Můžeme uspokojit rostoucí potřebu jídla, aniž bychom zničili životní prostředí?

Cílem vyvíjející se koncepce zvané „udržitelné zintenzivnění“ je překlenout propast mezi konvenčním a ekologickým zemědělstvím.

Foto s laskavým svolením USDA NRCS Texas, od Flickr, licencované podle CC BY 2.0

Paul McDivitt pro Ensii | @ensiamedia | @PaulMcDivitt

Historie zemědělství je nejlépe popsána jako získávání „více za více“. Čím více půdy jsme obhospodařovali, tím více potravin jsme produkovali. Čím více vody, hnojiv a pesticidů jsme použili, tím bohatší byly naše sklizně. Zatímco moderní zemědělství úspěšně živí miliardy lidí, jeho rychlá expanze také vedla ke ztrátě biologické rozmanitosti, znečištění vodních cest a ke zvýšení emisí skleníkových plynů. Jak světová populace stoupá k 10 miliardám lidí a dopady změny klimatu jsou stanoveny, není tento přístup udržitelný.

„Velký pokrok, který musíme v budoucnu vidět a který lidé označují jako„ udržitelná intenzifikace “, je místo, kde musíme získat více za méně,“ říká Navin Ramankutty, dočasný ředitel Ústavu pro zdroje, životní prostředí a udržitelnost na univerzitě. Britské Kolumbie.

Debaty o budoucnosti potravin a zemědělství jsou často koncipovány jako volba mezi dvěma zdánlivě diametrálními přístupy. Jeden, konvenční zemědělství, si klade za cíl produkovat co nejvíce potravin s obrovskými monokulturami závislými na zavlažovacích systémech, syntetických hnojivech a pesticidech. Druhé, ekologické zemědělství, upřednostňuje udržitelnost pomocí přírodních vstupů a procesů, aby se farmy staly příjemnější pro přírodu.

Trávy Brachiaria a další pícniny se používají v západní Keni jako součást „push-pull“ přístupu k ochraně škůdců a zlepšování úrodnosti půdy vyvinutým Mezinárodním střediskem fyziologie a ekologie hmyzu (ICIPE). Foto s laskavým svolením společnosti CIAT, od společnosti Flickr, licencované podle CC BY-NC-SA 2.0

Vývojový koncept zvaný udržitelné zesílení se snaží překlenout tuto mezeru tím, že vezme nejlepší nápady z obou stran a minimalizuje jejich slabiny, jako je nadužívání konvenčních zemědělských hnojiv a tendence ekologického zemědělství k nižším výnosům.

"Prostě nemůžeme jít na celé zemědělské nebo ekologické zemědělství," vysvětluje Vara Prasad, vědkyně v obilí na Kansas State University. "Zároveň si nemůžeme dovolit znečišťovat naše životní prostředí negativními dopady, které se nyní dějí."

Trvale udržitelné zintenzivnění uznává potřebu produkovat dostatek potravin, které budou živit rostoucí populaci, ale snaží se o to nejekologičtějším způsobem. Zejména se zaměřuje na zvyšování výnosů - množství potravin vyprodukovaných na jednotku půdy - jako způsob, jak minimalizovat potřebu přeměnit lesy a jiné neobdělávané půdy na farmy.

"Tento první řez je velkým rozdílem, takže cokoli, co můžeme udělat, abychom tomu zabránili, je skvělé," říká Ramankutty s odkazem na odlesňování v Brazílii a Indonézii, které bylo způsobeno zemědělskou expanzí.

Analýza 85 projektů integrované ochrany před škůdci v Asii a Africe ukázala, že nejvíce omezené používání pesticidů, aniž by došlo ke snížení výnosu. Přizpůsobeno od Pretty, J., & Bharucha, Z. (2015) Integrovaná ochrana proti škůdcům pro udržitelné zintenzivnění zemědělství v Asii a Africe. Hmyz 6: 152–182. Klikni pro zvětšení.

Environmentální udržitelnost je stejně důležitá jako zvyšování produkce, říká Prasad. Kromě ochrany divoké krajiny zahrnují environmentální cíle také snížení emisí skleníkových plynů, odtoku dusíku a fosforu, znečištění pesticidy a ochrana sladkovodních zdrojů. Udržitelná intenzifikace si však uvědomuje, že neexistuje dokonalé řešení. S tolika cíli musí být kompromisy.

