Nitrogengødning er utroligt effektivt, men de gør klimaændringerne meget værre

Dinitrogenoxid (N ₂ O) (mere almindeligt kendt som lattergas) er en kraftig bidragyder til global opvarmning. Det er 265 gange mere effektivt til at fange varme i atmosfæren end kuldioxid og nedbryder vores ozonlag.

Menneskedrevet N ₂ O-emissioner er vokset uformindsket i mange årtier, men vi har måske alvorligt undervurderet med, hvor meget. I et papir offentliggjort i dag i Natur klimaændringer , vi fandt ud af, at de globale emissioner er højere og vokser hurtigere, end der bliver rapporteret.

Selvom det klart er dårligt nyt for kampen mod klimaforandringerne, nogle lande viser fremskridt i retning af at reducere N ₂ O emissioner, uden at ofre de utrolige afgrødeudbytter, som nitrogengødning tillader. Disse lande tilbyder indsigt for resten af ​​verden.

Den grønne revolution

Der er en række naturlige og menneskelige kilder til N ₂ O emissioner, som har været relativt stabile i årtusinder. Imidlertid, i det tidlige 20. århundrede blev Haber-Bosch processen udviklet, giver industrien mulighed for kemisk at syntetisere molekylært nitrogen fra atmosfæren for at skabe nitrogengødning.

Dette fremskridt kickstartede den grønne revolution, en af ​​vor tids største og hurtigste menneskelige revolutioner. Afgrødeudbyttet over hele verden er steget mange gange på grund af brugen af ​​nitrogengødning og andre forbedrede landbrugsmetoder.

Men når jorden udsættes for rigeligt nitrogen i sin aktive form (som i gødning), mikrobielle reaktioner finder sted, der frigiver N ₂ O emissioner. Den ubegrænsede brug i nitrogengødning, derfor, skabt en enorm stigning i emissionerne.

N ₂ O er den tredjevigtigste drivhusgas efter kuldioxid og metan. Udover at fange varme, det nedbryder ozon i stratosfæren, bidrager til ozonhullet. Når først de er sluppet ud i atmosfæren, N ₂ O forbliver aktiv i mere end 100 år.

Sporing af emissioner fra oven

Konventionel analyse af N ₂ O-emissioner fra menneskelige aktiviteter er estimeret fra forskellige indirekte kilder. Dette inkluderer land-for-land rapportering, global produktion af nitrogengødning, arealudstrækningen af ​​kvælstofbindende afgrøder og brugen af ​​gyllegødning.

Vores undersøgelse brugte i stedet faktiske atmosfæriske koncentrationer af N ₂ O fra snesevis af overvågningsstationer over hele verden. Vi brugte derefter atmosfærisk modellering, der forklarer, hvordan luftmasser bevæger sig på tværs af og mellem kontinenter for at udlede de forventede emissioner fra specifikke regioner.

Vi fandt globale N ₂ O-emissioner er steget i løbet af de seneste to årtier, og den hurtigste vækst har været siden 2009. Kina og Brasilien er to lande, der skiller sig ud. Dette er forbundet med en spektakulær stigning i brugen af ​​kvælstofgødning og udvidelsen af ​​kvælstoffikserende afgrøder som sojabønner.

Vi fandt også de rapporterede emissioner for disse to lande, baseret på en metode udviklet af det mellemstatslige panel om klimaændringer, er væsentligt lavere end dem, der udledes af N ₂ O-niveauer i atmosfæren over disse områder.

Dette misforhold synes at skyldes, at emissionerne i disse regioner er forholdsmæssigt højere end brugen af ​​kvælstofgødning og gylle. Dette er en afvigelse fra det lineære forhold, der bruges til at rapportere emissioner i de fleste lande.

Der ser ud til at være et niveau af nitrogen, som planter ikke længere kan bruge det effektivt. Når først denne tærskel er passeret i afgrødeland, N ₂ O-emissioner vokser eksponentielt.

At vende tendenserne

Reduktion af N ₂ O-emissioner fra landbrug vil være meget udfordrende, i betragtning af den forventede globale vækst i befolkning, fødevareefterspørgsel og biomassebaserede produkter, herunder energi.

Imidlertid, alle fremtidige emissionsscenarier i overensstemmelse med Paris-aftalens mål kræver N ₂ O emissioner for at stoppe med at vokse og, i de fleste tilfælde, at falde - mellem 10% og 30% i midten af ​​århundredet.

Interessant nok, emissioner fra USA og Europa er ikke vokset i over to årtier, alligevel steg afgrødeudbyttet på tværs af disse regioner eller forblev stabile. Begge regioner har skabt stærke regler, hovedsagelig for at forhindre overskydende akkumulering af kvælstof i jord og vandveje.

Disse områder og andre undersøgelser har vist succesen med mere bæredygtigt landbrug med at reducere emissioner og samtidig øge afgrødeudbyttet og økonomiske gevinster på bedriftsniveau.

En hel værktøjskasse af muligheder er tilgængelig for at øge effektiviteten af ​​nitrogenforbruget og reducere N ₂ O-emissioner:præcisionsanvendelse af nitrogen i rum og tid, brug af N-fikserende afgrøder i omdrift, reduceret eller ingen jordbearbejdning, forebyggelse af vandfyldning, og brugen af ​​nitrifikationshæmmere.

Lovgivningsmæssige rammer har vist win-win-resultater i en række lande. Med intelligente tilpasninger til forskellige nationers og regioners behov, de kan også arbejde andre steder.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.