trvale udržitelné zemědělství

lizenou biomasou tak mnoha dalšími mechanismy ztrát živin spojenými s větší náchylností všech juvenilních ekosystémů ke ztrátám živin) poměrně jednoduše korigovat hnojením. Avšak nedodržení technologické kázně (zejména při minerálním hnojení) může přinést půdám další problémy. Nápadným rysem konverze přírodní půdy na půdu zemědělského systému je rychlý úbytek množství a zejména kvality půdní organické hmoty v závislosti na agrotechnice i na druzích plodin (množství reziduí, velikost primární produkce, atd.). Snížení množství a kvality SOM může mít řadu negativních efektů, z nichž na tomto místě zmiňme zmenšování sorpční kapacity půd a zhoršování půdní struktury. Co do exportů / importů je půdní subsystém zemědělského systému otevřenější než u přírodního ekosystému. Výstupy: sklizní, ztráty (erozí, vyplavováním, vypařováním těkavých složek, denitrifikací) jsou vyrovnáván vstupy (hnojením, zapravením rostlinných zbytků, stejně jako u přírodních ekosystémů depozicí z atmosféry, zvětráváním minerální složky půd, biologickou fixací N). Příjem živin z anorganických hnojiv rostlinami je vysoký, ale na druhé straně jejich eventuální přebytky mohou být vyplavovány (s následnými negativními dopady mimo zemědělský systém) neb kumulovány v půdě. Nebezpečný je i opačný trend: přílišné „spolehnutí“ na anorganická hnojiva vede k opuštění tradičních metod obohacování půdy zejména těmi zdroji živin, které se uvolňují pomalu, působením organizmů a fyzikálně - chemickými procesy. Po zdražení cen hnojiv následné vynucené slabší minerální hnojení půdu vyčerpává. Neméně významné je i znečištění půd polutanty (znečišťujícími látkami, škodlivinami). Plocha takto postižená není v celosvětovém měřítku velká (asi 1 % všech degradovaných půd), ale význam tohoto typu degradace je velký zejména proto, že polutanty se lehce mohou dostat do potravních řetězců včetně lidské potravy.
Antropogenní acidifikace půd je zvyšování koncentrace H+ (okyselování půdního roztoku, čili snižování číselné hodnoty pH) vlivem činnosti člověka. Tendenci k okyselování má většina půd a děje se tak přirozenými procesy půdního dýchání (respirací edafonu se uvolňuje CO2, který se částečně rozpouští ve vodě a vzniklá kyselina uhličitá hydrolyzuje a tím přispívá ke zvyšování množství iontů H+ v půdě), mineralizace SOM (vytvářejí se také organické kyseliny), půdotvorby (zvětráváním minerálů se vytvářejí nejrůznější sloučeniny jak kyselé tak zásadité povahy, ve vlhkých klimatech se některé bazické kationty z půdy vymývají) a také činností rostlin (které vylučují organické kyseliny i přímo ionty H+ do půdního prostředí např. během procesů příjmu živin) apod. Výsledná půdní reakce je pak spoluurčena pufrační kapacitou půdy, tj. schopností změny pH vyrovnávat (ta souvisí zejména se sorpčním komplexem půd). Člověk svojí činností však okyseluje půdní prostředí jak nevhodným soustavným používáním některých minerálních hnojiv (např. dodáním N v amonné formě může dojít k oxidaci, nitrifikaci, během které jsou uvolňovány H+) tak samotnou sklizní části biomasy, ale na okyselování půd se významně podílejí také kyselé deště.
Alkalizace a salinizace půd jsou do jisté míry opačné problémy než acidifikace. Přirozeně alkalické půdy vznikají např. v suchých klimatech, kde nedostatek srážek způsobuje hromadění kationtů (Na+, Ca2+, Mg2+ a K+), dvojmocné se mohou za určitých okolností vysrážet jako nerozpustné sloučeniny (sírany, uhličitany) a ve výměnném komplexu pak převládnou ionty Na+. Takové půdy mají podstatně zhoršené vlastnosti. Další možností vzniku alkalických a zasolených půd je nepropustnost pro vodu (mohou vznikat solná jezera) nebo dosah mořské vody (půdy u pobřeží moří a oceánů, v deltách řek). V zemědělství je významné zasolení vzniklé jako důsledek nesprávného řízení závlah zejména v teplých oblastech, kde dochází spíše ke vzlínání použité závlahové vody spolu se solemi v ní obsaženými nebo používáním závlahové vody špatné kvality. Tento proces v minulosti způsobil těžkou degradaci rozsáhlých oblastí, která vedla až k opuštění daného území. K místní alkalizaci také může dojít dlouhodobým používáním fyziologicky alkalických hnojiv (KNO3, NaNO3, vápenatá hnojiva), z nichž rostliny přijímají hlavně anionty, zatímco kationty zůstávají v půdě. Alkalizace půd je škodlivá hlavně proto, že způsobuje zhoršení řady půdních vlastností (fyzikálních i chemických), vysoký obsah solí může být přímo toxický nebo nepřímo osmotickým jevem (rozpustné soli zvyšují osmotický potenciál půdního roztoku čímž se zhoršuje dostupnost vody rostlinám), mění se také přístupnost iontů rostlinám (což může způsobit narušení minerální výživy rostlin).
