Wiadomości wstępne - uprawa roli i roślin Dr hab. Bogdan Kulig, prof. UR Tabela obrazująca niesynchroniczny rozwój cywilizacji i rozprzestrzenianie się rolnictwa w Starym Świecie (Zohary i Hopf 2000) Wzrost produkcji Ŝywności w ujęciu historycznym w ramach wąsko pojętej produkcji roślinnej osiągano poprzez: 1) udomowienie roślin w okresie neolitu (rewolucja neolityczna); 2) zwiększenie powierzchni uprawy poprzez wycinanie lasów; 3) zmianę składu gatunkowego uprawianych roślin rośliny mniej wydajne, gorzej przystosowane do lokalnych warunków były zastępowane przez inne; 4) zmianę poziomu plonowania w wyniku poprawy agrotechniki; 5) wykształcanie się lokalnych ekotypów bardziej dostosowanych do miejscowych warunków uprawy i przez to bardziej wydajnych następowało więc zwiększanie zmienności genetycznej uprawianych roślin; 6) świadomą hodowlę roślin prowadzącą do wytworzenia nowych odmian. Postęp hodowlany odgrywał zróŝnicowaną rolę na róŝnych etapach rozwoju cywilizacyjnego ludzkości Pierwszy etap trwał od neolitu po pierwszą połowę XIX wieku, czyli do czasów rozpoczęcia naukowej hodowli roślin. Największym wydarzeniem w tym okresie była tzw. rewolucja neolityczna związana z udomowieniem roślin. Drugi etap rozpoczął się w drugiej połowie XIX wieku i trwał do lat dziewięćdziesiątych XX wieku. Szczytowym osiągnięciem tego okresu była zielona rewolucja, kojarzona z nazwiskiem Normana Borlauga laureata Nagrody Nobla i doktora honoris causa SGGW. Zielona rewolucja zaczęła się w latach czterdziestych XX wieku, osiągając swoje maksymalne nasilenie w latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych. trzecim etapem jest genowa rewolucja rozpoczęta wprowadzeniem w latach dziewięćdziesiątych XX wieku pierwszych handlowych odmian transgenicznych. Początki rolnictwa Wędrówki ludów (i roślin) Największe znaczenie w rozprzestrzenianiu się form uprawnych przypisuje się wędrówkom i wyprawom człowieka - zwłaszcza Kolumba, ekspedycjom i wymianie handlowej, prądom morskim etc. Pszenica - typowe zboŝe Starego Świata największe powierzchnie zajmuje w krajach Nowego Świata - Ameryce Płd., USA i Kanadzie; z kolei Stary Świat został podbity przez ziemniaka, tytoń, pomidory i kukurydzę - gatunki z Nowego Świata. Kawa najwartościowszy gatunek Coffea arabica pochodzi z wilgotnych tropikalnych lasów Etiopii, głównie z prowincji Caffa. Na początku XIX wieku plantacje tej rośliny pojawiły się w Brazylii i na Cejlonie, a do innych części Afryki kawa trafiła z Ameryki Płd. 1
Podstawa wyŝywienia człowieka Znaczenie produkcji roślinnej Spośród 250 tys. gatunków roślin wyŝszych człowiek udomowił około 3000, uprawiając trwale około 150. Jednak tylko 29 z nich stanowi obecnie podstawę wyŝywienia ludzkości (6 tys. lat temu liczba ta wynosiła 2000, a 3 tys. lat temu - tylko 300) (Kronstad 1998) Rozwój rolnictwa Cele produkcji roślinnej W erze rolniczej trwającej umownie od 4,5 tys. lat p.n.e. do połowy XVIII wieku, człowiek potrzebował do wyŝywienia się tylko 0,1 km 2 (10 ha pola). Przy obecnych technologiach do wyŝywienia jednego człowieka potrzeba 7 arów ziemi uprawnej. Cele szczegółowe 2
Realizacja celów śródła składników odŝywczych cd. Rolnictwo zrównowaŝone Plonowanie zbóŝ w wybranych krajach europejskich Wspólna polityka rolna 3
Wymagania wzajemnej zgodności (cross-compliance) Opady - susza Czynniki klimatyczne - temperatura Długość okresu wegetacji Podstawowe definicje ROLA 4
