Продолжая анализ расхода энергии на выращивание кукурузы, следует учитывать затраты энергии, необходимые для управления экосистемой и получения биомассы кукурузы вместо биомассы естественной растительности.
При проведении этого анализа сравнивали три системы возделывания кукурузы, в которых используются ручной труд, трактор и лошадь.
Для выращивания кукурузы при привлечении только ручного труда в Мексике, где используется подсечно-огневая технология возделывания, требуется человек с топором и мотыгой, а также определенное количество семян. Затраты энергии на ручной труд определяются из расчета 3500 ккал на человека в день. При этом предполагается, что это количество непосредственно поступает к человеку после использования в пищу выращенного им зерна кукурузы. В связи с тем что в системе применяется ручной труд на протяжении 1144 ч, в целом требуется 143 чел.-дня или поступление энергии в количестве 500 500 ккал. Для рассматриваемой производственной системы этот вклад энергии наибольший. Затраты энергии на ручной труд увеличатся, если учитывать другие затраты энергии, необходимые для жизни фермера. Среди них расход энергии на пошив одежды, строительство жилища, транспорт, обучение в школе, содержание полиции и защиту от огня.
Необходимый вклад энергии увеличивается еще в большей степени, если принимать во внимание затраты энергии в расчете на всю семью фермера.
При определенных обстоятельствах для подсечно-огневой системы сельскохозяйственного производства можно учитывать энергию, которая образовалась при сжигании деревьев и другой растительности, произраставших ранее на этом участке. Однако мы рассматриваем относительно простую систему, принимая во внимание только то содержащееся в зерне кукурузы количество килокалорий, которое требуется для компенсации затрат энергии человека при ручном труде.
После суммирования энергии ручного труда, затрат энергии на производство топора, мотыги, а также на получение семян общие затраты энергии на выращивание кукурузы при использовании ручного труда составляют только около 553678 ккал/га. При урожае кукурузы 1944 кг/га, содержащем 6,9 млн. ккал/га, отношение затраченной к полученной с урожаем энергии составляет около 12,5.
В этой системе энергия природного топлива используется только для изготовления топора и мотыги. Принимая во внимание затраты энергии природного топлива в количестве 16 570 ккал, соотношение затрат и выхода энергии составляет около 422 ккал в полученном зерне кукурузы на каждую килокалорию израсходованной энергии природного топлива.
Распределение энергии в интенсивном земледелии, где широко используются трактора, существенно отличается от распределения энергии в экстенсивном земледелии при использовании только ручного труда. Выращивание кукурузы в США — типичный пример широкого использования энергии машин в сельскохозяйственном производстве. Затраты ручного труда значительно снизились по сравнению с системой земледелия в Мексике, где используется только ручной труд. Они в среднем составляют только 12 ч или около 7000 этих затрат в системе с ручным трудом. Вклад энергии ручного труда в систему земледелия, характерную для США, составляет только 7000 ккал за вегетационный период, что значительно меньше каких-нибудь других производственных затрат.
В противоположность низким затратам ручного труда отмечается значительное увеличение потребления энергии природного топлива, на котором работают машины, заменившие человека. В 1980 г. потребление энергии природного топлива на 1 га посевов кукурузы составляло в среднем около 8,4-106 ккал/га, что эквивалентно 840 л нефти. Принимая во внимание, что урожай кукурузы около 7,0 т/га содержит 24,5-106 ккал, отношение затраченной к полученной с урожаем энергии равняется 2,9. Отметим, что вклад в систему энергии природного топлива составляет около 12 % солнечной энергии, поглощенной растениями кукурузы (69-106 ккал).
Затраты энергии при возделывании кукурузы можно проанализировать иным образом, подставляя вместо энергии природного топлива и трактора энергию, затрачиваемую лошадью. С этой целью энергия трактора заменяется энергией лошади, используемой в течение 120 ч, и энергией ручного труда на протяжении 120 ч. Согласно проведенным оценкам, для того чтобы прокормить лошадь массой 682 кг, требуется 136 кг зерна кукурузы и 136 кг сена. Считается, что зерно кукурузы будет поступать непосредственно из полученного урожая. Сено, необходимое для обеспечения работы лошади на 1 га посевов кукурузы, должно быть получено на сенокосе, что предполагает использование дополнительных 0,2 га земли. Таким образом, основываясь на современных высоких урожаях зерна кукурузы и сена, площадь сельскохозяйственных земель, необходимых для кормления лошади, увеличивается на 20 %.
Существенным отличием производственной системы, в которой используется энергия лошади, от производственной системы с трактором является 10-кратное увеличение применения ручного труда. Общие затраты энергии в производственной системе с лошадью равняются 7,2-109 ккал, тогда как в системе с трактором они составляют 8,4-109 ккал. Снижение затрат энергии при использовании лошади приводит к более эффективному применению энергии в данной системе, чем в производственной системе с трактором. Несмотря на то что соотношение затраченной к полученной с урожаем энергии для системы, в которой используется лошадь, составляет 3,4, а его величина для системы с трактором равняется 2,9, в настоящее время экономически не оправдана система выращивания кукурузы при применении энергии лошади, так как она требует большого объема работ, выполняемых вручную.