Významným vlivem zemědělství na krajinu jako celek je insularizace, tj. fragmentace krajinné matrice se všemi jejími negativními dopady. Především jde o snižování počtu některých druhů vyžadujících spojitou matrici nebo přinejmenším velké plochy přírodě blízkých stanovišť. Fragmentace snižuje možnosti rekolonizace „ostrovů“ při náhodném vyhubení, snižuje možnosti toku genů z „ostrovu na ostrov“, snižuje genetickou diverzitu, zvětšuje rozsah hraničních zón (ekotonů), zvyšuje pravděpodobnost negativních interakcí zemědělských systémů a ostatních ekosystémů krajiny apod. Tato problematika již přesahuje možnosti předkládaného materiálu.
14.1.2 Vliv zemědělských systémů na okolní ekosystémy
Zemědělství (včetně produkčního lesnictví) je prostorově nejrozsáhlejší způsob využívání krajiny člověkem. Změny jsou prastarého data a jsou tak významné (viz předchozí text), že zpětně působí na okolní ekosystémy krajiny a to jak přímo tak nepřímo. Působení na okolní ekosystémy je zatíženo mnoha kompromisy: tak např. je tím silnější, čím intenzivnější technologie jsou využívány a naopak, zintenzivnění technologií by mohlo napomoci snížení množství obhospodařovaných ploch (a pokud by byly vyčleněny pro oblast ochrany přírody, bylo by to jistě ku prospěchu). Některé rysy industriálních technologií byly ještě zcela nedávno chápány kladně - jako důkaz dobrého hospodaření a racionálního využití zdrojů prostředí a byly na ně doslova promrhány nemalé náklady. Šlo např. o scelování pozemků, likvidaci rozptýlené zeleně, odvodňování mokřadů, napřimování, betonování a zatrubkování vodotečí apod. Dnes se často dostávají do ostrého sporu s „ekologickým“ a krajinotvorným názorem a mnohé z nich jsou za cenu dalších nemalých nákladů přiváděny do stavu podobného původnímu. Na druhou stranu existuje celá řada starých zemědělských úhorů, kdy nevhodným hospodařením nebo hospodařením na nevhodné půdě došlo k takové degradaci, že pozemky byly opuštěny a dodnes nebyly sukcesí obnoveny. Jde např. o dnešní sekundární stepi na území střední Evropy, lužní lesy, mediteránní oderodované terasy se starými olivovníky, opuštěné farmy - tzv. „outer islands“ ve Skotsku apod. Ty se vyvíjejí tak dlouho a obývá je natolik zajímavá biota, že jsou dnes považovány za „přirozené“ dokonce se snahou o jejich zachování formou chráněných území.
Rozšiřování škůdců má velký vliv i mimo zemědělský systém. Ovšem podobný negativní vliv mohou mít i bioregulátoři záměrně introdukovaní pro biologický boj se škůdci. Zemědělský systém je vhodným prostředím pro generování invazních a agresivních druhů. Ty mohou po namnožení poškozovat biotu okolních ekosystémů. Příkladem mohou být plevelný keř Chromolaena odorata a tráva r. Imperata. Ty se v tropech agresivně rozšiřují z polí do jejich okolí, kde vytlačují původní druhy a navíc po zaschnutí jsou velmi hořlavé. Populace semenožravých ptáků v jihovýchodní Asii byly udržovány v rovnováze s potravními zdroji tak, že v mezidobí mezi semennými roky měli ptáci málo potravy a jejich populace zůstávaly nízké. V semenných rocích, které jsou synchronní pro většinu druhů, se ptáci nestačili přemnožit a ohrozit tak regeneraci lesního ekosystému. Pokud se v okolí lesů začaly pěstovat stromy na semena v rámci zemědělských systémů, ptáci se na jejich semenech přemnožují a ohrožují původní les. Invazní mohou být i původci chorob rostlin a živočichů, jako např. dobytčí mor zavlečený s importovaným skotem do Erytreje v l. 1889 - 90 zlikvidoval v Africe ohromná stáda divokých zvířat.
