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应用冬小麦的氮肥。
应用冬小麦的氮肥。 信贷:xTim公证人除股票的照片。
食品和农业
2023年2月9日16:00时

可以减少肥料排放到2050年的当前水平的五分之一

欧尔德怀尔

02.09.23

欧尔德怀尔

下午1:00 09.02.2023 |
食品和农业 可以减少肥料排放到2050年的当前水平的五分之一

化肥可以减少排放到2050年大约五分之一的当前水平不需要开发新技术,一项新的研究发现。

这项研究发表在自然的食物,看了生产、贸易和氮肥的使用世界各地的量化他们的总温室气体排放。

研究发现,就其本身而言,使氮在作物更高效的使用可以减半合成肥料的需求,这将减少他们的碳排放总量。一些其他的建议操作包括使用可再生能源和核能电力生产的化肥。必威体育在线注册

通过结合所有可用的干预,研究人员轮廓,氮肥可以排放削减84%,到2050年,比之前估计的更高的图。

然而,研究合著者告诉碳短暂,这个数字将达到“非常具有挑战性”,“无论在经济上还是实际的必威手机官网实现”。

Emissions-heavy流程

氮肥被称为“20世纪最重要的发明”的环境科学家法克教授在昨日发表的一篇文章自然在1999年。

他们大致分为两类,有机和无机。(后者有时被称为化学、矿物或合成肥料。)

有机化肥大多是由作物残留物或动物粪便或依然存在,例如肥料或堆肥。无机或合成肥料是由化学制造材料。这两种类型的肥料用于促进植物生长和提高作物产量。

他们的广泛使用增加了全球粮食产量,但这些化肥也导致了许多对环境的负面影响,包括在附近的河道造成有害藻华,土壤酸化和温室气体排放。

当氮肥应用领域,一些环境元素的丢失——会渗透到土壤,冲进附近的水或向大气中释放蒸汽。

氮肥在土壤微生物分解产生一氧化二氮(一氧化二氮)——一种温室气体的近300年倍的二氧化碳。此外,生产化肥是一个能源密集型的过程,自己负责全球二氧化碳排放总量的近1.5%。必威体育在线注册

一个2020年的研究发现,全球粮食生产氮肥的使用可能会威胁到努力阻止全球变暖控制在2摄氏度以内。

这项新的研究估计,氮肥的生产和使用食品种植占大约5%的全球温室气体排放。

研究考察了合成化肥和有机的全球流动,看2019年的排放量。它发现,三分之二的温室气体排放都来自于使用氮肥只有三分之一发生从生产阶段。

跟踪氮肥质量流,研究人员使用的数据的生产和消费化肥在9个不同的地区,考虑如何在每个地区排放密集型化肥生产。

术语表
有限公司2相当于:温室气体二氧化碳当量,表达或当量二氧化碳。对于一个给定的数量,不同的温室气体在大气中陷阱不同数量的热量,一个量被称为…阅读更多

他们估计排放26亿吨二氧化碳当量(当量二氧化碳)发生的生产和使用在2019年合成氮化肥和粪肥。

肥料应用于土壤的研究人员发现,平均而言,合成化肥的排放近两倍。他们写道,因此,肥料是“目前不是一个适当的替代合成化肥”的温室气体减排。

实现效率

研究探讨了潜在的排放影响不同的干预措施,比如使用可再能源驱动电力生产,降低整体对化肥的需求,提高他们的效率。

下面的图表显示了不同的未来排放场景实现通过干预措施,诸如增加氮效率和改变氨生产的方法。

过去和未来温室气体排放相关合成肥料对不同缓解干预研究中评估。
过去和未来温室气体排放相关合成肥料对不同缓解干预研究中评估:保持“常态”(红线),组合的变化(绿色)和组合的变化与化肥替换(蓝色)。行代表的最佳估计排放的平均价值在不同的场景和酒吧的每一行代表一个95%置信区间。图表显示的排放从何而来,估计随着时间的减少。来源:高和Serrenho (2023年)。

提高效率是“最有效的策略来减少排放”,研究人员说。

目前,全球作物的氮肥利用效率是42%——这意味着,只有42%的氮用于土壤被植物。通过增加水平效率约67%,取得了在美国和加拿大,据2015年的研究——新的研究发现化肥总需求可能在2050年减少了48%。

需要相结合的方法取得更好的效率,包括适当的灌溉、作物育种,可以更好地利用氮肥和应用正确的化肥以正确的速度,时间和地点。

在世界的很多地方,氮气的用量对农作物——通过人工和天然来源——是“比作物的氮需求更大”目前,研究补充道。

下面的地图,在2022年首次出版必威手机官网篇关于化肥和气候变化,确定了过量的氮的数量在全球范围内每公顷的农田。

过量的氮用
的“超额”氮应用世界各地每公顷的农田,计算氮输入和氮的数量之间的差异在收获庄稼。蓝色颜色表明过量的氮被应用,而黄色表示“挖掘”——使用氮氮比。深颜色显示大的过剩的氮应用程序。地图由乔·古德曼碳简短。必威手机官网在数据(改编自我们的世界2013年)。数据来源:西方et al。(2014年)。采用的名称和陈述的材料在这张地图上并不意味着任何意见的表达的碳简短的关于任何国家的法律地位、领地、城市或地区或其当局,或关于其边界的划定界限。必威手机官网

