Dusík a soběstačnost
Proč dusík potřebujeme?
Toužíte jíst jen to, co si sami vypěstujete? Jde to vůbec? Za jakých podmínek? Kolik na to potřebujete půdy a co všechno si budete muset odpustit? Kolik hektarů uživí čtyřčlennou rodinu? Pokud si chceme odpovědět bez mýtů a vágních formulací, budeme potřebovat trochu čísel a trochu chemie. Půjde hlavně o dva prvky. O dusík a o uhlík.
Třebaže dusík (uhlík si necháme na jindy) tvoří skoro 80 objemových procent atmosféry, jeho atmosferická forma je pro většinu rostlin nevyužitelná. Na to, aby rostliny měly dostatek dusíkatých látek potřebných k růstu, ho musí mít jako NO3- nebo NH4-, tj. ve formě dusičnanů nebo jako amoniak. Jenže těch je v přírodě poměrně málo. Amoniak v přírodě vniká rozpadem organických látek, do kterých uhodí blesk, dusičnany pak rozpadem živočišných a rostlinných látek. Vázat dusík ze vzduchu a dělat z něj dusík využitelný v zemědělství umí hlavně luštěniny díky symbióze se zvláštními bakteriemi.
Máme šanci se uživit?
Máme. Proto jsme živí, proto máme zatím dostatek jídla. Vlastně nadbytek, jak se ukáže. Takže co nás dneska živí? Polní kultury tvoří zhruba 10% zemské souše, což je asi 16 miliónů km² (1.600.000.000 hektarů). K tomu je ale třeba připočíst minimálně část z dalších 36 mil. km², připadajících na stepi, louky a trvalé pastviny; a ještě něco z řek a moří. To všechno momentálně živí zhruba 7 miliard lidí. U nás je zemědělské půdy 3.700.000 hektarů na zhruba 10 miliónů lidí. Na jednoho člověka tedy připadá přibližně 3700 m² zemědělské půdy. Tříčlennou rodinu by podle všeho mělo uživit něco málo přes hektar, a to za předpokladu, že se styl našeho stravování nijak zásadně nezmění (celkový objem exportu zemědělských komodit je jen asi o 5% nižší než import). Pozor, tohle je lokální, nikoliv celosvětové měřítko.
Jak tuhle půdu využijeme, je jenom na nás. Výtěžnost půdy je měřitelná: jeden hektar dá při dané úrodnosti (dáno klimatem, vodou a obsahem dusíku a uhlíku) určitý objem energie, který jsou různé plodiny schopné více nebo méně efektivně využít. Efektivita využití v přepočtu na kalorie je poměrně dobře známá. Aby byla co nejvyšší, je do půdy třeba vracet to, co jsme jí vzali. Ano, kompost je fajn řešení. Hnůj taky. Ještě se dá zaorat zpátky všechno, co z rostliny není k jídlu. Pak jsou tu luštěniny. Jenže ono to ani dohromady nestačí.
Umělá hnojiva
Na počátku dvacátého století došlo pravděpodobně k jednomu z největších moderních objevů. Průmyslová výroba dusíku (respektive amoniaku) není to, co si vybavíme jako zásadní počin lidstva. Na rozdíl od letů do vesmíru, internetu nebo urychlovačů částic určitě nezískává tolik mediální pozornosti. Díky Haber-Boschově syntéze jsme ale schopni obohatit půdu o živiny, což zásadním způsobem přispělo k tomu, že nás tu dneska je sedm miliard. Bez ní by to totiž nešlo.
Bez dodávání umělých hnojiv na bázi dusíku jsme totiž schopni do půdy vracet okolo 60 kg N/ha ročně. Jde o kombinaci hnojení organickými hnojivy a kompostem, biofixací luštěnin a takzvané atmosférické depozice (jde o proces ukládání srážek, částic, aerosolů a plynů z atmosféry do zemského povrchu). Pšenice s vysokým výnosem (asi 8 tun na hektar) ale vyžaduje zhruba 170 kg N/ha. A pokud budeme pěstovat plodiny s výnosem nižším, budeme potřebovat o hodně víc půdy. (Problémy hnojení umělými hnojivy jsou bohatě popsány jinde. Kromě rostoucí závislosti na samotném procesu jde hlavně o splavování dusíkatých látek do potoků a řek, potažmo do spodní vody.) Pokud půdu mít nebudete, bude třeba stávající ploše dodat dusíkatých látek víc. Pak bude třeba sáhnout buď k dusíkatým hnojivům nebo k většímu množství hnoje, kompostu, biomasy. Tak jako tak ale už půjde o externí zdroj, jehož původ bude mimo uzavřený koloběh hospodářství.