Vytlačování farmářů (zejména v tropech) do marginálních ploch má mnoho negativních důsledků (eroze, degradace fauny a flóry, přepasení a aridizace, ruderalizace apod.) a mnoho příčin, zejména import industriálních technologií do tropů během „zelené revoluce“ (Dahlberg 1979). To vyžaduje nákup drahých zdrojů za devizy, které se získávají devastací přírodního bohatství těžbou surovin i dřeva, farmy se kapitalizují a s kapitálem přichází ekonomická a politická moc, která umožní vytlačení původních farmářů.
Úniky agrochemikálií jako hnojiv a biocidů doprovázejí zejména intenzivní zemědělské systémy. Dusíkatá hnojiva znečišťují prostředí vzhledem k vysoké náchylnosti ke ztrátám z zemědělských systémů. Nitrátové znečištění prostředí pochází nepochybně převážně ze zemědělské činnosti (minerální hnojiva, urychlení mineralizace, povrchovým odtokem a erozí z polí, méně podzemní vodou). Zemědělství je nepochybně odpovědné také za nitrátové znečištění podzemních vod. Tato závislost je sice těžko dokazuje, ale existuje silná pozitivní korelace mezi nitrátovou koncentrací podzemních vod a intenzitou zemědělství (Hallberg 1986). Průnik nitrátů do podzemních vod může trvat i desítky let po přerušení zemědělské činnosti. Nitrátové znečištění vod provází eutrofizace a známá zdravotní rizika: methemoglobinémie a zdroj karcinogenních N - látek (nitráty se v určitých prostředích mění na nitrity a z nich in vivo vznikají karcinogenní nitrosaminy). Export N látek ze zemědělských systémů mění i společenstva ve prospěch nitrofilních druhů (hlavně podél vodotečí a zemědělských pozemků), které mohou být agresivními (např. plevely). Jistě, množství vyplavovaných nebo povrchově odteklých N látek závisí na množství a způsobu jejich aplikace, bilanci srážek, půdních vlastnostech (textura, množství SOM, mikrobní aktivita, provzdušnění), způsobu obhospodařování pozemku, kvalitě zavlažovací vody a na ročním období. Riziko úniků je vyšší v pozdním podzimu, v zimě a v časném jaru, kdy je množství srážek v poměru k evapotranspiraci vysoké a to zvláště ve dnech s vyšší teplotou, zamrzlá země působí vyšší povrchový odtok a je minimální nebo žádný příjem N rostlinami. Přitom je vcelku lhostejné, zda jsou N látky aplikovány v minerálních či organických formách.
Nejnebezpečnější odpady ze zemědělské produkce jsou v podstatě: a) exkrety živočichů (výkaly, moč, kejda), b) silážní šťávy (množství záleží na kvalitě siláže, nekvalitní může produkovat až 250 l t-1), c) ropné produkty a d) čistící prostředky (výsledek mycích procesů zejména v živočišné produkci, nejvíce v mléčných farmách, drůbežárnách a vepřínech). Mezi odpady zemědělské produkce se někdy řadí i odpady doprovodných a doplňkových provozů, zpracoven i obchodu. Zemědělské odpady obsahují minerální látky, organické látky, rezidua agrochemikálií, aditiva krmiv, rezidua desinficientů, detergenty apod. Intenzivní živočišná produkce vytváří nebezpečí bodového (tj. velmi koncentrovaného) znečištění. Zemědělská prvovýroba se tak stává zdrojem kontaminace prostředí i potravního řetězce.
Eroze a následná sedimentace oderodované půdy působí dalekosáhlé následné škody i mimo zemědělský systém: zanáší se povodí (s důsledky ve zvyšování náchylnosti aluvií velkých řek k povodním) i kanalizace, dochází k eutrofizaci vod. O erozi již byla zmínka, protože patří mezi vlivy, kterými působí zemědělské systémy samy na sebe i na okolí. Spolu s půdou odnáší voda i adsorbované znečišťující látky (např. agrochemikálie). Náklady na čištění kanalizací, vodních nádrží, vodotečí i pitné a užitkové vody od sedimentu nese celá společnost (nejsou internalizovány) stejně tak jako negativní externí efekty spojené se zvýšením rizik záplav.
