Ενίσχυση της αποτελεσματικότητας χρήσης αζώτου
Insights από την Έκθεση του FAO (Παγκόσμιος Οργανισμός Τροφίμων και Γεωργίας ) 2025 για τα Βιώσιμα Αγροδιατροφικά Συστήματα
Εισαγωγή
Το άζωτο (Ν) είναι θεμελιώδες θρεπτικό συστατικό για την ανάπτυξη των φυτών και ακρογωνιαίος λίθος της αγροτικής παραγωγικότητας. Ωστόσο, η διαχείρισή του στα συστήματα καλλιέργειας παρουσιάζει σημαντικές προκλήσεις. Ενώ η χρήση του αζώτου έχει αυξήσει την επισιτιστική ασφάλεια σε παγκόσμιο επίπεδο, σήμερα, η αλόγιστη χρήση και η παγκόσμια εξάρτηση από το ενεργό Ν για την παραγωγή τροφίμων έχει χαρακτηριστεί ως μία από τις πέντε μεγαλύτερες αναδυόμενες απειλές που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα και ο πλανήτης λόγω των επιπτώσεών του στο κλίμα, το περιβάλλον και τη δημόσια υγεία - και αποδίδεται στην παγκόσμια εξάρτηση από το ενεργό Ν για την παραγωγή τροφίμων.
Οι αγρότες δεν μπορούν πλέον να αυξάνουν τη χρήση αζωτούχων λιπασμάτων στις καλλιέργειές τους για να αυξήσουν περαιτέρω τις αποδόσεις των φυτών. Η βελτίωση της αποτελεσματικότητας χρήσης αζώτου (NUE-Nitrogen Use Efficiency) των καλλιεργούμενων φυτών είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη βιώσιμων αγροδιατροφικών συστημάτων που εξισορροπούν την παραγωγικότητα και την προστασία του περιβάλλοντος. Έχουν υπάρξει πολλές επιστημονικές μελέτες στο θέμα της NUE, οι οποίες επικεντρώνονται κυρίως στο πώς να βελτιωθεί η NUE των καλλιεργειών μέσω των καλλιεργητικών πρακτικών διαχείρισης ή της γενετικής βελτίωσης.
Παρακάτω, παρουσιάζουμε ορισμένες βασικές ιδέες από την έκθεση του FAO «Βιώσιμη διαχείριση του αζώτου στα αγροδιατροφικά συστήματα», που παρουσιάστηκε στις 20 Ιανουαρίου 2025. Μπορείτε να βρείτε το πλήρες έγγραφο στο site του FAO. Η έκθεση αυτή θα παρέχει μια ολοκληρωμένη επισκόπηση των προκλήσεων και των ευκαιριών που σχετίζονται με τη χρήση του αζώτου στα αγροδιατροφικά συστήματα.
Η έκθεση διερευνά λύσεις για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας χρήσης του αζώτου στη φυτική και ζωική παραγωγή και αναλύει το μέγεθος, τις πηγές και τις διαδρομές των εισροών και των απωλειών αζώτου και τις συναφείς περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όπως ο ευτροφισμός, η οξίνιση του εδφους και η απώλεια της βιοποικιλότητας. Η έκθεση προτείνει εξειδικευμένες προσεγγίσεις σχετικές με τον κάθε τομέα για την ενίσχυση της αποδοτικότητας της χρήσης θρεπτικών συστατικών, συμπεριλαμβανομένης της υιοθέτησης πρακτικών κυκλικής βιοοικονομίας και συστάσεων για την λήψη πολιτικών αποφάσεων (και την διαμόρφωση ενιαίας πολιτικής) για την προώθηση της βιώσιμης διαχείρισης άζωτου. Με το παρόν άρθρο θα θέλαμε να παρουσιάσουμε τα βασικότερα σημεία της έκθεση εστιάζοντας στις βασικές δράσεις και στρατηγικές που μπορούν να ιυοθετήσουν παραγωγοί και οι υπέυθυνοι χάραξης πολιτικής για τη βιώσιμη διαχείριση του αζώτου στα αγροδιατροφικά συστήματα.
