú miliardu. Ďalšia miliarda pribudla za 127 rokov. Prudký rast obyvateľstva v druhej polovici minulého storočia zapadá do celkového trendu, pre ktorý sa používa označenie „veľká akcelerácia“. Nemenej prudký nárast však zaznamenal aj obsah oxidu uhličitého, ozónu, oxidov dusíka alebo metánu v atmosfére, globálnej teploty či úbytok plôch tropických dažďových lesov. Hmotnosť všetkého, čo ľudia vyrobili, sa už vyrovnala hmotnosti všetkých foriem pozemského života. Poľnohospodárstvo, ťažba surovín, výstavba a ďalšie ľudské aktivity uvádzajú do pohybu desaťkrát väčší objem hmoty ako rieky, more, vietor a ďalšie prírodné sily.

Prudký rast populácie, zvyšujúci sa dopyt po potravinách a s ním súvisiace zmeny v stravovacích návykoch, zmenšovanie plôch poľnohospodárskej a ornej pôdy, ale aj znižovanie biodiverzity - to všetko má výrazný vplyv na produkciu plodín a potravín. Dramaticky meniaca sa klíma navyše ohrozuje potravinovú bezpečnosť na celom svete v dôsledku zníženia produktivity plodín. Šľachtitelia tak každoročne čelia novým výzvam a príprava klimaticky inteligentných odrôd či rastlín na mieru naberá na dôležitosti.

História pestovania plodín a vznik poľnohospodárstva

Domestifikácia a cielené pestovanie plodín spôsobilo v mladšej dobe kamennej revolúciu. Ľudia už neboli odkázaní iba na potravu, ktorú nájdu alebo ulovia, ale naučili sa využívať pôdu vo svoj prospech. Z pohľadu archeológie rozlišujeme tzv. 8 zakladateľských plodín, ktoré sú často označované aj ako neolitické plodiny. Názory na to, či by medzi týchto osem plodín mali byť zaradené aj ďalšie, sa rôznia. V období neolitu totiž nepochybne došlo aj k domestifikácii ďalších plodín, medzi ktoré patrili napríklad rôzne obilniny či dokonca figy. Predpokladá sa, že v mnohých prípadoch sa domestifikácia nepodarila a došlo k vymiznutiu mnohých odrôd napríklad v dôsledku klimatických zmien, odlesňovania či veľkých požiarov.

Neolitické plodiny

Najrozšírenejšia je teória tzv. 8 neolitických plodín pochádzajúcich predovšetkým z oblasti úrodného polmesiaca, teda dnešnej Sýrie, Jordánska, Izraela a Palestíny.

1. Pšenica jednozrnná (jednoinka): Považuje sa za prvú domestifikovanú plodinu vôbec. S jej pestovaním sa začalo v juhovýchodnej oblasti dnešného Turecka v období približne 8 600 - 7 950 rokov pred naším letopočtom. Oproti divokej forme Triticum boeoticum má jednozrnka väčšie semená. Neskôr bola vytláčaná výnosnejšími odrodami.
2. Pšenica dvojzrnná: Podľa dochovaných záznamov bola domestifikovaná o niečo neskôr. Jej divoká odroda pochádza z horskej oblasti Karaca Dag v juhovýchodnom Turecku. Tento druh pšenice sa už pred jeho domestifikáciou využíval niekoľko tisíc rokov, kedy bol náhodne zbieraný najmä v oblastiach úrodného polmesiaca.
3. Jačmeň siaty: Domestifikácia jačmeňa sa datuje do obdobia približne 8 500 rokov pred naším letopočtom v oblasti dnešnej Sýrie. Už v tomto období sa vyskytujú dve odrody - lúpaný a nahý jačmeň. Domestifikované odrody jačmeňa sa krátko na to rozšírili aj do ostatných častí úrodného polmesiaca a dôkazy o jeho pestovaní sa našli aj na tibetských náhorných plošinách.
4. Šošovica: Najstaršie zaznamenaná domestifikovaná šošovica sa podľa archeologických nálezísk pestovala na územiach dnešnej Sýrie približne 8 200 - 6 700 rokov pred naším letopočtom. V neskorších obdobiach sa objavujú rôzne malooké a veľkozrnné odrody.
5. Hrach: Hrach ako plodina vykazuje širokú škálu morfologických variácií a platilo to aj v minulosti. Domestifikáciou sa podarilo dosiahnuť zväčšenie jeho zŕn, stenčenie jeho strukov a zadržiavanie zŕn v luskoch. Odhaduje sa, že k prvej domestifikácii hrachu došlo zhruba v 8. tisícročí pred naším letopočtom v Turecku a Sýrii. Veľká vlna „udomácňovania“ ďalších odrôd ale pokračovala o približne 4 tisícročia neskôr v Egypte.
6. Cícer: Medzi prehistorické strukoviny patrí aj cícer, ktorý bol prvýkrát domestifikovaný približne pred 7 000 rokmi v oblasti dnešného Turecka a Sýrie. Medzi najčastejšie vyskytujúce sa odrody patrí „Desi“ s malými zrnkami a odroda „Kabuli“ s väčšími a zaoblenými semenami. Z oblasti úrodného polmesiaca sa pestovanie cíceru rýchlo rozšírilo do Indie.
7. Vika šošovicová: Oproti vyššie spomenutým plodinám je vika šošovicová menej známa. Odhaduje sa, že domestifikovaná bola predovšetkým ako krmivo pre zvieratá. K prvej domestifikácii podľa dochovaných záznamov došlo v oblasti Levanty približne pred 7 000 rokmi.
8. Ľan siaty: Ľan bol v období neolitu prvou rastlinou domestifikovanou kvôli oleju, pričom dôkazy o tom vás privedú na západný breh rieky Jordán. V období okolo 7. tisícročia pred naším letopočtom sa už ľan využíval aj na výrobu rôznych tkanín.