Udržitelná intenzifikace nespecifikuje konkrétní technologie nebo postupy. Místo toho se zaměřuje na požadované výsledky: více jídla na méně půdy, s menším nepříznivým dopadem na životní prostředí.

Výherní strategie

I když je tento koncept otevřený, vědci, kteří studují udržitelnou intenzifikaci, poukazují na několik strategií a technologií podložených důkazy, které mohou zvýšit výnosy a současně dosáhnout environmentálních přínosů. Nedávná studie publikovaná v dokumentu Nature Sustainability odhaduje, že 163 milionů farem pokrývajících přibližně 453 milionů hektarů (1 miliarda hektarů) praktikuje nějakou formu udržitelné intenzifikace.

Jednou z nejslibnějších strategií je zlepšení odrůd plodin a plemen hospodářských zvířat. Vývoj semen odolných vůči škůdcům a chorobám pomocí tradičního šlechtění nebo genetického inženýrství může zvýšit výnosy a snížit používání pesticidů. Kultivary přizpůsobené místním podmínkám a extrémům počasí, jako je sucho a teplo, mohou zemědělcům také pomoci produkovat více potravin bez poškození ekosystémů.

Zemědělci ve Virginii používají postupy bez ochrany k ochraně stanoviště a kvality vody v zálivu Chesapeake Bay Watershed. Foto s laskavým svolením USDA, od společnosti Flickr, licencované podle CC BY 2.0

Účinné využívání vstupů je společným cílem v postupech udržitelné intenzifikace. Integrovaná ochrana proti škůdcům, která využívá strategie, jako jsou biologické kontroly v boji proti škůdcům, může chránit plodiny bez poškození užitečného hmyzu. Při metaanalýze 85 integrovaných projektů ochrany proti škůdcům v roce 2015 bylo zjištěno „průměrné zvýšení výnosu u projektů a plodin o 41 procent, v kombinaci se snížením používání pesticidů na 31 procent.“ Postupy v oblasti ochrany zemědělství - jako je zemědělství bez pěstování plodin, krycí plodiny a střídání plodin - zlepšují kvalitu půdy a snižují plevel, snižují náklady a ukládají uhlík v podzemí.

Cílem projektu Intenzifikace udržitelných a odolných zemědělských systémů ve východních gangetických pláních, spolupráce australského Centra pro mezinárodní zemědělský výzkum a Mezinárodního centra pro zlepšení kukuřice a pšenice, je zvýšit produktivitu drobného zemědělství v Nepálu. Foto s laskavým svolením společnosti IFPRI South Asia, od Flickr, licencované podle CC BY-NC-ND 2.0

Pěstování stromů a keřů na orné půdě a kolem ní může být přínosem pro zemědělce a místní ekosystémy a poskytuje stanoviště ptákům a dalším tvorům. Stromy na silvopasturách chrání zvířata před horkým sluncem v létě a studeným větrem v zimě a výživné trávy pod nimi rychle a levně chovají hospodářská zvířata. Stromy na farmách a kolem nich mohou fixovat dusík v půdě, sekvestrovat uhlík a omezit odtok a erozi půdy.

Technologie, jako je přesné zemědělské vybavení - které kombinuje podrobné údaje s roboty, senzory a zobrazováním na semena rostlin a účinněji aplikuje vodu, hnojiva a pesticidy - může zvýšit produktivitu již vysoce výnosných farem a snížit náklady na vstupy. Mezi celou řadu vyvíjených technologií, které jsou přínosné pro všechny, patří zdokonalené nástroje pro předpovídání počasí, které zemědělcům pomáhají vybrat optimální data výsadby a sklizně, a kapalná probiotika vázající dusík, která by mohla nahradit alespoň některá syntetická hnojiva.

Intenzivní kultivace zvyšuje výnosy z rýžových polí v Hai Duong ve Vietnamu. Foto s laskavým svolením Eric Bakera, od Flickru, licencované pod CC BY-NC-SA 2.0

Další strategie zahrnuje pěstování plodin na úhorech a častější výsadbu a sklízení na stávající půdě. Tím se zvyšuje produktivita půdy již vyčištěné pro plodiny, což snižuje potřebu přeměny lesů a jiných přírodních stanovišť.

