Velká zemědělská revoluce

PETR TOMEK  |  Věda
Velká zemědělská revoluce

Dnešní metody zemědělství brzy přestanou rostoucí populaci stačit a bionávrat k metodám 19. století může situaci jen zhoršit. Přiznejme si, že současnému zemědělství pšenka příliš nekvete.

Snaha oživit umírající odvětví dotacemi z evropské kasy jen dosvědčuje to, co už stejně všichni Evropané musí přinejmenším tušit – zemědělství zvolna odumírá. Není ostatně čemu se divit, práce v zemědělství je poměrně těžká a výdělky spíše směšné. Samozřejmě nepěstuje-li takový zemědělec některou rostlinu, o níž se zajímají jak překupníci na černém trhu, tak protidrogová policie. Ani zdravotně na tom není ovoce a zelenina tak, jak bychom rádi viděli. Hnojení střídají postřiky a tam, kde se zase snaží vrátit se ke starým postupům pěstování, musejí zemědělci bojovat s plísněmi a škůdci, proti kterým byla všechna ta „chemie“ vytvořena. Kromě vyslovených nadšenců se do takového podnikání pouští málokdo. Kariéra zemědělce rozhodně nepatří k tomu, co by si absolventi škol představovali jako ideální životní dráhu. Nemůže nás tedy překvapovat, že stále více plodin cestuje do Evropy na lodích a letadlech z celého světa, zatímco na čelech ekologů naskakuje jedna vráska za druhou při výpočtu spotřeby naft y. Opravdu bude vývoj pokračovat tímto směrem a zemědělství z rozvinutých oblastí zcela vymizí? Co by mohlo podobný vývoj zvrátit? Tak jako v minulosti to pravděpodobně bude nouze.

Čtyřiceti osmi patrová budova Sky Farm od Gordona Graffa.

Půda nás neuživí

Strach z přelidnění, kdy by lidstvo Země prostě nedokázala uživit, máme v současné době díky novým demografi ckým modelům za sebou.

Bohužel stejné modely nepočítaly s tím, že by na polích určených k osévání byly budovány montážní haly, nebo pěstovány rostliny pro produkci biopaliv. Co horšího, mnohá pole jsou už dnes nevyužitelná kvůli zamoření a nášlapným minám. Ovšem ani to tak docela ke spuštění zájmu o nové technologie v zemědělství nebude stačit. Přiznejme si, že lidstvo jako celek téměř nikdy nedělá nic, k čemu není donuceno okolnostmi. Ano, k nastartování revoluce v zemědělství by máloco přispělo více než pořádná ekologická katastrofa. A jako na zavolanou se zrovna jedna rýsuje na obzoru. Před dvěma lety se totiž nechal James Lovelock, známý autor teorie Gaia, slyšet, že oteplení o osm stupňů Celsia bude mít katastrofi cké následky. Jeho slova neměla daleko k pokusu o vyvolání paniky. Doslova řekl: „Všichni nejsme odsouzeni.

Přestože obrovské množství lidí zemře, lidstvo jako druh přežije, horké klima však neuživí o moc více než 500 milionů lidí.“ Ovšem pak je potřeba říci, že Lovelock vycházel ve své předpovědi ze stavu, v jakém je zemědělství v současné době.

Naše znalosti a schopnosti ale sahají už dlouho daleko za současný stav.

Dokonce ani mnohem drastičtější změna podnebí by při jejich využití nemusela vést k vymření velké části lidstva, jak to Lovelock popisuje. Pokud přesto patříte mezi ekooptimisty, měli byste vzít na vědomí, že „katastrofa“ může přijít také z ekonomického směru. Stačilo by pouhé narovnání cen, aby se dovozové potraviny opět změnily v luxusní zboží. Situace na současných trzích totiž staví mnohé země do nepříjemného postavení neustále zadluženého dodavatele, jehož zboží je trvale vykupováno pod cenou. Postavení zemí třetího světa se ale pomalu mění a je možné, že už za sedm či deset let budou mít obyvatelé těchto zemí stejné nároky na životní úroveň jako my. Už proto bychom měli být připraveni na budování extrémně výkonného zemědělství, vystavěného na nejmodernějších technologiích, které bude mít minimální nebo žádné nároky na zemědělskou půdu.

Žít ze vzduchu

Příkladem takového pěstování s minimálním užitím půdy je hydroponie, která byla velmi populární zvláště v 60. letech minulého století.

