Český překlad článku "A proposal to rethink agriculture in the climate calculations"
Přeložený článek je převzatý z https://doi.org/10.1002/agj2.20286
Autor: Per Frankelius
Katedra managementu a inženýrství, Linköping University, Linköping SE-581 83, Sweden
Kontakt
PerFrankelius, Department of Management and Engineering, Linköping University, SE-58183, Linköping, Sweden. Email: per.frankelius@liu.se
Poprvé zveřejněno: 13. května 2020
Abstrakt
Podle Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC) je zemědělství hlavním zdrojem negativních skleníkových plynů. Výpočty jsou založeny na empirických faktech, ale také, jako každý výzkum, na určitých perspektivách nebo paradigmatech, včetně předpokladů a subjektivní volby systémových hranic pro analýzu. Skleníkové plyny ve vztahu k zemědělství jsou často prezentovány v diagramech, které znázorňují například šipky emisí z půdy, dobytka, traktorů a skladování hnoje. Základem zemědělství je však fotosyntéza. Oxid uhličitý (CO2) je zachycován plodinami, které naopak produkují kyslík (O2) a zároveň vážou uhlík (C) v kořenech a výhoncích. Jedna část tohoto C se přeměňuje na organický C v půdě, o čemž se někdy diskutuje ve výzkumu, ve veřejné debatě i v IPCC. Hlavní část se však transformuje do sklizených plodin, tedy obilovin, jako je pšenice (Triticum aestivum L.), a dalších sacharidových produktů, jako je hrách (Pisum sativum L.) nebo olejniny. Tento poslední zmíněný efekt fotosyntézy není ve výpočtech IPCC považován za pozitivní příspěvek zemědělského sektoru ke klimatu. Důsledkem toho může být, že tvůrci politik nepochopí celý obraz zemědělství ve vztahu ke klimatickým účinkům, a proto budou přijímat rozhodnutí, která ovlivní produkci potravin, změnu klimatu a biologickou rozmanitost ne optimálním způsobem z hlediska komplexní udržitelnosti.
Rok 2020 si možná budeme pamatovat hlavně kvůli pandemii koronaviru. Když se však pozorovatelé v lednu 2020 ohlíželi za rokem 2019, mnozí došli k závěru, že obavy o klima byly jedním z hlavních témat výzkumu a veřejné debaty. Jedním z příkladů toho je, že časopis Time zvolil tehdy šestnáctiletou švédskou klimatickou aktivistku Gretu Thunbergovou "osobností roku" a její fotografii umístil na titulní stranu vydání z 23. až 31. prosince.
V posledních letech byl publikován stále větší proud výzkumů o vlivu klimatu na různá odvětví, v neposlední řadě i na zemědělství. Jedním z příkladů jsou studie o emisích skleníkových plynů a stopě C v souvislosti s konkrétními zemědělskými metodami na konkrétních typech půd v konkrétních klimatických zónách (např. Wang et al., 2020). dalším příkladem jsou studie o skleníkových účincích odvozených od kompostování hnoje (např. Bai et al., 2020).
Diskuse o klimatu ve společnosti je tedy naštěstí intenzivní a rozhodovací orgány, které chtějí například pochopit, jak různá odvětví ovlivňují klima prostřednictvím skleníkových plynů, se snaží interpretovat obrovské množství informací o tomto tématu. Bohužel existují důvody domnívat se, že ve výzkumu souvisejícím s politikou se prosadilo zkreslení související s paradigmatem, které se odráží i ve veřejné diskusi. Jde o klimatické vlivy ve vztahu k zemědělské produkci potravin, látek a paliv.
Hlavní myšlenky
Tento článek je založen na kritické analýze písemných dokumentů Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC). Analýza se zformovala v roce 2012, odstartovala v roce 2014 a od té doby se rozvíjela pomocí sledování výzkumných sdělení a veřejných diskusí spolu se studiem agronomické literatury o fotosyntéze a vázání C ve vztahu k zemědělským plodinám. Sledovány byly také konference v Litvě, Spojených státech, Nizozemsku, Švédsku a Itálii. V neposlední řadě byly součástí metody cílené rozhovory se zemědělci a odborníky.
