氮肥的发明被称为“20世纪最重要的发明”。额外的营养物质添加到作物使得世界人口增长——从1900年的16亿人到现在的近78亿人。
虽然化肥使全球粮食生产扩大,农业的集约化付出代价——环境、气候和人类的健康,动物和土壤一样,科学家告诉碳短暂。必威手机官网
全球生产化肥负责年度二氧化碳排放量的1.4%左右,和化肥使用的客座率温室气体排放的主要贡献者。
现在,科学家和农民面临着一个新的困境:如何养活人口继续增长,同时减少农业对气候和环境的影响。
一些试图结束他们的化肥使用,而另一些则考虑如何减少养分损失优化施肥和管理。和其他人正试图恢复丢失的营养从浪费,在那里他们可以回收到农场。
而农业排放的问题已经开始使其进入国际气候谈判,仍有很长的路要走,一位科学家告诉碳短暂。必威手机官网但今年早些时候,乌克兰俄罗斯入侵随后的化肥价格上涨——离开许多研究人员乐观地认为,变化是在地平线上。
在本文中,简要探讨了碳施肥的历史,必威手机官网农业工业化的环境成本,以及世界如何减少其依赖合成,化石燃料的化肥。
- 世界各地的化肥使用怎么样?
- 怎么合成化肥改变世界?
- 合成化肥是怎么产生的?
- 化肥的气候影响是什么?
- 有机肥料与合成的吗?
- 乌克兰的俄罗斯入侵如何影响化肥市场?
- 政府在做什么来调节化肥使用?
- 农业实践如何减少化肥的依赖?
- 世界如何减少肥料浪费?
世界各地的化肥使用怎么样?
除了二氧化碳和水,植物需要三个主要营养物质大量为了成长:氮、磷、钾。这些营养物质吸收植物的根系从土壤中,有几个不同的角色。
除此之外,氮是叶绿素的重要组成部分,它需要光合作用,和氨基酸至关重要的为工厂的发展。磷是参与植物产生能量的方式。必威体育在线注册钾离子起着关键的作用在调节植物传输和如何使用水。
尽管氮是地球上最丰富的元素,它主要是发现“惰性”大气中氮气。其惰性自然意味着工厂无法将这氮纳入细胞。相反,植物需要一个反应,或“生物可用”,为了建立新的表单元素的生物量。
在没有人工干预的情况下,植物的土壤中的养分平衡保持谨慎。某些微生物共生共存的生活豆类和其他植物,空气中的氮气“修复”成植物可以利用的形式,如氨。下图显示了流程改变土壤中氮素转化为不同的形式。
虽然这三个主要营养成分是自然土壤中发现,几千年来,人类一直在增加化肥的形式促进植物生长,提高作物产量。
化肥大致可以分为两类:有机肥料和无机化肥,有时被称为化学或合成化肥。在一起,氮、磷、钾化肥被称为“氮磷钾肥料”。
的“八大化肥“机密的DTN美国数据和分析公司三含有氮和磷的混合物,四是nitrogen-only,剩下的一个是含钾的产品。
如今,世界上应用超过100吨每年合成氮肥的作物,数据显示(pdf)联合国粮食和农业组织(FAO)。周围一半这是用来提高谷物的生产——主要是玉米、小麦和大米。此外,大约50吨的磷钾化肥和40多吨每年使用。
6家公司有市值在数百亿美元:加拿大的Nutrien,澳大利亚西农集团,美国CF的行业,沙特基础工业公司Agri-Nutrients公司(原沙特阿拉伯化肥公司),美国马赛克公司和ICL集团前以色列化工有限公司
如下图所示,合成化肥使用高在美国、加拿大和西欧,在大规模机械化农业是一种常态。几家大型的使用也很高,快速增长的经济体,包括巴西、中国和印度。相比之下,使用化肥是低在大多数非洲国家,与埃及作为一个明显的例外。
这个用世界各地差别很大,这取决于类型的作物,土壤质量和无数其他因素。美国近一半的肥料应用用在玉米地里,而大豆作物负责巴西40%的化肥消费,根据一项2017年的报告(pdf)国际肥料协会和国际植物营养研究所。
化肥使用在一些其他国家更高度倾斜。例如,在马来西亚83%的化肥使用应用于油棕种植园,而只有不到90%的新西兰草地施肥。这些地区差异扩大到肥料应用的类型。从大豆,与其他豆类,能够解决自己的氮,这些种植园需要高投入的磷和低氮肥的使用。
怎么合成化肥改变世界?
