磷肥即將消耗殆盡 威脅世界糧食供給

環境資訊中心綜合外電;姜唯 編譯;林大利 審校

科學家警告,支撐全球糧食供應的重要肥料「磷酸鹽」,出現了「迫在眉睫」的供給危機。

磷酸鹽是地球上所有生命的必需礦物質,在農地中大量使用。但磷酸岩是有限的資源,最主要來源是政治不穩定的地方,對許多儲量很少或沒有儲量的國家來說是一種風險。

英國衛報報導,隨著全球人口的增長,磷酸鹽的使用量在過去50年間增加三倍,每一次分析用量需求都會顯示耗盡的日期越來越近。有科學家預測,可能就是在幾十年後了。

研究人員表示,少了磷酸鹽和氮,人類只能生產一半的糧食,只是後者基本上是無限的,因為它幾乎佔了80%的大氣組成。

攝影:Markus Blaurock(CC BY-NC-ND 2.0)
攝影:Markus Blaurock(CC BY-NC-ND 2.0)

新研究的主要作者、英國洛桑農業研究中心(Rothamsted Research)學者布萊克威爾(Martin Blackwell)說,「磷酸鹽供給可能是個大問題。人口在增長,我們將需要更多的糧食。」

他說,按照目前的使用速度,許多國家將在下一代用完國內供應量,包括美國、中國和印度。摩洛哥和摩洛哥人佔領的西撒哈拉領土是目前所知最大的蘊藏地,接著是中國、阿爾及利亞和敘利亞,這些地方的儲量共佔全球磷酸鹽的80%以上。布萊克威爾指出,幾年後,就會有國家可以透過控制磷礦石供給來有效控制糧食生產,演變成政治問題。「我們應該為此做好準備。」

荷蘭瓦赫寧根大學伊特森(Martin van Ittersum)教授表示,問題在資源耗盡之前就會出現:「在我們用完磷酸鹽之前,資源可能會變得更加昂貴。」

潛在的解決方案包括從人類污水、糞便和屠宰場廢物中回收磷酸鹽,使用能更高效地從土壤中吸取礦物質的新植物品種,以及更妥善的土壤測試,以避免過度施用肥料。

過量使用磷酸鹽不僅耗盡儲量,還造成了廣泛的污染,導致河流和海洋的死區。2015年發表在「科學(Science)」期刊上的研究顯示,繼氣候變遷之後,磷污染是地球面臨的最嚴重問題之一。

最新發表在《農業科學與工程前沿》(Frontiers of Agricultural Science and Engineering)期刊上的新研究指出,磷酸鹽肥料是全球糧食生產的基礎,這是一場迫在眉睫的危機。由於需求增加,過去三年間磷礦石供給剩餘年數估計從300年減少到259年。科學家們寫道:「如果估計剩餘供給年數繼續以此速度下降,那麼到2040年所有供給都將耗盡。」

他們說:「雖然這種情況不太可能發生,但它確實凸顯全球磷貿易、使用和再循環工作即將發生劇烈變化。這在中國、印度和美國這三個人口最多的國家尤其重要,這三個國家依靠磷酸鹽養活他們的人民。」

歐盟執委會2014年宣布磷酸鹽為「關鍵原料」,即供應風險很大的重要資源。只有芬蘭在歐盟有儲量,絕大部分從摩洛哥、阿爾及利亞、俄羅斯、以色列和約旦進口到歐盟。根據歐盟執委會的立場說明書,「歐盟高度依賴目前受政治危機影響的地區」。

1842年,英國洛桑農業研究中心於將動物骨頭溶解在硫酸中發明了商業磷肥。布萊克威爾和他的同事們現在回到洛桑農業研究中心研究磷酸鹽的替代品。

他們將骨頭、牛角、血液和其他屠宰場廢物轉化為磷肥,新研究發現它的效果與傳統肥料一樣甚至更好。布萊克威爾表示,這有可能提供英國15~25%的需求。另一個潛在的來源是從人類污水中回收磷酸鹽-泰晤士水務公司(Thames Water)2013年為此開設了一間工廠。

伊特森說,從動物和人類廢物中回收磷酸鹽是很重要的工作,但實作需要時間,因為需要新的技術和法規來確保不會發生糧食作物的污染和感染。

布萊克威爾說,減量使用也很關鍵。目前農民可以進行的土壤試驗不是很先進,因此會加入太多磷酸鹽。這表示大多數農業土壤中含有過量磷酸鹽,大概一個世紀以來都是如此。

但是大部分土壤磷酸鹽都與有機分子結合在一起,植物無法吸收。部分植物會產生可以分解的酸和酵素,科學家正在利用基因改造技術來開發可以吸收這種磷酸鹽的新植物品種。伊特森說這種研究的時程緊迫,因為開發更有效的作物需要花費大量的時間。

磷酸鹽專家波爾(Marissa de Boer)表示,公眾缺乏意識表示問題是「未知」的環境危機:「我們依賴磷酸鹽,但我們認為磷酸鹽的存在是理所當然的。」

波爾曾執行一項歐洲執委會的回收磷酸鹽技術五年計畫,現在經營SusPhos公司,將人類廢物、廚餘和工業廢物中提取磷酸鹽的技術商業化。他說,如果技術證明成功,再生磷酸鹽可以滿足荷蘭的需求。

參考資料

作者

姜唯

如果有一件事是重要的,如果能為孩子實現一個願望,那就是人類與大自然和諧共存。

林大利

於特有生物研究保育中心服務,小鳥和棲地是主要的研究對象。是龜毛的讀者,認為龜毛是探索世界的美德。

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