Podle výpočtů IPCC je zemědělství hlavním zdrojem negativních skleníkových plynů. V roce 2019 dospěl IPCC k závěru, že kategorie "Zemědělství, lesnictví a ostatní využití půdy" (AFOLU) v období 2007-2016 představovala 23 % emisí skleníkových plynů (IPCC, 2019). To se stalo titulkem v médiích v mnoha zemích. V domovském Švédsku Grety Thunbergové to pak národní televize považovala za hlavní událost ve své kronice roku 2019: "V srpnu klimatický panel OSN IPCC uvedl, že produkce potravin ve světě představuje čtvrtinu emisí skleníkových plynů" (Swedish Television, 2020, překlad ze švédštiny). Ve společnosti je tedy nyní rozšířený názor, že zemědělství je jedním z odvětví, která nejvíce poškozují klima. To je závažné a je třeba o tom diskutovat z kritického hlediska.
Je známo, že se zemědělstvím souvisí mnoho skleníkových plynů. Mezi ně patří emise oxidu dusného (N2O) v důsledku denitrifikace (a částečné nitrifikace) v půdě a emise metanu (CH4) a N2O v důsledku enterické fermentace (trávení dobytkem) a hospodaření s hnojem (z důvodu skladování i rozmetání na polích). Zemědělské stroje dále způsobují emise oxidu uhličitého (CO2) například jako zavlažovací čerpadla a vytápění zemědělských budov. Nepřímé emise různých skleníkových plynů způsobuje například výroba hnojiv, sušení obilí a jeho přeprava. Dalšími nepřímými emisemi jsou emise spojené s výrobou strojů a stavebních materiálů používaných v zemědělství. Zvláštním případem je odvodňování rašelinišť, které údajně způsobuje obrovské emise skleníkových plynů (především N2O).
Celkově jsou tyto různé druhy emisí někdy znázorněny v diagramech znázorňujících emisní šipky z půdy, dobytka, traktorů a skladování hnoje. Jeden příklad takového diagramu se objevuje na internetových stránkách Švédské zemědělské rady (Švédská zemědělská rada, 2020). Vzor těchto diagramů představil IPCC v roce 2006. Diagram se objevil v publikaci Zemědělství, lesnictví a jiné využití půdy (svazek 4) a měl nadpis "Hlavní zdroje/absorbanty emisí skleníkových plynů a procesy v obhospodařovaných ekosystémech" (IPCC, 2006, s.6). Podobný diagram byl uveden ve zprávě IPCC 2019 a nyní má tento titulek: "Struktura a funkce řízených a neřízených ekosystémů, které ovlivňují místní, regionální a globální klima." (IPCC, 2019, s.44 a 139). V tomto diagramu - znázorňujícím neobhospodařovanou půdu, lesnictví a zemědělství - představovaly čtyři šipky výměnu CO2 pro lesy, ale pro zemědělství takový ekvivalent chyběl. Pro zemědělství v tomto diagramu první šipka znázorňovala emise CH4 a N2O a druhá šipka toky N. V půdní části tohoto diagramu bylo uvedeno "půdní uhlík a živiny".
Uvedené výpočty a vizuální prezentace jsou založeny na empirických faktech, ale také, jako každý výzkum, na určitých myšlenkových stylech (Fleck, 1935), předpokladech (Polanyi, 1958) nebo paradigmatech (Kuhn, 1962), včetně subjektivního výběru hranic systému pro analýzu.
Základem zemědělství je pěstování rostlin a podle toho fotosyntéza. Tato chemická reakce je mocným jevem, nebo jak říká Neil A. Campbell et al. (2018): "Žádný chemický proces není pro blaho života na Zemi důležitější než fotosyntéza" (s. 279). Je třeba mít na paměti, že rostliny provádějí jak fotosyntézu, tak buněčné dýchání (obrázek 1).
