Енергетичний аналіз агроекосистем

Зміна кругообігу речовин залежить від багатьох причин – речовини можуть вимиватися водою з верхніх шарів ґрунту в глибинні або підґрунтові води, у вигляді газів можуть надходити в атмосферу, а також втрачатися внаслідок водної та повітряної ерозії ґрунту.

Основні завдання агроекології полягають у:

- розробці комплексу заходів, що забезпечують зберігання та розширене відтворення родючості ґрунтів та їх захист від ерозії;

- збільшення стійкості агроекосистем шляхом оптимізації структури посівних площ і умов живлення рослин;

- освоєнні біологічних та інтегрованих систем захисту рослин (замість хімічних);

- підвищенні якості сільськогосподарських культур;

- розробці заходів по зменшенню можливого негативного впливу на навколишнє середовище засобів хімізації та інших антропогенних факторів;

- здійсненні довгострокового прогнозу можливих змін вмісту та дії токсикантів.

Зміст агроекології в землеробстві полягає у вивченні системи: ґрунт – рослина – засоби хімізації – вода – тварина – людина.

Основним засобом забезпечення розширеного відтворення родючості ґрунтів є внесення добрив. Добрива є найдійовішим засобом втручання людини в кругообіг речовин в землеробстві. Але, окрім позитивних наслідків, внесення добрив має і негативні – забруднення ґрунту і сільськогосподарської продукції токсикантами, що містяться в них. Так, наприклад, вміст свинцю у фосфатах може досягати 33 мг/кг, у суперфосфаті – 34, у складних добривах – 57.

Центральною енергетичною ланкою агроекосистем є зелені рослини, які трансформують сонячну енергію у зв’язану енергію органічних речовин. Ефективність цього процесу невисока. У помірних широтах (до яких відноситься і Україна) кількість сонячної енергії, що надходить до поверхні Землі ≈ 14109 ккал/м². Ефективність зв’язування сонячної радіації у найбільш врожайних культур складає: кукурудзи на зерно – 0,5%, картоплі – 0,7%, пшениці – 0,2%.

У сучасних агроекосистемах додаткові витрати енергії при виробництві сільськогосподарської продукції значно перевищують ту енергію, що акумульована в ній. Тому сучасні агроекосистеми є збитковими принципово, а сільське господарство – найбільшим споживачем енергії. Наприклад, в Україні воно забирає близько 25% всієї енергії, що виробляється в країні, у США – 17%, в Індії – 29%.

Витрати антропогенної енергії в агроекосистемах поділяють на три основні види:

1) на підтримку високої життєздатності та продуктивності рослин та тварин в період їх вирощування;

2) на підтримку агроекосистем в стані, придатному для використання;

3) на відшкодування елементів живлення, що вилучаються з агроекосистем разом з врожаєм.

Енергетичні еквіваленти антропогенних впливів:

· 1 кг азотних добрив – 79800 кДж;

· 1 кг гербіциду – 263000 кДж;

· 1 л дизельного палива – 47600 кДж;

· зрошення 1 га посіву – 44211596 кДж;

· утримання 1 молочної корови в рік – 18700000 кДж.

Вважається доцільним внесення додаткової енергії в агроекосистеми в розмірі до 15∙10⁹ Дж/га. Світовий досвід свідчить, що найбільш ефективне виробництво сільськогосподарської продукції у великих господарствах. В США, наприклад, великих ферм 15% від всієї кількості, але вони володіють 71,3% орної землі і виробляють більше 90% всієї продукції.

Аналізуючи внесення антропогенної енергії протягом двадцяти століть в 1990 р. М.Ф.Реймерс сформулював закон зниження енергетичної ефективностісільськогосподарського природокористування [15] – підвищення врожайності рослин та продуктивності тварин вимагає на кожну одиницю продукції з кожним роком все більшої кількості витрат антропогенної енергії.

Тому радикальне підвищення енергетичної ефективності сучасних агроекосистем можливе лише на базі докорінної зміни стратегії сільськогосподарського виробництва.

Дата добавления: 2014-12-07