Moderné pestovateľské techniky a ich vplyv

Poľnohospodárske techniky sa neustále vyvíjajú s cieľom maximalizovať úrodu a uspokojiť rastúce potreby populácie. V minulosti bola primárnou poľnohospodárskou technikou monokultúra, čo znamená, že daná časť pôdy sa využívala na pestovanie jedného druhu plodiny. Nevýhodou tejto metódy bolo, že farmár by na rozdelenie plodín potreboval veľké plochy poľa.

S rozvojom poznatkov a technológií sa však presadzujú aj iné systémy. Polikultúra je definovaná ako prax pestovania viacerých druhov plodín na tom istom pozemku a súčasne. Voľba polykultúry sa snaží napodobniť rozmanitosť, ktorá sa nachádza v prirodzených ekosystémoch. Medzi ďalšie názvy pre polykultúru patrí aj medziplodinové pestovanie.

Výhody a nevýhody monokultúry a polykultúry

• Polikultúra sa považuje za schopnú minimalizovať škodcov, choroby a dokonca aj buriny, a tiež obmedzuje používanie pesticídov v celej farme. Okrem toho, keď je pôda určená pre viacero plodín, plodiny vždy rastú silnejšie, korene rastlín vždy rastú hrubšie s cieľom pokryť čo najviac pôdy. Vďaka tomu všetkému rastliny rastú zdravšie a ponúkajú lepšie výnosy. Polykultúra podporuje biodiverzitu, zvyšuje ekologickú odolnosť a znižuje riziko neúrody. Naopak, môže to tiež znížiť výnosy plodín v dôsledku konkurencie medzi zmiešanými druhmi o zdroje, ako je voda, živiny a svetlo. Hlavnou nevýhodou polykultúry je množstvo problémov s kontrolou plodín, pretože farmár musí pracovať v menšom priestore, kde sa naraz pestuje niekoľko druhov plodín. Niektoré polykultúry si tiež vyžadujú investície do vybavenia na pomoc s kontrolou pôdy.
• Monokultúry sa tiež považujú za vhodné na mechanizáciu, a preto ich viacerí farmári vo veľkovýrobách uprednostňujú. Monokultúry však spotrebúvajú veľké množstvo syntetických chemikálií na ničenie škodcov a zároveň poskytujú živiny vašim plodinám. Po určitom čase to poškodí zdravie pôdy, na rozdiel od polykultúr, ktoré po určitom čase zdravie pôdy zlepšujú.

Prechod na polykultúrny systém je jedným z najlepších krokov, ak chcete prejsť na ekologické poľnohospodárstvo a zároveň zvýšiť biodiverzitu svojej farmy. Jeho používanie sa bežne používalo po celom svete až do doby pred 70 rokmi. Hoci polykróping umožňuje poľnohospodárom zvýšiť úrodu, má aj vážny vplyv na životné prostredie a celkové zdravie pôdy.

