四十年的人为营养因素:农业和国内氮、磷养分可持续管理的库存视图

1。介绍

作物生产在全球范围内自2010年以来已经翻了一倍,满足不断增长的人口的粮食需求增加(刘et al ., 2014)。作物生产的增加已经成为可能,通过合成肥料的可用性。与动物育种的强化活动为人类饮食的变化调整,大量的肥料生产和传播在耕地上,往往不是基于农艺标准来处理粪便(伯纳尔et al ., 2015;Koninger et al ., 2021)。由于管理不善,大部分的环境中的矿物肥料和粪肥丢失,严重影响空气,土壤和水的污染。莱普et al。(2011)报道称,只有60%的N在欧洲是被应用于农田作物,而其余的是输给了环境,和范Grinsven et al。(2014)表明,尽管欧盟农业氮利用效率的增加自1990年以来,环保目标没有达到。

农业并不是唯一因素负责营养排放。国内人居和工业排放也造成大量的营养物质释放到环境中(珍妮et al ., 2016;马赛et al ., 2022)。人口的增加也导致了一个更大的金额产生的人类排泄物(洛佩兹巴雷拉和赫特尔,2021年)。而强有力的监管是在EU27 +英国确保正常人类排泄物收集和处理,许多周边国家欧洲海洋是缺乏适当的收集、处理和处置(Powley et al ., 2016)。

几家国际、欧洲和国家政策已经实施,以减少负面影响营养过剩的自1990年(德弗里斯et al ., 2021;Bouraoui et al ., 2022)。里程碑指令是硝酸盐指令(电子商务,1991),旨在保护水质污染在欧洲从农业源,硝酸和城市废水处理指令(电子商务,1991 b),采用保护环境从家庭和工业排放的废水。水框架指令(电子商务,2001)介绍了协调水资源保护法规和改善生态和化学状态的水域。8年之后,海洋战略框架指令生效(电子商务,2008)保护海洋环境,补充现有海洋公约包括OSPAR HELCOM,黑海,巴塞罗那。欧盟的共同农业政策(CAP)也促进可持续农业保护我们的自然资本。最近,欧洲绿色交易发起了一项新的EU27让经济可持续增长战略,创造可持续发展应对气候变化挑战和环境退化。同样重要的是,欧洲空气质量指令(电子商务,2001)旨在减少大气中的二氧化氮的含量。尽管大量的规定、指示、约定、营养物质污染依然十分普遍在欧洲(Wassen et al ., 2022)。此外,当前的政策往往目标单一营养,尽管农业应用氮(N)和磷(P)是耦合的,及其对生态系统的影响取决于其化学计量平衡(Penuelas et al ., 2020;Wassen et al ., 2020)。同样重要的是要强调,许多这些政策通常注重生态和环境影响目标end-of-pipe浓度,而不是专注于来源。

在这种背景下,了解营养的命运影响政策的实施需要一个长期的时间序列的养分输入从农业和家庭活动。本研究旨在评估予氮(N)和磷(P)输入从分散和点源扩大的早期作品Malago和Bouraoui (2021)。特别是,重建国内释放养分输入从农业和扩展到覆盖1979 - 2019年期间。我们关注区域排水到欧洲主要的海洋。描述方法的方法后,我们讨论的时间和空间影响欧洲政策的实现。

2。材料和方法

2.1。研究区

研究区覆盖了整个欧洲,部分北非,中东,东欧,包括所有流入所有欧洲海洋盆地,总面积8.7 Mkm²(图1和表1,2)。域表示为光栅网格的149907个细胞5弧分(约10公里²在赤道)。网格细胞进一步细分为水文响应单元组成的独特组合(HRUs)土地使用、土壤、和621713 HRUs斜率。

