Синтетические азотные удобрения, которые мы получаем из аммиака, синтезируемого в процессе Габера – Боша (самый распространенный продукт – мочевина), сегодня обеспечивают около половины азота, необходимого сельскохозяйственным культурам во всем мире; вторую половину растения получают из севооборота с бобовыми, переработки органических отходов (навоз и пожнивные остатки) и из атмосферных осадков. На сельскохозяйственные культуры приходится приблизительно 85 % пищевых белков (остальное мы получаем из мяса, рыбы и морепродуктов), и это значит, что без синтетических азотных удобрений мы не сможем получить достаточно еды с учетом превалирующих диет, характерных для более чем 3 млрд человек – это больше суммарного населения Китая (где синтетические азотные удобрения уже обеспечивают более 60 % урожая) и Индии. По мере того как растет численность населения в некоторых азиатских странах и во всей Африке, доля человечества, зависящего от синтетических соединений азота, скоро достигнет 50 %.
В Китае до сих пор часть аммиака производят из каменного угля, но в остальном мире используют процесс Габера – Боша, азот для которого получают из воздуха, а водород – из природного газа (по большей части метана, CH4); кроме того, газ служит источником энергии, необходимой для синтеза, а ее требуется много. В результате синтез аммиака и последующее производство, транспортировка и применение твердых и жидких азотных удобрений в настоящее время дают около 1 % мирового выброса парниковых газов, и у нас нет промышленной безуглеродной альтернативы, подходящей для массового производства 150 млн тонн аммиака (NH3) в год.
Гораздо сильнее тревожит то обстоятельство, что из-за применения удобрений азот массово выделяется в окружающую среду (улетучивание, утечка и денитрификация). Нитраты загрязняют пресную воду и прибрежные моря (вы- зывая расширение мертвых зон), осаждение нитратов из атмосферы приводит к окислению природных экосистем, а закись азота (N 2O) в настоящее время считается третьим по значению парниковым газом после CO2 и CH4. Последняя оценка подтвердила, что по сравнению с началом 1960-х гг. эффективность использования азота в мире снизилась на 47 % – более половины внесенных удобрений теряются, не входя в собранный урожай.
Богатым странам синтетического азота хватает, но для того, чтобы накормить около 2 млрд человек, которые в ближайшие 50 лет появятся на свет в Африке, потребуется существенно увеличить объем его производства. В целях сокращения будущих потерь азота необходимо сделать все возможное для повышения эффективности внесения удобрений, сокращения объема пищевых отходов (см. главу «Пищевые отходы: непростительно много») и перейти на умеренное потребление мяса (см. главу «Мясо нужно есть с умом»). Даже эти меры полностью не избавят нас от выделения азота в окружающую среду – но это цена, которую мы платим за рост численности населения планеты с 1,6 млрд человек в 1900 г. до 10 млрд в 2100 г.
Пшеница: умножаем урожай
Какова средняя урожайность пшеницы в Центральной Франции, на востоке Канзаса или на юге провинции Хэбэй? Ответить на этот вопрос могут немногие, если не считать фермеров, производителей сельскохозяйственной техники и удобрений, агрономов, которые их консультируют, и ученых, которые выводят новые сорта. Причина в том, что в современных обществах люди, за исключением крошечной доли населения, не имеют никакого отношения к выращиванию сельскохозяйственных культур. Однако многое из того, что мы едим – хрустящий багет, круассан, булочка для гамбургера, пицца, паровые булочки (маньтоу) и вытяжная лапша ламиан, – начинается с пшеницы.
Но даже те, кто считает себя высокообразованным, хорошо информированным и может рассказать об улучшении характеристик автомобилей и расширении возможностей компьютеров и сотовых телефонов, понятия не имеют, насколько выросла за XX в. урожайность главных зерновых культур – в три раза, в четыре или на порядок. Однако именно этот многократный рост, а не достижения сотовых телефонов или возросший объем облачных хранилищ позволил с 1900 по 2020 г. почти в пять раз увеличить население. Как же менялась урожайность пшеницы, главной зерновой культуры в мире?
В прошлом урожаи пшеницы были низкими и нестабильными, но воссоздание долговременных тенденций по-прежнему предмет споров. Это относится даже к относительно хорошо задокументированной (на протяжении почти тысячи лет) истории урожаев пшеницы в Англии, которые обычно выражались как отношение собранного урожая к посаженным семенам. При плохом урожае до 30 % собранного зерна приходилось сохранять в качестве семян на следующий год, и обычно эта доля не опускалась ниже 25 %. В раннем Средневековье урожаи зачастую были очень низкими, 500–600 кг с гектара. Урожайность больше 1 т/га стала обычной только в XVI в., а к 1850 г. средняя урожайность составляла около 1,7 т/га – примерно в три раза больше, чем в 1300 г. Затем сочетание различных мер (севооборот, в том числе с бобовыми, «связывающими» азот; полевой дренаж; более интенсивное внесение навоза и новые сорта сельскохозяйственных культур) подняло урожайность выше 2 т/га – в то время, когда во Франции она не превышала всего лишь 1,3 т/га, а американские Великие равнины давали только 1 т/га (и такая урожайность была средней по стране до 1950 г.!).
Резкий рост урожайности после многих веков медленного прогресса произошел только после появления короткостебельных сортов пшеницы. Традиционная пшеница была высокой (почти такой же высокой, как крестьяне на картинах Брейгеля, которые пожинали колосья) и давала в пять раз больше соломы, чем зерна. Первая современная короткостебельная пшеница (выведенная на основе растений из Восточной Азии) появилась в Японии в 1935 г. После Второй мировой войны этот сорт привезли в США и отдали Норману Борлоугу в Мексику, в Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT, Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo), и Борлоуг вместе с коллегами в 1962 г. вывел два высокоурожайных полукарликовых сорта пшеницы (которые давали столько же зерна, сколько и соломы). Мир получил беспрецедентную урожайность, а Борлоуг – Нобелевскую премию.
В период с 1965 по 2017 г. среднемировая урожайность пшеницы почти утроилась, с 1,2 до 3,5 т/га; в Азии она выросла более чем в три раза (с 1 до 3,3 т/га); в Китае – более чем в пять раз (с 1 до 5,5 т/га), а в Дании, и без того чрезвычайно высокая даже пятьдесят лет назад, – больше чем в два раза, с 4,4 до 9,1 т/га! За это время мировой сбор пшеницы почти утроился, до 775 млн т, тогда как численность населения выросла в 2,3 раза, в результате чего производство зерна на душу населения выросло на 25 %, – и миру хватило пшеничной муки и для немецкого Bauernbrot (для него требуются и пшеничная мука, и ржаная), и для японской лапши удон (пшеничная мука, соль, вода), и для классического французского пирожного «наполеон» (слоеное тесто для коржей замешивают из муки и масла, добавив немного воды).
