Energetická bilance rostlinné výroby vybraného zemědělského podniku

Bc. Jan Hemmr

Master's thesis

Energy balance of plant production of selected farm

Abstract:

Diplomová práce se zabývá tématem udržitelnosti v návaznosti na ekologické zemědělství (EZ). V literární rešerši diskutuje možnosti využití EZ, jeho výhody a nevýhody ve srovnání s konvenčním zemědělstvím (KZ) a dopady obou způsobů hospodaření na prostředí, biodiverzitu a udržitelnost. Jedním ze způsobů hodnocení efektivity a použitelnosti EZ je stanovení energetické bilance. Porovnáním energetických vstupů a výstupů je možné zjistit výhodnost pěstování určitých plodin či odrůd v různých podmínkách a zároveň určit, kde dochází k největší energetické náročnosti během rostlinné produkce. Významným prostředkem v hodnocení energetické bilance je spalná kalorimetrie. Tou lze stanovit množství akumulované energie v biomase, která je odrazem energetických vstupů a působících vnějších i vnitřních faktorů. Cílem této práce bylo zjistit energetickou náročnost rostlinné výroby v rámci vybraného zemědělského podniku a posoudit rozdíl mezi ekologickým a konvenčním způsobem pěstování pšenice a ovsa. Energetická bilance byla vypočtena na základě agrotechnických dat a hodnot obsahu energie v biomase stanovené metodou spalné kalorimetrie. Energetické vstupy byly tvořeny energií hnojiv, pesticidů, osiv, strojů, pohonných hmot a lidskou prací. Celkové energetické vstupy byly významně vyšší u plodin v KZ než v EZ. Nejvýznamnější složkou energetických vstupů u všech vzorků byla hnojiva, která tvořila vyšší podíl v případě KZ (77 % u pšenice a 86 % u ovsa) nežli v případě EZ (53 % u pšenice i ovsa). Nejnižší podíl na energetických vstupech ve všech případech tvořila lidská práce. Energetické výstupy plodin byly dány celkovým množstvím akumulované energie v biomase a výnosem plodiny. Pšenice oproti ovsu dosáhla vyšších hodnot celkové energie i výnosu. Způsob hospodaření (EZ oproti KZ) neměl statisticky významný vliv na množství celkové energie obsažené v biomase ani u pšenice ani u ovsa, ovšem plodiny v EZ dosahovaly nižších výnosů než v KZ, zhruba o 9 %. Celková energetická bilance u pšenice byla téměř totožná jak pro KZ, tak i pro EZ (rozdíl 1 % ve prospěch KZ), zatímco oves dosáhl výhodnější energetické bilance v podmínkách EZ (o 39 % více). Z výsledků této práce vyplývá, že i plodiny pěstované v ekologickém zemědělství mohou dosahovat ekonomicky výhodných výnosů ve srovnání se zemědělstvím konvenčním, a využitím tohoto způsobu pěstování mohou získat i výhody z tohoto způsobu plynoucí. Kvůli nižšímu výnosu je však patrné, že pro tento způsob hospodaření je nutné šlechtit speciální odrůdy vhodné pro dané pěstební podmínky. Nespornou výhodou ekologického zemědělství je jeho příspěvek ke zlepšení stavu vody, půdy, biodiverzity a nižší nároky na vstupní energii.

Abstract:

The diploma thesis deals with the topic of sustainability in relation to organic farming (EZ). In the literature review the possibilities of using organic farming, its advantages and disadvantages in comparison with conventional agriculture (KZ) and the impacts of both farming methods on the environment, biodiversity and sustainability are discussed. One of the ways to evaluate the efficiency and applicability of organic farming is to determine the energy balance. By comparing energy inputs and outputs it is possible to determine the benefits of growing certain crops or varieties in different conditions and at the same time to determine where the greatest energy amount occurs during crop production. An important method in evaluating the energy balance is calorimetry. It can be used to determine the amount of energy stored in the biomass, which reflects the energy inputs and external and internal factors. The aim of this work was to determine the energy intensity of crop production in a selected farm and to assess the difference between organic and conventional growing methods of wheat and oats. The energy balance was calculated on the basis of agrotechnical data and values of energy content in biomass determined by the method of combustion calorimetry. Energy inputs consisted of the energy of fertilizers, pesticides, seeds, machinery, fuels and human labor. Total energy inputs were significantly higher for crops in KZ than in EZ. The most important component of energy inputs in all samples were fertilizers, which accounted for a higher proportion in the case of KZ (77 % for wheat and 86 % for oats) than in the case of EZ (53 % for wheat and oats). The lowest share of energy inputs in all cases was accounted for by human labor. The energy outputs of the crops were given by the total amount of energy stored in the biomass and the yield of the crop. Compared to oats, wheat reached higher values of total energy and yield. The method of farming (EZ vs KZ) did not have a statistically significant effect on the amount of total energy contained in biomass in either wheat or oats, but crops in EZ achieved lower yields than in EZ, by about 9 %. The overall energy balance for wheat was almost identical for both KZ and EZ (a difference of 1 % in favor of KZ), while oats reached more favorable energy balance in terms of EZ (by 39 %). The results show that even crops grown in EZ can achieve economically advantageous yields compared to conventional agriculture, and by using this method of cultivation can also obtain the benefits resulting from this method. However, due to the lower yield, it is clear that for this type of farming it is necessary to breed special varieties suitable for the given growing conditions. The undeniable advantage of organic farming is its contribution to the improvement of water, soil, biodiversity and lower demands on input energy.

Keywords

ekologické zemědělství, energetická bilance, konvenční zemědělství, rostlinná výroba, udržitelnost

Keywords

energy balance, organic farming, conventional farming, sustainability, crop production

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Rural Development and Agriculture / Development of Rural Areas