土地利用图源自100 x 100栅格地图构建的组合GLOBCOVER 2009地图(Arino et al ., 2012)和空间生产分配模型(垃圾邮件)(你et al ., 2014)。检索的作物混合和地区从FAOSTAT(1979 - 2019年期间FAOSTAT 2022)。土地利用变化分析了1979 - 2019年期间每5年使用Mann-Kendall趋势使用R软件测试和森的斜率(R核心团队,2011)。我们获得country-crop统计结果包括意义的变化和相应数量的变化对2005年,也就是说,参考年土地利用分布描述Malago和Bouraoui (2021)。2005年作物区域土地利用从而增加或减少每5年只包括重大的改变。这些重大变化被认为是作为目标区域达到降低或提高作物区域面积最大的网格单元的作物。

数字高程模型的地形斜率计算从GTOPO30检索(LP DAAC 2004)的网格单元30弧秒(约1公里),新100×100的分辨率。土壤类型和特征定义使用和谐世界土壤数据库(粮农组织/ IIASA ISRIC / ISSCAS /联合研究中心,2012)。

2.2。一年一度的养分输入和空间化

在下面几节中,我们描述的年度时间序列的重建氮、磷输入从农业和国内包括大气沉积(只对N)、矿物肥料,肥料,国内排放的污水处理厂,国内个人排放系统(化粪池和厕所),排便、国内人口non-connected污水排放系统,工业排放,排放和P洗涤剂。由于固氮作用是高度与植物的N总需求和可用的氮在土壤中,有一个合理的估计每年的固氮作用,基于过程的模型,例如,SWAT模型(阿诺德et al ., 2012),是必要的(Yu,壮族,2020年)。因此,发展的时间序列的固氮输入并没有包含在这个研究。

2.2.1。矿物肥料

N和P的矿物肥料的应用程序在网格细胞和HRUs估计缩减规模总量矿物肥料的作物类别在国家层面在1979 - 2019年期间每年。基于假设受精率的相对重要性在作物、饲料,和草原保持不变,一个扩大的方法应用于重建使用FAOSTAT肥料的时间序列数据集(FAOSTAT, 2021)。率作物、饲料,草原是2014年从IFASTAT检索数据集(IFASTAT 2016)。国家时间序列的矿物肥料作物被予在每个网格单元和HRUs。特别是,总矿物肥料被作物类别比例分布每5年的N和P所使用的植物达到成熟。国家矿产肥料应用于饲料和草原予基于领域的饲料和草在每个细胞。

2.2.2。肥料

从肥料氮和磷的量是计算每个网格单元的数量,乘以动物每个类别(头)的排泄系数每类别(公斤N和P /头一年)中解释Malago和Bouraoui (2021)。程序更新使用牲畜从GeoNetwork位图(GeoNetwork 2007在2010年0.05十进制度分辨率。我们使用这些位图作为分销基地位图16类家畜(FAOSTAT, 2021 b在1979 - 2019年期间的每个国家。

不同年份的排泄系数计算使用N排泄系数中给出Bouwman et al。(1997)和屠宰体重(公斤/动物)从FAOSTAT (FAOSTAT, 2021 c)以下报告的过程谢尔德里克et al。(2003)。特别是,N排泄系数改变年乘以country-animal类别之间的N的排泄系数Bouwman et al。(1997)与之间的比例FAOSTAT country-year-animal类别和continental-year-animal类别屠杀权重。N排泄系数也不同发达国家和发展中国家之间的稳定和草地类型的生产(Bouwman et al ., 1997)。我们考虑每个国家稳定的肥料只应用于作物,而草地类型的肥料应用于饲料、草原、裸地、灌木比例的区域土地覆盖类。一个类似的过程应用于量化的磷肥料,考虑到排泄氮的因素是一小部分。

