Många länder skulle kunna använda mindre kvävegödselmedel i sitt jordbruk utan att kompromissa med sina skördar, som ett internationellt forskarlag ledd av ETH-forskarna David Wüpper och Robert Finger visar.

Världen är full av kväve. Inom jordbruket, kväve används som gödningsmedel för att öka produktionen, men detta orsakar ett av vår tids största miljöproblem. Kväveföroreningar har skadliga effekter på vatten och mark och är även skadliga för människors och djurs hälsa. Vad mer, när luften eller regnet transporterar kväve till obefruktade livsmiljöer, som myrar eller skogar, det orsakar en minskning av den naturliga biologiska mångfalden.

Nationella regeringar har det inom sin makt att stävja problemet. Det som krävs är nationell och internationell policy som styr det globala livsmedelssystemet mot högre avkastning och en mycket lägre miljöpåverkan. Dock, forskningen har hittills knappt berört i vilken utsträckning länder faktiskt påverkar sin kväveförorening och sina skördar.

Kvantifiera ländernas totala påverkan

Nu, ETH-forskarna David Wüpper och Robert Finger från ordföranden för jordbruksekonomi och politik har gått samman med andra internationella författare för att för första gången undersöka den övergripande påverkan av nästan alla länder i världen på deras kväveföroreningar och skördar. Resultaten av deras studie publicerades nyligen i tidskriften Naturmat .

I denna publikation, forskarna visar att länder faktiskt har en stor inverkan, särskilt på nivåer av kväveföroreningar. Faktiskt, länders påverkan på föroreningar är ofta flera gånger större än deras effekt på skördarna.

Dämpar användningen utan att kompromissa med avkastningen

I många länder har mycket större användning av kvävegödselmedel endast marginellt minskat deras avkastningsgap – skillnaden mellan potentiell avkastning och den faktiska avkastningen. Övergripande, när enskilda länder försöker stänga avkastningsgapet med 1 procent, detta är förknippat med en 35-procentig ökning av kväveföroreningar på global skala. Med andra ord, vissa länder använder enorma mängder gödselmedel men uppnår väldigt lite i form av ytterligare skörd. Detta får forskarna att dra slutsatsen att många länder skulle kunna begränsa sin gödselmedelsanvändning utan att se skördeminskningar.

I deras studie, de identifierade också de faktorer som förklarar den totala kväveanvändningen och föroreningarna i förhållande till deras skördar. Viktiga faktorer är kvaliteten på institutionerna, graden av ekonomisk utveckling och befolkningens storlek, till exempel, men också jordbrukets andel av landets totala ekonomi.

En annan viktig faktor som påverkar ett lands kväveföroreningar är direkta statliga subventioner för att minska kostnaderna för kvävegödsel. Dock, indirekta subventioner och politiska åtgärder som påverkar priset på jordbruksprodukter i förhållande till kostnader för gödselmedel spelar också roll, liksom förordningar och lagar, bondeutbildning, teknik och till och med handelsstrukturer.

Utvärdering av globala kväve- och skördedata

Ett exempel på hur landsspecifika faktorer påverkar kväveföroreningar kan ses vid gränsen mellan Kazakstan och Kina, en region som är naturligt torr med gles vegetation. Satellitbilder visar att på den kinesiska sidan är växtligheten frodig och grön ända fram till gränsen, men på den kazakiska sidan ändras den abrupt och blir mindre grön. Detta tyder på förekomsten av bevattning och rikliga mängder kvävegödsel på den kinesiska sidan.

"En sådan markant skillnad i vegetationen kan inte vara ett naturligt fenomen, säger Wüpper, huvudförfattare till studien. "Det här exemplet illustrerar att landet där fälten ligger är en avgörande faktor för avkastning och kväveföroreningar, " förklarar han. "Men, det skulle vara möjligt för Kina att uppnå en liknande avkastning med betydligt mindre kväveföroreningar."

Även Schweiz är knappast ett affischbarn för kväveföroreningsnivåer. Liksom andra europeiska länder, men betydligt mer, den fortsätter att applicera kvävegödsel i stora volymer som är för mycket för att grödorna ska kunna absorbera helt. Överskottet hamnar i bäckar, sjöar och andra ekosystem.

"Jordbruket i Schweiz är mycket intensivt, " säger Wüpper. Han förklarar att detta har en direkt inverkan på kväveföroreningar, inte minst för att fodret som schweiziska djur äter kommer från utlandet. Dock, gödseln som produceras av boskapen sprids på schweizisk mark, där det bidrar till nivåerna av kväveföroreningar.

Ekonomiska styrmedel är ett politiskt alternativ

"Övergripande, dock, det finns en ojämn balans i fördelningen av gödselresurser runt om i världen, " säger forskarna för att sammanfatta. Medan Schweiz har ett överutbud, andra regioner i världen har inte tillräckligt. I delar av Afrika söder om Sahara, till exempel, bönder underanvänder kvävegödsel. Dock, om de skulle öka sin användning av kvävegödselmedel endast marginellt, de skulle kunna öka sin avkastning avsevärt. Att mildra denna globala obalans i gödselmedel skulle göra det möjligt att avsevärt öka skördarna på vissa ställen och minska föroreningarna avsevärt på andra.

Ett sätt att uppnå detta skulle vara att anpassa kostnaden för kvävegödsel. I länder där för mycket används, kostnaderna för gödningsmedel bör öka, t.ex. genom att införa en kväveskatt, eller genom andra styrmedel och justeringar. Omvänt, i länder där för lite kvävegödselmedel används, priset borde gå ner, t.ex. genom att införa en kvävesubvention, eller genom andra styrmedel och justeringar.

Ett annat tillvägagångssätt innebär förändringar på gårdarna själva. Regeringen och industrin skulle kunna erbjuda jordbrukare incitament att göra sin växtodling mer miljövänlig. De kunde, till exempel, främja vissa produktionsprocesser som ökar effektiviteten i kväveanvändningen. Dessutom, bönder som använder mindre kväve och följaktligen måste brottas med lägre skördar skulle kunna få ekonomisk kompensation från staten.

Stor potential inom precisionsjordbruk

Ny teknik skulle också kunna öka kväveeffektiviteten. "Vi pratar om det som kallas precisionsjordbruk, ett koncept där gödsel endast appliceras där det faktiskt behövs. Detta kan öka effektiviteten i användningen och minska miljöproblem utan att minska produktionen, "Finger förklarar.

"Men konsumtion kan också göra stor skillnad, " tillägger Wüpper. Han påpekar att en tredjedel av all mat som produceras går till spillo, intensifierade kväveföroreningar och miljöskador. "Om vi ​​minskar på matsvinnet, vi minskar miljöproblem, för, "säger han. En mycket köttreducerad kost hjälper också till att minska överflödiga gödningsmedel, för om bönderna producerar mindre kött, mindre gödsel hamnar på åkrarna.