Ορισμός της αποτελεσματικότητας χρήσης αζώτου - Τι είναι η NUE;
Η αποδοτικότητα χρήσης αζώτου (NUE) μετρά το ποσοστό των εισροών αζώτου που μετατρέπονται σε γεωργικές εκροές, όπως η βιομάζα των καλλιεργειών ή η απόδοση.
Στα συστήματα καλλιέργειας
- Οι εισροές περιλαμβάνουν συνθετικά λιπάσματα, οργανική κοπριά, αζωτοδέσμευση και ατμοσφαιρική εναπόθεση.
- Οι εκροές αποτελούνται συνήθως από το συγκομιζόμενο άζωτο στις καλλιέργειες, με πρόσθετες απώλειες μέσω της έκπλυσης, της απορροής, της εξάτμισης και της διάβρωσης.
Η υψηλή NUE υποδηλώνει αποτελεσματική χρήση του αζώτου, ελαχιστοποιώντας τις περιβαλλοντικές απώλειες και διατηρώντας παράλληλα την παραγωγικότητα των καλλιεργειών.
Αντίθετα, η χαμηλή NUE αντανακλά αναποτελεσματικότητα αξιοποίησης που οδηγεί σε σημαντικές απώλειες αζώτου και συνακόλουθες περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Η ευρωπαϊκή ομάδα εμπειρογνωμόνων για το άζωτο (European Nitrogen Experts Panel) εισήγαγε ένα διμερές πλαίσιο για το NUE, το οποίο εξισορροπεί την παραγωγικότητα των καλλιεργειών και τις επιπτώσεις στο περιβάλλον. Η προσέγγιση αυτή ορίζει ένα «Χαρακτηριστικό Χώρο Λειτουργίας (COS)», ένα εύρος όπου οι εισροές αζώτου βελτιστοποιούν τις αποδόσεις χωρίς σημαντικούς περιβαλλοντικούς κινδύνους. Τιμές άνω του 90% NUE ενέχουν τον κίνδυνο να γίνει εξόρυξη/εκμετάλλευση εδαφικού αζώτου, ενώ τιμές κάτω του 50% υποδηλώνουν υπερβολική ρύπανση.
Η αποτελεσματικότητα χρήσης του αζώτου από τις καλλιέργειες (NUE) επηρεάζεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες, τη φυσιολογία των φυτών και τις αλληλεπιδράσεις τους με το περιβάλλον.
Οι φυσικές απώλειες αζώτου, όπως η εξατμισοδιαπνοή αμμωνίας, η έκπλυση νιτρικών και η απορροή διαλυτών μορφών, μειώνουν περαιτέρω την NUE. Οι μεταβολές της θερμοκρασίας και των κατακρημνισμάτων (π.χ., βροχή) επηρεάζουν σημαντικά τη βιολογική και ενζυμική δραστηριότητα, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για αυτούς τους μετασχηματισμούς.
Γενετική βελτίωση με στόχο την ενίσχυση της αποτελεσματικής χρήσης αζώτου από τα φυτά
Οι προσπάθειες των γενετιστών για τη δημιουργία νέων ποικιλιών με αυξημένη αποδοτικότητα χρήσης αζώτου έχουν επικεντρωθεί σε:
Βελτιστοποίηση του ριζικού συστήματος: Οι προσπάθειες γενετικής βελτίωσης επικεντρώνονται στη βελτιστοποίηση της αρχιτεκτονικής των ριζών για την ενίσχυση της απορρόφησης αζώτου. Χαρακτηριστικά όπως βαθύτερες ρίζες, υψηλότερη πυκνότητα ριζών και μεγαλύτερη ανάπτυξη πλευρικών ριζών επιτρέπουν στις καλλιέργειες να έχουν αποτελεσματικότερη πρόσληψη του αζώτου από το έδαφος.
