全球人口的快速增长已经大幅增加了对农产品的需求。满足农业需求,化肥公开用于农业的土地。通常情况下,化学肥料的配方与高能源需求有关,不可再生资源和更大的二氧化碳(有限公司2)排放。因此,科学家们一直致力于开发可持续的肥料。
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需要可持续的肥料
2022年世界人口前景预计,全球人口将增长到85亿年的2030,到2050年达到97亿。全球人口的增加自动增强可持续农业系统的必要性。
可持续农业系统确保最佳的水、能源和营养的使用和减少环境影响。它还鼓励减少依赖消耗自然资源和维护全球经济的力量。
植物需要营养素和微量营养物质的增长。因为大多数农业土壤养分缺乏,农民使用额外的肥料来增加作物生长。
营养素,如氮(N)、磷(P)和钾(K)在大量需要。相比之下,微量营养素,如钙(Ca), (B)硼、铜(铜)、锰(毫克)、锌(锌)和钼(Mo)需要在相对较小的金额。
植物营养中可用的形式有机肥料或合成肥料。有机肥料包括鱼粉、水或污水处理废物,苜蓿草粉、肥料、血粉、木材灰烬。合成和有机肥料都是全球人口需要养活。
因为化肥(合成和有机)需要能源和其他资源,不要过度使用是至关重要的他们,减少负面影响。在氨氮生产使用,哈勃-博施方法减少大气产生氨氮的存在一个铁基催化剂和高温。随后,ammonia-based化肥的使用产生一氧化二氮的形成,这是一个已知的温室气体。
磷酸是来源于不可再生资源,持续在40至400年之间。这是来自采矿和磷酸盐岩石的化学反应和磷酸和硫酸。钾也是通过挖掘地下卤水。需要大量的能源和水来获得这些肥料。因此,它使肥料农业可持续发展至关重要。
不同的路径可持续肥料
美国环境保护署(EPA)可持续发展描述为“[能力]创建和维护人类与自然的条件可以存在于生产力的和谐来支持现在和未来的一代”。可持续肥料包括4-Rs的指导原则,即。、复苏、减少、回收和重用。
复苏和重用直接参与过程,生成有用的废物(如污水处理)和重用它们作为肥料。
回收与将废物转化为有用的产品有关,而涉及到减少自然资源的使用,减少能源需求,化肥生产的成本。
制造氮肥使用替代方法可以更可持续。
一些策略包括取代天然气和可再生能源开发一种优越的催化剂,减少氨生产所需的温度和压力。电化学或光化学方法也可以产生氨,利用可再生能源和non-CO2模型的能量。
纳米技术已经申请了肥料养分持续复苏的过程。科学家利用纳米技术以可溶性形式的缓释肥料。基于纳米技术的化肥使用绿色开发的方法,减少有害极地有机酸(如柠檬酸),减少了水和能源的使用,和最小浪费。应用纳米肥料显著增加作物产量(如玉米)比传统肥料。
一些土壤细菌肥料氮(氨)转化成硝酸盐,这对于植物是无用的。因此,抑制氨氮,硝态氮的转化或尿素氨气体会显著减少过量的氮肥植物生长的必要条件。肥料配方中添加硝化抑制剂和脲酶可以防止氮损失和效率低下。
另一种形式的可持续肥料bioformulation肥料。这种类型的肥料包含封装微生物,植物养分固定和动员中获益。引入土壤中固氮细菌或细菌phosphate-solubilizing增加氮或磷的生物利用度,改善作物生长和产量。
肥料的有效性取决于应用程序的时间和模式。基于纳米技术的制定确保持续或控制释放营养成分随时间是非常经济有益的和更高的收益率。
减少使用合成肥料是与降低地表水污染,改善整体水质富营养化下降。
利用有机废弃物肥料提高肥料可持续性和减少污染。例如,废料废水和污水处理可以直接用作肥料。然而,在某些情况下,氮和磷的水平需要减少土壤在他们的应用程序。
生物炼制是为了提高化肥生产的可持续性。这也有助于经济的循环通过重用和回收废物的新产品。
未来的可持续肥料发展视角
在未来,肥料发展需要选择更环保的方法。使用基于纳米技术,节能的化肥生产和恢复方法促进可持续的肥料管理。微生物和化学添加剂目前用于肥料配方来提高养分利用效率。
小型和大型企业已经开始将恢复营养肥料产品。这种技术在未来预计将继续增长。一个技术不会在所有的环境中工作。因此,许多技术的集成可能产生更好的结果。
目前,策略产生绿色氨被认为是可持续化肥生产必不可少的步骤。成功的策略可能会修改或替换为氮肥哈勃-博施方法发展。
引用和进一步阅读
可持续利用的营养物质。(2023)[网络]可以在:https://agriculture.ec.europa.eu/sustainability/environmental-sustainability/low-input-farming/nutrients_en
艾弗里,h (2022)。有机肥料的作用在中东和北非地区的过渡到可持续农业。新一代的有机肥料。http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.101411
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