Verden er full av nitrogen. I landbruket brukes nitrogen som gjødsel for å øke produksjonen, men dette forårsaker et av vår tids største miljøproblemer. Nitrogenforurensning har skadelige effekter på vann og jord og er også skadelig for menneskers og dyrs helse. Dessuten, når luften eller regnet fører nitrogen inn i ugjødslede habitater, som myrer eller skog, forårsaker det en nedgang i det naturlige biologiske mangfoldet.
Nasjonale myndigheter har det i sin makt å dempe problemet. Det som kreves er nasjonal og internasjonal politikk som styrer det globale matsystemet mot høyere avling og mye lavere miljøbelastning. Forskning til dags dato har imidlertid knapt berørt i hvilken grad land faktisk påvirker sin nitrogenforurensning og sine avlinger.
Kvantifisere lands samlede innvirkning
Nå har ETH-forskerne David Wüpper og Robert Finger fra lederen for landbruksøkonomi og politikk slått seg sammen med andre internasjonale forfattere for for første gang å undersøke den samlede virkningen av nesten alle land i verden på deres nitrogenforurensning og avlinger. Resultatene av studien deres ble nylig publisert i tidsskriftet Nature Food.
I denne publikasjonen viser forskerne at land faktisk har stor innvirkning, spesielt på nivåene av nitrogenforurensning. Faktisk er lands innvirkning på forurensning ofte flere ganger større enn deres effekt på avlinger.
Begrens bruken uten at det går på bekostning av utbytte
I mange land har mye større bruk av nitrogengjødsel bare margin alt redusert avlingsgapet deres - forskjellen mellom potensiell avling og faktisk oppnådd avling. Samlet sett, når enkeltland forsøker å lukke yield gapet med 1 prosent, er dette assosiert med en 35 prosent økning i nitrogenforurensning på global skala. Med andre ord, noen land bruker enorme mengder gjødsel, men oppnår svært lite i form av tilleggsutbytte. Dette får forskerne til å konkludere med at mange land kan begrense bruken av gjødsel uten å se avlingsreduksjoner.
I sin studie identifiserte de også faktorene som forklarer den generelle nitrogenbruken og forurensningene i forhold til avlingene deres. Sentrale faktorer inkluderer for eksempel kvaliteten på institusjonene, graden av økonomisk utvikling og størrelsen på befolkningen, men også andelen landbruk i landets totale økonomi.
En annen viktig faktor som påvirker et lands nitrogenforurensning er direkte statlige subsidier for å redusere kostnadene for nitrogengjødsel. Indirekte subsidier og politiske tiltak som påvirker prisen på landbruksprodukter i forhold til gjødselkostnader spiller imidlertid også en rolle, i likhet med forskrifter og lover, bondeopplæring, teknologi og til og med handelsstrukturer.
Evaluering av globale nitrogen- og avlingsdata
Et eksempel på hvordan landspesifikke faktorer påvirker nitrogenforurensning kan sees ved grensen mellom Kasakhstan og Kina, en region som er naturlig tørr med sparsom vegetasjon. Satellittbilder viser at på kinesisk side er vegetasjonen frodig og grønn helt opp til grensen, men på kasakhisk side endres den brått og blir mindre grønn. Dette peker på tilstedeværelsen av vanning og rikelige mengder nitrogengjødsel på kinesisk side.
"En slik markert forskjell i vegetasjonen kan ikke være et naturfenomen," sier Wüpper, hovedforfatter av studien. – Dette eksemplet illustrerer at landet hvor feltene ligger er en avgjørende faktor for avling og nitrogenforurensning, forklarer han. "Men det ville være mulig for Kina å oppnå tilsvarende utbytte med betydelig mindre nitrogenforurensning."
Også Sveits er neppe et plakatbarn for nitrogenforurensningsnivåer. Som andre europeiske land, men betydelig mer, fortsetter den å tilføre nitrogengjødsel i store mengder som er for mye til at avlingene kan absorbere fullt ut. Overskuddet havner i bekker, innsjøer og andre økosystemer.
"Landbruket i Sveits er veldig intensivt," sier Wüpper. Han forklarer at dette har direkte innvirkning på nitrogenforurensning, ikke minst fordi fôret som sveitsiske dyr spiser kommer fra utlandet. Gjødselen som produseres av husdyrene spres imidlertid på sveitsisk jord, hvor den bidrar til nivåene av nitrogenforurensning.
Økonomiske virkemidler er ett policy alternativ
"Samlet sett er det imidlertid en ujevn balanse i fordelingen av gjødselressurser over hele kloden," sier forskerne for å oppsummere. Mens Sveits har et overtilbud, har ikke andre regioner i verden nok. I deler av Afrika sør for Sahara, for eksempel, bruker bønder for lite nitrogengjødsel. Men dersom de skulle øke bruken av nitrogengjødsel bare margin alt, ville de kunne øke avlingene betydelig. Å dempe denne globale gjødselubalansen vil gjøre det mulig å øke avlingen betraktelig noen steder og forurensningen reduseres betraktelig andre.
En måte å oppnå dette på er å justere kostnadene for nitrogengjødsel. I land der det brukes for mye, bør kostnadene for gjødsel gå opp, f.eks. ved å innføre nitrogenavgift, eller ved andre virkemidler og justeringer. Motsatt, i land der det brukes for lite nitrogengjødsel, bør prisen gå ned, f.eks. ved å innføre nitrogentilskudd, eller ved andre virkemidler og justeringer.
En annen tilnærming innebærer endringer på selve gårdene. Myndigheter og industri kan tilby bøndene insentiver til å gjøre avlingsproduksjonen mer miljøvennlig. De kan for eksempel fremme visse produksjonsprosesser som øker effektiviteten av nitrogenbruken. Dessuten vil bønder som bruker mindre nitrogen og som følgelig må slite med lavere avling kunne få økonomisk kompensasjon fra staten.
Enormt potensial innen presisjonsjordbruk
Ny teknologi kan også øke nitrogeneffektiviteten. "Vi snakker om det som er kjent som presisjonslandbruk, et konsept der gjødsel kun tilføres der det faktisk er nødvendig. Dette kan øke effektiviteten i bruken og redusere miljøproblemer uten å redusere produksjonen," forklarer Finger.
"Men forbruk kan også utgjøre en stor forskjell," legger Wüpper til. Han påpeker at en tredjedel av all mat som produseres går til spille, noe som forsterker nitrogenforurensning og miljøskader. «Hvis vi reduserer matsvinnet, reduserer vi miljøproblemene også», sier han. Et mye kjøttredusert kosthold bidrar også til å redusere overskytende nivåer av gjødsel fordi hvis bøndene produserer mindre kjøtt, havner mindre gjødsel på jordene.