工业规模,氮肥使用化学反应称为Haber-Bosch过程。最初开发的20世纪早期,反应气体燃烧化石产生氢气。过程然后将氢气和空气中的氮,粉碎他们在高温高压氨,如下图所示。
弗里茨·哈伯(德国和卡尔·博世赢得了诺贝尔化学奖(分别为1918年和1931年)在识别工作的发展过程和其他高压化学反应。然而,直到第二次世界大战之后,化肥使用全世界开始飙升。自1960年以来,每年化肥的使用量增加了近10倍,根据政府间气候变化专门委员会政府间气候变化委员会(IPCC) 2019年特别报道气候变化和土地。
这些增加化肥的使用与增加粮食产量,全球谷物产量增长在同一时期3至4倍。
“所有增加的粮食需求不断增长的人口是可能的因为这个发明,”说JK Ladha博士,一个农学家和土壤微生物学家加州大学戴维斯分校。
下面的图表显示了世界人口和化肥使用增长同时自第二次世界大战的结束。
一个经常被引用的统计数据估计,氮肥负责喂养世界人口的一半。然而,这一数字是“非常破旧的”,说教授Mark Sutton环境科学家英国生态与水文中心的作者之一纸图的发源地。
他解释说,这个数字是基于当前的饮食,而自己被化肥的广泛使用使。“我们不是一直吃high-meat饮食,世界可能显然美联储更多的人以更少的肥料,”萨顿告诉碳简要:必威手机官网
“我们不会有这些牲畜排放,如果我们没有足够的氮气来养活那些动物来增加我们的人口。”
这种快速扩张的合成化肥使用正值绿色革命,农业生产增加了大规模推动世界各地在1960年代,特别是在南半球。绿色革命与发展的新的作物品种,转基因产生更高的收益,增加使用农用化学品、灌溉和机械化。但是所有的这些提高生产率只有通过升级化肥生产,萨顿说:
“(基因工程)是绿色革命的引擎——高产基因品种,但燃料的绿色革命,发动机,是肥料。”
合成化肥是怎么产生的?
合成肥料的质量采用对环境代价很大。因为这是哈勃-博施方法在高温和压力,与它相关的温室气体排放是实质性的。
事实上,生产氨化肥负责大约1%的全球能源使用和二氧化碳排放量的1.4%——几乎相当于的排放必威体育在线注册德国。大约40%的化石气体输入过程,燃料燃烧反应,剩下的60%被用作原料。
到1970年,科学家们拉响了警报,可持续性的绿色革命。一篇文章发表在杂志上生物科biwei6868学那一年问,“绿色革命有多绿?”,而发表的一篇论文美国农业经济学杂志》上同年提出的“一代又一代的问题”的技术革命了。
与氮、磷、钾在地球内部数量有限。正因为如此,他们提出了自己的独特的挑战,自己的对环境的威胁。
磷铁矿、磷矿开采,然后处理硫酸生产磷酸,可转化为一系列不同的磷酸盐化肥。
地图强调,世界磷沉积高度集中,大约85%的全球供应发现仅在五个国家——70%的总储量发现摩洛哥和西撒哈拉。其他主要生产国中国、美国和俄罗斯。
这个浓度的储量和产量使世界大部分地区容易受到干扰和其他市场力量。例如,在2008年全球金融危机期间,磷的价格上涨800%。类似的价格飙升观察到的俄罗斯入侵以来,乌克兰在2022年2月。
与许多可榨出的资源,高质量的磷储备通常是第一个被耗尽。纯净的存款已经用尽,更多的岩石开采得到相同数量的可用的磷。这些不纯存款也需要更多的深加工去除有害杂质,如镉、砷和铅。如果处理不当,这些污染物可以在田野和最终传播的植物。
尽管讨论化肥倾向于关注的环境影响氮、磷的限量地球意味着资源实际上是一个更为紧迫的问题,说席琳Vaneeckhaute博士环境工程师拉瓦尔大学在魁北克。“真是快速消耗,”她告诉碳短暂。必威手机官网