Αποτελεσματικότητα του μεταβολισμού/χρήσης του αζώτου: Η ανάπτυξη ποικιλιών με βελτιωμένες βιοχημικές οδούς για την αφομοίωση και τη χρήση του αζώτου μπορεί να αυξήσει την NUE. Αυτό περιλαμβάνει την ενίσχυση της δραστηριότητας ενζύμων όπως η νιτρική αναγωγάση και η συνθετάση της γλουταμίνης, τα οποία διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στο μεταβολισμό του αζώτου.
Ανθεκτικότητα στο (αβιοτικό) στρες: Η πρόσληψη και η χρήση του αζώτου επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τις περιβαλλοντικές καταπονήσεις (π.χ. ξηρασία, ζέστη). Η δημιουργία ποικιλιών ανθεκτικών στις καταπονήσεις εξασφαλίζει καλύτερη NUE υπό μεταβαλλόμενες και δυσμενείς συνθήκες καλλιέργειας, διατηρώντας την καλή παραγωγικότητα με χαμηλότερες εισροές αζώτου.
Η παγκόσμια NUE έχει επηρεαστεί από τις περιφερειακές πρακτικές, τους κοινωνικοοικονομικούς παράγοντες και τις τεχνολογικές εξελίξεις. Το 2022, η παγκόσμια απόδοση των καλλιεργειών ήταν κατά μέσο όρο 65 kg N/ha/έτος, με NUE περίπου 56%. Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικές διαφορές ανά περιοχή:
Περιοχές υψηλής απόδοσης, χαμηλής NUE: Η Δυτική Ευρώπη και τμήματα της Νοτιοανατολικής Ασίας παρουσιάζουν υψηλές εισροές αζώτου αλλά χαμηλή αποδοτικότητα, οδηγώντας σε σημαντικές απώλειες αζώτου.
Περιοχές χαμηλής απόδοσης, υψηλής NUE: Η υποσαχάρια Αφρική και τμήματα της Δυτικής Ασίας παρουσιάζουν περιορισμένες εισροές αζώτου, με αποτέλεσμα υψηλή NUE, αλλά συχνά εις βάρος της γονιμότητας του εδάφους και της μακροπρόθεσμης βιωσιμότητας.
Περιοχές μέτριας απόδοσης, μέτριας NUE: Περιλαμβάνουν τμήματα της Λατινικής Αμερικής και της Ανατολικής Ευρώπης, όπου οι ισορροπημένες πρακτικές αποδίδουν μέτρια απόδοση.
Η σχέση μεταξύ NUE και απόδοσης ακολουθεί συχνά καμπύλη σχήματος U, με την πρώιμη εντατικοποίηση της γεωργίας να μειώνει την NUE λόγω της υπερβολικής εφαρμογής λιπασμάτων. Ορισμένες χώρε με αναπτυγμένες οικονομίες, βελτιώνουν αργότερα τη NUE μέσω τεχνικών και κανονιστικών μέτρων.
Προκλήσεις όσον αφορά την ενίσχυση της NUE
Αρκετές προκλήσεις εμποδίζουν την ενίσχυση της NUE στα γεωργικά συστήματα:
- Υπερβολική χρήση συνθετικών λιπασμάτων: Σε περιοχές με υψηλές επιδοτήσεις λιπασμάτων ή εντατικά συστήματα καλλιέργειας, η υπερβολική εφαρμογή οδηγεί σε μειωμένες αποδόσεις και υποβάθμιση/επιβάρυνση του περιβάλλοντος.
- Υποβάθμιση της υγείας του εδάφους: Τα εξαντλημένα/υποβαθμισμένα εδάφη σε συστήματα χαμηλών εισροών δεν διαθέτουν την οργανική ουσία που είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική ανακύκλωση των θρεπτικών στοιχείων, οδηγώντας σε χαμηλές αποδόσεις και φθίνουσα γονιμότητα.
