ไนตรัสออกไซด์ (N₂O) (เรียกกันทั่วไปว่าก๊าซหัวเราะ) เป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน ดักจับความร้อนในชั้นบรรยากาศได้ดีกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 265 เท่า และทำลายชั้นโอโซนของเรา
การปล่อยก๊าซ N₂O ที่ขับเคลื่อนโดยมนุษย์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายสิบปี แต่เราอาจประเมินค่าต่ำเกินไปอย่างจริงจัง ในบทความที่ตีพิมพ์ในวันนี้ใน Nature Climate Change เราพบว่าการปล่อยมลพิษทั่วโลกสูงขึ้นและเติบโตเร็วกว่าที่มีการรายงาน
แม้ว่าจะเป็นข่าวร้ายอย่างชัดเจนสำหรับการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลง
สภาพภูมิอากาศ แต่บางประเทศกำลังแสดงความคืบหน้าในการลดการปล่อยก๊าซ N₂O โดยไม่สูญเสียผลผลิตพืชผลที่น่าทึ่งจากปุ๋ยไนโตรเจน ประเทศเหล่านั้นนำเสนอข้อมูลเชิงลึกสำหรับส่วนที่เหลือของโลก มีแหล่งที่มาจากธรรมชาติและจากมนุษย์จำนวนมากของการปล่อย N₂O ซึ่งค่อนข้างคงที่มานับพันปี อย่างไรก็ตาม ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 กระบวนการของ Haber-Bosch ได้รับการพัฒนาขึ้น ทำให้อุตสาหกรรมสามารถสังเคราะห์โมเลกุลไนโตรเจนทางเคมีจากชั้นบรรยากาศเพื่อสร้างปุ๋ยไนโตรเจนได้
ความก้าวหน้านี้เป็นจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติเขียวซึ่งเป็นหนึ่งในการปฏิวัติของมนุษย์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดและเร็วที่สุดในยุคของเรา ผลผลิตพืชผลทั่วโลกเพิ่มขึ้นหลายเท่าเนื่องจากการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนและแนวทางปฏิบัติด้านการเกษตรที่ดีขึ้นอื่นๆ
แต่เมื่อดินสัมผัสกับไนโตรเจนจำนวนมากในรูปแบบที่ออกฤทธิ์ (เช่น ในปุ๋ย) ปฏิกิริยาของจุลินทรีย์จะเกิดขึ้นและปล่อยก๊าซ N₂O ออกมา ดังนั้นการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนอย่างไม่จำกัดจึงทำให้มีการปล่อยมลพิษเพิ่มขึ้นอย่างมาก
N₂O เป็น ก๊าซเรือนกระจก ที่สำคัญเป็นอันดับสามรองจากคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทน นอกจากจะกักเก็บความร้อนแล้ว ยังทำลายโอโซนในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ทำให้เกิดรูรั่วโอโซน เมื่อปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศแล้ว N₂O จะยังคงทำงานอยู่ได้นานกว่า 100 ปี
การวิเคราะห์แบบดั้งเดิมของการปล่อย N₂O จากกิจกรรมของมนุษย์นั้นประเมินจากแหล่งที่มาทางอ้อมต่างๆ ซึ่งรวมถึงการรายงานในแต่ละประเทศ การผลิตปุ๋ยไนโตรเจนทั่วโลก ขอบเขตพื้นที่ของพืชตรึงไนโตรเจน และการใช้ปุ๋ยมูลสัตว์ การศึกษาของเราใช้ความเข้มข้นของ N₂O ในบรรยากาศจริงจากสถานีตรวจสอบหลายสิบแห่งทั่วโลกแทน จากนั้นเราใช้การสร้างแบบจำลองบรรยากาศที่อธิบายว่ามวลอากาศ
เคลื่อนที่ข้ามและระหว่างทวีปอย่างไร เพื่ออนุมานการปล่อยก๊าซ
ที่คาดว่าจะเกิดขึ้นจากภูมิภาคเฉพาะ เราพบว่าการปล่อย N₂O ทั่วโลกเพิ่มขึ้นในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา และการเติบโตที่เร็วที่สุดคือตั้งแต่ปี 2009 จีนและบราซิลเป็นสองประเทศที่โดดเด่น สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้นอย่างมากและการขยายตัวของพืชที่ตรึงไนโตรเจนเช่นถั่วเหลือง
นอกจากนี้ เรายังพบว่ารายงานการปล่อยมลพิษสำหรับทั้งสองประเทศนั้น ตามวิธีการที่พัฒนาโดยคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ต่ำกว่าที่อนุมานจากระดับ N₂O ในชั้นบรรยากาศในภูมิภาคเหล่านั้นอย่างมีนัยสำคัญ
ความไม่ตรงกันนี้ดูเหมือนจะเกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าการปล่อยมลพิษในภูมิภาคเหล่านั้นสูงกว่าการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนและปุ๋ยคอกตามสัดส่วน นี่เป็นการออกจากความสัมพันธ์เชิงเส้นที่ใช้ในการรายงานการปล่อยมลพิษของประเทศส่วนใหญ่
ดูเหมือนจะมีระดับของไนโตรเจนในอดีตซึ่งพืชไม่สามารถนำไปใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกต่อไป เมื่อผ่านเกณฑ์ดังกล่าวในพื้นที่เพาะปลูกแล้ว การปล่อย N₂O จะเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณ
การลดการปล่อย N₂O จากการเกษตรจะเป็นสิ่งที่ท้าทายมาก เนื่องจากการเติบโตของประชากรทั่วโลกที่คาดหวัง ความต้องการอาหารและผลิตภัณฑ์จากชีวมวลรวมถึงพลังงาน
อย่างไรก็ตาม สถานการณ์การปล่อยมลพิษในอนาคตทั้งหมดที่สอดคล้องกับเป้าหมายของข้อตกลงปารีสกำหนดให้การปล่อย N₂O หยุดการเติบโต และในกรณีส่วนใหญ่ ให้ลดลงระหว่าง 10% ถึง 30% ในช่วงกลางศตวรรษ
ที่น่าสนใจคือ การปล่อยมลพิษจากสหรัฐอเมริกาและยุโรปไม่ได้เติบโตมากว่าสองทศวรรษแล้ว แต่ผลผลิตพืชในภูมิภาคเหล่านี้กลับเพิ่มขึ้นหรือคงที่ ทั้งสองภูมิภาคได้สร้างกฎระเบียบที่เข้มงวดเพื่อป้องกันการสะสมไนโตรเจนในดินและในทางน้ำมากเกินไป
พื้นที่เหล่านี้และการศึกษา อื่น ๆ ได้แสดงให้เห็นถึงความสำเร็จของการทำฟาร์มแบบยั่งยืนมากขึ้นในการลดการปล่อยมลพิษในขณะที่เพิ่มผลผลิตพืชผลและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจระดับฟาร์ม
มี ตัวเลือกกล่องเครื่องมือทั้งหมดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ไนโตรเจนและลดการปล่อย N₂O: การใช้ไนโตรเจนในพื้นที่และเวลาอย่างแม่นยำ การใช้พืชตรึง N ในการหมุนเวียน การไถพรวนที่ลดลงหรือไม่ไถพรวน การป้องกันน้ำขัง และการใช้ ของสารยับยั้งไนตริฟิเคชัน
กรอบการกำกับดูแลได้แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่ได้ประโยชน์ทั้งสองฝ่ายในหลายประเทศ ด้วยการปรับอย่างชาญฉลาดให้เข้ากับความต้องการของประเทศและภูมิภาคต่างๆ พวกเขายังสามารถทำงานที่อื่นได้อีกด้วย