此外,其周边地缘政治紧张局势的最大供应商意味着讨厌谈论磷化肥行业,萨顿说。“现在我们开始讨论磷、行业变得很紧张,”他说:
”的核心,这种困难是关于土地资源,尤其是西撒哈拉…化肥行业不想谈。”
西撒哈拉是争议地区,部分由摩洛哥和部分阿拉伯撒哈拉民主共和国,代表该地区的土著萨拉威人的人。西撒哈拉指责摩洛哥非法开采和出口磷酸盐在Sahrawi-controlled部分领土。这种冲突的结果,而参与氮已经建立,磷是在“慢速”,萨顿说。
钾、钾,也是一般采自存款。各种化学过程可以用来把矿石变成一个有用的肥料。虽然钾肥存款不那么地理集中的磷,他们仍然主要发现在少数国家,如下面地图所示。
加拿大和白俄罗斯一起包含近一半的世界钾盐储量;增加了俄罗斯、中国、美国和德国占总数的85%,见上面的地图。与磷,乌克兰俄罗斯入侵钾肥价格飞涨在全球市场。
除了能源密集型萃取过程需要删除这些矿物必威体育在线注册质从地面,这些高度本地化的全球贸易营养破坏地球的自然养分循环,说阿曼达教授Posselt马丁斯的土壤科学家联邦大学的南里奥格兰德在巴西。她告诉碳简要:必威手机官网
“全球营养循环完全是不平衡的。这是可怕的关于可持续发展,社会可持续发展、经济可持续发展,特别是环境可持续性。”
化肥的气候影响是什么?
化肥在几个关键方面会引起气候变化。必威体育在线注册能源密集型采掘和制造过程需要大量的化石燃料的燃烧将原材料转化为有用的肥料。
许多类型的肥料在长距离运输,增加其温室的足迹。与与食品相关的排放、运输只占一小部分化肥的温室气体排放——只是总数的百分之几,根据Vaneeckhaute。
然而,最近的研究建议交通排放与整个食品系统——包括运输化肥、机械和饲料,明显高于此前预估。
当氮含量化肥应用领域,一些活性氮被植物,但另一个部分是对环境失去了。这是淋溶进入土壤,冲入河流等水体的降雨或灌溉用水直接从字段或释放到大气中水汽。饲料养分径流可以藻华,释放甲烷,导致氧气下降在河道,可以杀死鱼类。
第三个部分是输给了大气一氧化二氮,一种温室气体近300倍的二氧化碳。微生物在土壤中氮肥可以分解应用于领域产生一氧化二氮。一氧化二氮全球温室气体在大气中,二氧化碳和甲烷。排放的气体主要是由于农业。2019年,一氧化二氮排放量比1990年高出约三分之一。(一氧化二氮排放更多见必威手机官网碳短暂的2020年的报道自然研究量化全球的源和汇气体)。
政府间气候变化专门委员会的第六次在缓解气候变化评估报告所述与高的信心一氧化二氮排放上升“以农业为主,尤其是从肥料应用程序,氮沉降和氮肥的使用”。它补充道:
“改良作物养分管理可以减少农田土壤氧化亚氮排放。”
然而,氮循环的全貌及其在气候作用并非如此简单。应用于作物氮也可以逃到大气中氨或氮氧化物气体,从而形成颗粒物,吸收或反射阳光,产生冷却效果。氮的气候变暖和变冷效应相互抵消-现在,萨顿说:
“短期影响净降温,但长期影响是承诺净变暖…很明显,我们需要做更多的氮管理。”
这颗粒物也是空气污染的主要原因——一个2016年的研究发现,在许多地方,农业相关的气溶胶“主导相结合的贡献所有其他人为污染”。
化肥使用气候并不是唯一的考虑。肥料的养分利用效率取决于农业条件下应用,Ladha解释道。所以未来的降雨模式的改变可以影响如何有效的肥料,他说:
“水的问题会变得更糟;它已经变得更糟。例如,有许多亚洲其他地区农民种植三种作物大米,然后他们两个,两种作物的种植大米的人,只有一个单一的农作物正在增长。那里的水是不。”
