1. Agroekosystém

• složitá, dynamická, otevřená soustava převážně biologické povahy

• je to ekosystém, který je ovlivňován zemědělskou činností člověka

• zásahy do systému: hnojení (radikální změna živin), předseťová příprava (zničení plevelů), změna půdního, vodního a tepelného režimu, monokulturní plodina na poli

• např. pole s pěstovanou plodinou, louka, pastvina, sad, vinice …

• v těchto systémech se vyskytují společenstva rostlin, živočichů a mikrobní společenstva

• zásahy zemědělce do vývoje agroekosystému jsou většinou velmi radikální a provádějí se v krátkém časovém intervalu (pěstování plodin na poli: hnojení, předseťová příprava, odstranění fytomasy, aplikace pesticidů,…) zemědělec si musí být vědom všech následků, které každý jím provedený zásah bude mít jak na jeho poli , tak i v okolní krajině

• působení člověka: negativní, pozitivní

• Funkční podstata agroekosystémů

Význam a aplikace teorie systémů a systémového přístupu v biologických (zemědělských) vědách

- lepší poznání a znázornění složitých struktur - poznání vazeb mezi jednotlivými prvky - poznání funkcí - možnost matematického popisu - možnost modelování

• Struktura agroekosystému

- Neživé (abiotické) složky – „biofyzikální prostředí“ (nepříznivé podmínky povětrnostní, vliv cizorodých látek, vliv imisí) - Živé (biotické) složky – hospodářsky významné organismy, asociované organismy, člověk - Vzájemné interakce

Biotické složky agroekosystémů - Produkční organismy – získané procesem domestikace - vysoká výkonnost - požadované fyziologické a biochemické vlastnosti - vyšší nároky na úroveň produkčních faktorů - snížení odolnosti negativním vlivům prostředí

- Asociované organismy: škodlivé – plevele, choroby, škůdci - nutnost jejich regulace pod hranici škodlivosti užitečné (beneficiální) – půdní biota, detrivoři, fixátoři N, predátoři škůdců, hostitelské rostliny predátorů indiferentní – zvyšují agrodiverzitu, posilují trofické sítě

- Člověk: produkční funkce – určuje strukturu a fungování agroekosystémů, omezuje negativní působení abiotických faktorů prostředí, reguluje výskyt nežádoucích organismů, zasahuje do biogeochemických cyklů (posiluje, otevírá) mimoprodukční funkce – tvorba kulturní krajiny, sociální funkce, ochrana přírodních zdrojů

• Vlastnosti agroekosystémů

• cílená selekce (výběr) organismů – výběr produkčních organismů a potlačování škodlivých = snížená druhová pestrost (ochuzení, pauperizace)

Ekologické typy organismů zplaněné, ferální/ planě rostoucí, divoce žijící/ kulturní, domácí/plevelné

Šlechtění kulturních rostlin - vysoký fotosyntetický výkon - velký sink určující výnosový potenciál - vysoký harvest index (HI) = podíl hospodářsky významných částí

Světový trend ve struktuře plodin - globalizace obchodu s komoditami - snižování počtu pěstovaných plodin - specializace podniků (celých regionů) - Unifikace technologií pěstování

Čtyři plodiny zajišťují 80% kalorické spotřeby, pšenice, kukuřice, rýže, sója, řepka

Důsledky: - lokální (globální) specializace na omezené množství plodin v osevních postupech - unifikace technologií v celosvětovém měřítku (mechanizace, osiva, pesticidy)

Vznikají technologické problémy: zakládání porostů, výživa rostlin, výskyt a regulace škodlivých organismů.

