2 روی سکه به‌کارگیری نیتروژن در‌ کشاورزی

امروز میلیاردها انسان ساکن زمین، ادامه حیات خود را مدیون کشف تاریخی دانشمند آلمانی به نام فریتز هابر می‌دانند. او در سال 1909 موفق به ارائه شیوه‌ای موثر در تبدیل گاز نیتروژن به آمونیاک شد. آمونیاک ماده فعالی است که از آن برای تولید کودهای ترکیبی جهت مصارف کشاورزی استفاده می‌شود. تنها با گذشت 2 دهه از آن کشف تاریخی، انفجار بزرگی در صنایع کشاورزی و غذایی جهان روی داد و این زمانی بود که دانشمند آلمانی دیگری به نام کارل بوش راهی برای بهره‌گیری از ایده هابر در ابعاد صنعتی ارائه کرد. امروز بیش از یک قرن از آغاز داستان به‌کارگیری نیتروژن در صنعت کشاورزی جهان می‌گذرد و در این رهگذر گرچه تحول بزرگ و دامنه‌داری در تامین غذای مردم جهان و ارتقای سلامت آنها صورت گرفته است و در عین حال انبوهی از اراضی نابارور و ضعیف به زمین‌های مستعد و بارور کشاورزی تبدیل شده‌اند، اما این تنها یک روی سکه است. در حقیقت می‌توان گفت رونق کشاورزی جهان در یک قرن گذشته هزینه زیادی برای جامعه انسانی داشته است.

سرنوشت حجم قابل توجهی از نیتروژن واکنش‌پذیری که بشر با هدف به‌کارگیری در صنایع کودسازی تولید می‌کند، صرفا در صنایع غذایی پایان نمی‌یابد بلکه در ادامه این چرخه، وارد اتمسفر زمین، رودخانه‌ها و اقیانوس‌ها می‌شود و در شکل و شمایل یک آلاینده باقی می‌ماند. دانشمندان از مدت‌ها قبل و با انجام تحقیقات گوناگون متوجه این موضوع شده بودند که نیتروژن واکنش‌پذیری که به وسیله انسان تولید می‌شود (به طور طبیعی حجم قابل توجهی از نیتروژن در اتمسفر وجود دارد که به شکل غیرواکنش‌پذیر است و از این رو برای بیشتر ارگانیسم‌های زنده قابل استفاده نیست) در تکثیر شکوفه جلبک‌های مضر برای محیط زیست نقش قابل توجهی دارند. این جلبک‌ها در مناطق آبی جهان رشد و نمو کرده و به دلیل ایجاد سد در برابر رسیدن نور خورشید به اعماق آب و همچنین حل نشدن اکسیژن در آن و در عین حال مصرف اندک اکسیژن باقیمانده درآب، پدیدآورنده مناطقی موسوم به مناطق مرده ساحلی می‌شوند. گذشته از آن نیتروژن واکنش‌پذیر سهم قابل توجهی نیز در آلودگی ازن دارد. اما تحقیقات جدید دانشمندان نشان می‌دهد این ماده در وارد آمدن لطمات جدی به تنوع زیستی نیز نقش بسزایی داشته و حتی می‌توان آن را یکی از فاکتورهای موثر در گرمایش زمین عنوان کرد. البته محققان علوم پزشکی نیز متوجه شده‌اند این گاز می‌تواند زمینه‌ساز ابتلای افراد به برخی بیماری‌های سخت شود.

امروز بشر حجم خیره‌کننده‌ای از نیتروژن واکنش‌پذیر را تولید و روانه محیط زیست می‌کند و در سال‌های اخیر نیز این روند سرعت چشمگیری به خود گرفته است. یکی از علل اصلی این افزایش سرعت، تمایل کشورهای مختلف جهان به استفاده از این ماده در تولید سوخت‌های زیستی، تولید کودهای مرغوب کشاورزی و همچنین تولید علوفه و غذای مناسب برای دام و افزایش تولید گوشت در سراسر جهان است. در مناطقی از جهان نظیر آمریکای جنوبی و آسیا این وضعیت وخامت بیشتری دارد. در این مناطق نه تنها حجم قابل توجهی از سوخت‌های فسیلی سوزانده می‌شود (که خود در تولید نیتروژن واکنش‌پذیر مؤثر است) که به دلیل نبود برنامه‌ریزی‌های مناسب و قوانین مخصوص، استفاده از کودهای تولید شده با استفاده از این ماده بسرعت در حال افزایش و به‌کارگیری است. از این رو جای هیچ گونه تعجبی ندارد اگر متوجه شویم مناطق مرده آبی جهان و همچنین سایر مشکلات زیست‌محیطی مرتبط با نیتروژن که زمانی صرفا به اروپا یا آمریکای شمالی محدود می‌شد، اکنون در گوشه و کنار جهان به چشم می‌خورد.