此外,化肥的过度使用毁掉土壤中微生物群落和减少土壤的健康。和磷在土壤中过剩可以成为固定的有机材料或盐,磷酸导致的一种形式不可用的植物。Vaneeckhaute说,这成为一个问题对农民因为植物能够占据越来越少的应用磷——通常导致农民over-fertilising补偿。土壤中的矿物建立,大量的磷环境可以增加。
“现在我看到肥料有助于降低(土壤),而不是构建肥沃的土壤,”马丁斯表示:
“在巴西,我们太过注重把营养物质[在]…这是我们的土壤的主要问题。我们的许多土壤已经充满了营养。”
她补充称,巴西的情况后一个熟悉的模式:
“一切都在欧洲,我们看到[和]我们几年前,在环境问题方面,我们看到在巴西由于管理不善的土壤和肥料。”
有机肥料与合成的吗?
当然,很久以前,哈勃-博施方法发展的人类受精庄稼使用不同的方法。一个2013年的研究提供了证据,新石器时代的农民使用肥料从牲畜提高主要农作物的产量。
有机肥料主要是由作物残留物或动物粪便或仍然存在。今天,世界各地的最常用的有机肥料包括肥料、堆肥和骨粉。给定的具体营养比化肥取决于其来源。肥料富含所有三个主要营养成分,而骨粉肥料含有高水平的磷。鸟粪,鸟或蝙蝠粪便作为肥料,尤其富含氮。
鸟粪——包括近纯氮、磷和钾,曾经是世界上最受欢迎的肥料。用于印加的世纪,这种物质被带到欧洲在1800年代早期,它很快成为一个热门的商品。新兴的鸟粪行业运送数百万吨的粪便海对面的秘鲁,剥离了存款超过他们可以补充。最终,岛夷为平地和储备耗尽,鸟粪市场崩盘。虽然今天仍然使用在一些国家,尤其是在亚洲,鸟粪的年龄基本上结束了。哈勃-博施方法的出现
崩溃之后,海鸟粪“淘金热”应该作为警告世界当前的磷和钾化肥的依赖,萨顿说。相同的问题最终将适用于不可再生矿产目前全球化肥的依赖,他警告说:
“这看起来遥远,但我不认为有任何理由自满。”
在最近几十年,一些国家已经试图使远离合成化肥使用。一些可以提供一个路线图这样做成功,而其他人作为警示。
苏联解体后,在1990年代早期,古巴的岛国——仍在从美国封锁和没有农药或机械化设备的另一个来源——被迫找到一个农场的新方法。在此后的几十年里,古巴采用农业生态的大规模耕作方法。与此同时,水的河流和水道质量显著提高自从农业生态学成为常态。
然而,试图转变远离合成输入在斯里兰卡明显不顺利。斯里兰卡总统Gotabaya Rajapaksa宣布禁止进口农药2021年春天,试图使该国的农业更可持续。的斯里兰卡农业经济学协会警告总统,产量和农业收入将急剧下降,粮食不安全将上升的政策,和决定是会见了广泛抗议。拉贾帕克萨很快就走回来的一些规定的禁令,但是抗议活动已持续由于不断上涨的食品价格和食品短缺,以及一个国家的经济危机。
的相对有效性有机农业和合成化肥是一个持续的-有时激烈的辩论。一些研究人员认为美联储作物与有机肥料产量较低,因此,批发改变有机农业会对气候产生负面影响由于需要更多的土地转化为农业。
但尼娜多嘴的人牲畜的农民在阿肯色州和土壤科学家国家适当的技术中心(NCAT),告诉碳短暂的农必威手机官网民,她知道和使用转向有机农业看到类似的收益率那些农场使用传统的方法:
“我认为有机农场是证明是富有成效的,而不是依赖于这些人工合成物。”
一个最近的研究分析30长期农场实验表明,整个欧洲和非洲生态可持续的耕作方式“普遍积极作用”农作物产量,尤其是当结合少量氮肥的使用。
因为在有机肥料氮是绑定到有机材料,它是缓慢释放到土壤,允许农民应用较少。然而,有机肥料更劳动密集型应用领域,使其对农民一个昂贵的选择。和肥料的使用是受限制的在一些地区由于担心污染水源。与此同时,肥料可以释放出大量的甲烷和一氧化二氮在存储。
