肥料：挑战与解决方案

20世纪初，德国化学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和卡尔·博世（Carl Bosch）开发了一种从空气中吸收氮并将其与氢熔融的方法。 它将被证明是本世纪的重大科学进步之一。

两种元素结合在一起，就使液氨成为合成肥料中的关键成分，这将推动前所未有的农业发展，并为快速发展的世界提供粮食。

但是有一个缺点。 在过去的100年中，水，土壤和空气中的人造氮化合物数量 已经翻了一番 –增长的主要原因是合成肥料的广泛使用。

氮对地球上的生命至关重要，但氮却是一种危险的污染物，正在使水体，植物，动物和人类中毒，同时通过释放强大的温室气体一氧化二氮来推动气候变化。 尽管公众对此鲜为人知，但专家称过量氮的泛滥是当今人类面临的最严重的污染威胁之一。

挑战

19世纪初，环境中几乎没有人造的氮化合物。 但是在哈伯-博世（Haber-Bosch）突破之后的几年中，由于大量吸收合成肥料以及其他人类活动（如制造弹药和燃烧化石燃料），它们的含量开始飙升，这两种物质都会产生化学反应形式的氮。

联合国支持的生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）称，掺有化肥的农场的养分流失对土地生态系统产生了不利影响。 但是，淡水和海洋栖息地受到的打击最为严重，例如伊利湖和 “死区” 它说，它丧失了墨西哥湾的水生生物。

人体健康也处于危险之中。 农业排放的氨可能与汽车尾气造成的污染相结合，在空气中产生危险的颗粒，加剧包括COVID-19在内的呼吸系统疾病。 一 我们先研究 据估计，空气污染可能使与COVID-19相关的死亡率增加15％。

为了遏制氮污染的浪潮，包括联合国环境规划署（UNEP）在内的越来越多的政府，公司和国际机构一直在与科学家合作，以更好地了解与人类使用氮有关的风险，并提高人们的认识。 。

为此，差不多一年前，联合国会员国批准了 关于可持续氮管理的科伦坡宣言该计划的目标是到2030年将所有来源的氮废物减少一半。

环境署最近还发起了一项全球性的“减半氮废物”运动，着重强调了提高氮利用效率不仅支持气候，自然和健康目标，而且还支持这一事实。 每年在全球节省100亿美元 （估算值基于全球合成肥料销售价值的一半）。

解决方案

在全球范围内，合成肥料落后于全球粮食产量的大部分，在发展中国家尤其重要。 专家说，这将使他们摆脱挑战。 但是，有很多举措提出了一种更加可持续的粮食种植方式。

最近的一项研究 来自英国慈善机构和有机农业倡导者土壤协会的呼吁，呼吁在全球温室气体核算中更加关注一氧化二氮的排放； 为解决氮过量问题（气候，自然和健康问题）做出更加综合的努力； 并鼓励在农场一级进行更好的氮管理。

但是有机耕作方法不是可持续养分管理的唯一例子： 农业生态学方法包括保护，低投入和最少耕种的农业，都被认为是“自然积极”和可再生的做法。

从农场到餐桌， 80％的氮被浪费并流失到环境中根据英国生态与水文学中心的一项研究。 在重建过程中，更有效地利用动物粪便和轮流使用固氮作物（例如豆类，将空气中的氮转化为具有生物学用途的形式）对替代合成氮至关重要。土壤肥力。

什么是固氮植物？

固氮植物的根部具有伴侣细菌，能够吸收二氮（N₂）。 他们转换N₂ 变成氨气（NH₃），植物可以用来制造蛋白质，氨基酸和DNA。 只有极少数植物可以实现这种惊人的效果，例如豌豆科（豆科植物）和浮动蕨类植物Azolla。 在肥料有限的地方，这些植物在旨在避免使用合成氮肥的农业系统中变得非常重要。

该研究的主要作者马克·萨顿（Mark Sutton）说，人们一致认为每个人都应该更好地使用肥料和尿液。 “简单的动作包括在粪肥箱上盖上盖子，以防止氨气损失到空气中。 如果你能闻到粪便的气味，那就意味着你在浪费大气。”他说。

联合国环境规划署生态系统部负责人苏珊·加德纳（Susan Gardner）说：“为克服氮轻耕作方法中的许多障碍，必须采取财政激励措施和政治支持。” “但底线仍然存在：我们需要大大减少各种来源，尤其是代表最大氮流量之一的合成肥料释放到环境中的反应性氮的数量。”

她补充说：“氮的可持续利用为经济，人类健康和环境带来了三重胜利。”

国际氮管理系统（INMS）是国际氮政策制定的全球科学支持系统，是环境署和国际氮计划的一项联合活动。 全球环境基金提供资金支持，“ Towards INMS”项目（80-2016年）为约2022个项目合作伙伴提供了支持。 INMS为与氮挑战相关的多个计划和政府间公约做出了跨领域的贡献。

www.unenvironment.org肥料挑战与解决方案