Řada zemí už momentálně využívá prakticky veškerou svou zemědělskou půdu. Kde je půdy nedostatek, je třeba maximalizovat hnojením její výtěžnost. Tady hrají dusíkatá hnojiva první housle. V Indii jí například na jednoho člověka připadá jenom 1,8 ha, v Číně 1,1 ha a v Bangladéši dokonce jenom 0,09 ha. Spousta dalších zemí má zemědělské půdy naopak obří rezervy, ale to už státy s jejím nedostatkem dávno pochopily a začínají ji tam ve velkém skupovat. Pozor na to, cena půdy už půjde jenom nahoru. Stejně tak poroste tlak na přeměnu dalších lesů na pole, což se zase dotkne celkového klimatu a koloběhu vody v přírodě.
Primitivní zemědělství
V případě kontinuálně obdělávané zemědělské půdy záleží výnosy hlavně na dvou faktorech: na klimatických podmínkách a na objemu dusíku, který se vrací zpátky do půdy. Že to jde i bez umělých hnojiv, dokazují dva příklady intenzivního zemědělství z historie. Prvním je delta Perlové řeky v Číně, kde se ve středověku vyvinul pravděpodobně nejkomplexnější zemědělský systém na světě. Ten pracoval se systémem rotace políček a permanentním využíváním všech dostupných zdrojů dusíkatých látek. Kromě zvířecích i lidských exkrementů to bylo zapravování biomasy zpět do půdy a promyšlená symbióza vodních řas a ryb. Jeden hektar půdy tak uživil asi 35-40 lidí
Druhý příklad jsou takzvaná marais, která vznikala na předměstích Paříže. Marais, kde zhruba čtvrtinu plochy tvořily skleníky, zásobovala čerstvou zeleninou velkoměsto ve velmi intenzivním zemědělském režimu. Jeden hektar tak teoreticky uživil až padesát lidí (teoreticky proto, že jde o přepočet využitelné energie; v reálu nikdo nebyl živ jenom ze salátu). Marais měla ovšem jednu velkou výhodu: neustálé doplňování dusíkatých látek zajišťovala veškerá tehdejší pařížská (hromadá i osobní) doprava. A to byly koně.
Oba dva příklady představují maximální hodnoty, který lze ve specifických případech dosáhnout bez umělých hnojiv. V obou případech jsou tyhle systémy závislé na velkém množství externích zdrojů dusíku, takže je nelze aplikovat plošně. Jde o možnosti půdy, nikoliv o možnosti uzavřeného krajinného celku.
Odhaduje se, že na kultivací nevyčerpané půdě se v pravěku bylo schopno uživit až 10 lidí na hektar. To ale předpokládalo dostatek času na přirozenou regeneraci půdy po jejím vyčerpání (asi 3-5 let), čili dostatek půdy obecně. Přijít, vyklučit, vypálit, zasít. Tři roky obdělávat, pak sbalit kufry a jít zas dál. Tradiční anglické nebo holandské farmy (19. stol.) pěstovaly na zhruba 45% výměry polní plodiny, podobně velký podíl připadal na pastviny a zbytek ležel ladem. Tenhle způsob hospodaření uživil asi 3-4 lidi na hektar. Protože u nás na člověka připadá asi 0.37 ha, neměli bychom mít problém se umělým hnojivům vyhnout. Máme štěstí.
Umělá hnojiva a přežití lidstva
Potřebujeme vlastně umělá hnojiva, abychom se jako lidstvo uživili? K odpovědi nám postačí trochu počtů: Zemědělství bez umělých hnojiv živilo v roce 1900 asi 1.6 miliard lidí, přičemž obdělávaná plocha činila asi 850 miliónů hektarů. Dnešní zemědělské plochy tvoří asi dvojnásobek, uživily by tedy asi 3,2 miliardy lidí. Jenže nás je tu asi dvakrát tolik. Z toho lze vyvodit, že umělá hnojiva jsou zodpovědna za zhruba polovinu všeho, co jíme.
Šlo by tohle číslo ještě snížit? Šlo, ale museli bychom udělat několik důležitých ústupků: Denní příděl bílkovin na člověka je dnes okolo 75g, což je o hodně víc, než je potřebné minimum (asi 56g na muže a 48 na ženu). Ve vyspělých zemích je tohle číslo ještě mnohem vyšší. Vyspělé země navíc využívají zhruba 2/3 všech vypěstovaných obilovin ke krmení hospodářských zvířat. Značné snížení závislosti by tak bylo lze docílit omezenou konzumací masa. Zatímco mléčný skot (nebo slepice chovaná pro vejce) má efektivitu přeměny krmení na bílkoviny asi 30%, u kuřat na maso už je to jenom 20%, u prasat 10% a u krav na maso jenom 5%.
Samostatná kapitola pak je plýtvání potravinami. V USA se například vyhodí zhruba 30% veškerých potravin, v UK je tohle číslo ještě o dvě procenta vyšší. Vyspělé země dohromady vyhodí skoro tolik jídla (222 miliónů tun), kolik by stačilo k nasycení všech obyvatel subsaharské Afriky (230 miliónů tun). Celkově se tak na světě vyhodí nebo jinak znehodnotí skoro třetina potravin.
Indie nebo Bangladéš mají to štěstí, že jejich populace je aspoň z části vegetariánská. Poptávka po mase ale obecně v Asii dramaticky stoupá a ve vyspělých zemích neklesá. Navíc roste celkový počet obyvatel planety, takže i kdybychom se omezili a podařilo se nám spotřebu nějak normalizovat, samotná populační křivka nás okamžitě zase vyhodí z kolejí.
Co teď?
Pokud jste altruistické povahy, můžete se rozhodnout najet na stravu solidární s rozvojovým světem. Omezit maso, zejména hovězí. Jíst víc čočky, hrachu, sóji, fazolí. Samotné pěstování luštěnin pomáhá dodávat do půdy dusík, čímž se spotřeba dusíkatých hnojiv snižuje. Nevyhazujte jídlo, neplýtvejte. Nemusíte být zrovna freegani, co lezou do popelnic za supermarketama; stačí, když budete nakupovat a vařit s rozmyslem. Můžete se dál podílet (jako celá Evropa) na klesající populační křivce, nezapomeňte ale vymyslet, kdo zaplatí váš důchod.
Kupujte zemědělskou půdu. Její průměrná úřední cena je dneska kolem sedmi korun, v reálu je to ale asi dvojnásobek; máme to teda asi za padesát tisíc na člověka. Nemusíte na ní hospodařit, ale bude velká výhoda ji mít. Pokud budete dobře hospodařit, měla by tahle výměra stačit jednomu z vašich dětí. Pokud máte dětí víc, kupte víc půdy nebo se připravte na aplikaci dusíkatých hnojiv a ze stejné výměry pak nasytíte celou rodinu. Matematika je neúprosná. A cena půdy poroste. U nás je jedna z nejlevnějších. Takže znovu. Kupujte zemědělskou půdu.
Reklama na nákup pozemků?
Vůbec není zmíněno, že populace se prostě chce přežírat, že ještě před 70ti lety bylo normální mít hlad a že číňani jsou dodnes malí, protože jsou dlouhodobě podvyživení. Tudy se chcete vydat?
Ani nízká, ale reálná rozpustnost dusíku ve vodě (takže každý déšť trochu přináší, a velká řeka už přináší nezanedbatelné množství) není zmíněna.
Odhad, že na panenské půdě se v pravěku uživilo x lidí na ha vůbec nepřipomíná, že ti lidé neměli takové nároky jako my, stravu si doplňovali lovem a sběrem v širokém okolí a tu půdu vyčerpali, takže na jeden ha potřebovali několik dalších, které odpočívali.
O dusíku:
http://neviditelnypes.lidovky.cz/veda-chemie-xenofobie-0t1-/p_veda.aspx?c=A150702_164140_p_veda_wag
@Moll: A pointa Vašeho komentáře? Vše vím, ale řešení nepovím?
@Moll: Má-li Váš komentář věcně reagovat na nedostatku článku, zkuste to prosím jinou formou. Například si jej rozdělte, reagujte na jednotlivé teze, uveďte jak se skutečnost doopravdy má. Tato forma pouze popudí a Váš komentář tak nepřekračuje hranice balastu.
Tento článek ani žádný jiný podobného rozsahu (jež navíc neuvádí reference) rozhodně nelze chápat jako rozřešení globálního problému. Jeho cílem, jak to alespoň chápu já, je přimět čtenáře uvažovat. Zmíněné argumenty mohou být třeba přestřeleny (například vzácně najdete dvě studie řešíc tentýž problém se stejnými východisky a bez metodologické znalosti, aby se čert v tom vyznal), nicméně o to tady nejde.
Jistě uživit planetu bez umělých hnojiv je za stávající situace nepředstavitelné, ale otázkou zůstává, zdali je stávající situace nutně neměnitelná. Nikdo nemluví o vrácení se do dob, kdy hlad byl normální (ač by to neuškodilo).