一个荟萃分析,发表在2017年发现,在近750农业系统,比传统农业,有机农业要求更多的土地和系统有类似的温室气体排放。
一个2020年审查试图量化排放的有机和无机肥料生产和使用。研究发现高可变性的排放强度与化肥使用,和警告说,排放应尽可能在个案基础上计算。
理解相对排放强度的有机和矿物肥料是一个正在进行的研究工作,Vaneeckhaute说,他2020年发表的那篇论文。“范围非常大,”她说,补充说,“你需要考虑整个生命周期”生产为了得到一个精确的画面。
乌克兰的俄罗斯入侵如何影响化肥市场?
化肥价格已经攀爬在全球市场在俄罗斯入侵乌克兰2月底之前。供应链问题和化石气体的高价格意味着以前的价格多年停滞不前是在上升。
在入侵后的几周,价格开始上升幅度更大。许多新闻媒体表示担心化肥价格达到了前所未有的高点。在谈话,斯坦陵布什大学农业经济学家Wandile Sihlobo写道:
“化肥价格急剧上升,2021年仍然高企今年…Russia-Ukraine冲突会增加这些价格压力,特别是俄罗斯的出口遭受的战争和制裁。”
一个关键因素是,俄罗斯是世界第二大生产国的化石气体和氮肥的价格紧密相关的化石燃料。此外,俄罗斯拥有全球20%的钾肥存款和是一个关键的许多生产商氮肥。它还生产超过5%的世界磷矿。总额而言,俄罗斯是世界领先的出口国的肥料,如以下贸易流程图所示从英国智库查塔姆研究所。
整个春天的化肥价格上涨,影响整个农业部门。相应的食品价格上涨,粮农组织食品价格指数达到了3月的最高峰值。
这出乎我的意料大约一半的大多数主食的投入成本与能源成本密切相关…必威体育在线注册
戴夫·琼斯(@CoalFreeDave)2022年6月15日
(我猜很少的在2022年可再生能源……)必威体育在线注册#必威体育在线注册 energytwitterhttps://t.co/TuQydVXKZ4pic.twitter.com/AWtoTgrcyn
今年4月,路透报道,肥料价格也飙升——两倍的正常成本与肥料供应商面临的需求超过他们可以填补。粪便传播所需的设备领域也透露在许多地方。
即使明天结束战争,俄罗斯入侵乌克兰的连锁反应将延续数年。这是因为农民倾向于提前一年购买化肥和其他投入。一个报告美国农业部公布的4月份对外农业局指出:
“世界各地的农业生产者,化肥和燃料价格高企是一个需要关注的问题。一些生产商也将面临更高的利率,进一步增加生产成本和潜在影响种植面积…减少化肥使用可能会降低未来的粮食产量。”
几个碳简短采访的科学家表达了他们对当前危机的乐观情绪变化的工具。必威手机官网Ladha告诉碳简要:必威手机官网
“这是一个危机,但这场危机实际上能给一个很好的机会…在世界的许多地区,过度使用氮——一个滥用氮…我们可以使用这个危机变成机会提高氮效率,还带来其他来源(氮),可以改善土壤健康。”
多嘴的人告诉碳简要:必威手机官网
“最终,我们要从系统必须改变我们现在的。化肥或气候的原因是高价格是否主…我们开始越早,越好我们会在10年。”
然而,在战争中,一些组织正抓住机遇采取相反的方法,反击可持续农业项目,如欧盟农场到餐桌的策略。
今年3月,决议写道,法国总统阿长音符号希望法国农业关注食品安全和“农业独立”的可持续发展目标在农场到餐桌的策略。决议5月报道,德国农业部长是游说轮作规则的放松,让农民种植更多的小麦。这些电话遇到阻力从民间社会团体和环境非政府组织。
政府在做什么来调节化肥使用?
