Факультет

Студентам

Посетителям

Плюс энергия антропогенная

То есть искусственная, связанная с деятельностью человека. Первобытные люди довольствовались тем, что давало им Солнце.

Но, став скотоводами и земледельцами, они начали помогать природе «возделывать» растения и «разводить» животных. Тогда-то и появился первый робкий ручеек, из которого родилась нынешняя огромная река дополнительной, антропогенной энергии, направленной на улучшение использования энергии Солнца.

По мере того как все более усложнялись орудия труда, увеличивался и поток энергии, необходимый для их изготовления: ведь в дело пошли уже руда и топливо. Значит, в русло солнечной энергии и физической работы стал впадать и приток энергии, расходуемой на создание орудий труда, а затем, уже в прошлом веке, и на их двигательный привод.

Дальше — больше. Появились самоходные машины, стационарное оборудование, мелиоративная техника и многое другое, работающее на урожай. Интенсифицируя агросферу, человек все больше брал у поля и резко сократил количество остаточной биомассы, которая, разлагаясь, питала почву. А раз так, то теперь приходится восполнять потери питательных веществ в плодородном слое, опять — таки увеличивая поток дополнительной энергии, заключенной уже в удобрениях. Надо помочь полевым культурам и в их борьбе с вредителями и возбудителями болезней — и снова затраты на химические средства защиты растений. Словом, ручьи искусственной, антропогенной энергии сливаются в мощную и бурную энергетическую реку.

Следует отметить, что в древнейшие эпохи условия для фотосинтеза на Земле были более благоприятны. Это определялось прежде всего значительной концентрацией углекислого газа в атмосфере и большей ее прозрачностью. Постепенно огромные количества восстановленного в результате фотосинтеза углерода после отмирания растений и разложения их биомассы оказались, говоря упрощенно, погребенными в земных недрах, образовав громадные залежи горючих ископаемых — угля, нефти, газа, сланцев, торфа. Их-то, накапливавшихся миллионы лет, современная цивилизация расходует чрезвычайно интенсивно, если не сказать расточительно, особенно в последние десятилетия. Накопление растительных остатков и консервация их в виде нефти, торфа, угля и т. п. в далекие времена вызвали изменение состава атмосферы: в ней снизилось содержание углекислого газа и увеличилась доля кислорода, что, вероятно, и ухудшило условия для фотосинтеза.

Однако полям и растениям пока больше недостает пресной воды, чем света и углекислого газа. Почему? Обратимся к реакции фотосинтеза. Чтобы эта окислительно-восстановительная реакция шла интенсивнее, в нее нужно ввести Н2О. Продуктивных же запасов пресной воды в верхнем, плодородном слое почвы обычно не так уж много. Потому-то даже при наличии всех остальных необходимых факторов высокого урожая не добиться. Требуется орошение, а значит, труд, средства — и немалые! — то есть все та же антропогенная энергия. Ученые называют ее «косвенной», овеществленной в результатах прошлого труда — в каналах, сооружениях, машинах. Пусть она и «косвенно», но весомо участвует в регулировании водного режима полей, а, следовательно, активизируя фотосинтез, и в сотворении урожая. Не случайно мелиорированные земли дают вдвое-втрое больше сельскохозяйственной продукции, чем неорошаемые. Но перекрой насосную станцию, отключи электроэнергию, не очисти оросительную систему от ила и грязи — не поступит живительная влага к растениям, не достигнем проектного урожая, проиграем на КПД фотосинтеза. А это значит, что энергия солнечных лучей пропадет бесполезно.

Жизнь растений во многом скрыта от нас. Казалось бы, ясно: обеспечили посевы светом, теплом, водой — вправе ожидать соответствующую отдачу. Но интенсивность фотосинтеза, несмотря на растущие затраты энергии, не всегда увеличивается. В чем дело? Растение — живое создание, которое требует и другую «пищу», например, азот (N), фосфор (Р), калий (К). Природные сообщества получают их, не прибегая к услугам человека. На культурном поле картина иная. Природных «поставок» недостаточно. Поэтому человек, заботясь о «зеленом друге», научился производить N, Р и К и многие другие элементы почвенного питания искусственным путем: скажем азот — из воздуха, фосфор и калий — из ископаемого сырья. И уже в готовом виде дает их растениям.

Чем комплекснее удобрение, тем сложнее химический процесс его изготовления, больше требуется технологического оборудования, а это оборачивается повышенными энергетическими затратами. Ученые и здесь подсчитали баланс: на производство 1 кг азота расходуется 86 МДж энергии, или примерно 24 кВт. ч электричества, а в пересчете на жидкое топливо 7 кг нефти. На фосфор и калий — меньше, но ненамного. Растут объемы производства удобрений, и, понятно, увеличивается затрачиваемая на это энергия. Причем — еще до поля, на заводах.

Подсчитано, что в современных условиях доля энергии Солнца, аккумулировнной в сельскохозяйственной продукции, составляет в энергобалансе растениеводства только 80—85%, в животноводстве и вовсе 40—60%, остальное же — дополнительная энергия ископаемого топлива. Недавно Национальный институт сельскохозяйственных исследований в Тулузе (Франция) опубликовал анализ энергозатрат на производство продукции земледелия. При выращивании зерновых тратится в среднем 15 тысяч МДж антропогенной энергии на каждом гектаре. А расход такой: 59% уходит на удобрения, 15 — на обработку почвы, 13 — на семена, 10 — на борьбу с вредителями, сорняками и возбудителями болезней и лишь 3% — на уборку урожая. С бобовыми картина иная. Затраты существенно меньше: 9 тысяч МДж/га, поскольку эти культуры, вступив в симбиоз с азотфиксирующими бактериями, сами себе «добывают» столь энергоемкий элемент питания. И распределение другое: удобрения — 29%, обработка почвы — 24, семена — 33, защита — 9, уборка — 5%. Все бы ничего, если бы не проблемы с обеспечением сельского хозяйства энергией. В первую очередь они вызваны сокращением легкодоступных запасов жидкого топлива. А именно на жидком топливе пока в основном и работают мобильные и стационарные энергетические средства сельского хозяйства — тракторы, комбайны, автомобили, теплогенераторы, сушилки и т. п.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: