众所周知，农业是引起气候变化的温室气体的主要来源之一。从奶牛生产中的甲烷到合成肥料，我们的粮食系统在走向气候友好方面还有很多工作要做。
粪肥和合成肥料每年排放的二氧化碳当量相当于26亿吨碳，按重量计算足以装满26,000艘航空母舰。这比全球航运和航空的总和还要多。
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有机肥料包括粪肥、堆肥或骨粉，来源于动物或植物。合成肥料通常只含有土壤中流失的少量养分，而是通过制造过程生产，尽管许多合成肥料来自天然矿藏。
但是它们的产量有多少，并没有真正量化。
“令人难以置信的是，我们实际上并不知道我们全球生产了多少化学物质，它们最终去了哪里，在哪里以及如何积累，它们产生了多少排放，以及它们产生了多少废物，”剑桥大学工程系环境工程师André Cabrera Serrenho在一份声明中说。
虽然有必要减少肥料产生的碳排放量，但必须以不危及全球粮食安全的方式进行。 之前的研究估计，全球48%的人口食用的是使用合成肥料种植的作物，并且预计到2050年，世界人口将达到98亿。
研究人员首次计算并量化了肥料的整个生命周期，他们于2月9日在《自然·食品》杂志上发表的研究结果发现，到2050年，肥料产生的碳排放量可减少多达80%。
该研究的作者之一Serrenho和合著者Yunhu Gao undertaking了一项项目，以准确测量这些肥料对碳循环的全面影响。
“为了减少排放，我们必须识别和优先考虑任何可以采取的干预措施，以使肥料对环境的危害减小，”Serrenho说。“但如果我们要这样做，我们首先需要对这些产品的整个生命周期有一个清晰的认识。这听起来很明显，但实际上我们对这些东西知之甚少。”
该团队研究了2019年的数据，并绘制了全球粪肥和合成肥料的流动及其在世界九个地区生命周期中的排放情况。他们发现，三分之二的肥料排放发生在它们使用过程中，而不是在生产过程中。
“令人惊讶的是，这是主要的排放源，”Serrenho说。“但只有在量化了生命周期中每个环节的所有排放后，我们才能开始研究不同的减排方法，在不损失生产效率的情况下减少排放。”
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研究人员发现，在生产阶段最有效的减排策略是让该行业实现生产过程中供暖和制氢的脱碳。肥料还可以与硝化抑制剂混合，硝化抑制剂是一种防止细菌形成一氧化二氮的化学物质。缺点是这些化学物质可能会增加肥料的成本。
“如果我们打算提高肥料的价格，那么就需要对农民和肥料公司提供某种形式的经济激励，”Serrenho说。“农业本身就是一个极其艰难的行业，而农民目前并没有因为生产低排放而获得回报。”
全面减少肥料的使用量将是减少与之相关的排放的最有效方法。该研究评估的一些方法包括在肥料生产过程中使用电解水，这可以防止甲烷的形成，以及在肥料使用时在田间使用氮抑制剂。
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“我们在使用肥料方面效率极低，”Serrenho说。“我们使用的量远远超过了我们的需求，这在经济上是低效的，而这又是由于农业实践造成的。如果我们更有效地使用肥料，我们将需要 substantially 少量的肥料，这将在不影响作物产量的情况下减少排放。”
尽管Serrenho表示“没有完美的解决方案”，但类似这样的研究对于重新思考粮食生产方式以及最能有效实施变革的经济激励措施至关重要。
“我们的工作让我们对哪些是技术上可行的，哪些是重要的，以及哪些干预措施将是有意义的有一个很好的了解，”Serrenho说。“重要的是，我们要将干预措施瞄准最重要的方面，以便在减少排放方面取得快速而有意义的进展。”