- Κλιματική μεταβλητότητα - Κλιματική αλλαγή: Τα ακραία καιρικά φαινόμενα διαταράσσουν την πρόσληψη αζώτου και επιδεινώνουν τις απώλειες μέσω της εξάτμισης και της έκπλυσης.
- Έλλειψη γνώσης: Οι αγρότες συχνά δεν έχουν πρόσβαση σε πληροφορίες ή κατάρτιση σχετικά με τις βέλτιστες πρακτικές για τη διαχείριση του αζώτου, ιδίως σε περιοχές με χαμηλό εισόδημα.
Στρατηγικές για τη βελτίωση της NUE
Η βελτίωση της NUE απαιτεί ένα συνδυασμό τεχνολογικής καινοτομίας, καλύτερων πρακτικών διαχείρισης και στήριξης/χάραξης πολιτικής. Οι βασικές στρατηγικές περιλαμβάνουν:
1. 4Rs Διαχείριση θρεπτικών συστατικών
Το πλαίσιο 4R - (Right Source, Right Rate, Right Time, Right Place) Σωστή πηγή, σωστή δοσολογία, σωστός χρόνος και τόπος εφαρμογής - βελτιστοποιεί την εφαρμογή λιπασμάτων ώστε να ανταποκρίνεται στις ανάγκες της καλλιέργειας και να ελαχιστοποιεί τις απώλειες. Για παράδειγμα:
- Σωστή πηγή: Η χρήση λιπασμάτων αυξημένης αποδοτικότητας, όπως λιπάσματα με επικάλυψη ουρίας, μειώνει τις απώλειες στο περιβάλλον. Τα λιπάσματα βραδείας ή ελεγχόμενης αποδέσμευσης μπορούν επίσης να συμβάλουν στη μείωση της έκπλυσης αζώτου στο έδαφος και να παρέχουν στην καλλιέργεια το Ν που χρειάζεται για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα στα σωστά στάδια ανάπτυξης.
- Σωστή δόση: Οι τεχνικές γεωργίας ακριβείας επιτρέπουν στους αγρότες να εφαρμόζουν άζωτο με βάση τις απαιτήσεις της καλλιέργειας σε πραγματικό χρόνο. Τα δεδομένα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διαμόρφωση ενός προσαρμοσμένου προγράμματος λίπανσης (στις περιπτώσεις όπου αυτό είναι δυνατόν να εφαρμοστεί) για βελτιωμένη αποτελεσματικότητα.
- Σωστός χρόνος: Η κατανομή των εφαρμογών αζώτου σε διάφορες καλλιεργητικές περιόδους προσαρμόζει τη διαθεσιμότητα του θρεπτικού στα επίπεδα της ζήτησης των καλλιεργειών. Οι αγρότες δεν πρέπει να εφαρμόζουν όλα τα αζωτούχα λιπάσματα στην αρχή της καλλιεργητικής περιόδου (π.χ. πριν ή κατά τη σπορά), αλλά αντίθετα να κατανέμουν την ποσότητα σε 2-5 εφαρμογές με βάση τις ανάγκες της καλλιέργειας, τον τύπο των λιπασμάτων που χρησιμοποιούνται και τις περιβαλλοντικές συνθήκες (π.χ. βροχοπτώσεις).
- Κατάλληλο σημείο εφαρμογής: Οι στοχευμένες μέθοδοι εφαρμογής, όπως η τοποθέτηση λιπασμάτων σε ζώνες κοντά στις ρίζες των φυτών, βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα της απορρόφησης. Η εφαρμογή λιπασμάτων μέσω ενός συστήματος στάγδην άρδευσης μπορεί να προσφέρει μέγιστη αποτελεσματικότητα και ελάχιστες απώλειες θρεπτικών στοιχείων, εάν σχεδιαστεί σωστά.