Úniky pesticidů jsou zvláště nebezpečné u lipofilních a perzistentních látek. DDT (které bylo zakázáno v USA pro velkoplošné užívání v roce 1969), pokud je koncentrováno ve vrcholových predátorech, omezuje jejich rozmnožování. V 90. letech bylo nalezeno DDE (metabolit DDT) ve velkých jezerech a ve velkých druzích arktických živočichů. Některé pesticidy s krátkým poločasem rozpadu jsou překvapivě stabilní, jakmile se dostanou do prostředí podzemních vod, kde obvyklá biologická degradace neprobíhá (Cohen et al 1995). Ukazuje se ale, že náhrada perzistentních látek snadněji rozložitelnými pesticidy může zvýšit akutní toxicitu aplikovaných látek. Významný může být i vliv na biotu v okolních ekosystémech (možnost otravy mořských řas rezidui herbicidů s dopady na kyslíkovou bilanci Země apod.). Nemusí jít o přímý efekt biocidů, ale i o vliv metabolitů toxinů a produktů jejich chemických přeměn. Vlivy jsou chronické i akutní, význam mohou mít i synergické efekty mnoha cizorodých látek (xenobiotik) najednou. Např. výsledky studie konané ve V. Británii v r. 2001 ukázaly dramatický dopad příjmu více xenobiotik najednou na lidské zdraví a to i tehdy, jsou-li jednotlivé látky přijímány v nepatrných, a samy o sobě neškodných, množstvích. Mobilitu pesticidů v půdě snižuje zejména sorpce a hlavní komponentou přispívající k sorpci je půdní organická hmota. Přídavek SOM tak může významně snížit rizika vyplavování reziduí pesticidů do podzemních a povrchových vod. Úniky do podzemních vod jsou méně významné, protože průnik vody do nich je pomalý a většina pesticidů se stačí rozložit na neškodné produkty. Znečištění povrchových vod je závažnější, ale protože se v pitné vodě těžko prokazují, většina světových norem pro pitnou vodu je neuvádí (ale např. nedávná studie v USA v r. 1995 prokázala přítomnost reziduí herbicidů ve vodovodní vodě ve 28 z 29 měst na americkém středozápadě - Gliessman 2000). V tropických zemích je stálým problémem neinformovaný personál, který např. vymývá zařízení postřikovačů v povrchových vodách nebo podlehne přímým otravám záměnou s pitnými tekutinami. Industriální zemědělství je spolu s dopravou a průmyslem jedním z odvětví lidské činnosti, které neustále intoxikují naší planetu a všechny její živé i neživé systémy. Při stávajícím trendu je jen otázkou času, kdy detoxikační kapacita ekosystémů bude překročena.
Zavlažování umožňuje rozšíření zemědělství do srážkově nevhodných oblastí. Je také významným produkčním faktorem, protože asi 1/3 světové zemědělské produkce pochází ze 16 % zavlažovaných ploch. Zavlažování spotřebuje celosvětově 70 % veškeré spotřeby vody lidstvem. Ta však může někde chybět a navíc, bohužel, zájem na ochranu vody není v řadě zemí velký, protože je považována za nevyčerpatelný zdroj (a je v mnoha situacích veřejným statkem, tj. takovým zbožím, u něhož není rovnováha nabídky a poptávky regulována trhem). Značné problémy se salinizací a alkalinizací postihují asi polovinu všech zavlažovaných ploch. Předpokládá se, že plocha zavlažovaných zemědělských systémů bude nadále stoupat a proto je zapotřebí detailně poznat složité interakce v tomto prostředí, maximalizovat efektivitu využití závlahové vody, recyklovat odtékající vody, dbát na dodržování všech zásad (např. udržení určitých minimálních průtoků v povrchových tocích) apod. Pokud se podaří odhalit levný způsob odsolování mořské vody, plochy zavlažovaného zemědělství podstatně stoupnou a bude to mít významný dopad na světovou produktivitu zemědělských systémů.
V některých částech světa vyplývá devastující vliv zemědělských systémů na prostředí z nadměrného využívání zdrojů okolí, jako: lesní pastva, odběr hrabanky na stelivo či hnojení, sběr lesních plodů, „myslivost“ - odstřel zpěvného ptactva, nadměrný odběr vody z povrchových zdrojů apod.
