全球约50%的土壤有效磷来自农业系统中的矿物肥料

植物需要磷才能生长。农民使用矿物磷肥大大提高了土壤磷肥力，从而提高了作物产量。然而，这些肥料是由磷酸盐岩制成的，磷酸盐岩是一种不可再生资源，在地球上分布不均。

INRAE 和 Bordeaux Sciences Agro 的研究人员为每个国家/地区建立了土壤有效磷的比例模型，该比例来自使用矿物磷肥。他们还研究了从 20 世纪中叶开始，这些数字随时间的变化。发表在《自然地球科学》上的他们的研究结果表明，2017 年，全球农业系统中约 50% 的土壤有效磷来自矿物磷肥的使用。

然而，这一全球数据隐藏了地区之间的巨大差异。西欧、北美和亚洲都在 60% 以上，而南美和非洲分别在 40% 和 30% 左右。这一发现强调了农业系统极其依赖矿物磷肥。

该研究强调了加速全球北方农业生态转型的重要性，这些国家必须保持其获得的土壤肥力并改善农业和城市污水向土壤的流动。应将剩余的磷矿资源提供给全球南方国家，尤其是非洲国家，这些国家的土壤仍然缺磷，这是限制农业生产的现实。

磷天然存在于土壤中，但其含量和相对有效性因全球地区和土壤类型而异。自 1950 年代以来，矿物磷肥的使用提高了土壤有效磷含量，从而提高了农业产量。然而，这些肥料是通过开采和化学加工磷酸盐岩制成的，磷酸盐岩是一种在全球分布不均的不可再生自然资源。例如，70% 的磷酸盐岩在摩洛哥，而在欧洲几乎找不到。此外，磷酸盐岩的转化释放出大量污染物。

研究人员一致认为，按照目前的提取速度，到 2050 年我们可能会达到磷的峰值(最大资源生产点)。这可能会导致化肥价格上涨和地缘政治紧张局势加剧。在此背景下，有必要阐明过去和现在的矿物磷肥使用模式如何影响当前农业系统对这种有限资源的依赖。

因此，来自 INRAE 和 Bordeaux Sciences Agro 的科学家决定量化源自矿物肥料的土壤有效磷的百分比，定义为土壤磷的人为特征。他们开发了一个模型来模拟 1950 年至 2017 年期间全球农业系统中特定国家土壤有效磷的模式。该方法利用了土壤有效磷库存、作物产量、矿物肥料使用、牲畜数量和国际贸易。计算基于一个国家的平均农业土壤，这是根据每个国家在不同集约化水平的农业系统中对草地和作物的使用来定义的。

土壤肥力高度依赖合成矿物肥料

在全球范围内，磷的人为特征约为 47% (±8%)，这表明目前大约一半的土壤磷肥力归因于矿物肥料的使用。这一结果反映了世界范围内农业系统的集约化。事实上，自 1950 年代以来，许多国家都严重依赖合成肥料。

这项工作强调了不同国家对矿物磷肥的依赖程度在空间和时间上的巨大差异。自 1950 年代以来，西欧和北美的人为磷特征急剧上升，2017 年超过 60%。自 1970 年代以来，由于矿物肥料的使用减少，西欧国家的磷特征趋于稳定。牲畜粪便有助于部分满足磷的需求。

在亚洲，签名人数在 70 年代开始增加，当时该地区的国家在大量矿物肥料的推动下经历了绿色革命。亚洲国家的签名数量现已赶超西欧国家。在对矿物磷肥的长期依赖的推动下，这种增长仍在继续。2017 年，南美和东欧的签名率较低，约为 40%。最后，非洲和大洋洲国家的签名低于 30%，反映出它们历史上对矿物肥料的使用更为有限。

实现全球磷矿资源更公平和可持续的管理

这项工作突出表明，世界上许多国家都极度依赖矿物磷肥来确保农业生产力水平。结果引发了人们的担忧，即农业系统可能难以结束对这种不可再生资源的依赖。他们还强调了当前磷酸岩分布的严重不平等。很早就采用集约化农业系统的国家，例如西欧和北美的国家，通过大量使用矿物磷肥大大提高了土壤有效磷含量。

这些国家现在必须通过各种战略来维持和提高这种后天获得的生育力，包括改进资源回收利用。他们还必须通过实施一系列农牧混合耕作系统、减少土壤侵蚀和利用城市污水来加快农业生态转型。相比之下，非洲国家历史上几乎无法获得矿物磷肥，尽管它们的土壤通常严重缺磷，这限制了粮食和农业生产。剩余的磷酸盐岩资源必须公平分配，优先分配给最需要的国家，以促进全球粮食安全。

矿物磷肥的替代品

矿物磷肥提高了许多国家的农业产量并促进了粮食安全。不幸的是，它们来自不可再生的磷酸岩供应。此外，磷酸盐矿的开采和加工会对环境造成危害。某些国家，如法国，已经积累了大量土壤有效磷。他们现在必须努力减少对矿物磷肥的使用。事实上，产量不一定会因缺少肥料而受到影响，因为根据土壤类型，作物可以吸收土壤中可用的磷。值得注意的是，在作物轮作中，白羽扇豆或荞麦等物种可以释放与土壤化学结合的磷，从而增加其他作物的可用性。

此外，这些国家必须加紧努力，以保持他们已经获得的土壤磷肥力。值得注意的是，它们可以通过使用覆盖作物或将树篱重新纳入农业景观来限制土壤侵蚀，并改善有机物的循环利用，包括牲畜污水和污水处理厂的污泥。

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