„Neexistuje žádný nedostatek technických nástrojů, technických příležitostí, které mohou lidé využít ke zvýšení produktivity plodin a ke snížení jejich dopadu na životní prostředí,“ říká Tim Searchinger, profesor v Princetonu a výzkumný pracovník na World Resources Institute. "Není to vědecký problém, je to problém."

Poloha a kontext

V některých oblastech, jako je subsaharská Afrika, jsou výnosy velmi nízké, a to především kvůli nedostatku vody a živin v půdě. Tato nízká základní linie znamená, že nástroje moderního zemědělství nabízejí obrovskou příležitost získat více jídla ze stávající zemědělské půdy. Má-li však být tato intenzifikace udržitelná, bude zásadní propojit tento přístup s programy, které zemědělce vychovávají o osvědčených postupech, jak se vyhnout plýtvání a znečištění, říká Prasad.

"Jedna věc, která se často zapomíná, je, že aplikace hnojiv není ze své podstaty špatná," vysvětluje Michael Clark, postdoktorand na Oxfordské univerzitě. "Když začnete používat příliš mnoho, stane se to problémem."

Malé farmy v Číně produkovaly méně emisí skleníkových plynů poté, co se zemědělci účastnili vzdělávacích programů zaměřených na správu hnojiv. Upraveno od Cui, Z., et al. Příroda http://dx.doi.org/10.1038/nature25785 (2018)

Čína se podílí na boji proti nadužívání hnojiv financováním zemědělských vědců, aby žili ve vesnicích, kde učí zemědělce, kdy a jak efektivněji aplikovat hnojivo. Tyto iniciativy pomohly více než 20 milionům drobných zemědělců zvýšit výnosy kukuřice, rýže a pšenice o deset procent a současně snížit používání hnojiv o 15 procent, čímž se významně snížily emise skleníkových plynů.

Když nové regiony zavádějí systémy zavlažování vody pro zvýšení výnosů plodin, zemědělci s prvním přístupem mají tendenci nadměrně využívat vzácný zdroj a ponechávají jen málo pro pozdější adoptory. Místní předpisy a skupiny uživatelů vody mohou zemědělcům pomoci využívat vodu efektivněji, spravedlivěji a udržitelněji.

Zemědělci v Etiopii využívají místní mulčování trávy a kapkové zavlažování k udržitelnému zvýšení výnosů. Foto s laskavým svolením laboratoře pro udržitelnou intenzifikaci inovací

Kromě zemědělských technologií a postupů je budování sociálních a ekonomických struktur a institucí důležitou součástí udržitelné intenzifikace. Prasad říká, že investice do zemědělských terénních škol a rozvoj programů rozšíření v rozvojových zemích jsou nezbytné, aby zemědělcům pomohli implementovat udržitelné postupy a technologie.

Udržitelný potravinový systém

Přestože udržitelná intenzifikace je důležitou součástí zvyšování udržitelnosti zemědělství, nemůže to udělat sama. Pokud se pokusíme vyrobit dostatek potravin, aby vyhovovaly současným odhadům, aniž by došlo k rozšíření zemědělské půdy, potřebovali bychom zvýšit výnosy plodin o 11 procent více od roku 2006 do roku 2050 než od roku 1962 do roku 2006 - vysoký řád vzhledem k tomu, že minulé zisky jsou z velké části připisovány přidaným vstupům . Clark říká, že skutečně udržitelný potravinový systém se musí také zabývat plýtváním potravinami a přejídáním a také přesouvat stravu od masa a mléčných výrobků, což odpovídá nadměrnému podílu environmentální stopy zemědělství.

Navíc v tzv. Paradoxu Jevons mohou zvýšení efektivity motivovat zemědělce, aby produkovali více, což může vést k dalšímu čištění půdy. Abychom mohli plně využít výhod udržitelné intenzifikace, musíme udělat lepší práci, abychom zajistili, že přírodní oblasti jsou mimo hranice zemědělské expanze.

Přestože výzvy přetrvávají, matematika udržitelné intenzifikace je jednoduchá: čím více potravin vyrábíme na nejmenším množství půdy s nejmenším dopadem na životní prostředí, tím lépe budou lidé a příroda.

ensia.com | Twitter | Facebook | Instagram | LinkedIn

Původně publikováno na adrese ensia.com 1. listopadu 2018.