绿色肥料能改变农业吗?

欧洲正在试验一系列策略，将鸡毛、牛粪和植物秸秆等营养丰富的农场废弃物转化为绿色肥料。回收产品富含磷和氮，可以帮助减少集约化农业的排放和对化肥进口的依赖。

欧洲农业生产了大量的高质量食品，但也产生了大量的农作物和农场动物的废物，包括每年约14亿吨粪便。

农场废弃物富含营养物质，但这些营养物质通常存在于复杂的有机分子中，需要时间才能分解成矿物质供作物利用。粪便体积庞大，难以运输，而且通常产生于远离农田的地方。因此，农民依赖于经常进口到欧洲的化肥。

虽然欧盟化肥市场每年的价值在200 - 250亿欧元之间，但合成肥料占产品的80%。氮是通过从空气中提取化学物质，并利用化石燃料中的能量将其转化为植物容易消耗的铵盐来制造的。磷是化肥的另一种主要成分，主要由摩洛哥开采的岩石制成，但中国和美国也有开采。

同时，扩散到农田的营养物质会渗入河流和湖泊，造成藻类繁殖和鱼类死亡，或者以温室气体的形式蒸发。

比利时根特大学(Ghent University)环境化学家米尔斯(Erik Meers)教授说，欧洲有太多的营养物质在流动，造成了环境问题。“我们也在使用越来越多的化肥、氮和磷酸盐。”

据估计，每年有1360万吨氮和180万吨磷通过肥料进入欧洲农业，但也包括用作动物饲料的作物。

西班牙加泰罗尼亚农业食品研究与技术研究所的科学家维克多·廖·阿雷纳斯博士说:“我们并没有回收所有可以再利用的营养物质。”他领导了一个名为“循环农学”的项目，旨在促进农业食物链中的营养循环，并帮助减少排放。“我们的目标是通过循环利用营养物质，将现有的线性链转变为循环链。”

随着2019年6月新的欧盟立法使销售由回收材料制成的肥料产品变得更容易，廖内博士和米尔斯教授等研究人员正在努力从有机废物中提取纯营养物质，以生产可持续的袋装肥料。

微生物

第一个挑战是处理废物。化肥被装在矿质营养物袋子里送到农场门口，随时可以使用。然而，原始的动植物废物必须先被微生物分解，然后植物才能利用它们。

米尔斯教授说，大量的营养物质以有机形式存在于废物中，对植物生产效率不高。这就是农民喜欢化肥的原因。”

Meers教授领导了一个名为Nutri2Cycle的研究项目，该项目使用各种方法来解决这个问题的两面——处理农场废物，同时用它来生产足以取代进口合成肥料的产品。

为了首先处理粪便，Nutri2Cycle将其倒入一个叫做生物消化器的大水箱中，在那里活的微生物会分解有机物质。一种液体消化剂，看起来像咖啡渣，稠度也像咖啡渣，从一根管子里出来，留下一种固体的类似堆肥的物质，稠度像粥。

科学家的下一步是蒸馏液体部分，并对其进行处理，直到得到一种纯净的化合物，如铵盐。这只是该项目正在进行的众多过程中的一个。

Nutri2Cycle项目还使用传感器来施用适量的生物肥料。例如，近红外传感器可以精确地检查哪些营养物质进入了田地，或者传感器系统可以评估哪些草地需要施肥，哪些不需要。

循环经济

这种方法是欧洲Nutri2Cycle科学家正在探索的24种方法之一。他们的目标是提出工业化的农村流程，以促进循环农业经济。为了完成这个循环，其他方法包括在比利时佛兰德斯地区的一个试验工厂，将处理过的猪粪以液体形式注入浮萍。这种漂浮的植物富含蛋白质，将被收获并作为动物饲料进行测试。其他从循环养分中生长的饲料来源可能包括昆虫或藻类。

这样的试验反过来可以帮助替代过去一年中主要从美国运往欧洲的数百万吨大豆中的一部分。大豆是富含蛋白质的动物饲料。但它也含有氮，这是蛋白质的重要组成部分，可以从动物粪便中回收。用于化肥的进口磷也是如此。

米尔斯教授说，大量的氮和磷以进口化肥和进口动物饲料的形式流入欧洲。“因此，我们正在进口氮和磷，这些氮和磷最终会变成粪便。”

Nutri2Cycle项目正在探索的其他方法包括在爱尔兰的作物上测试回收的乳制品工业废物。这些废物来自奶酪制作和牛奶加工，富含氮、镁和磷营养物质。他们还将测试禽畜粪便、土豆加工废水和处理动物饲料和玉米的城市废水的样本。

爱尔兰农业研究组织Teagasc的环境化学家、Nutri2Cycle的科学家SM Ashekuzzaman博士说，使用生物废物的农场通常缺乏足够的信息。他说，很难从生物废物中判断出有多少营养可供植物利用。

“关于植物能获得多少营养，人们还存在知识鸿沟。我们将通过农艺试验来增加这方面的知识，然后更好地为农民提供建议。

精密饲料

为了提高农业生产的效率，在加泰罗尼亚，循环农业将在未来使用太阳能加热来处理和干燥猪的粪便，以生产肥料。他们还将对奶牛进行精确喂养，以减少粪便和排放，同时将在德国建立一个试点工厂，从食品工业废物中回收氮和磷。

廖内博士说，由于牲畜和耕地农业目前释放了大量的氨和其他温室气体，处理这些废物将有助于减少导致气候紧急情况的排放。

他说:“我们将减少化肥的使用，这将降低成本，但也会减少农业对土壤和硝酸盐渗入地下水的环境影响。”