• otevírání a zesilování materiálových toků - odběr hospodářským výnosem x nutnost doplňování živin, vkladu práce, energie (toto patří k vlastnosti agroekosystému)

Formy dodatkové energie - Energetické vstupy biologického charakteru: zvířecí a lidská práce, meziplodiny a rostlinné zbytky - Paliva a další energie: nafta, mazadla, el. energie, alternativní zdroje energie - Nepřímé energetické vstupy: energie vynaložená na výrobu technologických prostředků, minerálních a stájových hnojiv, pesticidy, závlahy, stavby, skladovací prostory

Charakteristiky energetické efektivnosti

- Koeficient využití globálního záření – KG= M/G (metabolizovaná energie/globální záření) - Energetický koeficient – efektivnost dodatkové energie – R=M/D (metabolizovaná/dodatková) - Energetický zisk – Z=M-D - Měrná spotřeba energie na jednotku produktu (vyprodukované jednotky energie)

Řízení agroekosystému

- Zemědělství je „bio ekonomická“ aktivita – řízení biologických, technologických a sociálně ekonomických složek - Usměrňování energo-materiálových toků s cílem (ekonomické) optimalizace produkce - využití sluneční energie, živin, velký podíl skliditelných částí - volba vhodných nástrojů a intenzity jejich používání - Regulace člověkem z vnějšku – oproti autoregulaci v přirozených ekosystémech - Ovlivňování abiotických faktorů prostředí (regulace podmínek a zdrojů) - Regulace biotických složek (šlechtění, ovlivňování biotických vztahů)

2. Agroenergetika – měření, toky energií, globální záření!

- Agroenergetika – obor, který se zabývá výzkumem a regulací energetických toků v zemědělství

- Energetické toky v rostlinné výrobě:

a) energie slunečního záření dopadající na porost

• ve dne dopadá na porost globální záření

• 1. část GZ se od porostu odráží a směřuje zpět do atmosféry, 2. část GZ porostem projde a dopadne na povrch půdy, 3. část GZ prochází porostem zdola vzhůru a opouští jej směrem do atmosféry nad porost

• hodnoty energie GZ je možno získat: vlastním měřením, výpočtem z měřených jiných meteorologických prvků, využitím hodnot GZ z profesionálních meteorologických stanic (HK,Ostrava, Praha)

• FAR – fotosynteticky aktivní radiace, část dopadajícího GZ, která v rostlinách může vyvolat fotosyntézu

b) energie metabolizovaná (v procesu fotosyntézy)

• chemická energie uložená v látkách vyprodukovaných při fotosyntéze

• zjišťuje se měřením uvolněného tepla stálením vzorku sušiny vyprodukované biomasy v přístroji spalný kalorimetr

• ze vzorku vyprodukované fytomasy o určité hmotnosti se vysušením získá sušina, která se spálí; z množství uvolněného tepla, ze známé hmotnosti sušiny vzorku a známé výnosu plodiny vypočteme množství ME

• Netto energie – energie vyjadřující užitnou energetickou hodnotu zeměd. produktů ručených pro krmivo nebo potravinu

c) dodatková energie (energie vložená člověkem při postupu pěstování plodiny)

• energie vložená člověkem do technologického postupu pěstování plodin

• energetické vklady: přímé – en. živé lidské práce, motor. paliva, el. a tepel. en., ostatní energetické zdroje (práce potahů,…)

nepřímé – en. spotřebovaná na výrobu výrobních prostředků

en. Potřebná k výrobě hnojiv a pesticidů, en. obsažená v organ. hnojivech, en. uložená ve strojích při výrobě, odvodnění a stavby,…

ke stanovení celkové dodatkové energie je výhodné vycházet z karet honů – obsahující: druhy plodin v každém roce, hnojiva a jeho dávky, datum setí, výskyt chorob, škůdců a plevelů na honu, použité zásahy k ochraně porostů, typ použitých pesticidů a jejich dávkování, termín sklizně a údaje o výnosech, kontroly porostů

Nejvýznamnější abiotické faktory Sluneční radiace: - množství fotosynteticky aktivní radiace - adaptace rostlin na geografické rozdělení teplot - vliv na teplotní a vláhový režim stanoviště - vliv na fotosyntetickou účinnost - geografické rozdíly ve fotosyntetické produkci - adaptace rostlin – různé fotosyntetické typy - fotoperiodicita

Regulace abiotických faktorů = přizpůsobování jejich účinku optimu - sluneční radiace (pasivní přizpůsobování): vhodná rajonizace plodin, délka vegetační doby (jařiny vs. ozimy), architektura porostů (horizontální a vertikální), šlechtění výkonnějších odrůd