由于原子能机构与联合国粮食及农业组织（粮农组织）合作开展了一项研究项目，已确定了在不同气候条件下减少农业温室气体（GHG）排放的方法。利用同位素技术，来自世界各地的科学家们已经开发出技术包，各国可以通过更有效地利用水和养分来减缓气候变化。
当农民在他们的庄稼上施肥时，植物将肥料转化为植物需要繁殖的营养。与这些过程相关的一些副产品作为温室气体释放，如氧化亚氮（N2O），二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4），肥料的过度使用导致释放过量的温室气体。据粮农组织称，农业，林业和其他土地使用占温室气体的近四分之一，合成肥料的使用占农业温室气体排放总量的12％。
反过来，这些气体会在地球大气层中捕获热量，导致全球变暖，从而改变粮食作物生长的条件，不仅影响作物产量，还影响食品质量和粮食安全。
“大量N2O的释放特别令人担忧，因为它在捕获热量方面比二氧化碳强300倍，比CH4强16倍，”粮农组织/国际原子能机构联合核技术处土壤科学家Mohammad Zaman表示。粮食和农业。 “因此，提高农业氮效率和阻止土壤中氮的逸出可以极大地促进减缓气候变化的战略。”
为优化农业实践，来自10个国家的科学家 - 孟加拉国，巴西，智利，中国，哥斯达黎加，埃塞俄比亚，德国，伊朗，巴基斯坦和西班牙 - 以及国际原子能机构和粮农组织的专家利用同位素技术确定影响温室气体的因素在五年期间结束于2019年7月的农田排放。专家们使用稳定同位素氮-15和碳-13来确定N2O和CO2排放的来源，以及研究碳和氮的累积。不同的土地用途（参见跟踪具有稳定同位素的温室气体）。
该项目的目的之一是研究所谓的硝化抑制剂作为温室气体减排方案的适用性。将这些抑制剂添加到氮肥中以减少N2O排放。 “这个项目的一个主要优势是我们可以在不同的气候系统中进行这些实验，无论是温带，热带还是干燥。这很重要，因为土壤过程和因此每个区域的缓解策略都不同，“Zaman说。
在巴西，世界上最大的农业生产国之一，农民生产足够的食物来养活该国人口的五倍，因此了解抑制剂在减少氮损失方面的作用非常重要，巴西农业研究员Segundo Urquiaga说。研究公司。 “尿素是巴西合成氮的主要来源，我们的研究结果非常有希望，因为我们证明农民可以通过使用这些抑制剂来减少尿素的使用，同时提高氮的利用效率，”他说。 “因此，更多的氮可以留在土壤中，最大限度地减少N2O的释放。”
然而，根据Urquiaga的说法，合成肥料占巴西农业用氮总量的不到20％。 “超过75％来自生物固氮，这是植物将大气中的氮转化为需要繁殖的氮的过程，”他说。 “因此，氮-15技术对于我们确定哪些作物具有高生物氮效率至关重要。由于这一举措，我们现在知道我们不再需要将氮肥用于大豆作物，这是巴西的主要作物。“
同样，西班牙的研究人员通过量化氨的排放来研究种植系统的氮损失，氨是在肥料中氮分解过程中释放的气体，这可能导致温室气体排放。
“我们的研究证实了尿素抑制剂可以减少氨气排放，”马德里理工大学农业与环境风险管理研究与研究中心研究员Alberto Sanz-Cobena说。
同位素技术是该研究领域的独特工具，德国吉森Justus-Liebig大学植物生态学教授ChristophMüller说。
“为了制定阻止温室气体的战略，我们需要知道它们的来源，同位素技术是定量分析土壤中温室气体生产过程的唯一方法 - 告诉我们每种气体的排放源和数量，”他说。 “由于这项研究项目，我们现在拥有的信息对于减少土壤碳消耗和增强土壤碳和氮在不同气候条件下的捕获和储存至关重要。然而，要实施这些战略，我们需要科学家与农民携手合作。“
科学
用稳定同位素追踪温室气体
与传统的温室气体排放测量技术相比，核技术具有明显的优势。通过添加标有稳定同位素氮-15的氮肥作为示踪剂，科学家们可以追踪同位素并确定作物如何有效地吸收肥料。同位素还用于量化作物通过生物固氮过程从大气中获得的氮的量。
碳-13稳定同位素技术利用环境中天然丰富的碳-13，使研究人员能够评估土壤质量和土壤中螯合的碳源。这有助于确定作物轮作，耕作和地被植物的各种组合如何提高生产力并提高使用日益稀缺的资源（如水和化学营养素）的效率。跟踪碳-13以确定二氧化碳和甲烷的运动和来源。