2. Στρατηγικές ολοκληρωμένης διαχείρισης καλλιεργειών
Η ενσωμάτωση συστημάτων αμειψισποράς και συγκαλλιέργειας με ψυχανθή μπορεί να ενισχύσει τη δέσμευση αζώτου και να μειώσει την εξάρτηση από συνθετικές πηγές/λαπάσματα. Η αγροδασοπονία και τα δασοκτηνοτροφικά συστήματα βελτιώνουν επίσης την ανακύκλωση των θρεπτικών στοιχείων και την υγεία του εδάφους. Οι εμπειρογνώμονες του FAO υπογραμμίζουν τη σημασία της χρήσης οργανικών αζωτούχων λιπασμάτων για την ενίσχυση της αειφορίας. Ταυτόχρονα, είναι σημαντικό να εκπαιδευτούν οι κτηνοτρόφοι ώστε να υιοθετούν τις βέλτιστες πρακτικές διαχείρισης της κοπριάς.
3. Γεωργία ακριβείας
Η τηλεπισκόπηση (χρήση αισθητήρων), οι εδαφολογικές αναλύσεις και τα εργαλεία που βασίζονται σε δεδομένα παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τη γονιμότητα του εδάφους και τις ανάγκες των καλλιεργειών σε θρεπτικά συστατικά. Οι τεχνολογίες αυτές επιτρέπουν τη διαχείριση σε συγκεκριμένες τοποθεσίες στον αγρό, μειώνοντας τις εισροές αζώτου και διατηρώντας παράλληλα τις αποδόσεις.
4. Τεχνολογικές καινοτομίες
Οι αναδυόμενες τεχνολογίες, όπως τα νανολιπάσματα, τα σκευάσματα βραδείας αποδέσμευσης και οι βιοδιεγέρτες, ενισχύουν τη διαθεσιμότητα και την πρόσληψη αζώτου. Αυτές οι καινοτομίες ελαχιστοποιούν τις περιβαλλοντικές απώλειες, ενώ μεγιστοποιούν την παραγωγικότητα των καλλιεργειών.
5. Αρχές της κυκλικής βιο-οικονομίας
Η ανακύκλωση του αζώτου εντός των αγροδιατροφικών συστημάτων -όπως η αποτελεσματική διαχείριση των υπολειμμάτων των καλλιεργειών και η αξιοποίηση της κοπριάς- μειώνει την ανάγκη για εξωτερικές εισροές. Για παράδειγμα, η υιοθέτηση συστημάτων καλλιέργειας-κτηνοτροφίας επιτρέπει την αποτελεσματική χρήση της κοπριάς ως οργανικό λίπασμα. Ταυτόχρονα, ο FAO υπογραμμίζει τη σημασία της μείωσης της σπατάλης και της απώλειας τροφίμων σε όλα τα στάδια του αγροδιατροφικού συστήματος και προωθεί την ανακύκλωση και την επεξεργασία τροφίμων ακατάλληλων για ανθρώπινη κατανάλωση ως ζωοτροφές.
Μελέτες περιπτώσεων (case studies) σε διάφορε περιοχές
1. Δυτική Ευρώπη
Ρυθμιστικά πλαίσια όπως η οδηγία για τη διαχείρηση της νιτρορύπανση έχουν οδηγήσει σε βελτιώσεις της NUE με τον περιορισμό των ποσοτήτων εφαρμοζόμενων λιπασμάτων και την προώθηση βέλτιστων πρακτικών. Για παράδειγμα, οι αγρότες στις Κάτω Χώρες χρησιμοποιούν τεχνικές γεωργίας ακριβείας για να διατηρούν υψηλές αποδόσεις με μειωμένες εισροές αζώτου.
2. Υποσαχάρια Αφρική
Εδώ, η χαμηλή πρόσβαση σε συνθετικά λιπάσματα και η κακή γονιμότητα του εδάφους θέτουν σε κίνδυνο την παραγωγικότητα. Προγράμματα που προωθούν τη χρήση οργανικών συμπληρωμάτων/λιπασμάτων, όπως το κομπόστ και ο βιοάνθρακας, έχουν δείξει ότι υπόσχονται τη βελτίωση της NUE, ενώ παράλληλα αποκαθιστούν την υγεία του εδάφους.