解决七国集团部长级会议2022年6月,粮农组织总干事瞿东屿概述了五个步骤来解决全球粮食安全的威胁,包括“确保更好、更有效地使用可用的肥料”。他继续说:
“所有国家都应提高肥料效率以适应当地农业系统…在中长期迫切需要投资于更好的利用化肥和粪肥,bio-fertilisers和其他基于新技术的新产品。”
国家和国际政策已经逐渐解决的问题提出了化肥使用。的格拉斯哥气候协议,这是从COP26气候谈判在2021年11月,是“非常令人失望”对温室气体的客座率包括一氧化二氮,萨顿说。甚至更加值得注意的承诺,如全球甲烷的承诺,,他补充道:
“这是可能是在COP1完成,不是COP26。”
2019年10月,科伦坡宣言拉开了联合国全球可持续氮管理活动,呼吁国家制定和实施政策可持续氮管理”,建立了一个氮工作小组在联合国环境规划署。
在第五届联合国环境署在2022年初,代表们讨论的草案关于氮可持续利用的决议(pdf),最终采用了3月2日。决议指出过度使用的营养物种的负面影响、生态系统和气候变化,并补充说,减少氮废物”提供[s]每年节省数十亿美元的潜力”。文档的鼓励,但并不要求成员国“加速行动,在全球范围内极大降低氮废物通过2030年及以后的提高可持续氮管理”。
根据地球谈判公报,斯里兰卡的坚持呼吁野心减半氮废物在2030年收到了一些来自阿根廷、巴西、加拿大、日本和美国,美国语言,扩展目标添加到“2030年及以后”。
一些国家已经开始采取措施减少氮浪费。英国政府推出了一个咨询2020年11月“寻求意见减少氨排放从固体尿素肥料用于种植植物和作物”。它指出承诺减少氨排放量的16%到2030年2005年的水平。
加拿大的更新的气候计划宣布,2020年12月,包括减少排放的目标相关肥料应用30%到2020年时在2030年的水平上。它涵盖了直接或间接的与应用程序相关的排放,但不是制造化肥本身。一个相关的讨论文件调用目标“雄心勃勃,但可行”。
印度安德拉邦东南部,大约有六百万农民是农业过渡到一种方法被称为“零预算自然农业”(ZBNF),与政府的支持。ZBNF涉及消除化肥和其他化学使用的再生和其他可持续的方法。的转变,这将影响8公顷的传统养殖农业用地,将在2024年前完成。
然而,在世界的其他地方,政府政策仍专注于增加化肥使用。今年早些时候,巴西政府公布的一个全国性的战略计划对化肥旨在减少该国依赖化肥进口通过促进投资和扩大国内化肥的生产。和非洲肥料融资机制的倡议非洲开发银行集团旨在提高农业生产率,通过促进化肥使用整个非洲大陆。
农业实践如何减少化肥的依赖?