Tehdy se jí zabývala také NASA jako perspektivní metodou pěstování zeleniny na kosmických lodích a orbitálních stanicích. Samotná technika hydroponie je velmi stará, i když si to často sami pěstitelé neuvědomují. Navazuje vlastně na starověké zahrady plovoucí na jezeře Titicaca a na některých asijských jezerech. Nicméně od této doby prodělaly metody pěstování značný vývoj. Kromě tradiční moderní hydroponie, u které je pravidelně vyměňován roztok s přesným množstvím rozpuštěných minerálů, vznikly další směry. Pěstování pomocí knotů se vzlínající tekutinou našlo uplatnění spíše u okrasných rostlin, protože nevyžaduje velkou péči.

Hydroponické systémy s probublávající vodou (provzdušňované), systémy s automaticky řízeným vstřikováním vody a systémy NFT s cirkulující vodou už ve světě našly uplatnění v pěstování některých květin, rajčat, okurek, cuket, hlávkového salátu, pepře, papriky, špenátu, brokolice, mrkve a další zeleniny. (U nás ji samozřejmě využívají především pěstitelé marihuany.) Další metody už jsou poněkud exotičtější.

NASA totiž od pěstování rostlin na oběžné dráze neustoupila. Dnes už existuje pro pěstování zeleniny ve stavu beztíže mnohem lépe navržený systém než v šedesátých a sedmdesátých letech. V budoucích pěstebních systémech se už nebude pěstovat přímo ve vodě, odpadnou i upevňující substráty, které byly pro použití na oběžné dráze zbytečně těžké. Hydroponii nahradí aeroponie (TAG) a ultraponie. Jsou to metody založené na stejném principu, při němž je rostlina vyživována mlhou z rozprášené vody. Ultraponie ale používá mlhu zvláště jemnou vytvářenou pomocí ultrazvuku o frekvenci 1,65 MHz. Jednotlivé kapky mlhy měří díky tomu méně než 5 mikronů. Obě vzdušné techniky využívají poměrně malé množství vody i hnojiv. Rostliny pěstované v ultraponii navíc vykazují proti rostlinám pěstovaným jiným způsobem až o 800 % vyšší nárůst organické hmoty. Nicméně jak aeroponie tak ultraponie mají také své stinné stránky. Především mají vysoké pořizovací náklady. V případě ultraponie je dokonce potřeba řídící počítač a kvalifi kovaná obsluha. Rostliny pěstované bez ochranného substrátu kolem kořenů jsou také velmi citlivé na poškození, vyschnutí a prudké změny teploty. Přesto se už ultraponie v laboratorních podmínkách úspěšně používá. Extrémně výkonné způsoby pěstování tedy známe, ale zbývá ještě jeden oříšek k rozlousknutí, a tím je prostor.

Mrakodrap profesora Despommiera

Myšlenka pěstování rostlin v domech není jistě nic nového, ale navrhnout pro pěstování rostlin a chov malých zvířat (například slepic) mrakodrap, to už chce tvůrčího ducha a určitou finanční představu. Profesor Dickson Despommier a jeho žáci z Columbia University ve městě New York je rozhodně měli. Jejich návrhy se výrazně liší od pěstování skleníkového ovoce pro občasné zpestření jídelníčku.

Profesor Despommier má na mysli skutečnou zemědělskou nezávislost měst, která by byla schopná pokrýt většinu nebo dokonce veškerou svou spotřebu z produkce vlastních vertikálních farem. Samozřejmě nenechává stranou ani ekologický dopad, protože s pěstováním hospodářských plodin a chovem menších hospodářských zvířat přímo ve městech by odpadla většina nutného transportu těchto potravin. Návrhů vertikálních farem je hned několik, ale všechny mají společné některé základní rysy. Především jsou vybaveny vlastní větrnou nebo sluneční elektrárnou na střeše, která zajistí provoz všech nutných elektrických systémů. Rostliny jsou rozděleny do jednotlivých pater podle nároků na světlo. Části obrácené na sever, nižší poschodí a podzemní prostory poslouží živočišné výrobě.