Typy systémov s viacerými plodinami

Existuje niekoľko systémov pestovania viacerých plodín, ktoré farmári používajú:

1. Dvojité pestovanie (Double cropping): Pestovanie plodín na tom istom pozemku počas jedného vegetačného obdobia. Novovypestované plodiny pokračujú po zbere úrody na konci vegetačného obdobia.
2. Pozmenená verzia dvojitého pestovania: Plodiny sa pestujú pred zberom pôvodných plodín.
3. Medziplodiny (Intercropping): Dve alebo aj viac rôznych plodín súčasne pokrývajú ten istý pozemok. Najprv sa pestuje hlavná plodina. Farmári, ktorí používajú túto metódu, zvyčajne pestujú minimálne dve rôzne plodiny súčasne. Ďalším názvom pre medziplodiny je agrolesníctvo, pretože menšie plodiny sa vždy pestujú pod tými, ktoré rastú vyššie. Plodiny sa pestujú aj organizovaným spôsobom alebo sa dokonca miešajú náhodne. Najvhodnejšími druhmi plodín pre túto metódu sú strukoviny.
4. Krycie plodiny (Cover cropping): Pestujú sa na pokrytie pôdy. Ich vrchné výrastky pomáhajú pokrývať povrch pôdy a ich korene držia a stabilizujú častice pôdy.
5. Striedanie plodín (Crop rotation): V systéme striedania plodín sa v určitých intervaloch na tom istom poli zakaždým pestuje iný druh plodiny. Polyplodiny sú dôležité, aby sa na pozemku dva roky nepestoval podobný druh plodiny. Čakanie umožňuje pôde regenerovať sa medzi pestovaním podobnej plodiny.

Vplyv klimatických zmien a rastu populácie na produkciu potravín

Globálne povrchové teploty v súvislosti s klimatickými zmenami neustále narastajú, sú sprevádzané suchom, resp. nerovnomernosťou zrážok v poľnohospodárskych oblastiach. Tieto javy prinášajú neistoty pre pestovateľov a predpokladá sa, že v budúcnosti bude počet po sebe nasledujúcich suchých dní počas vegetačného obdobia na väčšine území pribúdať, zatiaľ čo zrážky budú intenzívnejšie a budú trvať kratšie a teplotné extrémy sa zvýšia z hľadiska trvania aj intenzity. Klíma Zeme sa bude v 21. storočí meniť a v budúcnosti sa očakáva viac a zosilnených extrémnych klimatických javov.

Štúdium dopadov klimatických zmien na produkciu potravín bolo vždy dôležité, no stále často podceňované, hlavne v krajinách, kde je dostatočný prístup k potravinám a kde nie sú nedostatkom potravín životne ohrozené žiadne skupiny obyvateľstva. Súčasné trendy poľnohospodárskej produkcie nepostačujú na uspokojenie budúcich požiadaviek. Najvážnejšie dopady v poľnohospodárstve však nastanú v tropických oblastiach, kde žije väčšina svetovej populácie s nedostatkom potravín. Pretože len niekoľko krajín dominuje celosvetovej produkcii strategických poľnohospodárskych plodín a obchodu s produkciou, výrobné šoky vyvolané extrémnymi klimatickými javmi v týchto krajinách môžu mať obrovský vplyv na globálne trhy.

Pre každý stupeň zvýšenia priemernej globálnej teploty sa predpokladá zníženie úrod v priemere o 7,4 % v prípade kukurice, 6,0 % pri pšenici, 3,2 % pri ryži a o 3,1 % pri sóji. Otepľovanie klímy bude podľa projekcií spôsobovať zvýšenie koeficientu variability vo väčšine pestovateľských regiónov, najmä v Spojených štátoch, vo východnej Európe a južnej Afrike, na hodnoty mnohonásobne vyššie ako sú súčasné hodnoty.

Kukurica, ako tretia najdôležitejšia plodina na svete, je vysoko citlivá na zmeny klimatických faktorov. Globálne veľké oblasti, ktoré sú v súčasnosti vhodné na pestovanie kukurice, budú trpieť stresom z tepla a sucha a môžu obmedziť produkciu. Kukurica je veľmi citlivá na sucho predovšetkým počas fázy kvitnutia, kedy je produkcia zrna extrémne zraniteľná. Pri projekciách priebehu klimatických zmien najvyššiu stratu klimatickej vhodnosti pre pestovanie ukazuje Južná Amerika, nasleduje Afrika a Oceánia. Ázia, ale aj Európa a Severná Amerika ukazujú nárast klimatickej vhodnosti.

Pri oteplení o 2 °C sa pravdepodobnosť straty úrody kukurice vyššej ako 10 % v štyroch najväčších producentských krajinách sveta (Spojené štáty americké, Čína, Brazília a Argentína) zvyšuje až na 69 %, 46 %, 39 % resp. 50 %. Pravdepodobnosť, že produkcia kukurice klesne o viac ako 10 % v oblastiach s vysokou produktivitou všetkých štyroch krajinách v tom istom roku, je dnes 0 %, ale pri oteplení o 2 °C sa zvýši na 6 % a pri oteplení o 4 °C na 87 %.

