При анализе работы любой сельскохозяйственной системы важ­но учитывать, как соотносится количество энергии, запасенной в системе, с энергозатратами на ее получение (отношение энер­гии на входе и выходе). Для систем по производству биомассы это имеет особое значение.

Таблица 2.7. Соотношение энергонакопления и энергозатрат в сельском хозяйстве Англии

Табл. 2.7 дает представление о величине этого отношения и иллюстрирует некоторые проблемы энергетически интенсивного сельского хозяйства, возникающие, например, при выращивании растений в теплицах. Она иллюст­рирует также малую эффективность превращения энергии в си­стемах, включающих животных. В доступную для использова­ния форму превращается лишь одна десятая часть энергии, по­требляемой животными и растениями, выращиваемыми в теп­лицах. И тепличные растения, и продукция животноводства — важные компоненты современного сельского хозяйства. Отме­тим, однако, что небольшое уменьшение поголовья животных, выращиваемых для употребления в пищу, если это окажется це­лесообразным, высвободит большое количество органических продуктов, которые могут быть использованы как пища, топли­во и т. д. Сопоставление величин энергетического коэффициента (выход/вход) при производстве зерна кукурузы в США показа­ло, что он уменьшился с 3,7 в 1945 г. до 2,8 в 1970 г. Важно отметить, что удвоение урожая было достигнуто за счет увели­чения втрое энергозатрат, в основном вследствие более широко­го применения удобрений. В Великобритании кукурузу выращи­вают в основном на корма, т. е. растения используются цели­ком, и поэтому энергетический коэффициент варьирует от 5 до 9. Если бы удалось уменьшить потребление широко используемых азотных удобрений (а на их долю приходится часто до 50% энергозатрат) без уменьшения урожая, например путем биоло­гической фиксации азота, использования навоза или ила из био­реакторов, то мы бы сэкономили много энергии. Хотя в прош­лом практика широкого применения азотных удобрений и кри­тиковалась, следует отметить, что на каждый джоуль энергии, затраченный на азотные удобрения для растений, приходится 4—6 Дж запасенной ими энергии. Фотосинтез выступает в роли катализатора, обеспечивающего «прирост» энергии, но растения не могут эффективно развиваться в отсутствие оптимального ко­личества азота (как и других элементов: фосфора, калия и мик­роэлементов) .

Во многих отраслях сельского хозяйства значительная часть образовавшейся биомассы остается после уборки в почве или на ее поверхности. Проблема интегрированной системы топли- во/пища заключается в том, что, поскольку использоваться мо­гут все части растений, все их можно и убирать, но такая прак­тика недопустима. Вынос минеральных питательных веществ при рубке леса можно компенсировать внесением неорганиче­ских удобрений, но в тропиках, где почвы обычно более «сла­бые», эта мера часто оказывается недостаточной, так как глав­ным фактором устойчивости почвы являются ее органические компоненты. Они служат источником питательных веществ для различных микроорганизмов, осуществляющих процессы мине­рализации и фиксации атмосферного азота, а также ответствен­ны за улучшение комковатой структуры почв и их способность удерживать воду. В целом из экосистем, не получающих под­крепления извне, можно изымать не более 10—20% ежегодного прироста сухого вещества, однако и это относится лишь к слу­чаям, когда большую часть года существует сомкнутый листо­вой полог. Если почва оголена, то скорость потери органическо­го вещества возрастает. Когда целью сельского и лесного хо­зяйства является производство и топлива, и пищи, следует совместно выращивать деревья и полевые культуры таким об­разом, чтобы в системе происходило достаточное накопление или возврат органического вещества.