窒素施肥は無機炭素からのCO2放出を増加させる：グローバルな評価

窒素（N）施肥は、世界中で不可欠な農業実践であり、世界の人口の半分の生存を支えています。土壌における窒素変換（例：硝化）は、プロトンを放出し、土壌の酸性化を増加させます。炭酸塩を含む土壌（749万ha；世界の土地表面積の約54%）でこの酸性を中和すると、施用されたN1kgあたり0.21 kg Cに相当するCO2が放出されます。ここでは、炭酸塩を含む土壌の酸性化という問題を初めて提起し、上部1mの土壌深さにおける土壌生成および地質的炭酸塩からの世界的なCO2放出を評価します。グローバルなN施肥マップおよびCaCO3を含む土壌の分布に基づいて、こうした土壌の酸性化から年間に放出されるCO2量を7480億g C/年と計算しました。このレベルの持続的なCO2放出は、少なくとも土壌がNで施肥されるまで一定のままです。さらに、酸性土壌の石灰中和に関わる同じプロセスで、年間約2730億g CO2-Cが放出されると推定しました。これら2つのCO2源は、化石燃料の燃焼による世界のCO2排出量の3%に相当し、土地利用の変化によるCO2の30%に相当します。重要なことに、土地利用の変化後のCO2放出の持続期間は通常1〜3十年で、新しいC平衡が土壌に達するまでのことです。対照的に、CaCO3の酸性化によって放出されるCO2は、完全中和されるまでN肥料が施用され続ける限り、平衡には達しません。土壌中のCaCO3の量は存在する場合、ほぼ無限であるため、その完全溶解とCO2放出には数世紀または数千年がかかります。これは、N施肥された土壌における土壌酸性化を防止することが、大気への数千年にわたるCO2放出を抑制するための効果的な戦略であることを強調しています。したがって、N施肥は植物の需要に基づいて厳密に計算されるべきであり、過剰施肥は、Nが局所的および地域的な富栄養化の原因であるだけでなく、世界的な酸性化による持続的なCO2放出のためにも避けるべきです。