Энергия и цивилизация

Подъем воды с помощью мускульной силы человека был утомителен и занимал много времени, энергозатраты при нем выглядели немалыми, но зато он приносил вознаграждение в виде более высоких урожаев. Когда орошение дает дополнительную воду растениям в жизненно важный период роста, то возврат полезной энергии, сосредоточенной в пище (исключая затраты на создание и поддержание ирригационных каналов), с легкостью достигает величины в 30 (примечание 3.9). Создание дефицита воды во время менее важных отрезков времени может все же вернуть в 20 раз больше энергии в виде дополнительного урожая по сравнению с пищей, нужной крестьянам, приводящим в движение водяные лестницы.

Примечание 3.9. Энергоотдача китайского орошения

Полевые исследования показали, что урожай озимой пшеницы уменьшится наполовину при нехватке воды в 20 % за год, если эта нехватка придется на ключевой период цветения (Doorenbos et al. 1979). Хорошая жатва поздней Цинь в 1,5 т/га таким образом упала бы на 150 кг с типичного поля в 0,2 га. Чтобы ликвидировать дефицит в 10 см дождя с помощью орошения, необходимо 200 тонн воды, но реальное поступление из канала должно вдвое превышать эту массу. Причина в том, что эффективность орошения, доля подведенной воды, на самом деле использованной растениями, составляет обычно 50 % в случае простого полива по бороздам. Вторая половина воды теряется из-за просачивания в почву и испарения. Подъем 400 тонн воды с помощью лестницы с двумя крестьянами потребует, если высота менее 1 метра, около 80 часов. Подобная работа обойдется в около 65 МДж дополнительной энергии пищи, а увеличенный урожай пшеницы будет содержать (после того как мы уберем 10 % на посевные семена и на потери хранения) около 2 ГДж перевариваемой энергии. Следовательно, водяная лестница позволяет вернуть примерно в 30 раз больше энергии, чем было потрачено на нее.

В рисоводческих регионах Китая внесение навоза животных и отходов человека составляло в среднем 10 т/га в конце XIX и начале XX века. Огромные количества органических отбросов собирались в малых и больших городах и перевозились в сельскую местность, создавая развитую транспортную сеть. Высокая интенсивность использования навоза в Китае вызывала восхищение у путешественников из Европы, которые (что очень любопытно) не осознавали, насколько это похоже на то, что происходило у них дома несколько раньше (King 1927). Но никакая другая культура не превзошла высочайшие известные показатели применения органических отходов для поддержания интенсивного земледелия в районе дамб и прудов провинции Гуандун в Южном Китае, где использовали от 50 до 270 тонн свиных и человеческих экскрементов на гектар (Ruddle and Zhong 1988). Внесение навоза и других материалов, от куколок шелкопряда до ила из каналов и прудов, от травы до жмыха, еще больше увеличивало затраты труда на собирание, ферментирование и распределение этих материалов. Ничего удивительного, что по меньшей мере 10 % всего труда в традиционном китайском земледелии уходило на возню с удобрениями и на Северо-Китайской равнине интенсивное внесение удобрения под пшеницу и ячмень было самой затратной по времени работой как для человека (приближаясь к одной пятой), так и для животных (около одной третьей). Но подобное вложение приносило хорошую отдачу: возврат полезной энергии составлял обычно более 50 (примечание 3.10).