Abiotický stres oslabuje metabolické procesy kukurice znižovaním rýchlosti fotosyntézy, čo má za následok zníženú akumuláciu biomasy a vedie k morfologickým, fyziologickým a biochemickým zmenám. Vysoké teploty ovplyvňujú vegetatívny rast a tvorbu nadzemnej biomasy, priamo poškodzujú fotosyntetický aparát, skracujú vegetačné obdobie, zvyšujú oxidačný stres, znižujú odnožovanie a podporujú kvitnutie. Majú vplyv aj na zníženie vitality kukuričného peľu, urýchlenie plnenia zrna a zvýšenie dýchania, čo vedie k zníženiu produkcie asi o 7 % na každý stupeň oteplenia. Letálne teplotné limity pre kukuricu sú vysoké (napr. pre teplotu vzduchu nad porastom je to 46 °C), ale limity pre rast rastlín a reprodukčné procesy sú nižšie (napr. 37,3 °C pre antézu).

Predpokladaný nárast variability úrod kukurice, ale aj iných plodín v hlavných producentských a vyvážajúcich krajinách prinesie dôsledky pre globálnu potravinovú bezpečnosť. Splnenie cieľa zabezpečiť dostatok potravín bude čoraz ťažšie, keďže svetová populácia vzrastie zo súčasných 8 miliárd na približne 10 miliárd do roku 2050, čo predstavuje nárast o 20 %. Prakticky celý tento nárast sa prejaví v rozvojových krajinách, najmä v subsaharskej Afrike, a viac ako polovica svetovej populácie bude bývať v mestských oblastiach.

Aby sa poľnohospodári lepšie prispôsobili budúcim klimatickým zmenám a znížili riziká pre produkciu, je potrebné posilniť systém predpovedí a prevencie klimatických informácií. Je potrebné posilniť vybudovanie poľnohospodárskej infraštruktúry a primerane prispôsobiť štruktúru a rozloženie plodín, dodať moderným odrodám nové vlastnosti, ktorými budú lepšie odolávať extrémnym faktorom prostredia. Potreba investícií do výskumu a šľachtenia na toleranciu voči suchu a vysokým teplotám a na vývoj adaptačných opatrení je dnes viac ako urgentná.

Mestské poľnohospodárstvo

Mestské poľnohospodárstvo (urban farming, urban gardening, urban agriculture) zahŕňa pestovanie potravín v rámci mestských hraníc. Ide o produkciu alebo pestovanie potravín v meste alebo v iných husto obývaných oblastiach. Rozdiel medzi mestským poľnohospodárstvom a tradičným záhradkárčením je primárne v motive - v prvom prípade sa predpokladá istá možnosť zárobku či podnikania.

Tento trend sa šíri po svete z viacerých dôvodov. Niektorí ľudia sa radi venujú pestovaniu ako forme relaxu. V neposlednom rade môže tento trend predstavovať skvelý podnikateľský plán. Pandémia koronavírusu tiež zohrala svoju úlohu, počas ktorej sa táto činnosť dostala do popredia. Konzumenti chcú byť stále viac informovaní o svojich potravinách, o tom, odkiaľ pochádzajú, a o vplyve, ktorý môže mať na prepravu potravín, napríklad zmena klímy.

Prístupy k mestskému poľnohospodárstvu

Mestské poľnohospodárstvo zahŕňa viacero možností jeho aplikovania:

• Kontajnerové záhradníctvo: Využiteľné pre ľudí s malými terasami alebo balkónmi, často s použitím starých pneumatík, sudov alebo topánok.
• Komunitné záhradníctvo: Metóda využívania vonkajších verejných alebo súkromných priestorov jednotlivcom alebo skupinou, ideálna pre tých, ktorí nemajú vlastný dvor.
• Zelené strechy: Forma mestského záhradníctva aplikovaná na strechách budov.
• Guerilla gardening: Spôsob sadenia rastlín na verejných priestranstvách, ktoré technicky nepatria záhradníkovi, napríklad na prázdnych parcelách alebo malých pásach hliny.
• Vertikálne poľnohospodárstvo: Efektívne riešenie zamerané na kvantitu aj kvalitu, zahŕňa pestovanie plodín vo vrstvách, ktoré sú naskladané vertikálne.
• Hydropónia: Ekologický tip pestovania rastlín bez pôdy v živnom roztoku. Voda v hydroponických systémoch je recyklovaná a znovu používaná.

