1598005442-bd41ad96c45193b3fdd4d03a682e8790 (Биоэнергия. Технология, термодинамика, издержки. Под ред. Е.А. Бирюковой, 1987u), страница 6

В Великобрита. нни ежегодный доход от земельных угодий составляет более 1000 ф. ст/га лля з чя зерновых и около 50 ф. ст/га в лесном хозяйстве. Расходы в первом сл чае, конечно, более высокие, но и сама отрасль прибыльная; лесоводство является нерентабельным. В таблице 10 дается анализ среди г сл) ео дохода и издержек в лесоводстве [б[. Йриводимые факты имеют отношение ко многим предложениям по использованию и получению биотоплива, так как в Великобритании лесное хозяйство субсидируется, Таблица!О Срсдиие показатели доходов и издержек и частном лесоводстве Великобритании !1977 г.) 30,5 9,4 6,6 2.6 49,1 40,2 8,7 3,7 3,5 56,1 Издержки, ф. ст/га а лесная промышленность является низкорентабельной.

Частное лесное хозяйство в Великобритании также субсидируется путем отсрочки наследственных пошлин на растущий лес до его созревания, валки и последующей реализации. Морское хозяйство. Пло!цади, теоретически пригодные для производства биотоплнва, включают мировую акваторию и прибрежные водные пространства. На первый взгляд море имеет ряд преимушеств. Только небольшая часть морской среды используется в настоящее время для выращивания моллюсков, морских растений и т. д. Вопрос о том, какУю Роль здесь может сыгРать частнаЯ собственностьь остаетсЯ 29 31,4 Леса Запасенные территории, са- ванны и луга Тундры, пустыни, скалы, льды и т. д.

Культивируемые плошади Болота, марши, озера н т. д. Океаны 8,9 1,1 4,1 2,8 Примерно 62 2.2. УРОЖАЙ КУЛЬТУР И ФАКТОРЫ. ЛИМИТИРУЮЩИЕ У)'ОЖАЙ 10-25 Тропический лес Тропическое сельское хозяй- ство Лес умеренной зоны Сельское хозяйство умерен- ной зоны Пустыня Оксан Саванны и луга. Тунпра 20-80 5 — 20 10-30 0,01-0,02 1 — 2,5 4 — 16 0,05 -2,0 31 спорным. За территориальными водами лежат обширные водные пространства, которые можно использовать дпя производства биотоплива. Средняя стоимость продуктов, собранных за пределами территориаль.

ных вод, в настоящее время низкая, так что здесь в меньшей степени стоит проблема конкуренции. Слабо развитой остается технология выращивания. Эта технология должна обеспечить достаточное закрепление растений в грунте и обеспечение их питательными веществами.' Несмотря на явный интерес к морскому хозяйству со стороны специалистов, мы не можем с уверенностью утверждать, что море может быть включено в категорию площадей, пригодных для производства фотосинтетического топлива. Потенциальные возможности являются большими, однако мы сталкиваемся с неменьшими проблемами. За исключением прибрежных и устьевых областей, где продуктивность биомассы очень высокая (60 т сухой массы с 1 га в год), общая продуктивность морской среды очень низка (1 — 2 т/га в год), что эквивалентно продуктивности пустыни. Причины низкой продуктивности не всегда понятны; их чаще всего относят за счет недостатка макро- и микроэлементов.

Было предложено промышленное производство бурых водорослей в открытом океане вблизи берегов.США [7] . По расчетам, урожаи бурых водорослей должны быть высокими (38 т/га в год), однако стоимость производства бурых водорослей по сравнению с производством других форм биомассы на биотопливо будет также высокой (100 долл. на 1 т сухой обеззоленной массы) (8]. Высокая стоимость продукта в сочетании с высокой стоимостью процесса переработки (озопение в анаэробных условиях) едва ли позволяет метану, полученному из бурых водорослей, стать новым источником топлива: Производство первичной биомассы, Общее количество биомассы (в пересчете на сухое вещество), производимой в бйосфере, составляет по расчетам около 110 млрд.

т в год, из которых около 4 млн. т производится на обрабатываемой площади. Категории биомассы представлены в таблице 11 (3, 9]; основная ее доля приходится на леса и океаны. Если принять среднюю теплотворную способность биомассы равной 18 ГДж/т (сухое вещество), то общая энергетическая характеристика мировой биомассы выразится величиной 2000 млрд. ГДж в год. Средняя эффективность превращения падающей радиации равна примерно 0,04%. Малая доля этой энергии, получаемая человеком от лесного и сельского хозяйства, эквивалентна примерно 70 млрд.

ГДж; это количество энергии значительно меньше общей энергии, используе. мой человеком в форме топлива (около 300 млрд. ГДж) . Однако лесное и сельское хозяйство представляют основную часть человеческой деятельности. С точки зрения производства энергии, результат незначитель- 30 Тайница 11. Чистое производство первичной биомвзсм в различных условиях окружающей среды ный, но с точки зрения производства продуктов питания и Кормов для животных, он значителен. Производство материалов с содержанием энергии, аналогичным содержанию энергии в ископаемом топливе, означало бы революцию в мировом сельском и лесном хозяйстве.