肥料的分布在每个类别的马厩和草地畜牧业生产在每个网格单元计算如下:马厩中产生的肥料为每个网格是网格单元的分布在农田最大限度的50公斤/公顷。剩下的部分是分布式一起meadow-type肥料在饲料限制50公斤/公顷,其余部分在草原,裸露的土地,和灌木土地覆盖类里面相同的网格单元。每个牲畜的粪便在草地生产类饲料的面积比例分配,草原,裸露的土地,和灌木的土地覆盖在每个网格单元。在每个单元与农田,肥料是分布式计算N和P吸收比例2005年使用垃圾邮件数据集(你et al ., 2014)。

2.2.3。大气沉积

大气沉积从ISIMIP检索数据集(拉马克et al ., 2013 a,b;田et al ., 2018)。数据集包括月度NH NHx(减少N的值₃,气溶胶${\text{NH}}_4^{+}$、湿沉积${\text{NH}}_4^{+}$)和纳(氧化氮不,HNO₃,没有₂)0.5°网格数据的分辨率为1860 - 2016年期间和未来预测到2099年。在这项研究中,我们考虑NH和纳的总和。对数据进行重新取样5弧分每年分辨率和聚合。1979 - 2016年期间,我们使用历史数据,而对于2017年,2018年和2019年,我们使用的预测。

2.2.4。国内N和P的排放

从人居营养输入,即。,wastewater treatment plants, industries, and phosphorus from detergents, were estimated considering urban and rural populations, emission rates per person, the percentage of the population connected to the wastewater treatment plants system, and the level of treatment. The methodologies to define the nutrient-specific emissions (kg/person) at the grid cell level consisted of determining the nutrient emission at the country level and then down scaling the value using population density as a proxy.

2.2.4.1。农村和城市人口在1979 - 2019年期间

我们区分农村和城市人口在每个网格单元使用GHSL数据集(迪杰斯特拉和Poelman, 2014解决1公里)。GHSL提供的农村和城市人口分布数据指的是1975年,1990年,2000年和2015年,包括下面发现的八类指数:30(城市中心)、23日(密集的城市),22 (semi-dense城市集群),21(郊区或城市周边),13(农村集群),12(低密度农村),11(非常低密度农村)和10(水)。5弧分位图被重新取样,对每个网格单元,我们分组的类30日,23日,22日和21个城市,剩下的在农村。城市和农村的人口使用FAOSTAT GHSL被新统计的农村和城市人口每年每个国家从1979年到2018年(FAOSTAT, 2021 d)。对于2019年,我们认为与2018年相同的值。

2.2.4.2。国内氮和磷排放在1979 - 2019年期间

点源排放估计根据描述的方法Malago和Bouraoui (2021)。过程包括三个步骤:国家统计局的集合的家庭连接下水道,连接到污水处理厂和治疗水平。基于农村和城市人口密度的降尺度方法用于估计在网格级别的污染物负荷国内使用的水。N和P人类排放的排泄有关肉类和蔬菜蛋白质摄入量来自联合国粮农组织数据库(Herridge et al ., 2008)。额外的细节中发现Malago和Bouraoui (2021)。

2.2.4.3。P排放从1979 - 2019年期间的洗涤剂

因为信息的使用钠三磷酸(STP)在洗涤剂是非常有限的,我们使用选定的国家我们的研究区域,没有禁止或限制使用STP清洁剂包括阿尔巴尼亚、波斯尼亚和黑塞哥维那、保加利亚、克罗地亚、塞浦路斯、捷克共和国、爱沙尼亚、希腊、匈牙利、拉脱维亚、立陶宛、前南斯拉夫马其顿共和国、马耳他、摩尔多瓦共和国、波兰、葡萄牙、罗马尼亚、塞尔维亚、斯洛伐克、西班牙、乌克兰和联合王国。我们更新了估计2005提供的Malago和Bouraoui (2021),一个新的估计2010年,我们使用值战(2006),施赖伯et al。(2003)欧洲国家。以下回归STP /洗涤剂和年度全球国内生产总值(GDP)数据没有可用时使用特定country-year:

,STP是洗涤剂的数量(公斤/帽/年)和国内生产总值(GDP)是全球国内生产总值(GDP)(/帽/年2010美元价格)。

的国家与一个已知的禁令,允许上限的禁止使用。

2.2.4.4。氮和磷工业排放在1979 - 2019年期间

由于缺乏国家数据,氮和磷工业排放估计15%的国内排放所显示Moree et al . (2013)。他们也认为遵循相同的空间分布的国内排放。

2.2.4.5。连接,与人口期间1970 - 2019

我们重建的速度连接下水道,污水处理厂,分散居住,城市和农村人口为1970 - 2019年期间在国家层面。我们也估计non-connected人口的废水处理。

过程开始的重建连接治疗总人口(CONNT)使用统计方法基于连接的百分比之间的关系处理(CONNT)人口和GDP(/帽/年2010美元价格)。然后,所有其他类别(人口与治疗水平1、2和3,分散居住,没有连接,而不是连接城市和农村的人口)是重建来填补这一缺口使用插值法,国家开始依次从各级人口治疗无关的人口。

使用了两种不同的信息来源:

——对欧洲国家来说,我们使用了欧盟统计局连接数据集提供由国家(1970 - 2018)的总连接速度人口无关的污水处理厂的治疗水平和人口(欧盟统计局,2021)。我们完成这个数据集通过添加的欧盟统计局(EUROSTAT)的数据,1990年整修项目(改装,2019)。

——对非欧盟国家,我们使用人民币的数据集(人民币,2019)提供,2000 - 2017年期间,通过国家,城市和农村人口的速度以下类别:下水道连接,化粪池,排便、和未被利用的系统。

最适合人口之间的连接处理(CONNT)和国内生产总值(美元/帽/年)研究了基于多个回归模型,并为每个国家最好的模型被选中。最后,对于每一个国家,我们获得了城市和农村的人口的预测排放根据以下类别:sewer-connected,化粪池,厕所或其他系统,开放的排便,未被利用的系统。

年被予国家价值观的网格单元级别使用重新调节方法。重新调节程序连接城市和农村人口由网格单元的选择人口移动窗口中最高的五个网格细胞。重复这个过程,直到目标价值的人联系。无关的人当时是non-assigned人口从前面的步骤。

然后营养排放与预测连接一起使用利率所解释Malago和Bouraoui (2021氮和磷负荷的计算。最后,每年N和P负荷予无关的基于网格单元城乡连接和先前描述的类别。

3所示。结果

在Malago Bouraoui (2021)的研究中,一个全球高分辨率养分流动编译集中在2005年开发主要集中在评估潜在的营养输送河流,识别环境热点,并提供不确定性分析。相反,在最近的研究中,我们通过分析提供新的见解数十年营养输入的变化突出地理和历史的监管努力的差异。特别是,我们总结结果通过网格单元,海洋区域,并使用输入类别,大陆扩散源,和点光源。在扩散源,我们考虑大气沉积(只对N)的总和,矿物肥料,肥料,在点光源,我们考虑营养排放在污水收集系统;排放的其他系统与排水系统;和排放的工业排放和P洗涤剂(仅为P)。

3.1。予N和P投入的历史评价

有明显的区域差异在氮、磷输入网格单元规模跨年,见图2。后增加N扩散源的使用在西欧,对应于作物生产的集约化,我们可以观察到一个广义氮减少使用与硝酸盐指令的实现和绿化的共同农业政策。为P扩散源,西欧的增加,直到2000年后,有一个一致的降低P EU27使用。关于点源,排放空间蔓延在西班牙和葡萄牙由于连接率的增加。类似的模式是观察到北非和中东地图(参见SI)。

图3代表N矿物肥料和排放的变化在污水收集系统(公斤/人)在2019年对2015(短期),2000(中期),1980(长期)。在短期内,N矿物肥料增加了超过50%在研究区东部的。中期也遵循类似的模式,但从长远来看,更高的差异是在西部。关于N排放在污水收集系统,有长期的负面变化,表明减少排放对那些1980年,在研究区东部的更明显,而在短期内观察到无显著差异。

