Вацлав Смил – Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого (страница 17)

Чем меньше этих услуг, в основе которых лежит ископаемое топливо, тем больше потребность в рабочей силе, которая должна покинуть города, чтобы производить продукты питания старым способом. Пик использования лошадей и мулов в сельском хозяйстве США пришелся на 1920 г., и в этот период четверть сельскохозяйственных земель страны была выделена под выращивание кормов для более чем 25 миллионов рабочих лошадей и мулов — в этот же период американские фермеры кормили лишь 105 миллионов человек. Совершено очевидно, что «всего» 25 миллионов лошадей не способны накормить сегодняшнее население США численностью 330 миллионов человек. А без синтетических удобрений урожаи продовольственных и кормовых культур, зависящие от использования органических отходов, упадут в несколько раз. В 1920 г. урожайность кукурузы, главной зерновой культуры США, составляла 2 тонны на гектар, а в 2020 г. — 11 тонн на гектар[136]. Для обработки практически всех пригодных для сельского хозяйства земель понадобятся миллионы дополнительных тягловых животных, и будет невозможно найти достаточное количество навоза (и таких его любителей, как Клод, готовых его разбрасывать) или выращивать достаточное количество зеленых удобрений (чередуя зерновые культуры с люцерной или клевером), чтобы получить столько же питательных веществ, сколько дает внесение современных синтетических удобрений.

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 трети риса[146]. Поэтому без этого интенсивного земледелия, требующего также рекордного количества азотных удобрений, страна просто не сможет прокормить 1,4 миллиарда человек своего населения. Даже при традиционном китайском земледелии, известном высокой степенью использования органических отходов и сложным чередованием культур, в большинстве регионов с интенсивным сельским хозяйством фермеры не могут обеспечить уровень азота больше 120–150 кг/га, что требует невероятных усилий, поскольку сбор и внесение в почву навоза (как уже отмечалось выше) — это чрезвычайно трудоемкая работа.

Такие фермы способны содержать на чисто вегетарианской диете 10–11 человек на гектар. Самые передовые китайские хозяйства, собирающие по два урожая в год и использующие синтетические удобрения с содержанием азота более 400 кг/га, способны прокормить 20–22 человека на гектар, причем рацион этих людей будет включать 40 % животных и 60 % растительных белков[147]. В мировом масштабе сельское хозяйство, основанное на трудоемком использовании органических расходов и чередовании культур, способно обеспечить продуктами питания, причем преимущественно растительного происхождения, 3 миллиарда человек, но никак не 8 миллиардов, привыкших к смешанному рациону. В настоящее время синтетические удобрения дают в два раза больше азота, чем все остатки сельскохозяйственного производства и навоз (а с учетом высоких потерь при внесении органических удобрений, почти в три раза больше!).