的意识与氮肥增加,相关的问题有兴趣增加找到更可持续的使用,同时保持足够的作物生产力来养活不断增长的世界人口。
“我不认为可以替代合成氮的100%,“Ladha告诉碳短暂。必威手机官网但也有农民可以采取措施来减少化肥的使用,减少气候和环境的影响因此,他补充道。
一些化肥企业已经开始探索化肥生产的“绿色”方法,包括驱动使用哈勃-博施方法可再生能源。必威体育在线注册其他的研究专注于寻找替代氨合成的方法。
化肥巨头雅苒州到明年,它将出售“化石免费,绿色化肥生产使用可再生能源代替化石燃料…基本上是由水和空气”。它声称这些化肥会有80 - 90%的碳排放量低于传统合成化肥。
Nutrien全球最大的化肥公司说它有能力产生大约1吨氨和“低碳”致力于”(ing)投资于新技术和pursu (ing)过渡到低碳肥料,包括低碳和清洁氨”。
然而,生产化肥使用绿色方法只会消除环境影响的一个维度。的一部分应用化肥仍将被转换成一氧化二氮和大气。和绿色化肥的过度使用也会带来同样的水源和土壤健康的威胁。
一个2021年的分析检查不同的绿色氨生产方法会如何影响其他可持续性行星的界限,如生物圈多样性和淡水使用。发现“减轻气候变化的影响可能极度加剧影响其他地球系统过程”。
NCAT等机构建立了自己作为农民寻求资源过渡远离合成肥料,但这一过程不会在一夜之间发生。在NCAT网站可以实现,它指出,转型”战略在三到五年”。这延迟时间,结合农业总体上的不稳定性质,意味着说服农民采取跳跃有机或再生农业可以很难,多嘴的人说:
“不幸的是,它可以相当恐怖海峡人们就像之前,“好吧,我猜这个或没有。最终,我们想抓住农民之前那些绝望的情况下,因为这是令人难以置信的压力和可怕的,不是一个好的成功的秘诀。”
有一系列实践提升为减少化肥使用和建立健康的土壤。在许多人的基础是“免耕”或“低为止”农业——最低限度令人不安的土壤,而不是种地。免耕农业可以改善土壤水和有机物质潴留,减少土壤侵蚀和一氧化二氮的排放。
“我们不谈论可持续农业在巴西没有免耕,”马丁斯告诉碳短暂。必威手机官网
另一个通常被实践是使用覆盖作物——二级作物种植收获之后,而不是让土地休耕。根系由覆盖作物可以增加土壤有机质含量,使用大豆或其他豆类可以增加土壤的含氮量。
覆盖作物也减少水土流失和可以帮助抑制杂草的生长。在某些情况下,覆盖作物收获和销售,或放牧的牲畜;在其他情况下,地上的残渣可作为覆盖物或纳入土壤为“绿肥”。
一个荟萃分析发表在2022年5月检查41论文和研究表明,覆盖作物的使用减少了土壤硝酸盐淋溶出量近70%相比字段休耕。减少受多种因素调节,包括物种作为覆盖作物、土壤耕作,多少什么类型的作物生长在一个特定的领域。
家畜的农民,循环放牧——牲畜不断移动之间不同的小块土地,而不是整个财产给予免费范围,是一种减少化肥而改善土壤健康的必要性。如果连续放牧牲畜,他们倾向于回到他们一样,最喜欢一遍又一遍,不允许工厂恢复。但是,如果动物搬到另一个牧场的一部分,植物可以生长在这段休息时间内建造更多的有机物,多嘴的人说:
“如果你有健康的植物,他们会建立更健康的土壤。”
从传统以来,连续放牧旋转方法,空谈者增加土壤有机质水平和改善牧场的健康。“这是更加郁郁葱葱的,”她说。当下雨的时候,她补充说,更多的水在土壤,而不是跑到附近的池塘。
然而,cover-cropping可能不是可行的在所有情况下。Ladha告诉碳简要:必威手机官网
“在亚洲部分地区耕作强度太高,农民没有免费的土地可用于两个月。他们收割水稻,他们立即种植小麦。”
当牲畜和农作物的农民一起工作在所谓的“集成系统”,他们既能获得好处,马丁斯说。一个2021年的论文她合著发现跟农业系统在拉普拉塔河的南美地区不仅可以提供生态系统的弹性,但经济弹性。下的养分吸收和产量的增加改善跨研究系统集成系统。还有一部分,马丁斯告诉碳短暂,是因为传统的耕作制度在巴西必威手机官网只利用土壤每年几个月。
“综合农畜系统,我们建议是使用土壤一整年。”
向一体化协调农民通常是一个障碍。许多农民喜欢简单的专业化,她补充说,和作物农民不一定跟牲畜的农民。政府计划可以帮助促进可持续农业,但前几届政府的很多政策到位的回滚在过去的几年中,马丁斯说。她告诉碳简要:必威手机官网
“即使农业生态学在巴西并不被认为是“真正的农业”。“真正的农业”对许多人来说,特别是政治和政府的许多人,是农业…我们人民的传统知识,原住民是一个非常低的选择。”
世界如何减少肥料浪费?