OBRÁZEK 1 Čistý účinek fotosyntézy a buněčného dýchání. Ilustrace: Autor a Depositphotos
Čistý účinek těchto dvou chemických procesů je pozitivní vliv na klima a proces, který za ním stojí, lze shrnout takto: Obrovské množství CO2 je každoročně pohlcováno plodinami, které na oplátku vytvářejí obrovské množství O2, což je dobré pro klima. Současně tyto plodiny vážou C ve svých výhoncích a kořenech (1 na obrázku 2), včetně oddenkové depozice (Whipps & Lynch, 1985). Pokud jde o organický C, který zůstává na polích v důsledku kořenů spolu se zbytky z výhonků, odhady ukazují na 2750 Tg ročně na globální úrovni (Paustian et al., 2016). Někdy zemědělci odstraňují slámu při sklizni a používají ji jako zdroj energie bez fosilních zdrojů nebo pro péči o zvířata, poté se sláma vrací na pole jako chlévský hnůj.
Části výhonků mají výsledky v obilovinách, např. 2719 Tg v roce 2019 podle odhadu FAO (2020). To znamená 2311 Tg sušiny obsahující 1040 Tg C, což odpovídá 3825 Tg CO2 (výpočty na základě údajů z Alias & Linden, 1991 a Linderholm, 2014). A to se jednalo pouze o obiloviny, jako je pšenice (Triticum aestivum L.), ječmen (Hordeum vulgare L.), oves (Avena sativa L.) a žito (Secale cereale L.). Dalšími velkoplošnými plodinami jsou olejniny, brambory (Solanum tuberosum L.), cukrová řepa (Beta vulgaris L.) atd. Zemědělství tak každoročně váže obrovské množství CO2 ve formě obilovin a dalších rostlinných produktů (2 na obrázku 2).
OBRÁZEK 2 Dva druhy vazby uhlíku na polích: organický uhlík v půdě a sacharidy exportované přímo nebo nepřímo (prostřednictvím krmiv) do průmyslového nebo spotřebitelského sektoru. Ilustrace: Autor a Depositphotos
Tento posledně zmíněný efekt fotosyntézy však není plně považován za pozitivní příspěvek zemědělského sektoru ani v mnoha obecných diskusích ve společnosti (Linderholm, 2012), ani ve výpočtech IPCC. Místo toho IPCC považuje "sklizeň úrody" za něco ztraceného, rušivého, negativního a rovnocenného emisím. Vezměme si tuto citaci: "Výchozím předpokladem je, že veškerá ztracená biomasa se předpokládá jako emise ve stejném roce" (IPCC, 2006, s. 5.10). IPCC definuje vázání C jako něco, co vzniká na místech, kde rostliny rostou, a zdá se, že za pozitivní věc považuje pouze C, který tam zůstane. Porovnejte s touto citací: "Čistá produkce biomů označuje celkovou produkci organické hmoty v regionu obsahujícím řadu ekosystémů (biom) a zahrnuje kromě heterotrofní respirace i další procesy vedoucí ke ztrátě živé a mrtvé organické hmoty (sklizeň, mýcení lesů a požáry atd.)". (IPCC, 2000, s. 34).
Argumentem pro nepočítání sklizených produktů jako pozitivního příspěvku mohl být fakt, že vázaný C v potravinách bude vytvářet CO2, když jej spotřebitelé v pozdější fázi zpracují trávením. Tyto emise jsou však primárně vytvářeny jinými sektory společnosti než zemědělským sektorem a dochází k nim v pozdějších časových okamžicích. Je třeba zdůraznit, že například spotřebitelský sektor lze definovat jako sektor, který se nachází mimo systémové hranice zemědělského sektoru. V tomto světle se může zdát zvláštní, že zemědělství je tak často obviňováno z negativního vlivu na klima, ale zároveň není chváleno za pozitivní vazbu C a produkci kyslíku.
