Энергетика земледелия (в отличие от землепользования)

 

 

В соперничестве с другими экосистемами выживает та из них, которая наилучшим образом привлекает и усваивает энергию, и использует её наиболее эффективным способом.

            Закон максимизации энергии, Г. Одум - Э. Одум

 

 

Проще: УСТОЙЧИВОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ АГРОЦЕНОЗА – ЭТО ЕГО СПОСОБНОСТЬ ПОЛУЧАТЬ И ЭКОНОМИТЬ КАК МОЖНО БОЛЬШЕ ЭНЕРГИИ.

Всё живое на планете занято одним: пытается ДОБЫВАТЬ И БЕРЕЧЬ ЭНЕРГИЮ. Рациональность и красота всех живых существ, смысл их жизни – именно в этом.

Рост растений – перевод энергии в (органическое) вещество. Наша жизнь – перевод вещества в энергию (посредством пищеварения- ферментативного расщепления органики, или медленного «биологического горения»). Покупая еду, мы покупаем жизненную энергию. Всё произведённое включает в себя энергию разума и цену пищи.

Деньги – эквивалент энергии. Тратить энергию – значит, тратить деньги. Поэтому ЗАДАЧА АГРОНОМИИ – ТРАТИТЬ КАК МОЖНО МЕНЬШЕ ЭНЕРГИИ, ПОЛУЧАЯ ЕЁ КАК МОЖНО БОЛЬШЕ.

Но агроном зачем-то пытается сделать поле «гидропонной установкой» – будто нет ни Солнца, ни биоты, ни саморегуляции, ни плодородия. Интенсивная агрономия (землерользования) – вкладывание дорогой техногенной энергии, чтобы отбросить и подавить бесплатную энергию природы. Но чем больше в урожае техногеннной энергии, тем меньше в нём энергии Солнца и почвы. Поэтому, чем интенсивнее агротехника, тем дороже каждый центнер прибавки. Фермеры Европы тратят в 8-10 раз больше энергии, чем получают с урожаем. Они выращивают не еду. Их главный урожай – дотации.

ЭНЕРГЕТИКА ПОЧВЫ

 

Высокая производительность почв связана с энергетически обогащёнными компонентами – продуктами преобразования веществ фотосинтеза: гумусом и другими веществами органического происхождения.

                                                 В.Р. Волобуев, 1974

 

Мы живы до тех пор, пока тратим энергию Солнца, аккумулированную растениями. Но и сами растения нуждаются в энергии. Им нужны оптимальные условия: микроклимат и плодородие почвы. На их создание тратятся три основных потока энергии: органика, вода и тепло. Из них складывается энергия почвообразования. Она огромна – сопоставима с входящей энергией Солнца.

 

Выразим энергию наглядно – в виде дизельного топлива. Для простоты все цифры округляю и усредняю[16].

В Московской области агроценозы принимают 36800 ГДж/га солнечной радиации (~ 860 т топлива). Половина солнечной энергии – тепловая (~ 430 т/га топлива). Ещё 40% – фотосинтетически активная радиация, ФАР (~ 390 т/га топлива). Около 10% - ультрафиолетовое излучение. 

До 98% всей энергии тратится на нагрев, испарение, просачивание, химическую фиксацию воды, теплоту газообмена и биохимических реакций. И только 1% ФАР – 150 000 МДж/га – запасается в приросте органики агроценозов (~ 3,5 т/га топлива, или 10,5 т/га сухой органики). Заметим: в агроценозе это – вся органика. В природной степи есть дернина и много гумуса, и органической энергии в 7-8 раз больше.

Добавим сюда тепло земной коры – 14500 МДж/га (~ 340 кг топлива, или 1 тонна органики).

Итого: под Москвой для почвообразования и роста растений расходуется 51000 ГДж/га (~ 900 т топлива) на гектаре. В Ростовской области – ещё на треть больше.

А сколько энергии вносим мы?

 

 

ТЕХНОГЕННАЯ ЭНЕРГИЯ

 

Как уже упомянуто, страны агро-интенсива (читай землепользования. Ибо ЭКОагро, читай земледелие, может быть еще более интенсивной!) собирают урожаи за чужой счёт. В Великобритании 80-х коэффициент энергетической эффективности (К_э) был равен 0,12, в США – 0,15, в Болгарии – 0,5, в СССР – 0,46. Кэ животноводства ещё вдвое ниже. Сейчас он продолжает падать – урожаи становятся всё более «золотыми».

