5月14日,《美国科学院院报》(PNAS)在线发表了我校资源环境与粮食安全研究中心张卫峰、张福锁等研究论文“新技术推动氮肥减排增效”(New technologies reduce greenhouse gas emissions from nitrogenous fertilizer in China)。该论文阐明通过革新氮肥生产技术、改善农田养分管理技术,每年可以减少温室气体排放3.58亿吨二氧化碳当量,相当于全国温室气体排放总量的6%,推进向低碳农业的转变。
国际粮农组织的研究表明,化肥对粮食增产的贡献率到达40%以上,为全球人口提供了48%的蛋白质。我国是世界最大的氮肥生产和消费国,氮肥为我国粮食增产发挥了不可替代的作用,但是不合理施肥、化肥生产工艺总体水平不高等引起的环境问题也日益凸显。如何在充分发挥肥料增产作用的同时,减少对环境的不利影响,推进农业生产方式向“高产高效”转变,实现低碳农业,已经成为国内外科学家关注的热点命题。
2005年开始,张福锁教授领导的科研团队在农业部“948”项目、公益性行业专项、“973”项目、国家自然科学基金创新群体,以及中英低碳农业合作项目的支持下,从氮肥生产过程、肥料运输,以及氮肥农田施用等重点环节入手,建立了低碳农业研究新方法——氮肥生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)方法。他们对我国氮肥生产企业的生产工艺、能源类型、能源消耗与效率等进行研究剖析发现,生产每吨氮肥的温室气体排放达8.3吨二氧化碳,具有很大减排潜力;通过合成氨的技术升级、提高能源利用效率、采用氧化氮裂解等先进技术等,生产每吨氮肥的温室气体排放量可以降至4.8吨二氧化碳,应用到全国氮肥企业中的减排潜力达1.61亿吨二氧化碳,相当于全国温室气体总排放量的2.5%。课题组还通过885个田间试验和20000多个主要作物的施肥技术和养分损失结果,进一步揭示了通过采用养分管理技术、调整氮肥形态及配比,研发机械化施用的肥料技术与产品等实现农田氮肥用量合理、损失减少、效率提高,温室气体减排潜力达1.97亿吨,相当于全国温室气体总排放量的3%。
文章提出,如果不转变当前的氮肥生产与施用方式,到2030年氮肥温室气体排放量将达到5.64亿吨;而通过技术革新,优化氮肥工业生产和农业使用,温室气体排放量可减到2.06亿吨,相当于2005年的49%,氮肥减排增效存在巨大潜力。因此,研究者认为国家应将氮肥减排纳入减排重点领域,包括将对氮肥所用能源和运输环节的补贴转向鼓励全行业技术革新,建立氮肥碳交易体系,积极引入国际资金和技术,用政策保障氮肥工业生产和农业施用技术进步。