ENERGETICKÁ BILANCE FOTOSYNTÉZY KONVENČNÍ A EKOLOGICKÉ PŠENICE

Conventional and ecologic wheat farming Energy balance of photosynthesis

Dana Hradecká, Radek Vavera

Česká zemědělská univerzita v Praze, Katedra rostlinné výroby

Souhrn, klíčová slova

Příspěvek porovnávající konvenční a ekologické pěstování pšenice rychlou fluorescenční indukcí (RFI) je předběžným sdělením. Srovnává energetickou bilanci fotosyntézy na molekulární úrovni, vazby a přenosy energie na světlosběrných, chinonových, a PSII anténách molekul chlorofylu. Hodnotí variační šíři znaků při obou způsobech pěstování a dvou výsevech. Bilance konvenční technologie je proměnlivější než ekologická, a předběžné výsledky naznačují možnost omezení variance znaků aplikací regulátorů. Ekologicky pěstované rostliny vykazují vyšší čistý výkon fluorescence. Jeho průběh v čase je vyrovnanější u časných výsevů.

Klíčová slova: bilance fotosyntézy, rychlá fluorescenční indukce (RFI), konvenční a ekologické zemědělství, pšenice

Summary, keywords

Report compares conventional and ecological farming of wheat by the method of quick fluorescent induction. This presentation is the preliminary communication, comparing energy balance of the photosynthesis on molecular level, affinity and transmission of energy on lightcollecting, quinone and inner, PSII antennas of chlorophyll molecule. It assesses variational width of energetically important parameters by two forms of cultivation and date of sowing. Balance of conventional is more changeable than ecological technology, and preliminary results mark possibility of reduction variational width by agrotechnic, e.g. application of growth regulators. Ecologically grown plants had higher yield of fluorescence. Its course was steadier in early sown than in late sown stands.

Keywords: energy balance of photosynthesis, quick fluorescent induction (QFI), conventional and ecological farming, wheat.

Úvod a literární přehled

Konec 20. století a nástup do 3 tisíciletí je ve světě charakterizován rozmachem ekologických forem hospodaření na půdě, což je vnímáno jako “návrat člověka do ztraceného ráje”. Potřeba osobně se vyrovnat s ochranou prostředí, odpovědně cílenou regulací činnosti na orné půdě tak, aby byl zaručen trvale udržitelný stav, zaručující předání nenarušené kulturní krajiny dalším generacím. Přibývá webových stránek, publikací, i renomovaných pracovišť, srovnávajících rentabilitu způsobů hospodaření, náklady a výnosy. Hygienický a agroalimentární úhel pohledu srovnává potraviny ze surovin konvenčních a ekologických. Nižší výnos ekologicky pěstovaných plodin je předurčuje převážně k dietetickému využití (LARSEN, 1999, JUHLER 1999). Národní programy zajištění soběstačnosti výroby potravin se ale neobejdou bez konvenčních produktů. Obojí hospodaření má své pro i proti. Ekologické zemědělství podléhá striktním směrnicím Evropského společenství, (vyhlášce č. 2/092/91 o rostlinné produkci a č. 1/804/99 o živočišné produkci). Mimo nezbytnost přechodného období konverze, v němž se odstraní z půdy rezidua syntetických látek, jsou vyloučeny z ekologického hospodaření jakékoliv chemické vstupy (průmyslová hnojiva, chemická ochrana, morforegulátory). Zkušenost šesti let ekologického farmaření (REGANOLD 2001) na nejkvalitnějších půdách prokázaly snížení vstupních nákladů víc než šestkrát vzhledem ke konvenčním. Výhodné je ekologické pěstování ovoce, které obsahuje více cukrů a méně organických kyselin.

Na ČZU byla prokázána např. u obilnin kladná korelace listové plochy a kumulace sušiny, potažmo tvorby výnosu. GAY (2001) ale ukázal, že metabolismus organizmů je úměrný jejich povrchu, což se projevuje i nežádoucími ztrátami dýcháním. Čtvrtina či třetina sušiny vytvořené fotosyntézou se v ontogenezi prodýchá. Luxuriantní listová plocha, na kterou jsme byli zvyklí v konvenčním zemědělství po přihnojení kombinovaném s aplikací regulátoru růstu, není tedy optimální. Výnosový potenciál odrůd je dán genetickým základem, a zmíněná intenzifikační opatření přispívala tvorbě sušiny energeticky náročným transportem asimilátů na dlouhé vzdálenosti a potřebami adenosintrifosfátu, což je jev negativní. Na chudších půdách v ekologickém hospodaření, rostliny tvoří bohatší a déle vitální kořenové vlášení, produkující víc auxinu (MALAMY a BENFEY 1997 SKENE 2000) Auxiny pomáhají rostlinám překonat nutriční deficit fosforu (ROMERA 1999). Na přehnojených půdách rostliny vylučují při příjmu živin do půdy mnoho kořenového exudátu s kyselinami citrátového cyklu. (DINKELAKER 1995, SKENE 1998, NEVMANN 2000). Je dokázáno, že potraviny ze surovin ekologických i konvenčních se neliší obsahem nitrátů (BIAGNINI 2001). Výskyt reziduí, diskutovaný i u nás před několika lety v časopise Výživa lidu je aktuální i ve světě. Syndikát pěstitelů a distributorů ekologických produktů v transformaci (SETLAB) sledoval v letech 1993-1997 u 6000 produktů obojího původu obsah pesticidů a dioxinů. Byly v obojích. V letech 1998-2000 analýzy dalších 9000 výrobků ukázaly, že i mezi ekologickými produkty bylo 50% pozitivních ve zkouškách na pesticidy (!polutanty ze vzduchu!). Na ekologických farmách je na vyšší riziko přenosu mikrobiálních nemocí včetně působených priony (BSE), organickým hnojem s exkrementy (BIAGNINI 2001). Po potravinách z konvenčních surovin je dokázán vzrůst případů výskytu Parkinsonovy choroby pokud bylo nutno postflorálně aplikovat insekticidy (BIAGNINI 2001). Na ČZU jsme zahájili experiment, srovnávající energetickou bilanci fotosyntézy v konvenčním a ekologickém hospodaření.

Metody

Pokusy byly vedeny na stanici ČZU v Uhřiněvsi s ozimou pšenicí Ebi a Estika, pěstované konvenčně i ekologicky. Po přípravě půdy (13.9.) se selo 14.9. (I. výsev) a 13.10. (II. Výsev). Konvenční technologie zahrnovala aplikace Atoniku, herbicidů a pesticidů, ekologická byla bez chemických vstupů. Energetická bilance fotosyntézy se hodnotila paralelně u obou poté, co na konvenční porost byl aplikován Atonik. (4.4.) v intervalech: 3 hod., 24 hod. a 170 hod. od ošetření. K měření byl užit Plant Efficiency Analyser-P02003, software Winpea 32 Hansatech Instr. Ltd. Norfolk PE 321JL England s definovaným světelným zdrojem při 45 % intenzitě, a 1 sec. délce osvětlení. Hodnocení energetické bilance se stanovilo dle STRASSERA (2000) u následujících veličin:

Výsledky a diskuse

Variační šíře rozsáhlých souborů z konvenčních výsevů je u fyzikálních veličin (RFI) několikanásobně vyšší než u ekologických (Obr.1).

Obr. 1:

Může to souviset s vyšším obsahem balastních látek vyloučených při metabolismu do buněčné šťávy. Ty se přenosu energie neúčastní. Čistý fluorescenční výkon a přenesená energie se víc mění u ekologických výsevů. Aktivita chinonových antén kolísá víc v konvenčních výsevech, kde jsou pozoruhodné výkyvy dějů red/ox vázaných na Qa,Qb. Proměny energie na membránách i vnitřních anténách PS II svědčí, že fotosyntetický výkon konvenčních je proti ekologickým porostům vyšší. To je v relaci s hektarovými výnosy, ale i s vyššími ztrátami dýcháním. Výkyvy v čase naznačují grafy v obr.2.

Obr. 2:

Zachycují stav 3 - 170 hodin po aplikaci Atoniku konvenčním rostlinám. Ošetření optimalizovalo energetickou bilanci na molekulární úrovni, omezením diurnální výchylky Qa,b, a vyrovnalo aktivitu PS II. V době, kdy byla fotosyntéza konvenčních rostlin modifikována aplikací morforegulátorů, byl čistý výkon fluorescence ekologického porostu vyšší. Vliv doby setí svědčí o vyrovnanějším průběhu křivky čistého výkonu fluorescence u vyspělejších, tj. dříve setých rostlin (I. výsev), což se promítá i do dosažených hektarových výnosů, jak jsme zaznamenali ve sklizni:

Závěr (praktické doporučení)

Energetická bilance fotosyntézy při ekologickém a konvenčním pěstování pšenice se liší. Příspěvek je první prací svého druhu u nás a je vhodné se dál oběma technologiemi pod zorným úhlem energetické bilance vkladů do rostlinné výroby i bilancí fotosyntézy zabývat, zjistit nejvhodnější podmínky pro ekologickou produkci, limity pro dosažení optima produkční schopnosti u obou forem farmaření a tak racionalizovat vklady.

Použitá literatura

BIAGNINI,F.: La Recherche, (Special, T1108339), s.90-93, 2001.

DINKELAKER E.: Bot. Acta, 108, s.183, (1995).

GAY,C.: La Recherche, 345, (4), s. 22, (2001).

JUHLER,R.K.: Arch. Environ. Contam. Toxicol. 37, s. 415, (1999).

LARSEN,O.: Occup. Environ. Med. 56, 139, (1999).

MALAMY,P.N.,BENFEY,TENDS: Plant Sci. 2, s. 390, (1997).

NEUMANN A,et al.: Ann. Bot. 85, s.909, (2000).

REGANOLD,J.P.: Nature. 410, 926 s,Washington, 2001.

ROMERA,J et al.: Ann. Bot. 83, s. 51, (1999).

SKENE K.R.: Ann. Bot. 85, s. 91, (2000).

SKENE R.J.: J. Ecol. Sci. 86, s. 1060, (1998).

Kontaktní adresa

RNDr. Dana Hradecká, CSc.

Česká zemědělská univerzita v Praze, AF, Katedra rostlinné výroby, 165 21 Praha 6 - Suchdol

Tel.: 2438 2537, e - mail: hradecka@af.czu.cz

Práce vznikla za podpory Záměru MSM 412100002 AF CZU