Vědecká komunita si je vědoma pozitivního vlivu fotosyntézy v zemědělství. Vědci se dokonce snažili fotosyntézu zlepšit. V roce 2012 byl zahájen mezinárodní výzkumný projekt Realizace zvýšené účinnosti fotosyntézy (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency - RIPE) financovaný Nadací Billa a Melindy Gatesových. Jeho cílem bylo částečně zvýšit produktivitu plodin zlepšením fotosyntézy pomocí technologie DNA. V roce 2016 byl zveřejněn jeden úžasný výsledek o využití neefektivního světla (Kromdijk et al., 2016). Aby se zabránilo poškození, rostliny vypínají fotosyntézu, když je sluneční světlo příliš silné. Tento režim tlumení světla však pokračuje i poté, co se například objeví mrak. Tým z RIPE upravil geny v rostlinách tak, aby urychlily návrat fotosyntézy. V důsledku toho se množství biomasy v těchto rostlinách zlepšilo asi o 15 %.
Důsledkem toho, že IPCC nezapočítává plně sklizenou produkci z fotosyntézy jako příspěvek ke klimatu, a proto nezahrnuje celkové pozitivní klimatické účinky zemědělství, může vést k tomu, že politici budou jednat způsobem, který může ovlivnit zemědělskou produkci nežádoucím způsobem. Tato opatření lze zase analyzovat z hlediska holistické udržitelnosti. Například, jak jsem popsal v časopise The Lancet, snížení produkce potravin (pokud se například snížení stane důsledkem politických kroků založených na argumentech týkajících se obav o klima) může vést k sociálním a zdravotním katastrofám (Frankelius, 2019). Navíc pozitivní faktory, které stimulují biodiverzitu, jako jsou přírodní pastviny, mohou být potlačeny, pokud má zemědělství nepříznivé podmínky pro rozvoj.
Perspektivu udržitelnosti, která se zde uplatňuje, podpořila Gro Harlem Brundtlandová (1987) a považuje udržitelnost za akt rovnováhy zahrnující ekologický, ekonomický a sociální rozměr (Brundtlandová, 1987). V září 2015 přijala OSN ještě širší perspektivu prostřednictvím 17 cílů udržitelnosti. Zajímavé je, že první cíl byl formulován podobně: "Všude ukončit chudobu ve všech jejích formách" a druhý: "Ukončit hlad, dosáhnout potravinové bezpečnosti a zlepšení výživy a podporovat udržitelné zemědělství". Oba se týkají ekonomických aspektů a potřeb produkce potravin. Třináctý cíl se týkal opatření v oblasti klimatu: "Přijmout rázná opatření k boji proti změně klimatu a jejím dopadům" (United Nations, 2015, s. 18). Ale navzdory 17 cílům byl v roce 2019 pro mnohé v popředí zájmu pouze jeden z nich, a to opatření v oblasti klimatu. Redaktorka časopisu The Economist Catherine Brahicová to vystihla kritickým pohledem, když dospěla k závěru: "Snahy o ochranu biologické rozmanitosti byly zastíněny bojem s klimatem. Může být rok 2020 jiný?" (Brahic, 2019, s. 84).
