Biljci je potreban fosfor za rast. Upotreba mineralnih fosfornih đubriva od strane farmera je u velikoj meri povećala plodnost zemljišta fosforom i, posledično, prinose useva. Međutim, ova đubriva su napravljena od kamenog fosfata, neobnovljivog resursa koji je raspoređen po celoj Zemlji.
Istraživači iz INRAE i Bordeauk Sciences Agro su modelirali, za svaku zemlju, frakciju fosfora dostupnog u zemljištu koji se dobija upotrebom mineralnog fosfornog đubriva. Oni su takođe ispitivali promene u ovim brojkama tokom vremena, počevši od sredine 20. veka. Objavljeni u Nature Geoscience, njihovi rezultati pokazuju da 2017. godine oko 50% svetskog fosfora dostupnog zemljištu u poljoprivrednim sistemima potiče od upotrebe mineralnih fosfornih đubriva.
Međutim, ovi globalni podaci kriju dramatične razlike među regionima. Dok se Zapadna Evropa, Severna Amerika i Azija nalaze iznad 60%, Južna Amerika i Afrika su oko 40%, odnosno 30%. Ovaj nalaz naglašava da su poljoprivredni sistemi izuzetno zavisni od mineralnih fosfornih đubriva.
Studija naglašava važnost ubrzanja agroekološke tranzicije na globalnom severu, čije zemlje moraju da očuvaju stečenu plodnost zemljišta i poboljšaju dotok poljoprivrednih i urbanih otpadnih voda u zemljište. Preostale resurse fosfatnih stena treba dati globalnom jugu, posebno afričkim zemljama, čija tla i dalje imaju manjak fosfora, što je realnost koja ograničava poljoprivrednu proizvodnju.
Fosfor se prirodno nalazi u zemljištu, ali njegovi nivoi i relativna dostupnost variraju u zavisnosti od globalnog regiona i tipa zemljišta. Od 1950-ih, upotreba mineralnih fosfornih đubriva povećala je fosfor dostupan u zemljištu, a samim tim i poljoprivredne prinose. Međutim, ova đubriva se stvaraju rudarenjem i hemijskom obradom kamenog fosfata, neobnovljivog prirodnog resursa koji je neravnomerno raspoređen širom sveta. Na primer, 70% fosfata se nalazi u Maroku, dok ga u Evropi skoro da nema. Štaviše, transformacijom fosfata se oslobađaju velike količine zagađenja.
Istraživači se slažu da ćemo, pri sadašnjim stopama ekstrakcije, verovatno dostići vrhunac fosfora (tačka maksimalne proizvodnje resursa) do 2050. To će verovatno dovesti do povećanja cena đubriva i većih geopolitičkih tenzija. U tom kontekstu, neophodno je razjasniti kako su prošli i sadašnji obrasci upotrebe mineralnog fosfornog đubriva uticali na zavisnost sadašnjih poljoprivrednih sistema od ovog ograničenog resursa.
Naučnici iz INRAE i Bordeauk Sciences Agro su stoga odlučili da kvantifikuju procenat fosfora dostupnog zemljištu koji potiče od mineralnih đubriva, definisan kao antropogeni potpis fosfora u zemljištu. Oni su razvili model za simulaciju specifičnih obrazaca fosfora koji je dostupan u zemljištu u poljoprivrednim sistemima širom sveta za period od 1950. do 2017. godine. Ovaj pristup je koristio podatke o zalihama fosfora u zemljištu, prinosima useva, upotrebi mineralnih đubriva, broju stoke i Međunarodna trgovina. Proračuni su zasnovani na prosečnom poljoprivrednom zemljištu zemlje, koje je definisano korišćenjem travnjaka i useva u okviru poljoprivrednih sistema sa različitim nivoima intenziviranja.
Plodnost zemljišta u velikoj meri zavisi od sintetičkih mineralnih đubriva
Globalno gledano, antropogena karakteristika fosfora je oko 47% (±8%), što sugeriše da se, trenutno, približno polovina plodnosti fosfora u zemljištu može pripisati upotrebi mineralnih đubriva. Ovaj rezultat odražava intenziviranje poljoprivrednih sistema koje se dogodilo širom sveta. Zaista, mnoge zemlje su se u velikoj meri oslanjale na sintetička đubriva od 1950-ih.