3.2。时间序列输入N和P的海洋区域

一年一度的氮、磷输入聚合的海洋区域选定地区的报道图4,5,如果情节是可用的。最多的总氮输入在黑海和马尔马拉海(黑色)与输入10 Mton(2019年),其次是大北海9 Mton(2019年)。氮输入的最大份额是由肥料和矿物肥料在所有地区除了Barentsz海(BSZ)和挪威海(也)大气沉积的氮是主要贡献(48和43%的总氮输入的2019年,分别)。

在亚得里亚海,减少输入从扩散源2010年之后,由肥料的大幅减少应用程序对过去10年和矿物肥料的增量。点源排放亚得里亚海地区也略有下降。类似的趋势是在波罗的海,与N污水处理厂排放的减少由于更高的治疗水平和排放污水处理厂无关的人。扩散源的2010 - 2019年期间在同一范围的1995年,然而,随着不同的来源分布(减少大气沉积矿产肥料和增加)。输入N的漫射来源减少了从1980年在黑海和马尔马拉海大幅减少肥料的大气沉积和N, N矿产施肥增加了。点源排放量也减少了从1995年开始,保持稳定,直到今天。南地中海东部的(区域放电尼罗河的海洋),有一个显著增加N从扩散源和肥料N(大气沉积相对无关紧要),以及N个输入点来源。最高的特定N输入来源分散在凯尔特海(ACS)和更大的北海(ANS),而N点来源显著增加从1980年地中海。南地中海东部的(SLE)值大于2019年10公斤/公顷(SI)。同样的行为观察P, P点来源的增加西南地中海。(层面)两公斤/公顷和公斤/人。由于其人口密度低,Barentsz海(BSZ)和挪威海地区(也)展览公斤/人均最高价值观。

关于磷排放在亚得里亚海(图5),有一个矿产P使用的数量大幅减少,而肥料P是1980年代的水平。还有一个从源点P持续减少的排放,尤其是P释放无关的人。有一个转变与连接的人口在过去的30年里提高治疗水平。这种减少恰逢UWWT指令的实现,将严格监管治疗水平定居点的大小超过了2000人口当量。我们看到明显降低P排放在波罗的海与减少点光源的所有组件。同样的观察P扩散排放,减少了对1980年。类似的行为是观察在黑海和马尔马拉海。关于南地中海东部的肥料P有大量增加生产和增加相对较小的使用矿物P .另一方面,有大量增加点光源输入和排放的污水处理厂。更高的连接率不是伴随着提高治疗水平在一定程度上解释了这个大增加。此外,重要的是要注意在北非人口的大量增加导致整个P国内排放量的增加。 Phosphorus from domestic emissions connected to sewerage systems progressively increased in Med. South Levantine (SLE) and reached a value of around 1.5 kg/ha in 2019. We can also notice the steady increase in the Alboran Med (ALB) of total point sources, both in terms of kg/ha and kg/capita. P from unconnected and improved systems decreased from 1980 to 2019, in almost all regions (SI).

N / P比值显著增加整个期间地中海。亚得里亚海(ADR),地中海。爱奥尼亚海(离子),地中海,南地中海东部的(有NLE)和地中海。第勒尼安海(酪氨酸)(参见SI)。在南地中海东部的地中海。(SLE), N / P从扩散源在1995 - 2015年期间减少。点光源、N / P比值增加迅速在所有地区在过去的20年里除了Barentsz海(BSZ),挪威海(也),和地中海。伊特鲁里亚(酪氨酸)。值得注意的是尽管结果应该谨慎的解释为N: P比值的输入可能不会正确显示系统的限制营养,它表明了一种趋势在中期长期在接收水域N / P比值。

