Energy resources of long-term pasture ecosystems
Authors: Привалова К. , Каримов Р. , Алтунин Д. 
Published: August 2021

В ФНЦ ВИК им. В. Р. Вильямса проводятся длительные опыты, заложенные М.С. Афанасьевой и П.И. Ромашовым в 1946 году на суходоле временно избыточного увлажнения с дерновоподзолистой суглинистой почвой. В статье дана количественная оценка суммарного производства валовой энергии на долголетних пастбищных экосистемах на основе нового метода энергетической оценки луговых агроэкосистем. Приведены конкретные энергетические показатели по накоплению валовой энергии и распределению её в надземной и подземной массе и изменению энергоёмкости плодородия почвы. Новизна использованной методики заключается в том, что впервые оценка пастбищных агроэкосистем проведена на основе баланса поступления и расхода валовой энергии, позволяющей обосновать роль антропогенных затрат и природных факторов и их взаимодействие. При долголетнем (свыше 70 лет) использовании пастбищных экосистем с неудобряемыми фитоценозами суммарное воспроизводство валовой энергии может достигать 3,6 тыс. ГДж/га, а на фоне полного минерального удобрения 9,4 11,1 тыс. ГДж/га. В структуре накопления валовой энергии основная доля (80 93) приходится на надземную массу фитоценозов, суммарная энергоёмкость подземной массы и плодородия почвы составила только 7 20 в результате снижения темпов продуцирования подземной массы после второго десятилетия жизни травостоев. Совокупные антропогенные затраты на производство валовой энергии возрастали по сравнению с техногенной системой (без удобрений) в 2,1 3,5 раза в результате увеличения доз минеральных удобрений и на 33 76 в интегрированной и техногенноорганических системах. Однако окупаемость их за счёт увеличения производства валовой энергии составляла 5,2 6,7 раза при внесении полной смеси удобрений, при внесении PK 9,9 раза, при внесении навоза 6,0 6,8 раза. Это объясняется значительным повышением энергоёмкости природных факторов и мобилизации их в продукционный процесс. Мобилизация природных факторов в дополнительное накопление валовой энергии пастбищными агробиогеоценозами соответствует, с учётом энергетического эквивалента на дизельное топливо 52,7 МДж/кг, 1,7 т/га в год при интегрированной системе, 2,0 2,4 т/га при техногенноминеральных и 1,2 1,3 т/га при техногенноорганических системах.

Longterm experiment started in 1946. The article presents the data on gross energy productivity determined by the new method of grassland evaluation as well as its accumulation and distribution in tops, roots and soil. For the first time energy income and consumption were used to characterize the effect of anthropogenic and natural factors on ecosystems. Longterm (over 70 years) crop cultivation under no fertilization provided 3.6 thousand GJ ha1 of energy, on the background of NPK 9.4 11.1 thousand GJ ha1. Energy mainly accumulated in tops (80 93) while roots and soil contained only 7 20 of energy due to the decreased rate in underground mass production after 20 years. Total anthropogenic costs increased by 2.1 3.5 times compared to the natural background as fertilizer rate rose, and by 33 76 in integrated and organic systems. But due to the increase in energy production their payback improved by 5.2 6.7 times under NPK application, 9.9 times on the background of PK and 6.0 6.8 times when using manure. Transformation of natural factors into the additional gross energy content corresponded to 1.7 t ha1 per year for the integrated system, 2.0 2.4 t ha1 for the mineral system and 1.2 1.3 t ha1 for the organic system.