Не имея и не тратя денег, в России сейчас получают немного больше, чем привносят. Пшеница под Москвой растёт с энергетическим коэффициентом 1,8-2,5. Но сравним: бобовые травы в зерно-кормовом севообороте повышают К_э до 8,0. К_э самого клеверища или донника второго года – около 20,0. Вот главная ценность травополья: оно повышает энергетику агроценозов. Уверен, В.Р. Вильямс это «шкурой чувствовал».

 

Складывая техногенные затраты, учтём важнейшее данное: в процессе преобразования энергия концентрируется. Рассчитано: ископаемое топливо – т.е. техногенная энергия – в 2000 раз концентрированнее, чем солнечная радиация [17].

С учётом качества затраченной энергии,получается абсурд: мы привносим на поля больше энергии, чем Солнце. Пшеница со средней дозой NPK: доля нашей энергии – 57%, доля солнца – 34%. Кукуруза: 60% - техногенной энергии, 30% - солнечной. Стоило ли уходить от эпохи собирательства?..

Абсурд в том, что техногенная энергия тратится в основном на истощение энергетики почв. ГЛАВНЫЕ ВХОДЯЩИЕ ПОТОКИ ЭНЕРГИИ ВЫЗЫВАЮТ ЕЩЁ БОЛЬШЕ ИСХОДЯЩИХ ПОТОКОВ. Мы ежегодно платим грабителям по миллиону за то, чтобы они украли у нас два.

Благодаря такой техногенной энергии, ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ В АГРОЦЕНОЗАХ ВТРОЕ ПРЕВЫШАЮТ ЕЁ ПОСТУПЛЕНИЯ. Это согласуется и с фактической деградацией плодородия, и с удорожанием урожаев.

 

 

НЕУЧТЁННЫХ ЗАТРАТ БОЛЬШЕ НЕТ!

 

Считаем.

Около 2/3 всей техногенной энергии – работа сервисной промышленности, и только 1/3 – затраты самого земледелия.

В самом земледелии 55% энергии – удобрения. Самые дорогие – азотные: их производство вдвое энергозатратнее фосфорных и в 6 раз затратнее калийных. Ещё 5% - пестициды. Ещё 20% энергии земледелия – топливо, и по 10% идёт на семена и технику.

 

Московская область, кукуруза на силос, урожай – 500 ц/га зелёнки.

- Вспахали, потом два раза культивировали (~ 50 л/га топлива).

- Вносим на гектар N₉₀Р₆₀К₄₀ . С удобрениями внесено 3600 МДж, на их производство ушло втрое больше – 11100 МДж. Всего 14700 МДж (~ 342 л топлива).

- После удобрений надо раскислить почву – внести 230 кг/га известняковой муки (~ 54 л топлива). Мука также стоит втрое больше, чем её внесение.

- Одновременно окислилось 1,6 т/га гумуса. Его восстановление – 40 т/га навоза (~ 125 л топлива). Это – только внесение.

- Сам навоз на порядок дороже. 40 т навоза = 8 т сухой органики (~ 2700 л топлива).

- Из-за пахоты за год смылось до 30 т/га почвы – ушла энергия в виде гумуса (~ 43 л топлива).

- Плуг разрушил структуру почвы (~ 59 л топлива).

- Затраты на оскудение биоты, деградацию микрофлоры и пр. опустим – они учёту не поддаются.

Итого: на простое восстановление плодородия после кукурузы нужно 145600 МДж энергии ~ 3370 л/га топлива на каждый гектар. Удивительное совпадение: столько же энергии привнёс бы в почву весь урожай кукурузы – 10 т/га сухой биомассы, останься он в поле.

Установлено ещё одно поразительное данное: техника, особенно колёсные трактора МТЗ, «вбивают» в почву огромное количество лишней энергии – вчетверо больше того, что нужно для возделывания культуры. В итоге рассчитано: НА КАЖДЫЙ ДЖОУЛЬ ПОЛЕЗНОЙ ЭНЕРГИИ МЫ ТРАТИМ ДО 10 ДЖОУЛЕЙ ВРЕДНОЙ.

В биоземледелии обходятся 20% удобрений, половиной топлива и ремонта, избегая эрозии, смыва и потерь гумуса. Значит, расчёты верны: в интенсиве 90% энергии тратится во вред плодородию. И столько же обслуживающей промышленности работает во вред экономике. 

 

 

ЭНЕРГЕТИКА БИОМАССЫ

 

 

Чернозём около 90% энергии содержит в стабильном гумусе. В серых лесных почвах вполовину меньше гумуса. В подзолистых – впятеро меньше. Чем меньше гумуса, тем большая доля энергии привносится биомассой растений и животных. В тропических джунглях гумус вообще не накапливается – вся энергия в биомассе. Это гигантский резерв. Но агрономы игнорируют его, как околдованные.

