Zemědělské systémy

produkčním cílem. Nabízejí jasný pohled na spojení mezi uspořádáním agroekosystému (časoprostorové uspořádání určitých složek, architektura porostu apod.) a výstupem (ekonomická očekávání, problémy s využitím krajiny apod.). Wojtkovski (2006) navrhl 4 hlavní kategorie agrotechnologií: 1) vegetativní (prostorové) agrotechnologie poskytují výnos, jsou buď hlavní (v produkčních složkách krajiny) nebo vedlejší (neslouží přímo produkci, ale určitým zpsobem ji podporují), 2) časové agrotechnologie – popisují jak vegetativní systémy fungují v čase (tj. mezisezónně, mezi roky nebo vzdálenějšími obdobími), 3) agrotechnologie změn krajiny – popisují přizpůsobení krajiny zemědělskému využití (často provázejí vegetativní a. jako např. terasy, zavlažovací kanály a tak zůstávají nepovšimnuty), 4) mechanické agrotechnologie – využívají mechanizaci pro překonání produkčních problémů (protože agroekologie se přizpůsobuje přírodě, tato kategorie nebývá uvažována).
Technologické balíčky, které nabízejí jednotlivé agrotechnologie, zohledňují tři základní skupiny kritérií: 1) problémy využití krajiny (vlastnosti reliéfu: svahovitost, náchylnost k erozi a infiltrační vlastnosti půdy, nutnost poskytnout omezené živiny – např. N fixující druhy), 2) stanovištní požadavky (půdní úrodnost – na úrodných půdách agrotechnologie zaměřené na produkční výstup, na méně úrodných na facilitativní interkrop), sezonnost srážek, pH půdy, 3) společensko-ekonomické požadavky (druhy hlavních plodin, bezpečná držba půdy, přístupnost práce). Některá agrotechnologie (agrolesy) jsou velmi flexibilní, lze je využít prakticky v každé situaci s ohledem na výše uvedené tři požadavky.
Monokultury
Jsou často vnímány jako ekonomická jednička a tvoří základ hlavního proudu zemědělství. Důvodem je vyprecizování vstupů a genetické zlepšení žádané plodiny. Problémem může být to, že krajina tvořená jen z monokultur je zřídka environmentálně kompletnmí, neplní dobře všechny funkce a hrozí mnoho rizik jak klimatických tak škůdců. Ovšem agroekologie neodmítá zcela monokultury, mohou být dobrou podjednotkou (monosubsystémy) mnoha agroekosystémů, např. pásových systémů. V zásadě rozeznáváme 3 typy. Čisté monokultury zahrnují geneticky totožné rostlinné jedince. Klonální nebo odstraněná genetická variabilita (ale nikdy úplně u semenných kultur). Dva předpoklady užití: a) jediná odrůda splní všechny požadavky farmáře a b) jakékoli problémy jsou řešitelné manažersky (třeba dodatky). Jednoduchost umožní mechanizaci, to bývá ekonomicky atraktivní. Uspořádání často řádkové, někdy neuspořádané (rozhoz semen obilovin – ale to nemá ekol. význam). Pořadí DPCs: 1) vysoký produkční potenciál, 2) schopnost odolávat škůdcům, 3) přizpůsobení širokému rozsahu podmínek, 4) odolnost klimatickým výkyvům, 5) tolerance plevelů, 6) tržně zajímavý výstup. Přehlédnutý problém může způsobit rozsáhlé problémy, zvláště, jsou-li odrůdy pěstovány na velikých plochách. Odrůdové monokultury zahrnují pěstování dvou či více odrůd jedné plodiny na jednom pozemku. Výhodou bývá to, že jedna odrůda může odolat škůdci, na kterého není odolnost u další(ch). Odrlůdy mohou být umístěny na místech, které nejlépe vyhovují jejich profilu zdrojů a vlastnostem (např. odrůdy odolné suchu na nejsušších místech pozemku, odolné škůdcům na místech nejvíce vystavených šdůcům apod.). S,ěsi odrůd se dají využít, pokud není na závadu rozličnost agrotechnických termínů a jestli jsou všechny přijatelné trhem (jako např. různé odrůdy jablek) nebo nerozlišeny (jako vlákna různých odrůd bavlníku). Zdánlivé monokultury zahrnují porosty, kde drtivě převládá (nebo je tak vnímána) jedna plodina. Ekologicky však jde o polykultury, běžným příkladem jsou zaplevelené monokultury. Pokud jsou porosty s krycími plodinami řízeny jako monokultury, dají se sem také zařadit. Dále drobní farmáři často při odplevelování ponechávají jednotlivé (zpravidla daleko od sebe) rostliny dalších druhů, které mohou využít (např. jednotlivé rostlinky kukuřice v porostech brambor nebo jednotlivé jiné druhy ovocných stromů třeba v citrusové plantáži). Nicméně porost je dále řízen jako monokultura. Čím je větší facilitativní efekt doprovodných rostlin nebo je tak vnímán, přechází tento systém v polykulturní.
