研究人员计算了化肥整个生命周期的碳足迹，约占温室气体排放总量的5%-这是第一次被准确量化-并发现碳排放量到2050年可以减少到当前水平的五分之一。

来自剑桥大学的研究人员发现，三分之二的肥料排放发生在它们撒在田间之后，三分之一的排放来自生产过程。

尽管氮基肥料已经被认为是温室气体排放的主要来源，但这是第一次完全量化其从生产到部署的总体贡献。他们的分析发现，粪便和合成肥料每年排放相当于2.6亿吨的碳-超过全球航空和航运的总和。

迫切需要减少化肥的碳排放;然而，这必须与全球粮食安全的需要相平衡。早期的研究估计，全球48%的人口以合成肥料种植的作物为食，预计到20年世界人口将增长2050%。

剑桥大学的研究人员表示，需要结合可扩展的技术和政策解决方案来减少肥料排放，同时保持粮食安全。然而，他们估计，如果这些解决方案能够大规模实施，粪便和合成肥料的排放量可以减少多达80%，达到当前水平的五分之一，而不会损失生产力。他们的研究结果发表在《自然食品》杂志上。

“令人难以置信的是，我们实际上不知道我们在全球范围内生产了多少化学品，它们最终在哪里，它们在哪里以及如何积累，它们产生多少排放物，以及它们产生了多少废物，”共同作者，剑桥工程系的AndréCabreraSerrenho博士说。

Serrenho和他的合著者YunhuGao承担了一个项目，以准确测量化肥的总体影响，化肥是石化行业的两种主要产品之一。在石化行业生产的所有产品中，绝大多数(高达74%)是塑料或化肥。

“为了减少排放，对我们来说，重要的是要确定并确定我们可以采取的任何干预措施的优先级，以使肥料对环境的危害更小，”Serrenho说。“但如果我们要做到这一点，我们首先需要清楚地了解这些产品的整个生命周期。这听起来很明显，但我们实际上对这些事情知之甚少。

研究人员通过协调氮肥的生产和消费以及世界九个地区的区域排放因子，绘制了2019年全球粪便和合成肥料的流动及其排放，贯穿生命周期的所有阶段。

在完成分析后，研究人员发现，与许多其他产品不同，肥料的大部分排放不是在生产过程中发生的，而是在使用过程中发生的。

“令人惊讶的是，这是主要的排放源，”塞雷尼奥说。“但只有在量化生命周期的每个阶段的所有排放之后，我们才能开始寻找不同的减排方法，在不损失生产力的情况下减少排放。

研究人员列出并量化了不同缓解方法的最大理论影响-其中大多数是已知的，但它们的最大潜在影响尚未量化。

合成肥料生产的排放物主要来自氨合成，部分原因是生产过程中使用的化学反应。在生产阶段最有效的缓解措施是该行业对供暖和制氢进行脱碳。此外，肥料可以与称为硝化抑制剂的化学物质混合，以防止细菌形成一氧化二氮。然而，这些化学物质可能会使肥料更加昂贵。

“如果我们要使肥料更加昂贵，那么就需要对农民和化肥公司进行某种经济激励，”Serrenho说。“农业是一项非常艰难的业务，农民目前没有因为生产低排放而获得奖励。

然而，减少与肥料相关的排放的唯一最有效的方法是减少我们使用的肥料数量。“我们在使用化肥方面效率极低，”塞雷尼奥说。“我们使用的远远超过我们需要的，这在经济上效率低下，这取决于农业实践。如果我们更有效地使用肥料，我们将需要更少的肥料，这将在不影响作物生产力的情况下减少排放。

研究人员还研究了世界各地使用的肥料组合，这些混合物因地区而异。研究人员表示，在全球范围内用硝酸铵代替一些排放量最高的肥料，如尿素，可以进一步减少20%至30%的排放量。然而，这只有在化肥行业脱碳后才会有益。

“没有完美的解决方案，”塞雷尼奥说。“我们需要重新思考我们如何生产粮食，以及什么样的经济激励措施最有效。也许这意味着付钱给农民以减少排放，也许这意味着为食品支付更多费用。我们需要找到金融、技术和政策解决方案的正确组合，以减少排放，同时保持世界的食物。

Serrenho和Gao估计，通过实施他们分析的所有缓解措施，到80年，化肥行业的排放量可以减少多达2050%。

“我们的工作让我们很好地了解了什么是技术上可行的，什么是大的，以及哪些干预措施是有意义的-重要的是我们将干预措施瞄准最重要的事情，以便在减排方面取得快速而有意义的进展，”Serrenho说。

这项研究是由JonathanCullen教授领导的C-THRU项目的一部分，来自四所英国和美国大学的研究人员正在努力澄清全球石化供应链的排放。