С учётом качества энергии, в интенсивном агроценозе 30-35% энергии вносит солнце, 8% - пожнивно-корневые остатки, и вдвое больше – 17% - окисление гумуса. Плодородие вынужденно сводится к запасам гумуса – и эти запасы исчезают. И чем больше сыплют минералки, тем меньше доля солнца и тем быстрее окисляется гумус.

В биоземледелии наоборот: доля солнца – до 60%, 20% дают растительные остатки и навоз, и 5% - гумус, успевающий восстановиться.

Установлено: рост стабильного гумуса с 2 до 4% удваивает эффективность минеральных удобрений. Сводя плодородие к показателю гумуса, пытаются поднимать гумус с помощью сырого навоза. Но прибавка 2% гумуса требует десять лет вносить по 88 т/га навоза (~ 456 кг/га топлива в год только на обработку и внесение[18]). В итоге, внося перегной, мы привносим в почву всего втрое больше энергии органики, чем тратим. А потом теряем втрое больше, чем даём, расходуя десятикратную «вредную» энергию. Повышать эффект минералки такой ценой?..

Органика бобовых трав растёт сама. Клевер только первого года использует всего 42% нашей энергии и 54% - солнечной, и с каждым годом доля солнца растёт. Люцерна и донник ещё в полтора раза эффективнее. Прибавим сюда и самую биологически ценную органику – навозы и помёты в виде ОМУ.

Вспомним: вносить ОМУ в 30-40 раз дешевле, чем возить «воду» сырого навоза. Внести 2 т/га соломы – 70 МДж, прибавка гумуса – 0,5 т/га. Чтобы получить столько же гумуса с помощью навоза, надо затратить 2000 МДж. Запашка донника, клевера и люцерны второго года по прибавкам равна 41 т навоза, люпина и гороха – 36 т, крестоцветных (рапс, горчица белая, редька масличная) – 25 т навоза при ВТРОЕ меньших затратах энергии на центнер продукции.

Пшеница для ремонта почвы требует энергии ~ 2000 л топлива, ячмень ~ 1500 л. Так или иначе, это близко к энергии всей их биомассы. Бобовые многолетники не требуют ничего: сами привносят энергию. Суть в том, что они растут 2-3 года. Всё это время в почву не вбивают вредную энергию → не создают исходящих энергетических потоков и потерь. Почва получает биомассу и восстанавливается в природном режиме – как залежь, фиксирующая азот.

Просто не заделывая всю солому и не сея люцерну, за пять лет оборота мы теряем энергию 72 тонн органики и NPK (всего ~ 24 тонны топлива) на каждом гектаре. На выходе – за три года теряется 52-55% прибавок урожая. Ещё пример: на посев горчицы надо затратить энергию 19 л/га топлива, на внесение соломы – энергию ещё 2 л/га. Экономия энергии на прибавке и улучшении почвы ~ 70 л/га топлива[19].

 

 

 СМЫСЛ И ЦЕЛЬ АГРОНОМИИ

 

 

При существующей агрономии искусственное поддержание гумуса, NPK и кислотности требует затрат более 1% всего национального энергобаланса, что невозможно в принципе.

Что делать?

В КОРНЕ МЕНЯТЬ СМЫСЛ АГРОНОМИИ.

Правильная цель агротехники – усиливать потоки энергии почвообразования: тепла, влаги и органики.

Тепла в большинстве районов нам хватает, даже с избытком (хотя можно поймать и дополнительное тепло там где его недостаточно).

Воды, по цифрам осадков, не хватает в степной зоне и на юге. На самом деле, влаги везде достаточно. Мы сами сводим её в минимум – пахотой, отчуждением органики, сплошными распашками без лесополос, плужной подошвой, стоками и сдувами, уничтожением капиллярной структуры, иссушением без мульчи.

Органики – тоже везде вдоволь. Мы просто отказываемся от неё: отчуждаем без возврата, заменяем минералкой, жжём и гноим в буртах. 

Практикой доказано: БУДЕТ ОРГАНИКА И МУЛЬЧА – БУДЕТ И ВЛАГА. Самый энерго-экономный выход (и цель и смысл агрономии) – в восстановлении круговорота органики и сбережении почвы.

В земледелии было две статьи затрат: на выращивание культуры и на воспроизводство плодородия. Сейчас нужна третья статья – на РОСТ ЕСТЕСТВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ. И вот «странность»: чтобы оно росло, надо просто перестать разрушать его. Надо прекратить тратить дурную энергию. И тогда «статья затрат» становится статьёй колоссальной экономии.