Přestože zemědělství již nyní pozitivně přispívá ke klimatu prostřednictvím poutání C a produkcí a difúzí kyslíku, je třeba udělat více, pokud jde o snížení negativních emisí skleníkových plynů a zvýšení zachycování CO2. Dovolte mi, abych kromě projektu RIPE uvedl některé cesty:
Holá půda neváže tolik CO2 jako půda pokrytá vegetací, ale přesto najdeme holou půdu v zemědělské krajině. Existuje potenciál, jak učinit zemědělská pole zelenějšími, ale to závisí na aktivních a šikovných zemědělcích, kteří mají také ekonomickou schopnost investovat do nového vybavení a jsou ochotni podstoupit riziko inovací. Jedním z takových zemědělců je Benoît Vernillat. Ve Francii vlastní 500 ha farmu SARL Travagri a je součástí sítě GIEE Magellan, která zahrnuje 40 farem. Tato síť má geografickou základnu v okrese Nièvre v regionu Burgundsko-Franche-Comté. Společně s poradci, jako je Michael Geloen z organizace TerresInovia, se Vernillatově síti daří kombinovat jednoleté a víceleté plodiny včetně hlavních a krycích plodin. Daří se jim také zasévat nové plodiny přímo do porostů. Terres Inovia experimentuje s víceletými plodinami na bázi luskovin (jako je vojtěška [Medicago sativa L.], štírovník růžkatý [Lotus corniculatus L.], jetel egyptský [Trifolium alexandrinum L.] a jetel bílý [T. repens L.]) a jednoleté krycí plodiny {např. mastňák habešský [Guizotia abyssinica (L. f.) Cass.], hořčice habešská [Brassica carinata A. Br.] a svazenka vratičolistá [Phacelia tanacetifolia Benth.]}. Pokud jde o vojtěšku, většina zdrojů uvádí jako autoritu Carla Linnéa (L.), podle překladu a analýzy původních Linnéových spisů (Frankelius, 2007) to však byl pravděpodobně francouzský botanik Joseph Pit-ton de Tournefort (T.) nebo německý lékař AugustusQuirinus Rivinus (Rv.). Různé plodiny stimulují různé aspekty (např. ukládání C, fixaci N2, regulaci plevelů a stimulaci půdní struktury) v různé míře. Mezi problémy, kterým Vernillat čelí, patří slimáci, hraboši polní, plevel a houbové choroby, ale také omezení používání chemických přípravků. K úspěchu je zapotřebí nových strojů, jejichž vývoj probíhá v mnoha firmách, v neposlední řadě u výrobců secích strojů, sázecích strojů a řádkovačů.
Hnojiva - minerální i organická - mohou zlepšit fotosyntézu, pokud je výchozí úroveň nižší než biologické optimum (Thomas Keller, osobní sdělení, 2020). Dostupnost hnoje závisí na jezdeckém sportu i na spotřebě masa a mléčných produktů ve společnosti, a jednou z cest je proto uvádění na trh ekosystémových služeb souvisejících s klimatem, které poskytují např. hospodářská zvířata. Pokud jde o minerální hnojiva, probíhají inovace v oblasti jejich výroby. Například společnost Yara v současné době buduje pilotní závody na výrobu minerálních hnojiv bez fosilních zdrojů. V roce 2023 společnost pravděpodobně uvede na trh bezfosilní hnojiva vyráběná pomocí vodní energie v Norsku a solární energie v Austrálii. ve Švédsku probíhá zkušební výroba hnojiv z mušlí, kterou zajišťuje společnost Water Center East. V téže zemi se společnost Biototal stará o vedlejší produkt síran amonný z výroby oceli SSAB a nabízí jej pro zemědělské využití.
Dalším slibným konceptem je rozšíření biocharu (pozn. překladatele: „biochar“ je označován též jako „biouhel“ - biomasa zuhelnatělá za účelem aplikace do půd.) na zemědělská pole. Biochar je sám o sobě vázán na C a zároveň přispívá ke zdraví půdy, které následně zlepšuje úrodu. Biochar lze vyrábět v rámci udržitelného lesního hospodářství a kombinace zemědělství a lesnictví, proto může přispět k vizi zlepšení klimatu. Využití biocharu je již značné (v neposlední řadě v Severní Americe), ale má potenciál rozšíření.
Kromě toho existují možnosti rozšíření bezfosilních zemědělských strojů. Mezi možnosti náhrady nafty patří palivové články (jako prototyp NH2 od společnosti New Holland, Cursor X od Fiat Powertrain nebo průkopník Allis Chalmers z roku 1959) a také elektrická vozidla na bázi kabelů (jako Gridcon od společnosti John Deere), ale oba koncepty musí být poháněny energií bez fosilních zdrojů, pokud mají být šetrné ke klimatu. Dalšími koncepty jsou bioplynové motory, motory na bionaftu a dokonce i moderní parní motory poháněné například peletami ze slámy (jako koncept Ranotor).
