ЕНЕРГЕТИЧНИЙ АНАЛІЗ АГРОЕКОСИСТЕМ
Центральною енергетичною ланкою агроекосистем є зелені рослини, які трансформують сонячну енергію у зв'язану енергію органічних речовин. Ефективність цього процесу невисока. У помірних широтах, в яких знаходиться Україна, кількість сонячної енергії, що надходить до поверхні ґрунту за рік, дорівнює приблизно 14 109 ккал.
З урахуванням розмірів отримуваного врожаю, за розрахунками Д. Піментела (1987), ефективність зв'язування сонячної радіації в найбільш урожайної культури кукурудзи на зерно складає 0,5%, у картоплі - 0,4%, а в пшениці - усього 0,2%.Теоретично рослинництво має бути енергетично прибутковим, оскільки воно базується на зв'язуванні сонячної енергії. Але це справедливо лише для примітивних землеробних систем, в яких застосовувалася тільки м'язова праця. У сучасних агроекосисте-мах додаткові витрати енергії при виробництві сільськогосподарської продукції перевищують за обсягами ту енергію, яка акумульована в ній. Таким чином, сучасні агроекосистеми збиткові, а сільське господарство є найбільшим енергоспоживачем. У США воно забирає 17% енергії, що виробляється в країні, в Індії - 29%. Енергетично найдешевше зерно виробляється в Англії.
Усе сучасне сільськогосподарське виробництво таке, що в агроекосистеми вкладається додаткова антропогенна енергія. Так називають усю енергію, що вноситься в агроекосистеми при виробництві продуктів рослинництва і тваринництва у вигляді м'язової енергії та енергії трудових затрат, необхідних при виробництві, транспортуванні й використанні добрив, пестицидів та інших речовин, а також при зрошуванні.
Витрати антропогенної енергії поділяються на три основні види:
1) витрати на підтримку високої життєздатності й продуктивності рослин і тварин в агроекосистемах у період їх вирощування;
2) витрати на підтримку екосистеми в стані, придатному для використання;
3) витрати на відшкодування речовин, що вилучаються з агроекосистем з урожаєм та продукцією.
Основні канали витрачання енергії в енергетичному бюджеті агроекосистем наведені в табл. 10.7.
Енергетичні еквіваленти виробничих і трудових витрат на основні матеріали й процеси сільського господарства вже знай-
Таблиця 10.7. Основні напрямки витрат антропогенної енергії
в сільському господарстві (за Б.М. Міркіним, 1997 зі змінами)
дені. Наприклад, вважають, що 1 кг азотних добрив еквівалентний 19 100 ккал, 1 кг гербіциду - 63 000 ккал, 1 л дизельного пального - 11 400 ккал, зрошення 1 га посіву - 10 582 000 ккал,
утримання однієї молочної корови за рік - 4 475 900 ккал і т.д.
Загальні витрати антропогенної енергії звичайно залежать від способу виробництва сільськогосподарської продукції та від енергетичних витрат на забезпечення підсобних операцій. У первинних агроекосистемах, що збереглися в деяких районах Південної Америки, на виробництво продуктів харчування витрачається лише м'язова енергія, й відношення антропогенної і сонячної енергії становить 1:15. В індустріальних сучасних системах з високою механізацією і хімізацією це співвідношення становить 30:1, тобто вони енергетично збиткові: антропогенної енергії
витрачається в 30 разів більше, ніж отримується сонячної енергії, зв'язаної в продуктах харчування.
Світовий досвід сільського господарства свідчить, що ефективність агроекосистем залежить від розмірів конкретного господарства (ферми, сільського двору і т.п.). Виявляється, що
найбільш ефективним є виробництво саме у великих господарствах. Не випадково в США всього 15% ферм володіють 71,3% орної землі й виробляють більше 90% продукції (Кокс, 1987).
Аналізуючи тенденції змін розміру антропогенної енергії, що вноситься в агроекосистеми протягом XX століття, М.Ф. Рей-мерс (1990) сформулював закон зниження енергетичної ефективності сільськогосподарського природокористування. Згідно з цим законом підвищення врожайності рослин і товарного тваринництва вимагає на кожну одиницю продукції все більшої і більшої кількості затрат антропогенної енергії.
Для того щоб підвищити енергетичну ефективність сучасних агроекосистем, існує чимало можливостей: зниження витрат палива за рахунок більш економічного режиму роботи двигунів, заміна мінеральних добрив гноєм, перенесення центру ваги в боротьбі з бур'янами та шкідниками з пестицидів на біологічні та агротехнічні методи, використання комбінованих агрегатів, які за один прохід виконують декілька операцій та ін. Але радикальне підвищення енергетичної ефективності сучасних агроекосистем можливе лише на базі докорінної зміни стратегії сільськогосподарського виробництва.
10.6.