Jednoletý interkroping
je takové uspořádání, kdy dvě nebo více jednoletých plodin rostou v těsné fyzické blízkosti a uplatňují se tedy ve velké míře mezidruhové interakce. Pokud věda nepokročí, hledání kombinací plodin bude otázkou spíše pokusu a omylu. Rozeznáváme dva typy: produktivní a facilitativní interkrop. Mezi nimi není ostrá hranice (jsou známy produkční plodiny s velkým facilitativním účinkem: např. tykve pro hubení plevelů a leguminózy fixující N). V zásadě můžerme rozlišit produktivní interkrop: obvykle nebývá problém najít dvě či více produkčních plodin, které mají kompatibilní niky, vykazují vysoké LER a sdílejí stejné klima. V literatuře najdeme stovky párů takových plodin, známe i mnoho příkladů trikultur i kombinací více druhů. V zásadě můžem,e kombinovat cokoli s čímkoli ale jen některé mají vyšší kompatibilitu a facilitativní interkrop: doprovodné druhy čistě facilitativního interkropu poskytují nějaký servis hlavní plodině, ale neslouží přímo ke sklizni nějakého produktu. Příklad: krycí plodiny. Významné DPCs: nesmí přerůst nebo se pnout po hlavní plodině, odpuzují škůdce nebo přitahují predátory, poskytují vysoké přízemní LAI, mohou poskytnout píci (ale nemusí), jsou odolné klimatickým stresům, jejich fenologie je kompatibilní s agrotech. lhůtami hlavní plodiny, mají alelopatické vlastnosti proti plevelům (ne plodině), porostní architektura vytváří mikroklima usnadňující recyklaci živin. Jedlitlivé agrotechnologie jedn oletých interkropingových systémů zahrnují celou řadu systémů, které nejsou v literatuře dobře popracovány, zde jen příklady bez nároků na úplnost. Jednoduché směsi (simple mixes): rovnoměrně smíchané plodiny. Pro ruční zpracování bez omezení, ale mechanizace s obtížemi (jedině když může být smíchán produkt při prodeji – jako třeba seno). Mnoho mezidruhových interakcí i ekologických příležitostí + úzký kontakt druhů vedou k vysokému LER. Pásové pěstování (strip cropping): překonává mnoho nevýhod jednoduchých směsí, snadné použití mechanizace, ale ztráta mnoha ekologických interakcí. Produktivní (každý pás = plodina pro výnos) i facilitativní (z jednoho pásu směřuje biomasa do druhého např. seřezáním a nafoukáním na vedlejší nebo leguminóza jeden rok a ve stejném pásu další rok neleguminóza). Šířka pásů je určena mechanizací (vycházíme z 3 m), ale pásy nesmějí být příliš široké (pak mozaika monokultur). Ve facilitativní verzi jde o protierozní ochranu, poskytnutí živin, ochrana proti škůdcům (včetně plevelů). Rotace pásů přidává do systému časový rozměr (lze využít všech výhod rotací). Pásy mohou být využity ve vrstevnicích pro kontrolu eroze (pak se střídají antierozní s citlivými) a podobné uspořádání pro snížení povrchového odtoku vody. Bariérové systémy (barrier systems): tvořené z jednoletých plodin jsou méně účinné než jejich verze ve vytrvalém provedení, ale existují. Jde o bariéry proti větru (vysoké plodiny, obvykle 1-2 řádky ve vzdálenosti „30-ti výšek“ mezi nimi (jako u větrolamů), dále podobné bariéry z repelentních plodin okolo políček s kulturami. Krycí plodiny (cover crops): jak v kulturách jednoletých (i v meziporostním období) tak vytrvalých (sady). Hlavní facilitativní vliv = ochrana půdy před erozí a klim. vlivy. Dále: kontrola hmyzu a plevelů, fixace N je výhodou. Významná jsou patření na snížení kompetice s hlavní plodinou a také z ekon. hlediska cena. Čím je nižší stupeň komplementarity krycí plodiny s hlavní, tím vyšší by měl být výsevek hlavní plodiny. Trsy (clusters): řeší problém dělení světelného prostředí (to bývá u interkropů problém, proto se někdy kombinují plodiny přijímající horizontální světlo s těmi co hlavně využívají vertikální světlo). Trsy se skládají z vysokých plodin adaptovaných na vertikální světlo a ty jsou obklopeny plodinami s afinitou k horizontálnímu světlu. To zvyšuje efektivitu využití slun. záření (dá se kombinovat s umístěním kultur na vrcholy a dna brázd). Komplexní systémy (complex cropping): se užívají občas v zahrádkách, kde je směs skoro absolutní, vykazuje tak vysokou hustotu, diverzitu a neuspořádanost, že se blíží ekosystémovému řízení. V tropech běžnější než se zdá a také ve Francii a Španělsku občas v zahrádkách. Kombinují se zeleniny, květiny i léčivky často s trvalkami.
Facilitativní agrolesy
Využívají facilitativní trvalky (hlavně stromy a keře) namísto opakovaného zakládání kultur facilitativních jednoletých bylin. Jen nepatrné procento stromů a keřů je takto využíváno (=mezera v poznání) a jde vesměs o dřeviny poskytující bohatou biomasu listů k zlepšení výživy hlavních plodin (Acacia spp., Calliandra calothyrsus, Flemingia macrophylla, Gliricidia sepium, Leucaena leucocephala, Sesbania sesban atd.). Základní klasifikace facilitativních agrolesů vychází z rozlišení dvou složek: volba vhodných stromů/keřů a volba prostorového uspořádání (které většinou udělí systému osobitou ekodynamiku). Podle těchto kritérií rozeznáváme následující agrotechnologie. Izolované stromy: protože jsou daleko od sebe, vliv na produkci hlavní plodiny bývá zanedbatelný; ve světě není známo, že by určité druhy stromů byly pro tento účel preferovány a proto DPCs mohou být libovolné; seznam facilitativních zisků: poskytnutí stínu lidem i zvířatům, infiltrace vody (pokud jsou v depresích), mohou podpořit hmyzožravé ptáky. Parkové uspořádání: (parkland) poněkud připomíná savanu, stromy jsou hustěji než u předešlého systému, často ve skupinách, běžně i izolované; vliv na produkci je větší, proto se při stanovení DPCs přihlíží více na kompatibilitu s plodinami; facilitativní zisky jsou stejné jako u předešlého systému, ale k tomu ještě přistupuje (kromě zmíněných vlivů na produkci) větší vliv na mikroklima (mírnění větru, usazování deflatovaného sedimentu, vyšší vlhkost); užití buď pro produkci rostlin (agrosilvikultura - zde se stromy často seřezávají) nebo sylvopastorální. Alejové pěstování: (alley cropping) ještě více managementu stromů/keřů poskytuje oproti předchozím vyšší facilitativní zisky; jde o pásy pravidelně sestříhané před pěstováním pásů plodin mezi nimi (aby nebyla kompetice o světlo); facilitativní zisky se týkají záchytu živin z hloubek půd a v mimosezonním období (pro hlavní plodinu) a jejich přemístění na povrch pásů sestřihem, protierozní účinky; standardní technologický balíček zahrnuje pásy stromů 4 m od sebe (každý pás – 1-2 řady) sestříhávaný na 0,5 m; DPSc pro stromy/keře: fixace N, Snadnost množení, vysoká produkce nadzemní biomasy, vysoký a příznivý obsah živin v listech, rychle se rozkládající kořeny, seřezávání bez úhynů, někde i snadnost spálení, bez toxinů, rychlý rozklad listů, opadavé listy, kompatibilita s hlavní plodinou, přitahují predátory nebo odpuzují škůdce, nehostí škůdce, neprorůstají z kořenů, někde i listy stravitelné hosp. zvířatům; časté modifikace: mechanický a velmi nízký (až k zemi) střih dřevin, rotace pásů (1. rok kukuřice, 2. rok úhor), vícedruhové biodiverzní aleje. Ochranné bariéry: (protective barrier) chrání před průnikem škůdců, větru, zadržují erozi a napomáhají infiltraci vody. Pásy: (strips) vytrvalých dřevin plní podobné facilitativní fce jako aleje, ale bývají širší; také se žnou až skoro k zemi a biomasa se vyfouká na sousední pásy produkčních plodin (s cílem buď obohatit živinami nebo repelentními substancemi); Role plní lépe biodiverzní směsi (např. dřevin hostících predátory s těmi co poskytují biomasu); na svazích se často orientují vrstevnicově, jinak spíše dle potřeby světla pro plodiny (např. jiho-severně, pokud plodiny přijímají polední vertikální světlo). Plodiny nad stromy: (crop over tree) jsou uspořádány obráceně než většina facilitativních agrolesů, plodinami mohou být palmy, ořechy či ovocné stromy; řádky musí být daleko od sebe, aby facilitativní dřeviny nebránily sklizni hlavní plodiny. Poskytnutí fyzikální podpory: (physical support systems) je facilitativní efekt stromů na podporu lián (rév); podporu potřebují některé vytrvalé plodiny (vinná réva, pepřovník, vanilka, kiwi, guaraná), možná uspořádání jsou tři (obr. 9.5): réva nad korunami (nízké stromy s deštníkovitou korunou), na kmeni (vysoké stromy podporují drasticky seřezávané) nebo v rámci koruny; podporu potřebují také některé jednoleté plodiny (fazole, jamy, okurky, chmel); běžné uspořádání jsou mladé stromky, 1-2 m vysoké, které jsou usmrceny nebo zbaveny listí a po sklizni plodiny se buď zotaví, obrostou od země nebo se dosadí. Zastínění: (shade systems) poskytuje stín, slun. záření prochází korunami (to je rozdíl od alejových a dalších systémů); žádané DPCs: dřeviny musí mít nízkou kompetici s plodinami, malou rozmnožovací schopnost, nízké náklady na založení a udržování kultur, forma koruny uzavřená, omezená max. velikost, odolnost k vývratům, cenné druhotné produkty a vysoká zbytková hodnota stromů (cenné dřevo); můžeme rozlišit systémy s mírným a hlubokým stínem; kromě zastínění v horku poskytují dřeviny tohoto systému víceméně standardní facilitativní balíček: dodatky živin, ochrana před větrem, tvorba humidního fytoklimatu, příznivá dynamika predátoři-kořisti; čím hlubší stín, tím větší ochrana před sluncem i plevely; větší stín umožní často provozovat samoudržovací zemědělství, ovšem jen se stínomilnými plodinami (běžně orientovanými na nízké provozní náklady, tam, kde je nedostatek pracovní síly i dodatků) – nejsou plevele, není třeba dodávat živiny ani pesticidy; varianta tohoto systému je vrchní patro z přirozených stromů místních lesů: buď se vytvoří nebo se naopak plodiny umístí do podrostu přirozeného lesa, produkt (často kávovník či kakaovník) se může prodávat dráž pod environmentální hlavičkou.
Produktivní agrolesy
využívají pro produkci jak stromy tak plodiny. Často ovocné stromy nad jednoletými či vytrvalými plodinami, nebo stromy na produkci dřeva. V liter. mnoho kombinací vhodných, zejména v tropech. Hlavní třídění systémů produktivních agrolesů spočívá ve způsobech dělení světelného prostředí. Agrolesní interkroping: (agroforestry intercropping) daleko od sebe stojící produkční stromy (často uspořádané do pravidelného sponu) a pod nimi (obvykle) jednoleté kultury. Izolované stromy: jednotlivý strom ponechaný v plošné kultuře; často vznikne náhodou, když farmáři je líto samovolně narostlý a užitečný strom (obvykle ovocný) pokácet; užitek je vyšší než ztráta daná kompetitivitou. Alejové systémy: (treerow alley cropping) řada produkčních stromů, často velmi těsná (dotýkají se) a mezi nimi široké pruhy plodin; vzniká výběrem stromů, které se nevětví v bočním směru nebo prořezáváním nebo jako přechodné stádium vedoucí později k zastíněným systémům; kompeticí o prostor, světlo a další zdroje vznikají na plodině ztráty a to je kompenzováno vyšším LER či RVT; systém obvykle vyžaduje úrodnou půdu, dostatek srážek, plochý terén, vysoké sklizňové výstupy; jiho-severní orientace řad stromů zajistí dost světla pro plodiny, často ale je výhoda jihovýchodo-severozápadní, protože řada plodin dobře reaguje na dopolední světlo a přitom ranní rosa zajistí, že nevadnou a stromy brání vyschnutí odpoledním sluncem; pokud orientaci řad stromů určuje terén (vrstevnicový systém) nebo silné větry (aleje jako větrolamy), pak může nedostatek světla omezit výnos plodin a je lépe to řešit jinak. Agrolesní pásové systémy: (agroforestry strip cropping) pásy (více řad) stromů a mezi nimi pruhy plodin; liší se od předchozího systému větší šířkou pásu stromů a to zmenšuje negativní interakce mezi nimi a plodinou; pokud sklizeň plodiny předchází, otevřou se pruhy pro pojezd mechanizmů na sklizeň (často zakrslých) stromů. Shluky: (clusters) jsou skupiny vytrvalých dřevin uspořádané tak, aby se optimalizovalo