Ovaj rad naglašava velike prostorne i vremenske razlike u tome koliko su različite zemlje zavisne od mineralnih fosfornih đubriva. Antropogeni potpisi fosfora su naglo porasli u zapadnoj Evropi i Severnoj Americi od 1950-ih i premašili su 60% u 2017. Od 1970-ih, signature u zapadnoevropskim zemljama su na platou, zahvaljujući smanjenoj upotrebi mineralnih đubriva. Stočno đubrivo je delimično pomoglo u zadovoljavanju potreba za fosforom.
U Aziji su potpisi počeli da se povećavaju 1970-ih, kada su zemlje u tom regionu doživele Zelenu revoluciju, podstaknutu ogromnim količinama mineralnih đubriva. Potpisi azijskih zemalja su sada sustigli i nadmašili one zapadnoevropskih zemalja. Ovaj rast se nastavlja, vođen velikim stalnim oslanjanjem na mineralna fosforna đubriva. U 2017. godini, potpisi u Južnoj Americi i Istočnoj Evropi bili su manji, oko 40%. Konačno, zemlje u Africi i Okeaniji imale su potpise ispod 30%, što odražava njihovu ograničenu upotrebu mineralnih đubriva kroz istoriju.
U pravcu pravednijeg i održivijeg upravljanja globalnim resursima fosfata
Ovaj rad naglašava da se mnoge zemlje u svetu izuzetno oslanjaju na mineralna fosforna đubriva kako bi se obezbedio nivo poljoprivredne produktivnosti. Rezultati izazivaju zabrinutost da bi poljoprivredni sistemi mogli da se bore da prekinu svoju zavisnost od ovog neobnovljivog resursa. Oni takođe naglašavaju duboke nejednakosti u trenutnoj raspodeli kamenog fosfata. Zemlje koje su vrlo rano usvojile intenzivne poljoprivredne sisteme, kao što su one u zapadnoj Evropi i Severnoj Americi, uveliko su povećale svoje nivoe fosfora dostupnog u zemljištu putem veleprodajne upotrebe mineralnih fosfornih đubriva.
Ove zemlje sada moraju održavati i poboljšati ovu stečenu plodnost koristeći različite strategije, uključujući poboljšano recikliranje resursa. Oni takođe moraju ubrzati svoju agroekološku tranziciju primenom niza mešovitih sistema uzgoja useva i stoke, smanjenjem erozije zemljišta i korišćenjem gradskih otpadnih voda. Nasuprot tome, afričke zemlje su istorijski imale mali pristup mineralnim fosfornim đubrivima, iako njihova tla često imaju veliki nedostatak fosfora, što ograničava proizvodnju hrane i poljoprivredu. Preostali resursi fosfata moraju biti pravedno raspoređeni, dajući prioritet zemljama sa najvećim potrebama kako bi se promovisala globalna sigurnost hrane.
Alternative mineralnim fosfornim đubrivima
Mineralna fosforna đubriva su povećala poljoprivredne prinose i unapredila sigurnost hrane u brojnim zemljama. Nažalost, oni potiču iz neobnovljivih zaliha kamenog fosfata. Pored toga, eksploatacija i prerada fosfata nanosi štetu životnoj sredini. Određene zemlje, kao što je Francuska, akumulirale su velike količine fosfora dostupnog zemljištu. Sada moraju da se trude da u velikoj meri smanje upotrebu mineralnih fosfornih đubriva. Realnost je da prinosi neće nužno patiti zbog odsustva đubriva jer usevi mogu da se oslanjaju na zalihe fosfora koji je dostupan u zemljištu, u zavisnosti od tipa zemljišta. Posebno, u plodoredu, vrste kao što su bela lupina ili heljda mogu osloboditi fosfor koji je hemijski vezan za zemljište, povećavajući njegovu dostupnost za druge useve.
Štaviše, ove zemlje moraju hitno da rade na očuvanju plodnosti tla fosfora koju su stekle. Naročito, oni mogu ograničiti eroziju zemljišta, korišćenjem pokrovnih useva ili ponovnim ugradnjom živih ograda u poljoprivredne pejzaže, i poboljšati reciklažu organske materije, uključujući otpadne vode iz stoke i mulj iz postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda.