生产和使用还需要在努力减少肥料排放,无碳化的研究发现。电气系统由可再生能源可以产生相当大的影响生产排放。

氮气和氢气需要生产复合氨,占氮肥的支柱。氢是目前使用化石气体产生,但这个过程可以减少排放的如果是而不是通过水和电(这一过程被称为电解)由可再生能源和核能。

看着施肥,研究了三种可能的路线打击排放:减少需求,减少氧化亚氮排放直接和改变化肥的混合类型。

研究报告合著者,安德烈·卡布瑞拉博士Serrenho助理教授剑桥大学说,减少84%的数字可以部分实现通过改变形式的氮用于化肥。他告诉碳简要:必威手机官网

“如果不是使用尿素,我们使用硝酸铵,我们可以进一步提高略减少,从80%降至84%。

“但改变混合肥料本身只会排放储蓄后我们所做的一切。在当前的条件下,如果我们做替换我们最终将更多比其他排放到大气中。”

用氮肥料的类型本身并不减少排放,研究表明,就其本身而言,它实际上会导致排放增加了3%。减少更换时只看到与其他干预措施。

硝铵和尿素氮的来源,但使用硝酸铵的排放量可以从使用尿素,显著低于a2021年的研究说。

提高氮肥利用效率将有助于减少对氮肥的需求;这个需求减少会显著降低排放。

研究还说,“硝化抑制剂的使用可以减少总排放量。

硝化抑制剂(pdf)的化学物质被添加到化肥氮限制损失当肥料应用于农田。氮损失会导致土壤酸化;石灰石是常见的使用为了解决这一酸化。所以减少氮肥损失也降低了要求石灰石纠正酸化,从而减少总排放量。(当石灰与土壤酸度、反应生产二氧化碳)。

下面的图表显示了合成肥料排放的“常态”场景,2050(左)和不同的排放影响干预被认为在研究中(右)。

过去和未来温室气体排放的合成氮肥每年数百万吨二氧化碳当量。
过去和未来温室气体排放的合成氮肥每年数百万吨二氧化碳当量。图(左)显示了过去的平均值(黑色)和预测(红色)排放在2010年和2050年之间在一个“常态”的场景”。灰色区域代表95%置信区间。列(右)显示的最大不同的干预措施,到2050年减排潜力应用于隔离。信贷:高和Serrenho (2023)。

缓解乐观

Serrenho说清洁能源是一个“非常重要的必威体育在线注册”因素等同于化肥,并补充道:

“我们知道的一个动作,我们必须实现低碳社会涉及的所有我们的能源使用,从可再生能源或核能发电。必威体育在线注册

“在氨生产和肥料的情况下,如果我们要通过电解生产氢我们用来氨我们将需要大量的电力。电力需求来自可再生能源或核,否则我们将仍然有大量的排放与氨生产有关。”

许多这样的减排行动可以部署在同一时间,“从而提高总减排潜力”,研究人员写道。

教授Mark Sutton环境物理学家英国生态与水文中心表示欢迎,缓解“乐观”的路线,并补充说该研究是一个有用的时候设置后全球目标减少营养损失。

目标,同意在一个更广泛的框架(pdf)COP15生物多样性峰会在蒙特利尔,旨在减少一半营养损失到2030年环境。萨顿告诉碳简要:必威手机官网

“我认为真正新的[研究]这是非常高水平的说“我们可以做到”,这就是为什么它是一个挑战社区,对于那些说我们不能去那么远。

“我没有看到整个组所有排放源组合显示野心。”

减少一些干预措施的组合收益率非常高的利率在本世纪中叶。一个场景中,研究人员研究表明,2050年排放总量减少78%当水氨生产电解结合减少对化肥生产的需求和硝化抑制剂的使用。

研究补充说,所有的干预研究“高技术准备水平”,这意味着它们可以部署大规模的在不久的将来。

但是缓解选项可能不容易部署,研究说。例如,更新生产设备可以应用电解水和氨合成的电加热。但是在旧的设施,它可能更容易一些碳捕获和储存(CCS)现有的设备。

地理变化适当的碳捕获和存储盆地或风力发电可用性也可能影响当地的适应措施。电加热的场景在这项研究中,风力发电是假定为生产提供热量,但这在多大程度上是可能的在世界各地不同。

萨顿说,这项研究应该“玩到争论措施”需要从化肥减排和提高整体效率,增加:

“超越是如何到达那里。如何让业务移动和显示有一个生意的机会如果他们领导人的变化,而不是落后。”

高,y, Serrenho交流(2023)氮肥可以减少温室气体排放到2050年五分之一的当前水平与综合干预,自然食物,doi: 10.1038 / s43016 - 023 - 00698 - w

Sharelines从这个故事
  • 可以减少肥料排放到2050年的当前水平的五分之一
  • 合成化肥减排需要需求减少和更多的可再生能源

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