Další potenciální inovace se nazývá agrosolár. Podobně jako v agrolesnictví se stromy vysazují v alejích nad ornou půdou a do těchto stromových alejí se pak umisťují solární panely orientované podle slunce (trackery), které mají "organický design". Zemědělec tak může sklízet nejen plodiny z polí, ale také přímo sluneční energii, kterou pak může využít pro elektrické traktory, jako jsou Fendt e100 Vario, HAV nebo RigiTrac, nebo roboty, jako jsou Robotti (Agrointelli), Oz (Naïo Tech-nologies) nebo X-tractor (Kubota). Koncept, který rovněž zlepšuje biodiverzitu a snižuje větrnou erozi, vyvinul zemědělec a vynálezce Kurt Hansson ve Švédsku a je částečně založen na novém typu patentované hydrauliky (včetně pohonu) od výrobce letadel.
V neposlední řadě mohou nové technologie, jako je konstrukce pneumatik, automatické systémy huštění pneumatik, lehké materiály a malá autonomní vozidla, snížit zhutňování půdy. Snadno tažené nářadí, jako jsou secí stroje nebo meziřádkové kypřiče se samosběracími radlicemi, může rovněž snížit utužení půdy, protože nepotřebuje těžké traktory. Nižší zhutnění zase zvyšuje výnosy a může snížit anaerobní reakce v půdě, a tím i emise CH4 a N2O (Ball, Scott a Parker, 1999).
Závěr této diskuse je, že by bylo užitečné přehodnotit paradigmata, která formují strategii udržitelnosti zemědělství mezi zákonodárci. Většina občanů sdílí vizi, že svět bude udržitelnější. Ale to, co tím různí aktéři skutečně myslí, a jaké prostředky skutečně navrhují, se liší.
Po přezkoumání celkové povahy zemědělství v souvislosti s hlediskem udržitelnosti může společnost - včetně akademické obce - zaměřit své inovační úsilí na zlepšení těch stránek zemědělství, které mohou přispět k dosažení cílů udržitelnosti, včetně klimatu a biologické rozmanitosti, ale také k hospodářskému a sociálnímu rozvoji. Plnohodnotný vliv fotosyntézy se nesmí zapomínat nebo zanedbávat, ale naopak by měl tvořit jádro této holistické perspektivy.
PODĚKOVÁNÍ
Jsem vděčný za připomínky anonymních recenzentů k dřívějším verzím tohoto rukopisu. Jsem také vděčný za financování výzkumu ze strany švédské agentury pro inovace Vinnova a regionu Östergötland. Výzkumný a inovační program Agtech 2030 na univerzitě v Linköpingu byl platformou pro část výzkumu, který stojí za tímto článkem. V neposlední řadě mi cenné nápady poskytli Magnus Börjeson (AgroÖst), Crister Stark (Väderstad), Magnus Åhman(Åhmans Traktorcentrum), Cilla Krantz (Agro Sörmland), Lars Askling (Gothia Redskap) a Mats Tykesson (Kverneland). Za všechny možné chyby a nedostatky v článku však samozřejmě odpovídám sám.
KONFLIKT ZÁJMŮ: Autor neprohlašuje žádný střet zájmů.
ORCID: Per Frankelius https://orcid.org/0000-0001-6857-5773
REFERENCE
Článek ke staže ní v PDF
Zemědělská společnost Chrášťany s.r.o.
Chrášťany 172
606 850 755 -ředitel
721 080 613 -hlavní agronom
602 400 701 -chmelař,agronom
732 620 444 -pozemky
(evidence,nájem,pacht,koupě pozemků)
728 399 733 -hlavní mechanizátor,chmelař
313 582 308 - účtárna
313 582 931
Vytvořeno službou Webnode