Tedy především chovu drůbeže, prasat a tilapií (sladkovodní rychle rostoucí ryba – tlamovec). Pokud ovšem i do této sféry dříve nezasáhne pokrok v podobě pěstování svaloviny in vitro. Prostor pro pěstování bude využit v maximální míře. Osázeny budou dokonce i stropy. Na místech „vzhůru nohama“ porostou především rajčata a okurky. Rostlinné zbytky poslouží jako krmivo pro hospodářská zvířata umístěná v nižších patrech a pro tilapie v podzemních nádržích. Jinak nevyužitelné tuhé rostlinné zbytky zužitkuje malá elektrárna na biomasu k výrobě tepla a energie. První projekty vertikálních farem počítaly s poměrně klasickými pěstebními substráty, ale použití kombinace vertikální farmy a hydroponie nebo aeroponie se přímo nabízí, protože vertikální farmy už beztoho budou závislé na počítačovém řídícím systému a rozvod vody nebo aerosolu je u vertikální stavby mnohem snazší než v podmínkách „horizontálního“ zemědělství. Jednou z výhod vertikálních farem je také to, že mohou být zakládány na zemědělsky naprosto nevyužitelných plochách – ve městech, pouštích a na území bývalých povrchových dolů.

Živoucí věž od SOA Architects

První vertikální farma

O projekty vertikálních farem se zajímá několik měst z celého světa. Zvláště zajímavý se zdá korejskému Incheonu, čínskému Dongtan, Abu Dhabi a Dubaji ve Spojených arabských emirátech a také městu Nashville v Tennessee. První vertikální farma ale asi vznikne v Las Vegas. Město turistiky a hazardu si od ní slibuje nejen čerstvé ovoce a vejce pro místní hotely, ale zároveň také další atrakci pro návštěvníky. Proto nepůjde o nějakou malou pokusnou plantáž, ale o skutečně monstrózní stavbu schopnou zásobovat potravinami 72 000 lidí ročně! Má mít 30 pater určených různým plodinám včetně zakrslých banánovníků. Ani cena 200 milionů dolarů investory zatím od jejich úmyslu neodradila. Pesimisté jistě oprávněně namítnou, že se náklady vložené do stavby vertikální farmy budou muset promítnout do ceny výpěstků a udělají je tak neprodejnými. Investoři jsou ale přesvědčeni, že s každoročním příjmem 25 milionů dolarů z produkce a dalšími 15 miliony vybranými od návštěvníků by mohla být 30patrová vertikální farma zisková asi jako kasino. V každém případě musíme připustit, že ne každé město je právě Las Vegas, a proto se asi v jiných případech náklady na stavbu do cen výpěstků promítnou. Pokud by se ale stavba vertikálních farem ujala, jistě by nás čekala mnohá zemědělská překvapení.

Návrh amerického studia Mithun Architects.

Dražší a podivnější

Vzhledem k ceně plochy není pravděpodobné, že by se ve vertikálních farmách pěstovala například pšenice.

Podle současných údajů představuje výnos pšenice ve srovnání například s bramborami asi 1/5 až 1/6. Tato čísla se jistě výrazně změní vlivem aeroponického a ultraponického pěstování. Přesto se nedá předpokládat, že by nárůst byl tak výrazný, aby bylo finančně výhodné začít hned od počátku pěstovat právě oblíbené evropské obiloviny. Přednost dostanou plodiny s vyšším výnosem a vyšší tržní cenou. V první řadě půjde jistě o ovoce a plodovou zeleninu. Papriky, rajská jablka, granátová jablka, jahody, banány, pomeranče a jiné tropické ovoce, dále salát, čekankové puky, různé druhy zelí, špenát, brambory a batáty budou tvořit hlavní skupinu plodin, mezi kterými budou na počátku noví farmáři vybírat. Alternativou k bramborám a sladkým bramborám představují žakije, chlebovník nebo chempedak – podivné plody rostlin z příbuzenstva morušovníků, které mají relativně vysoké výnosy a zároveň jsou ceněné na trzích. Hned po nich přijde řada i na rýži. Proti ostatním obilovinám má totiž rýže téměř dvojnásobný hektarový výnos a navíc je pro hydroponii vhodná díky zvláštnostem svého pěstování.

Rýžové stvoly se stanou dobrou surovinou pro výrobu papíru.

Pyramidová farma Erica Ellingsena a Dicksona Despommiera.

