Повышение устойчивости использования фосфора

Фосфор (P) критически важен для продовольственной безопасности, функционирования экосистем и деятельности человека. Урбанизация, изменение рациона питания и, в частности, промышленное использование фосфора для производства химических удобрений привели к снижению доступности этого ресурса, особенно в последние десятилетия. Исследование, опубликованное в Nature Food, предлагает пути решения этой проблемы с сохранением продовольственной безопасности.

Примерно 90% мирового спроса на фосфатную руду приходится на производство продуктов питания. Доступ к фосфору находится под давлением из-за роста населения, ограниченной переработки и повторного использования P и конечности ресурсов для его добычи. Устойчивость цикла фосфора (сетевая устойчивость, обеспечивающая непрерывный доступ к P внутри системы) также уязвима для социально-экологических потрясений. Для искоренения голода и достижения продовольственной безопасности необходимо лучше понимать метаболическую сеть потоков фосфора.

Исследование, опубликованное в Nature Food, оценивает эволюцию устойчивости сети цикла фосфора в Китае за четыре столетия (1600–2012 гг.) и её основные определяющие факторы. «Наши результаты показывают, что в последние десятилетия сетевая устойчивость цикла фосфора в Китае снизилась», — говорит Али Харрази, исследователь Фонда CMCC. Ключевыми факторами этой тенденции являются рост спроса на продовольствие и изменение структуры питания в сторону более сложного рациона с высоким содержанием продуктов животного происхождения. Если эта тенденция сохранится, продовольственная безопасность Китая станет более уязвимой к доступности фосфора. Более того, наблюдаемая в Китае тенденция к снижению доступности P является глобальной.

Авторы предлагают несколько решений для повышения устойчивости цикла фосфора при гарантировании продовольственной безопасности. Во-первых, сокращение потерь и отходов продовольствия. Во-вторых, повышение эффективности использования фосфора (продуктивности P) в цепочках поставок продуктов питания. В-третьих, сокращение использования удобрений за счёт повышения эффективности их применения. Альтернативой для снижения доли минеральных фосфорных удобрений является увеличение уровня переработки фосфора: возвращение растительных остатков в почву, компостирование пищевых отходов, извлечение P из осадка сточных вод, сталеплавильных шлаков и сточных вод.

«Географическое распределение и доступность фосфора очень ограничены, — объясняет Харрази. — Он сосредоточен в нескольких странах, таких как Марокко, Австралия и Китай. Другая проблема заключается в том, что фосфор недостаточно перерабатывается: текущий цикл фактически является односторонним, где большая часть P напрямую попадает в почву или сбрасывается в виде твёрдых отходов и в водоёмы, вызывая серьёзные экологические проблемы. Мы не должны полагаться только на фосфатные породы, но и повышать устойчивость сети за счёт переработки фосфора и улучшения его продуктивности в пищевых цепочках».