考虑到情绪和既得利益与农业,这是不现实的,每一个农民将从传统农业再生方法,萨顿说。但他将挑战农民在整个频谱尽他们所能减少氮浪费在他们的农场。
甚至国家化肥使用仍能得到较低的氮的比例相对较高的浪费,在非洲的大部分地区一样,萨顿说。他告诉碳简要:必威手机官网
“有这样深刻的信仰体系的世界观之间的世界观。我发现它更加务实,只要人在,有一些他们可以管理系统做得更好。”
除了气候和环境的影响,减少氮的损失只是金融意义,萨顿补充道:
”有一个很强劲的经济情况说,“让我们做得更好”。
减少养分损失的关键之一是更精确的关于化肥的应用程序,确保化肥被应用在正确的时间,以合适的数量和合适的方式,以减少损失。
在他的作品中,Ladha开发了简单的工具,如植物色彩图表帮助农民做出更好的决策何时应用化肥或者不需要。使用缓释化肥,这不断饲料植物营养素在更长一段时间,可以帮助确保营养更少浪费。
减少浪费的另一个关键是搬到一个更经济循环营养,营养浪费在哪里回收再次成为一个有用的形式。这是特别重要的磷鉴于其相对稀缺,萨顿说。
Vaneeckhaute是一位科学家的工作等问题。她的研究侧重于从废水中营养物质复苏,如粪便、食物垃圾和污水污泥。废水处理时,它通常是曝气活性氮物种转化为氮气。除了是能源密集型的,这一过程基本上可撤消的必威体育在线注册工作是由。哈勃-博施方法
相反,Vaneeckhaute利用厌氧消化器的废物分解成固体和液体分数。固体部分看起来就像堆肥,她说,可以治疗可以作为有机肥料使用。液体分数可以治疗化合物提取到一个矿物肥料,可用于合成版本。
在这两个领域和温室试验,这些恢复产品的性能是“平等[,]或更好”比传统的矿物肥料,Vaneeckhaute说。但是废弃物是产品的广泛使用可能面临监管障碍。例如,此前欧盟法规管理只关注无机化肥使用化肥。因此,有机废弃物是化肥在很大程度上局限于国内销售和使用。
在农场,在农场可以采取一些简单的措施来限制直接排放的化肥,如覆盖的粪堆减少氨的释放蒸气。某些化合物添加到常规化肥,可以减少氨或一氧化二氮产生的土壤微生物,从而增加被作物的氮。
然而,政府和国际行动将是解决氮问题的关键。“如果你把化肥补贴,有巨大的潜力,”Ladha说。最终,农民需要激励和支持,使过渡到一个更可持续的农业类型,多嘴的人说。她告诉碳简要:必威手机官网
“当你谈论土壤和自然资源,你真的必须长期认为,未来几代人。我grandfather-in-law是88,我的儿子是7。我希望我的儿子能够农场——如果他选择在陆地上,总比当我的祖父开始。我们必须创造系统,价值,和鼓励土地管理。”