3. Ασία
Χώρες όπως η Ινδία και η Κίνα αντιμετωπίζουν σημαντικές προκλήσεις όσον αφορά τη NUE λόγω της υπερβολικής εφαρμογής λιπασμάτων που οφείλεται στις επιδοτήσεις. Οι πρωτοβουλίες τεχνικών γεωργίας ακριβείας, όπως το «Green Fertilizer Project» της Κίνας, αποσκοπούν στη μείωση των εισροών, διατηρώντας παράλληλα την επισιτιστική ασφάλεια.
Περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη
Η ενίσχυση της NUE προσφέρει πολλαπλά οφέλη:
- Περιβαλλοντικά οφέλη: Μειωμένες απώλειες αζώτου μετριάζουν τον ευτροφισμό, την ατμοσφαιρική ρύπανση και τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Οι βελτιωμένες πρακτικές διατηρούν επίσης τη βιοποικιλότητα ελαχιστοποιώντας τις διαταραχές του οικοσυστήματος.
- Οικονομική εξοικονόμηση: Η αποδοτική χρήση του αζώτου μειώνει το κόστος εισροών για τους γεωργούς, διατηρώντας ή αυξάνοντας τις αποδόσεις.
- Ανθεκτικότητα στο κλίμα: Τα υγιή εδάφη με ισορροπημένα επίπεδα αζώτου συγκρατούν την υγρασία και τα θρεπτικά συστατικά, βελτιώνοντας την ανθεκτικότητα σε ακραίες κλιματικές συνθήκες.
Βασικές προτάσεις για την χάραξη πολιτικής και στρατηγικών
Οι κυβερνήσεις και οι ενδιαφερόμενοι φορείς έχουν κρίσιμο ρόλο στην προώθηση της NUE μέσω:
Κίνητρα και επιδοτήσεις: Η στήριξη των τεχνολογιών γεωργίας ακριβείας και των λιπασμάτων αυξημένης απόδοσης μπορεί να επιταχύνει την υιοθέτηση.
Εκπαίδευση και κατάρτιση: Οι σχολές αγρότη και οι υπηρεσίες συμβουλευτικής πρέπει να επικεντρωθούν στη βιώσιμη διαχείριση του αζώτου.
Έρευνα και ανάπτυξη: Οι επενδύσεις σε καινοτόμες λύσεις διαχείρισης του αζώτου είναι ζωτικής σημασίας για τη μακροπρόθεσμη πρόοδο.
Ρυθμιστικά μέτρα: Οι πολιτικές που περιορίζουν την υπερβολική χρήση λιπασμάτων και προωθούν την ολοκληρωμένη διαχείριση των θρεπτικών στοιχείων μπορούν να οδηγήσουν σε ευρείες βελτιώσεις.
Συμπέρασμα
Η αποδοτικότητα της χρήσης αζώτου είναι ένα κρίσιμο μέτρο για τη βιώσιμη αγροτική παραγωγή. Με την υιοθέτηση καινοτόμων πρακτικών και πολιτικών, τα συστήματα καλλιέργειας μπορούν να επιτύχουν υψηλότερη παραγωγικότητα, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Η συντονισμένη προσπάθεια των γεωργών, των ερευνητών και των φορέων χάραξης πολιτικής είναι απαραίτητη για να μετασχηματιστεί η διαχείριση του αζώτου και να εξασφαλιστεί η επισιτιστική ασφάλεια για τις μελλοντικές γενιές.
Περισσότερες πληροφορίες
Μπορείτε να βρείτε την πλήρη έκθεση με θέμα «Βιώσιμη διαχείριση του αζώτου στα αγροδιατροφικά συστήματα» online στον ιστότοπο του FAO.