14.1.3 Vliv prostředí na zemědělský systém
Stejně jako jsou výstupy ze zemědělských systémů zdrojem vstupů do jiných ekosystémů, tak i ony se za určitých okolností stávají recipientem výstupů z okolních ekosystémů. Za závažné jsou považovány znečištění půdy, vzduchu a vody. Hlavními znečišťujícími látkami jsou: oxid siřičitý, tuhý spad, oxidy dusíku, kyselé deště, přízemní ozón, úlety z elektráren, úniky z chemiček (viz v poslední řadě u nás velmi diskutovaný vliv úniků ze Spolany na kontaminaci půdy a s ní plodin i zvířat v okolí Neratovic) apod. Celá řada látek je sledována a zhruba jsou známy jejich dopady na zemědělský systém (včetně snížení výnosů plodin při určitých stupních znečištění), ale celá řada dalších látek není vůbec sledována jak co do pohybu životním prostředím tak co do vlivu na produkci a zdroje zemědělského systému (tím méně jsou známy účinky jejich současného působení). Veřejnosti jsou dobře známé dopady náhodných katastrof (Černobyl, havarijní úniky toxických látek do povrchových vod), mnohem méně jsou známé chronické účinky (např. tolerovaných koncentrací člověkem emitovaných oxidů hlavně N a S do atmosféry). Negativní působení cizorodých látek nemusí být přímočaré, ale často působí zprostředkovaně svými vlivy na půdní a epigeické prostředí (změnami ve složení fauny i flóry, mikrobiocenóz, mykorhiz, intoxikací půdy, změnami v přístupnosti živin aj.).
Kyselé deště vznikají vymýváním oxidů dusíku a síry srážkami. Vyplavují Ca z půd, zvyšují koncentraci Al3+ v půdách až k toxickým hladinám, mají vliv na mineralizaci i nitrifikaci, mění taxonomické složení rozkladačů. Ve V. Británii se odhaduje, že snižují výnosy průměrně asi o 10 %. Ztráty působené prašným spadem se pohybují při hodnotách spadu 150-300 t km-2 od 2 % (oves, žito, řepa, brambory) do 7 % (jetel na seno). SO2 snižuje produkci při koncentracích (v celoročním průměru) 41 - 50 (g m-3 o 3 % (řepka olejka) až 20 % (brambory pozdní), při 51 - 100 (g m-3 o 5 - 30 %, při koncentracích 101 - 150 (g m-3 o 7 - 33 % (u obilnin stoupá pokles výnosů při těchto koncentracích postupně od 6 - 7 přes 10 - 11 po 14 - 15 %). Ztráty jsou ale i nepřímé, dané např. tím, že zemědělci nemohou ve znečištěných oblastech pěstovat citlivé plodiny, plodiny jsou náchylnější k poškození škůdci, což zvyšuje náklady na ochranu, možnost kumulace toxinů snižuje jakost s dopady na cenu produkce (Petr & Dlouhý 1992).
Hospodářská zvířata přijímají škodliviny pokožkou, dýcháním a s potravou. Vznikají u nich poruchy nejrůznějších orgánů a někdy dochází i k ukládání toxinů v tukové tkáni. Dochází k poruchám zabřezávání, imunity a hormonálním poruchám. Další ztráty souvisejí se zkracováním efektivního života, s potraty, s nutností zvýšené veterinární péče, s vyřazováním z chovů, s nucenými porážkami apod.
Rozvoj rekreace a urbanizace po II. světové válce znamená změnu vnímání krajiny spíše jako „hřiště“ pro městského člověka. Zemědělskému systému vznikají škody přímé (poškozování i krádeže úrody, budov, odpady) i nepřímé (vyčleňování půdy pro rekreační stavby). Nejvíce trpí příměstské farmy. Řešení: převedení na formy více rezistentní vlivu města (příměstská zahradnictví, jezdecké farmy) nebo se přímo zaměřit na agroturistiku. S urbanizací souvisí i ztráta zemědělského půdního fondu do nezemědělského užívání, např. na stavby domů, hypermarketů, benzínových pump, komunikací, průmyslových zón, ropovodů a plynovodů, elektrických vedení, inženýrských sítí apod. S tím souvisí změna struktury majetkových vztahů (zejména ve prospěch lidí bez vztahu k půdě), časté změny vodního režimu (zastavěná území mají mnohem nižší vodozádržné schopnosti než zemědělská půda) i rozvoj agresivních plevelů na okrajích takovýchto pozemků.
Vliv přírodě blízkých ekosystémů na sousedící zemědělské systémy může být velice pestrý. Vliv lesa na o