Głębokość systemu korzeniowego Gospodarka składnikami pokarmowymi Zmianowanie Trójpolówka Czynniki przyrodnicze: gleba, klimat, właściwości roślin (potrzeby pokarmowe, wodne, budowa systemu korzeniowego, resztki poŝniwne, zachwaszczenie) agrotechniczne: nawoŝenie, wapnowanie, uprawa roli, termin siewu i zbioru organizacyjno-ekonomiczne: odległość od rynku zbytu, zapotrzebowanie na pasze itp. 5
Czteropolówka norfolska Przykład płodozmianu Zadaniem zmianowania jest kształtowanie środowiska wzrostu roślin pod względem: 6
Podstawowa terminologia Produktywność jest to intensywność, z jaką rośliny gromadzą energię w postaci substancji organicznej. Jest to pojęcie dynamiczne, wyraŝane za pomocą ilości masy wytworzonej na jednostkę powierzchni liści lub gleby i czasu (g/cm2/godz). Produkcyjność oznacza całkowitą ilość biomasy wytworzonej przez rośliny niezaleŝnie od jej przydatności uŝytkowej. Plenność jest to zdolność do wytwarzania biomasy, która stanowi produkt uŝyteczny (g/rośl., g/m 2, t/ha). Plonem, czyli częścią uŝyteczną masy organicznej, mogą być róŝne części roślin (nasiona, bulwy, korzenie, kwiaty) zaleŝnie od sposobu uŝytkowania. Oprócz plonu głównego (ziarno zbóŝ, korzenie buraka, słoma lnu) istnieje plon uboczny (słoma zbóŝ, liście buraka, nasiona lnu włóknistego). Poziom plonowania Plony rzepaku w Polsce ZaleŜność między plennością a produkcyjnością roślin ma duŝe znaczenie praktyczne. Dla przykładu, wysoko produkcyjna odmiana zbóŝ wytwarza duŝą biomasę ogólną (korzenie, łodygi, liście, ziarno), odmiana plenna natomiast wytwarza duŝo ziarna niezaleŝnie od tego, ile biomasy gromadzi w pozostałych organach. Współczynnik plonowania (harvest index) określa stosunek plonu (w pojęciu rolniczym) do wytworzonej ogólnej biomasy. Ze względów praktycznych zamiast ogólnej biomasy, obejmującej równieŝ system korzeniowy, często uwzględnia się tylko części nadziemne roślin. Współczynnik plonowania u zbóŝ wyraŝa się przez stosunek plonu ziarna do plonu ziarna łącznie ze słomą. 7
cd. Czynniki wpływające na plonowanie roślin właściwości ekofizjologiczne roślin (gatunek, odmiana); przebieg procesów fizjologiocznych w okresie wegetacji; warunki siedliska (klimat, gleba, rzeźba terenu) technologia uprawy (uprawa roli, nawoŝenie, siew, pielęgnacja, sposób i termin zbioru) Wydajność energetyczna Ostateczna wielkość dodatniego bilansu energii uzyskanej zaleŝy od doboru gatunków i odmian roślin do warunków uprawy oraz od procesu produkcyjnego. Znacznie korzystniejszy stosunek energii włoŝonej do otrzymanej uzyskuje się w uprawie kukurydzy (1 : 2,8) i pszenicy (1 : 2,2) niŝ ziemniaka (1 : 1,1). 8
Czynniki agrotechniczne Spośród czynników agrotechnicznych największy wpływ na wysokość i jakość plonu wywiera nawoŝenie azotem. Jednak zbyt duŝe jego dawki, zwiększając ogólny plon biomasy, mogą pogorszyć jakość paszy. Struktura uŝytkowania gruntów w 2008 r w Polsce UR: 16,2 mln ha Jakość płodów rolnych Struktura uŝytkowania gruntów w gospodarstwach rolnych w 2008 r. Jakość produktów rolniczych zaleŝy od właściwości genetycznych gatunków i odmian, warunków przyrodniczych, technologii uprawy i sposobu przechowywania. Hodowcy uzyskują odmiany o uwarunkowanej genetycznie zawartości składników pokarmowych, a nierzadko nawet o określonym składzie aminokwasowym białek czy kwasów tłuszczowych. Jednocześnie starają się eliminować związki niepoŝądane lub wręcz szkodliwe dla ludzi i zwierząt. 0,7 mln ha 2,4 mln ha 12,1 mln ha Grupy uŝytkowe, rodziny, rodzaje i gatunki Udział grup roślin w strukturze zasiewów w 2008 r. (powierzchnia obsiana ok. 11,1 mln ha) 9
10