Wiadomości wstępne - uprawa roli i roślin Początki rolnictwa

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)
Postęp hodowlany odgrywał zróŜnicowaną
rolę na róŜnych etapach rozwoju
cywilizacyjnego ludzkości
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.
— 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 km2 (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/m2, 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.
Jakość płodów rolnych
Struktura uŜytkowania
gruntów w 2008 r w Polsce
UR: 16,2 mln ha
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.
12,1 mln ha
0,7 mln ha
2,4 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