Pri začiatkoch mestského poľnohospodárstva je dôležité stanoviť rozsah podnikania, druhy produktov na predaj, zistiť ich rastový cyklus a pripraviť si orientačnú výšku nákladov a výnosov. V našich končinách je napríklad populárna levanduľa, všestranná plodina s mnohonásobným využitím.

Inovácie v šľachtení rastlín a regulácia

Dramaticky meniaca sa klíma a rast populácie vyžadujú rýchlejšiu reakciu v oblasti šľachtenia rastlín. Európska komisia sa rozhodla otvoriť dvere geneticky upraveným surovinám na výrobu potravín, hoci nejde o tzv. GMO (geneticky modifikované organizmy), ide o významnú zmenu paradigmy v prístupe EÚ. Namiesto GMO sa v novej smernici spomínajú tzv. nové genomické techniky (NGT). Zásadným rozdielom oproti doterajším postupom má byť to, že v prípade NGT sa nepostupuje spôsobom, ktorý by bol vo voľnej prírode nemožný - teda neskladá sa genóm rastliny či živočícha z rôznych nekrížiteľných druhov.

V tomto prípade má ísť o cielené pretvorenie existujúcej rastliny či živočícha tak, aby sa lepšie prispôsobili prostrediu, napríklad aby dokázali lepšie odolávať suchu či škodcom. To môže priniesť zníženie množstva využívaných pesticídov, čo znamená nielen nižšie náklady pre poľnohospodárov, ale aj nižšie riziko kontaminácie spodných vôd. V zásade ide o inžinierske urýchlenie klasických šľachtiteľských postupov. Klasický šľachtiteľský postup je však časovo náročný, na získanie požadovanej vlastnosti sú nutné generácie upravovaných rastlín či živočíchov.

Výzvy a kontroverzie v oblasti NGT

Návrh novej smernice delí rastliny do dvoch kategórií podľa komplexnosti modifikácie genómu. Ak chcú producenti dostať takéto rastliny na trh, musia ich riadne označiť, aby si každý pestovateľ mohol vybrať.

Kritici však upozorňujú, že pred otvorením tejto „Pandorinej skrinky“ by sme si mali zodpovedať niekoľko dôležitých otázok. Prvou veľkou otázkou je bezpečnosť týchto nových, upravených druhov. V prípade aktuálne navrhovanej legislatívy by krajiny stratili možnosť individuálne zakázať ich používanie, keďže Komisia sa snaží budúci trh s druhmi upravenými NGT zjednotiť a vydávať povolenie pre celý vnútroúnijný priestor. Odporcovia návrhu z radov malých farmárov a environmentálnych združení upozorňujú, že tieto nové technológie sú v praxi ešte len veľmi krátko, a preto nie je možné dostatočne preukázať ich bezpečnosť z hľadiska ľudského zdravia a životného prostredia. Kritika sa tiež vznáša na to, že túto legislatívu podporujú najmä veľké spoločnosti dominujúce sektoru šľachtenia rastlín, čím sa ešte viac posilní ich vplyv v poľnohospodárstve a produkcii potravín.

Ďalšou nejasnosťou je otázka patentovej ochrany nových upravených druhov. Patentová ochrana plodín by mohla znížiť dostupnosť nových produktov a sústrediť produkciu potravín do ešte užšej skupiny spoločností. Taktiež existuje riziko, že by si niektoré spoločnosti mohli patentovať aj plodiny, ktoré vznikli dlhodobým klasickým šľachtením. Nejasnosť v pravidlách patentovej ochrany je v rozpore s cieľom Európskej komisie zachovať biodiverzitu plodín a zabezpečiť prežitie malých rodinných fariem.

Príbeh firmy Monsanto slúži ako varovanie. Po prenikaní do sektora biotechnológií a odkúpení semenárskych spoločností, Monsanto vyvinul semená kukurice a sóje odolné voči herbicídu Roundup. Tieto semená boli upravené tak, že ich semená sú neplodné, čím farmár nemohol použiť vlastné semená na ďalšiu úrodu a musel kupovať nové. Zároveň so semenami predávala firma aj licencie na ich použitie. Monsanto sa síce vonkajšie správal ako pomocník farmárov v treťom svete, najvypuklejšie sa tento obraz ukázal v Indii, kde firma úplne ovládla trh s bavlníkovými semenami. Farmári sa zviazali s firmou, a ak nemali peniaze na semená a licencie, založili svoj život na pôde.

tags: #pestovanie #plodin #a #rast #populacie