ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Человек всегда оставлял на семена самые урожайные растения. При этом он ухаживал за растениями – обрабатывал почву, поливал, боролся с сорняками и насекомыми-вредителями, вносил удобрения. И чем урожайнее были культурные растения, тем больше они требовали вложений антропогенной энергии.
Урожайность сельскохозяйственных культур и общая продуктивность агроэкосистемы с увеличением вложений энергии вначале возрастала довольно быстро. Но со временем новые вложения антропогенной энергии стали давать все меньшую прибавку урожая. Чтобы повысить урожай в 2 раза, приходится увеличивать вложения энергии в 10 раз. Энергия добывается из нефти, газа, угля, а количество этих энергоносителей ограничено.
Агроэкология разрабатывает способы получения высоких урожаев при снижении затрат антропогенной энергии. Познакомимся с основными приемами энергосбережения в сельском хозяйстве.
Правильное размещение сельскохозяйственных культур. Чем лучше подходят растению условия произрастания, тем оно продуктивнее и меньше затраты на получение урожая. Сегодня в Нечерноземье уменьшают долю посевов яровой пшеницы и больше высевают озимой ржи (в особенности сорта «Чулпан»), дающей с 1 га на 10–20 ц зерна больше, чем пшеница. Затраты энергии на выращивание при этом одинаковы. Значит, для получения 1 кг ржаного зерна нужно в 1,5–2 раза меньше энергии. В южных районах страны пшеницу заменяют на сорго, которое за высокую засухоустойчивость академик Н.И. Вавилов назвал «верблюдом растительного мира».
Селекция сортов с повышенной конкурентной мощностью и устойчивостью к засухе, заболеваниям и насекомым-вредителям. Засухоустойчивые сорта не нужно поливать, следовательно, экономятся затраты энергии на подачу воды. Сорта, защищающие себя от грибных заболеваний или вредителей, не требуют применения пестицидов, на производство которых затрачивается много энергии.
Смешанные посевы. В их состав включают растения с разными экологическими нишами – более и менее засухоустойчивые, с глубокой корневой системой и поверхностно укореняющиеся, высокие и низкие (например, эффективны смешанные посевы высокорослой и низкорослой кукурузы). Для получения корма (на зеленую массу, силос) высевают смесь разных культур (например, в степных районах – смесь кукурузы и сои, в Нечерноземье – вики или гороха с овсом). Такие посевы значительно полнее используют ресурсы света и почвы, более урожайны и меньше засоряются сорняками, так как в них меньше свободных ниш для поселения сорных растений.
Повышение энергетической эффективности животноводства. Энергосбережение возможно и при разведении скота. На производство кормов затрачивается энергия, и потому предпочтение отдается тем видам сельскохозяйственных животных и тем их породам, которые на производство единицы продукции расходуют меньше корма. Породы коров, специализированные для производства мяса или молока, экономнее расходуют корма, чем мясомолочные.
Энергосбережение в сельском хозяйстве можно осуществлять, используя адаптивный подход. При этом ставится задача повысить КПД агроэкосистемы и на каждую единицу вводимой в нее антропогенной энергии фиксировать максимально возможное количество солнечной энергии (т.е. получить больше растениеводческой и животноводческой продукции).
Адаптивная система ведения сельского хозяйства (табл. 3) позволяет уменьшить затраты антропогенной энергии и активизировать жизнедеятельность всех полезных организмов, входящих в состав агроэкосистемы.
Таблица 3
Основные черты адаптивной системы ведения сельского хозяйства
| Обработка почвы | Растениеводство | Животноводство | ||
| Использование рыхлителей вместо плугов | Селекция сортов на устойчивость | Селекция пород с высокой эффективностью откорма | ||
| Применение занятых паров | Размещение и районирование сортов с учетом их экологии | Использование полноценных кормовых рационов | ||
| Использование сидератов | Использование смешанных посевов | Полное использование на корм всех растительных остатков | ||
| Использование севооборотов | Использование промежуточных культур | Равномерное размещение небольших ферм на территории |
Контрольные вопросы
1. Почему ставится задача повышения энергетической эффективности сельского хозяйства?
2. Как можно повысить энергетическую эффективность растениеводства?
3. Как можно повысить энергетическую эффективность животноводства?
4. В чем заключается адаптивный подход в сельском хозяйстве?
Справочный материал
В России чаще разводят мясомолочные породы коров, а в США – мясные и молочные (причем на одну молочную корову приходится четыре мясных). При этом удои в США составляют 5700 л в год, а суточный привес – около 1,5 кг. В России удои ниже в 2 раза, а привесы – в 3–4 раза. В итоге на производство мясомолочной продукции (1 кг мяса и 1 кг молока) мы затрачиваем примерно в 2 раза больше энергии, чем американцы.
В США существует специальная правительственная программа охраны почв. За каждый гектар эродированной почвы, который фермер засеял травой или засадил деревьями на 10 лет, ему ежегодно выплачивается 120 долларов. Таким образом в 1990 г. из пахотного фонда было изъято 20% земель. Это позволило на одну треть сократить интенсивность процессов эрозии.
Орошение – самый эффективный прием повышения плодородия почв в районах недостаточного увлажнения, однако он требует очень больших затрат энергии и экологически опасен. В начале века общая площадь поливных земель составляла 40 млн. га, к 1950 г. она достигла 94 млн. га, а в 1980 г. уже приблизилась к 250 млн. га. В последующие 10 лет прирост составил всего 8 млн. га, а с 1990 г. идет устойчивое сокращение. Истощение водных ресурсов для полива отмечается в странах–главных производителях зерна – США и Китае. В Саудовской Аравии в результате снижения плодородия почв поливом за последние 10 лет сбор зерна упал в 2,5 раза.
Меньше всего энергии на получение зерна затрачивают в Великобритании. Затраты энергии на производство 1 т зерна в США, ФРГ и в России выше соответственно в 2, 2,5 и 9 раз.
В фермерском хозяйстве используют лошадей, работа которых обходится в 2–3 раза, а содержание (корм, уход) в 10 раз дешевле, чем мини-трактора. Лошади также перевозят разные грузы и дают навоз, качество которого выше коровьего. Особенно ценится конский навоз в тепличном хозяйстве.
Оригинальный вариант энергосбережения для получения корма животным и продукта, который может употреблять в пищу человек, предложили японцы. На специальных водных плантациях они выращивают хлореллу — одноклеточную водоросль, которая очень быстро размножается. Затраты энергии на выращивание хлореллы в 12 раз меньше, чем при производстве пшеницы. 1 га плантации-бассейна дает 25 ц биомассы в год, причем эта биомасса богата белками и углеводами.