اما در همین زمان کودهایی که با استفاده از این روش تولید می‌شوند، ابزار راهبردی در تولید مطمئن مواد غذایی در بسیاری از کشورهای فقیر و غیرمستعد کشاورزی آفریقا به شمار می‌آیند. از این‌رو جامعه بین‌المللی باید به دنبال پیدا کردن راه‌هایی برای مدیریت مناسب استفاده از این کودها باشد و با بهره‌گیری از روش‌های مختلف تبعات منفی آن را به حداقل برساند. این راه‌حل‌ها همیشه آسان نیستند اما دور از دسترس نیز نخواهند بود.

هنگامی‌که نیتروژن در قالب کود مرغوب به اراضی تحت کشت ذرت یا علفزارها افزوده می‌شود، واکنش طبیعی و ساده‌ای از جانب خاک و طبیعت ارائه می‌شود: گیاهان رشد بیشتری خواهند داشت. با این حال در اکوسیستم‌های طبیعی این واکنش‌ها پیچیده‌تر و در بسیاری از موارد نیز نگران‌کننده هستند. رودخانه‌ای که مقادیر قابل‌توجهی از این ماده را در خود دارد با عبور از مناطق پر فراز?و?نشیب راهی اقیانوس می‌شود و طولی نمی‌کشد که گیاهان میکروسکوپیکی که همواره حجم قابل توجهی از اکسیژن اقیانوس را مصرف می‌کنند، رشد و تکثیر خیره‌کننده‌ای پیدا می‌کنند که در نهایت این فرآیند به پیدایش و گسترش مناطق مرده اقیانوسی منجر می‌شود.

یکی از شیوه‌های موثر در مدیریت مصرف کودهای تولید شده بر مبنای نیتروژن، تخمین دقیق میزان مورد نیاز است. تحقیقات نشان می‌دهد استفاده بی‌رویه و بیش از حد ضروری از جمله علل افزایش تبعات زیست‌محیطی استفاده از این مواد است. کشاورزان می‌توانند با استفاده از سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS) نقشه دقیقی از اراضی کشاورزی در اختیار داشته و محاسبات دقیقی درخصوص تناسب به‌کارگیری کود و وسعت زمین‌های کشاورزی انجام دهند. البته همیشه هم نیازی به استفاده از فناوری‌های نوین نیست. بکارگیری کودهای کشاورزی پیش از کشت بهاره (به جای استفاده از آنها در فصل پاییز) یکی از شیوه‌های مدیریتی کم‌هزینه اما تاثیرگذار است.

متاسفانه مشکلی که محیط‌زیست زمین با نیتروژن دارد، در مقایسه با مشکل همیشگی دیگر یعنی دی‌اکسید کربن پیچیده‌تر است. شاید منطقی باشد روزی را تصور کنیم که تولید انرژی در زمین بدون استفاده از سوخت‌های فسیلی تولید‌کننده گاز دی‌اکسید کربن همراه باشد، اما این امکان وجود ندارد که دنیای عاری از مقادیر قابل توجه نیتروژن واکنش‌پذیر را متصور شویم. از چندین دهه گذشته کودهای تولید شده با استفاده از این ماده وجود داشته و در آینده نیز وجود خواهند داشت، چون توسعه صنعت کشاورزی و صنایع وابسته به آن بدون این مواد غیرقابل تصور است. اما یک حقیقت دیگر را نیز باید مد نظر قرار داد: اگر روند بکارگیری این ماده با همین سرعت فعلی ادامه داشته باشد (که پیش‌بینی می‌شود در سال‌های آینده افزایش پیدا کند) باید روزی را متصور شد که اثرات مخرب آن سایه سنگینی بر مزایای بکارگیری این ماده بیفکند. آموزش به کشاورزان یکی از بنیادی‌ترین اقدامات است. آنها باید درک کنند که استفاده کمتر از این کودها هیچ‌گونه تبعات منفی برای زمین‌های کشاورزی‌شان ندارد.

مترجم: فاطمه پورمزرعه

منبع: scientific american