využití světla (viz kap. 8), tj. ty, co vyžadují vertikální světlo, jsou uprostřed a na okrajích shluků jsou ty, co více využívají horizontální světlo; často nacházíme biodiverzní verze, kde je uspořádání na minimální interface vzdálenost. Zastínění: (shade systems) je častější ve facilitativní verzi, také zde se dělí na heavy a light shade; problém je najít produkční druh s vodnými DPCs, často se užívají palmy (kokosová) a v podrostu stínomilné plodiny (kakaovník); v Brazílii se užívají i třípatrové systémy (brazilský ořech-kaučukovník-kávovník). Agrolesy: (agroforests) jsou extrémně biodiverzní a nacházíme je hlavně v tropech, ale i v mírných klim. pásmech; jsou environmentálně přátelské a kompatibilní s přirozenými ekosystémy; nevýhodou jsou mnohočetné produkční výstupy (ale to je zase výhodou pro samozásobitelské farmy); typické rysy: velký produkční výstup dosažený za nízkých dodatků, neuspořádanost, dlouhé trvání a vysoká diverzita (300 druhů je běžné); management se zdá být složitější než je, protože mnoho vykoná příroda ekosystémovým řízením, 4 pravidla: a) je-li produkt dané plodiny žádaný a plodina ho produkuje dobře, ponech to tak, jak je, b) jestliže produkt momentálně není žádán, nedělej nic, c) interferuje-li plodina negativně s jinou, jejíž výstup je cennější, odstraň ji a d) objeví-li se prázdný prostor, něco tam zasaď nebo nech vyrůst; rozlišujeme mnoho typů (home gardens, forest and shrub gardens), častý je přídavek stromů s cenným dřevem či hub. Krmné systémy: (feed systems) zahrnují zvířata nalézající krmivo v agrolesích; mnoho agrotechnologií, často se překrývají s předchozími; silvopastorální systémy jsou nejběžnější: skot se pase na travách v řídkém lese, v suchých obdobích (nedostatek bylin k pastvě) se mohou seřezávat stromy, nebo: prasata a bukvice či žaludy; časté jsou polodivoké chovy – obory apod.; speciální systémy zahrnují aquaforestry (ryby, žáby), avian forestry (např. krůty či slepice), hmyz (bourec morušový či včely).
Pozn.: zde nejsou probírány technologie čistých silvikultur (lesních porostů sloužících výhradně na produkci dřevní hmoty). Ty můžeme klasifikovat dle nejrůznějších kritérií, z ekologického hlediska např. podle počtu druhů (jeden nebo více) a věkové struktury (stejnověké nebo různověké) – dostaneme tak 4 kombinace.
Temporální agrotechnologie
Mnoho interakcí mezi plodinami má výrazný časový rozměr a to je často využíváno pro produktivní a facilitativní zisky. Zakládá to tedy právo s nimi zacházet jako se zvláštní skupinou agrotechnologií. Základním typem je střídání plodin, které může: přispívat k úrodnosti půdy, snižovat vliv škůdců, zabránit hromadění nepříznivých látek (např. alelopatik), napomáhat řízení půdní vody. Přenos profilu zdrojů do následující vegetační sezóny nastává takto: každé stanoviště má na začátku vegetační sezóny určitý profil zdrojů. Ten je měněn (druhově a odrůdově specificky) plodinou (ta zdroje odebírá a jejich část se odveze se sklizní) i vlivem stanovištních faktorů (ztráty a zisky živin), takže na konci její vegetační doby zůstane změněný profil zdrojů, který se stane v další sezóně základem pro další plodinu. Temporální komplemetarita má jedno pravidlo: ty plodiny, které jsou komplementární při pěstování současně, jsou také komplementární při pěstování po sobě (temporálně) – ale naopak to neplatí! Mezi souběžným a sekvenčním pěstováním jsou i další analogie: pokud je lépe pěstovat dvě plodiny souběžně v poměrech 2:1, pak i v rotacích můžeme zařadit tu první dva roky po sobě a třetí rok pak tu druhou. Běžné je střídání plodin fixujících N (jetel) s plodinami vysoce náročnými na N (ječmen). Temporální SIZ je dosah vlivů plodin v čase. Může se týkat