Сравнение показателей содержания энергии в обычных видах топлива и в различных формах биомассы представлено в главе 1. Урожай с 1 га. Низкая эффективность превращения энергии излучения биосферой является результатом низких урожаев растительной массы с гектара. В таблице 12 показаны урожаи, составляющие от 5 до 80 т сухого вещества с 1 га в год на площадях, покрытых раститель- Таблица 12. Урожай фстосиитстической биомассы (включая корни) в различных условиях окружающей среды постыл, в сравнении с урожаями от 0,01 до 2,5 т в год в океанах, пустынях и тундре [9) . Лаже урожай 10 т в год дает только около 180 ГЛж/га в год энергии. Максимальное количество углеводов, полученных в результате фотосинтеза в лаборатории при красном свете, соответс~вуе~ эффективности энергии превращения 27 % 110 квантов/моль фиксированной СО,).

В сельском хозяйстве максимальные урожаи за короткие периоды эквивалентны только примерно 10% общей видимой радиации. В течение вегетационного периода эффективность превращения энергии может упасть до 0,9 — 1,6% для культур умеренного климата и до 5 % для тропических кулыур [9[. В условиях резкого недостатка влаги в пустынях или недостатка питательных веществ в океанах указанные значения могут снизиться в 20 раз.

Растительные сообщества умеренных зон, несмотря на среднюю эффективность превращения солнечной энергии, равную примерно 1%, в условиях интенсивного возделывания могут иметь значительно более высокий показатель эффективности. Общая продукция фотосинтеза целиком в условиях сельского и лесного хозяйства обычно не собирается. Значительная ее часть остается на месте, перегнивает и возврюцается в почву в виде питательных веществ и углерода. Продукция фотосинтеза, используемая человеком, зависит от культуры: у деревьев — стволы, у зерновых культур — зерно, у картофеля — клубни. Остальные части растений могут найти менее выгодное применение [например, солома или силос), но ценность растения определяется урожаем наиболее ценных его частей. В таблице 13 Таблица 13.

Рекордные и средние урожаи основных культур в США Таблица! 4. Средний урожай лшешшы в основных странах-производителях Таблица 15. Средний урожай кукурузы в основных странах-произволителях Нидерланды Великобритания Франция США Аргентина Австралия Турция Канада США Румыния Бразилия Южная Африка Индия 4,4 4,0 3,0 1,7 1,6 1,2 1,1 4,7 4,3 1,9 1,3 1,2 1,0 Срелннй урожай сухой массы, т/га Ре ко рлный урожай сырой массы, т/га Рекордный сбор сухого вещества, т/га Культура 4,4 1,8 1,4 5,7 10 19,3 14,5 7,4 94,1 121 18 14 6,4 19 29 Кукуруза Пшеница Соя Картофель Сахарная свекла показаны рекордные и средние урожаи основных культур в США [10] .

В таблице также показан сбор сухого вещества [11[. В других странах урожаи час~о ниже, чем те, которые считаются допустимыми в США. Средние урожаи пшеницы и кукурузы в основных странах-производителях прн еденыю таблицах 14 и 15 [12[. Порядок показателей урожайности по обеим культурам является анзлогичным, а энергосодержание собранной продукции составляет от 32 18 до 80 ГЛж/га [несоответствие данным таблицы 13 объясняется использованием иных источников информации). Средние урожаи стволовой древесины и сельскохозяйственных культур в США аналогичны и составляют от 3 до 4 т/га в год [13[, Однако деревья обычно выращивают на более бедных почвах, чем те, которые отводятся под сельскохозяйственные культуры. Лимитнруюшие факторы. Большинство растений растет в среде, являющейся в какой-то степени неблагоприятной для их развития [8[, Хотя адаптация и позволяет растениям выживать в более неблагоприятных условиях, процесс ее может происхоцнть за счет потери урожая биомассы.

Считается, что растения, произрастающие в естественных условиях, обладают скорее высокой способностью к воспроизводству, чем способностью давать высокий урожай. В течение столетий человек отбирал растения, дававшие высокий урожай тех частей растения, в которых он был заинтересован.

Урожай как н естественных условиях, так и в условиях, созданных человеком. связан с генетическим строением растения, а также со степенью удовлетворения его потребностей. Физи- 33 ческие потребности растения — это потребности в свете, тепле и субстра те для закрепления стебля и корней 1желательно, чтобы субстрат обла дал ионообменнымн свойствами для связывания питательных веществ) . Химические потребности — это потребности в воде, диоксиде углерода кислороде и минеральных элементах питания.

Факторы, ведущие к за медлению роста в благоприятных условиях окружающей среды, — это сорняки, болезни, вредители, сильные ветры, засоленность.и щелочность почвы, присутствие токсических соединений. В США была разработана классификация площадей 110) в соответствии с наличием лимитирующих факторов (табл. 16) . Только 12% почв свободны от влияния фак торов, лимитирующих беспрепятственное пополнение питательных веществ, вынесенных с урожаем. Таблица 16. Факторы, лимитирующие урожайность а ПЯА 25 20 17 16 7 Засуха Мзлеппепорспные почвы Низкие температуры Вьюскан влажность Заселенность,щепсчнссть 34 Ослабление действия лимитирующих факторов.