Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого - Вацлав Смил
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Нагляднее всего эту ситуацию проиллюстрируют несколько сравнений. Переработка органических отходов — дело полезное, поскольку она улучшает структуру почвы, повышает содержание в ней органики и дает пищу для огромного количества бактерий, а также беспозвоночных животных. Но низкое содержание азота в органических удобрениях означает, что фермерам придется вносить в почву огромное количество навоза или соломы, чтобы обеспечить растения достаточным количеством этого важного элемента и получить высокий урожай. Содержание азота в соломе зерновых культур (самая существенная часть отходов) невелико, обычно 0,3–0,6 %; навоз, смешанный с подстилкой для животных (обычно соломой), содержит всего 0,4–0,6 % азота; содержание азота в ферментированных отходах человеческой жизнедеятельности (в Китае их называют «ночной почвой») составляет 1–3 %, а в навозе, который разбрасывают по полям, — не более 4 %.
Мочевина (в настоящее время самое распространенное азотное удобрение) содержит 46 % азота, нитрат аммония — 33 %, а удобные в применении жидкие растворы — от 28 до 32 %; это как минимум на порядок больше, чем в перерабатываемых отходах[137]. Это значит, что для обеспечения растений тем же количеством питательных веществ фермеру придется внести на поля в 10–40 раз больше навоза — а в реальности еще больше, потому что значительная доля азотосодержащих веществ теряется в результате испарения, растворяется в воде или опускается ниже уровня корней, причем доля потерь азота у органических удобрений всегда больше, чем у синтетических, твердых или жидких.
Более того, значительно увеличатся трудозатраты, поскольку собирать, перевозить и разбрасывать навоз гораздо труднее, чем обращаться с маленькими сыпучими гранулами, которые можно вносить в почву с помощью механических приспособлений или даже вручную (как это делают с мочевиной на небольших рисовых полях в Азии). И независимо от труда, вложенного в применение органических удобрений, их просто недостаточно для обеспечения азотом современных урожаев.
Оценка активного азота в масштабах планеты позволяет выделить шесть основных способов его доставки к растениям: атмосферные осадки, вода для полива, запахивание послеуборочных растительных отходов, разбрасывание навоза, остатки азота от бобовых растений и внесение синтетических удобрений[138].
Такие источники, как атмосферные осадки — в основном в виде дождя и снега, содержащих растворимые нитраты, — и повторно использованные растительные отходы (солома и стерня, оставшаяся на полях, которая используется как корм для животных или сжигается), дают приблизительно по 20 мегатонн азота в год. Вносимый на поля навоз, в основном крупного рогатого скота, свиней и кур, дает почти 30 мегатонн; примерно такое же количество обеспечивают бобовые растения (запашные культуры, а также соя, бобы, горох и нут), а вода для орошения — около 5 мегатонн. Всего получается около 105 мегатонн азота в год. Синтетические удобрения дают более 110 мегатонн азота в год, или чуть больше половины общей массы в 210–220 мегатонн. Это значит, что не меньше половины урожая в современном мире получено благодаря внесению синтетических азотных удобрений, без которых было бы невозможно обеспечить полноценным питанием даже половину из 8-миллиардного населения планеты. Мы можем снизить свою зависимость от синтетического аммиака, потребляя меньше мяса и выбрасывая меньше продуктов, но заместить 110 мегатонн азота из синтетических веществ органическими источниками возможно только теоретически.
Повторное использование навоза животных, содержащихся в помещении, сопряжено со значительными трудностями[139]. В традиционном сельском хозяйстве навоз от относительно небольшого количества крупного рогатого скота, свиней и птицы сразу же распределялся по соседним полям. Производство мяса и яиц на крупных специализированных фермах ограничивает использование этого варианта: предприятия производят такое количество отходов, что их вывоз на соседние поля перенасытит почву питательными веществами там, куда их выгодно вывозить. Другая проблема — присутствие тяжелых металлов и остатков лекарственных препаратов (из пищевых добавок)[140]. Похожие ограничения действуют при использовании остатков сточных вод (твердых биологических отходов), получаемых на современных очистных сооружениях. Патогенные микроорганизмы, содержащиеся в таких отходах, уничтожаются с помощью ферментации и высокотемпературной стерилизации, но такая обработка не убивает все бактерии, устойчивые к антибиотикам, и не удаляет тяжелые металлы.
Пастбищные животные производят в три раза больше навоза, чем млекопитающие и птицы, откармливаемые в помещениях: по оценке FAO, в отходах их жизнедеятельности за год содержится около 90 мегатонн азота, но использовать этот источник азота практически нереально[141]. Собрать мочу и навоз животных можно лишь на крошечной части из сотен миллионов гектаров пастбищ, где пасутся коровы, овцы и козы. Сбор, доставка в пункты обработки, а затем на поля — все это не имеет экономического смысла. Более того, потери азота в этом процессе еще больше сократят и так небольшое его содержание в отходах жизнедеятельности животных, прежде чем они попадут на поля[142].
Еще один вариант — выращивать больше бобовых культур, чтобы получить 50–60 мегатонн азота в год вместо 30 мегатонн в настоящее время, но это возможно лишь ценой увеличения затрат. Выращивание большего количества запашных культур, таких как люцерна и клевер, повысит содержание азота в почве, но при этом мы не сможем собирать с одного поля два урожая в год, что очень важно для растущего населения стран с низкими доходами[143]. Расширение посевов зернобобовых культур (бобы, фасоль, горох) уменьшит общий объем сельскохозяйственной продукции, потому что их урожайность гораздо ниже, чем у зерновых, — совершенно очевидно, что уменьшится и количество людей, которых способна прокормить единица обрабатываемой земли[144]. Более того, после соевых бобов в почве остается обычно 40–50 килограммов азота на гектар — меньше, чем сегодня вносят с помощью азотных удобрений: 75 кг/га — для пшеницы и 150 кг/га — для кукурузы.
Еще один очевидный недостаток чередования зерновых и бобовых заключается в том, что в холодном климате, где можно собрать только один урожай в год, выращивание люцерны или клевера не позволит ежегодно выращивать продовольственные культуры, а в регионах с более теплым климатом, где возможны два урожая в год, частота сбора урожая продовольственных культур снизится[145]. Это реализуемый сценарий в странах с небольшим населением и достаточным количеством сельскохозяйственных земель, но он неизбежно приведет к снижению производства продуктов питания в регионах, где собирают по два урожая в год, в том числе на значительной части Европы и на Великой Китайской равнине, где выращивают больше половины китайского зерна.
В настоящее время два урожая в год выращивают на более чем трети обрабатываемых земель в Китае, а на юге страны таким способом получают более