Množství potravin, které se denně vyhodí je šílené, což by nemuselo být, kdyby se tento problém nějakým způsobem začal řešit, třeba i legislativně (ano chápu, že se dostávám do nepříjemně zapáchajících vod).
Poté se může hledáček zaměřit třeba na produkty a jejich energetickou náročnost při výrobě. Osobně mi dlouho leží v žaludku kukuřice a její přeměna na glukózovo-fruktózový sirup, jenž se pak s radostí přidává do všeho, protože jeho produkce je zejména v USA stále podporována skrze pěstování, avšak to je můj trn v oku.
Budou-li zdroje efektivněji rozdělovány v rámci produktů (nemluvím o žádném despotickém režimu), může se přejít k působení na konzumenta (u něhož bych s radostí začal, ale ze zkušenosti vidím, jaký to má účinek), tedy k bodu, který by již konzumenta reálně dotkl. S tím jak módní je hra na svém pískovišti bez ohlížení na druhé, by rozhodně nebylo špatné, aby lidé přemýšleli kam jejich kroky vedou.
Víte, ono se u nevěděckých článků se zdroji nedělá za takové haló, hlavně když je většina informací na webu v různých zprávách OSN a WHO. Pokud vás ale zajímá dusík v zemědělství, rozhodně si přečtěte knížku Enriching The Earth od Vaclava Smila. Pokrývá jak syntézu samotnou a její genezi, tak dost detailně popisuje následky naší závislosti na umělých hnojivech. Je ale zbytečné tu reprodukovat, co už bylo vyčerpávajícím způsobem pokryto jinde. Snažil jsem se spíš vzáhnout světová data na českou realitu a ukázat, že u nás by to paradoxně ještě šlo a za jakou cenu.
S tou kukuřicí máte pravdu, i když její problém vidím spíš v monokulturizaci krajiny a v tom, že právě z ní se dělá nejvíc krmiv. Ale to je na úplně jiný článek.
“Amoniak v přírodě vniká rozpadem organických látek, do kterých uhodí blesk..” je spojenim dvou procesu do jedne vety a vznikl nesmysl. Uderem blesku vznikaji oxidy dusiku z atmosferickeho dusiku, ne amoniak. Ten se vylucuje primo z organismu (ryby) nebo ve forme mocoviny/kyseliny mocove u suchozemskych zivocichu. Jinak temer veskerou praci na minearizaci org. latek na amoniak a dusicnany v pude udelaji za blesk bakterie.
Jinak pudu kupujte, nebude. Ale jakmile to udelate, musite se o ni starat a neni to nic jednoducheho. Vim z vlastni zkusenosti.
@Alles Tady je zdroj česká Wiki. Přesná věta zní takhle: “Ve stopách se v atmosféře vyskytuje také amoniak, který se uvolňuje tlením organických sloučenin a při elektrickém výboji (například blesku).” (což chápu stejně jako větu, kterou jsem napsal, stejný proces popisuje i Smil).
Následující věta pak popisuje proces, který zmiňujete: “Při blesku může také dojít v atmosféře k reakci dusíku s kyslíkem za vzniku oxidu dusnatého, který ihned reaguje s kyslíkem za vzniku oxidu dusičitého a ten reaguje s vzdušnou vlhkostí a kyslíkem za vzniku kyseliny dusičné, která se vyskytuje v kyselých deštích.”
Nejde o dva různé procesy?
Druha veta je spravne. Amoniak nemuze vzniknout v oxidativni atmosfere. Neverit ve vsem wiki.
Chtěl bych v první řadě pochválit za podle mne fakt dobrý články v poslední době. Protože tendence je, když je to pěkný, tak mlčet, reagovat jen, když s něčím nesouhlasím – a to i když je souhlas s 98% a nesouhlas jen s jednou replikou. Podnětný věci, který vybízí k dlouhému přemýšlení.
Taky bych kupoval půdu, ale v Praze…zahrádky okolo stojí 2-5 milionů, podle toho, jestli tam jde stavět nebo ne. Pole si každej hlídá, že za něj časem od developerů dostane jmění, a i ostatní půda v místech, kde je stavební uzávěra a roste tam jen křoví, tak určitě stojí víc, jak 12 Kč. Loni mi nabízel někdo takový flíček za paneláky velikosti dvou stavebních buněk za sto třicet tisíc.
Navíc indiáni si myslí, že krajinu nelze vlastnit 🙂 A přijde-li válka a hladomor, vlastnictví půdy bude stejně k ničemu. I kdybys tam něco zasel, nebudeš-li mít rychlopalnou zbraň a hodně nábojů, praděpodobně to sklidí někdo úplně jiný.