Zemědělství provází lidstvo od konce éry lovců a sběračů. Nicméně doba se mění a lidstvo se musí přizpůsobovat. Jak se pěstuje ovoce a zelenina na farmách budoucnosti?

Populace lidí se za posledních 60 let ztrojnásobila, to znamená, že je zapotřebí také trojnásobné množství jídla, k jehož produkci se váže enormní spotřeba vody, například na výrobu jednoho kilogramu čokolády je to 11 197 litrů.

Jednou z nových technologií, které pomáhají tento globální problém řešit, je akvaponie, systém produkce potravin spojující chov ryb a pěstování rostlin bez půdy. Její potenciál je slibný, nakonec může přispět k řešení globálních problémů lidstva, které zjednodušeně spočívají v boji o rychle ubývající půdu.

Vědci z Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity se akvaponií zabývají v rozsahu jako nikde v Česku.

Před dvěma lety dokonce vybudovali unikátní akvaponický skleník.

Symbióza ryb a rostlin

S myšlenkou jeho stavby přišel doc. Ing. Jan Mráz, Ph.D., vedoucí Laboratoře výživy v Ústavu akvakultury a ochrany vod.

Spolu s týmem vybudovali jakousi přírodní říši, kde se čtyřmetrové rostliny pnou až ke stropu, přitom spotřeba vody je minimální.

„Okurky nám tu takhle narostly za čtrnáct dnů,“ ukazuje Mráz. Vedle jsou záhony s bazalkou, rajčata sklizená do úhledných hromádek. A to vše bez špetky hlíny, „jen“ s pomocí ryb.

Nejde o nové farmaření. Akvaponii využívali na svých rýžových polích už staří Číňané. Avšak v 70. letech minulého století začali vědci v Austrálii a Karibiku vyvíjet akvaponii moderního typu.

Název vznikl spojením dvou termínů. Akvakultura je řízený chov ryb a hydroponie pěstování rostlin v médiu jiném než je půda. Vytváří se koloběh, v němž ryby a rostliny koexistují v symbióze.

Ukázkový příklad trvalé udržitelnosti

Výzkumy jasně prokázaly, že rybí exkrementy jsou ideálním hnojivem schopným kompletně nahradit stále více nedostatkovou půdu. Zatímco v akvakultuře se jedná o nepotřebný odpad, rostliny rozložené exkrementy snadno vstřebávají a využívají ve svůj prospěch.

Navíc také vyčistí vodu od látek pro ryby toxických, takže může jít znovu do oběhu. Vědci a experimentátoři se shodují na tom, že tímto způsobem hospodaření se dá ušetřit až 90 % vody oproti klasickému pěstování rostlin.

Může se jednat dokonce o méně než jednu desetinu v porovnání s konvenčním zemědělstvím. „V akvaponických systémech není potřeba půdy, což spolu s minimálními nároky na zdroj vody činí tyto systémy ideální do pouštních oblastí či městského prostředí, jako jsou například střechy domů a průmyslových budov,“ pokračuje Mráz.

Akvakultura je celosvětově nejrychleji rostoucí odvětví živočišné výroby s ročním nárůstem produkce kolem 8 %. V současnosti pokrývá už více než 50 % spotřeby ryb určených pro lidskou konzumaci.

Ve jménu bakterií

Aby ale celý systém fungoval, je zapotřebí ještě třetí složky, což jsou bakterie.

Úkolem takzvaných nitrifikačních bakterií je přeměnit odpadní látky z ryb, například amoniak, který vylučují ryby žábrami, na dusičnany. Další druhy pak rozbíjejí pevné složky rybích exkrementů a rozkládají je na minerály a další látky.

Ty pak formou kapénkové závlahy putují k rostlinám usazeným v různých inertních materiálech nebo polystyrénových deskách s kořeny volně splývajícími do vody. „Je to systém, který napodobuje přírodu,“ objasňuje Mráz.

Nevzniká žádný odpad, všechno se využije. A navíc, rostliny vodu vyčistí a rybami vyprodukovaný oxid uhličitý přemění na kyslík. Většina vody se během procesu vypaří, její doplňování probíhá odběrem vody dešťové.

Soustava slunečních kolektorů a tepelných čerpadel činí spolu s rozvinutými technologiemi monitoringu a řízení celý provoz skleníku maximálně ekologickým.

Okurky, rajčata, vosičky a tilápie

Nejobvyklejšími plodinami, které Jihočeši v akvaponiích pěstují, jsou papriky, okurky, rajčata, bylinky nebo různé saláty, na některých severoamerických univerzitách se věnují i produkci konopí. Před škůdci je chrání různé druhy vosiček a dalšího hmyzu, které ve skleníku vědci záměrně odchovávají.

A plodiny se jim za to odvděčují, rostou tu přímo před očima, rychleji než na „normálním“ poli. A druhy chovaných ryb? Nejčastější jsou tilápie nebo sumeček africký, kterého využívají i jihočeští vědci. „Jsou to blbuvzdorné ryby, které vydrží všechno,“ směje se Mráz.

Aquaponie jako příklad dlouhodobě udržitelné výroby potravin; autor doc. Ing. Jan Mráz, Ph.D.

Akvaponie v Čechách

Nikdo se akvaponii nevěnuje tak intenzivně jako právě vědci z Jihočeské univerzity. Jejich cílem není maximální produkce, nýbrž experimenty, které učiní tuto technologii komerčně výhodnou a zajímavou pro byznys.

Některé firmy už se do akvaponií pustily, ale často zkrachovaly, protože jim chybělo know-how a hlavně data. A právě jejich shromažďování je hlavním cílem Mrázova týmu. „Zkoušíme například některé přírodní insekticidy a sledujeme jejich účinek na ryby a bakteriální kultury.

Další projekt je zaměřený na hledání ideální rovnováhy mezi rybím krmivem, které do systému vstupuje, a množstvím a kvalitou získané výživy pro rostliny,“ vysvětluje docent Mráz.