Více bio než bio

Pěstování hospodářských plodin v izolovaných, až téměř laboratorních podmínkách vertikálních farem se odrazí na kvalitě potravin, které nebudou muset být stříkány proti škůdcům a plísním. Modulární systémy umožní kvalitní dezinfekci jednotlivých částí i snadnou izolaci nakažených rostlin. V takovém prostředí se infekce šíří opravdu obtížně. Výpěstky ultramoderního zemědělství budou nakonec hygienicky čistší, zdravější a lacinější než produkty biozemědělství nebo klasického zemědělství. Už teď by si proto měli začínající zemědělci klást otázku, zda je skutečně ekologicky ohleduplné a dlouhodobě udržitelné propagovat návrat k pěstebním metodám 19. století, nebo ze sebe už konečně shodit tu uměle živenou představu a vykročit ke skutečné budoucnosti moderního zemědělství.


ZAHRÁDKY NA ISS

I když se sny o mimozemských plantážích poněkud opožďují, stále se na nich experimentálně pracuje. V průběhu kosmických výprav byly vyšší rostliny na oběžné dráze pěstovány již několikrát. V roce 1999 se dokonce posádce Miru podařilo vypěstovat na oběžné dráze první klasy pšenice. Na palubě byl tehdy Gennadij Padalka, který je dnes již považován za zkušeného kosmického agronoma a zootechnika, a slovenský kosmonaut Ivan Bela. Společně tehdy vyvedli také první kuřata křepelek vylíhnutá na oběžné dráze. Současná ISS není v zemědělských snahách výjimkou. Biomass Production System (BPS) není nic jiného než maličká automatizovaná hydroponická zahrádka, ve které už byla experimentálně pěstována pšenice a brukev řepák. Druhé podobné zařízení s názvem Lada-VPU-P 3 R se nachází v ruském modulu Zvezda. Zatímco americký BPS slouží zatím jen k experimentům, Lada funguje jako regulérní miniaturní plantáž. Pochází z ní čerstvé čínské zelí a salát ve stravě posádky ISS. Na její současné místo ji instalovali v rámci experimentu Rastenija-2 už v roce 2002. Zpočátku se o ni staral ruský kosmonaut Valerij Grigorjevič Korzun, později se u ní vystřídala řada kosmonautů včetně íránsko-americké kosmonautky Anousheh Ansari, sponzorky ceny Ansari X Prize. Jurij Malčenko v ní roku 2003 dokonce sklidil hrachové lusky.

Nárůst plochy fóliovníku od roku 1974 (vlevo) do roku 2004 (vpravo)

PLASTOVÉ MOŘE

Vize pěstování rostlin v mrakodrapech, je alternativou mnohem méně přirozeného způsobu pěstování. Na jihu Španělska v provincii Almería se v současné době rozprostírají fóliovníky na ploše 349,6 km2. Plocha fóliovníků je tak velká, že jen odraz světla od jejího povrchu podle některých klimatologů negativně ovlivňuje podnebí v regionu. Pěstují se v nich především tropické plody, zpravidla takové, které se nikdy dříve ve Španělsku nepěstovaly. Pracují v nich imigranti ze severní Afriky. Mnozí z nich touží vrátit se zpět, ale na farmách si na zpáteční cestu nevydělají. Ve fóliovnících se ve velkém používají hnojiva, pesticidy, herbicidy a insekticidy. Často v takové míře, že poškozují zdraví samotných pěstitelů. Tropické plody z této oblasti zásobují vánoční trhy po celé Evropě.

Měli bychom být připraveni na budování extrémně výkonného zemědělství, které bude mít minimální nebo žádné nároky na zemědělskou půdu.

REMKOVA ŘASA

Hydroponie je od šedesátých let minulého století spojována s kosmonautikou plným právem. Úvahy o využití rostlin k produkci potravin a kyslíku na kosmických lodích sahají ale ještě nejméně o jedno desetiletí zpět. Možná si ještě vybavíte prosklené roury s probublávající vodou ve filmu Ikarie XB-1. Návrhy na takové regenerátory kyslíku, které měly obsahovat jednobuněčné řasy rodu Chlorella nebo Spirulina, byly skutečně rozpracovány. Zároveň s kyslíkem měly jednobuněčné řasy produkovat i potravu pro kosmonauty při dlouhých meziplanetárních letech. Pro nás je v této spojitosti zajímavé, že při letu kosmické lodi Sojuz 28 měl náš kosmonaut Vladimír Remek s sebou experiment Chlorella 1.

Profesor Despommier má na mysli skutečnou zemědělskou nezávislost měst, která by pokryla veškerou svou spotřebu produkcí vertikálních farem. Las Vegas, město turistiky a hazardu, si od vertikální farmy slibuje nejen čerstvé ovoce a vejce pro místní hotely, ale zároveň také další atrakci pro návštěvníky.

Nejčtenější