3.3。时间序列输入N和P的大洲

图6显示了大陆主要作物的施肥类型聚合(国家提供了时间序列补充材料)。有一个稳定的增长从1960年开始在亚洲和非洲矿产肥料N。对于亚洲,都有增加使用矿物P直到2010年,其次是停滞。在非洲,P化肥增加慢慢对其他大陆,然而,相反的方向,P被作物。需要注意的是,对于非洲,N和P被作物的数量大大超过应用营养,指示土壤肥力的严重开采。在亚洲,应用N肥的数量超过被作物,而应用P的数量总是低于移除。欧洲,后增加N矿物肥料,直到1990年有大幅下降趋势在最近几年增加。关于P,稳步提高矿物磷使用后直到1990年,有一个不断减少。从1990年开始,有N施肥和清除之间的平衡,同时为同一时期P去除稳步增长。

一个全国性的简报,总结国内排放个人系统没有连接和连接到污水系统,工业,和P-detergents提供的补充材料包括最佳曲线连接人的百分比;1979 - 2019年时间序列预测的连接处理,GDP,城市和农村人口;和N和P类加载的城市和农村人口。

一年一度的氮、磷输入点和分散来源大陆聚合的报道图7,8。过去10年EU-27,扩散源相似平均为1980 - 1995,然而,随着不同的来源分布(减少大气沉积矿产肥料),增加。我们还观察到extra-EU相同的模式。在亚洲,N输入从扩散源相当稳定,但来源的分布变化与急剧增加,从1980年矿物肥料。在非洲,有一个显著增加N来源分散,特别是,肥料和矿物肥料,而大气沉积的贡献可以忽略不计。N点来源也显著增加从1980年在非洲,快速增长的N污水处理厂排放和减少N无关的系统。EU-27, N点来源减少了从1995年到2010年,保持稳定。在亚洲和extra-EU, N点来源自1995年以来一直稳定。

考虑每个源的氮输入特定的大气沉积占10公斤/公顷的最大值在EU27,紧随其后的是亚洲。逐步减少大气沉积公斤/人均在每个大洲从1980年开始,除了在非洲。在亚洲,大气氮沉积降低了从10公斤/人均6公斤/人均从1980年到2019年。我们还观察到大气的增加单位面积上的沉积在非洲部分由于人口快速增长,导致汽车尾气排放的增加,燃烧废物,工业产出。矿物肥料氮增加在亚洲公斤/公顷和公斤/人均表示的集约化农业和可能增加生产高于人口的增加。在非洲,矿物肥料的应用慢慢从1980增加到2005而不是公斤/人均表明农业是强化而不是人口增长一样快可能导致粮食短缺的问题在非洲北部。EU27肥料氮的时间序列,extra-EU27,和亚洲也有类似的行为:两个峰出现在2000年和2010年之间有一个常数值。EU27的最高峰是大约50公斤/公顷。在非洲,氮肥料增加两公斤/公顷和公斤/人均表示改变饮食与动物蛋白摄入量的增加。氮从国内排放连接到排水系统增加在非洲从1980年的大约0.8公斤/人均2.4公斤/人均2019年,而从独立和改善系统的氮量减少,由于连接到排水系统的增加,然而,并不是充分的治疗水平。 The opposite was observed in EU27 where the treatment level is increasing, resulting in a decrease in emission per capita.

关于磷输入,最大的贡献是发现EU27(约3 Mton 2019年,研究区总投入的60%)其次是亚洲(1 2019年Mton,总投入的22%),非洲(0.6 2019年Mton,总投入的11%),和extra-EU(0.4 2019年Mton)。研究区最大的份额是由肥料和矿物肥料(分别为60 ~ 32%,2019年总投入的),而P从国内排放连接到排水系统,工业,和洗涤剂了~总投入的4%(2019年)。减少P输入通过扩散渠道发生在过去10年EU27,肥料值回的1980 - 1995年期间,而矿物肥料减少。在extra-EU27被观察到了类似的行为。在亚洲,我们观察到减少P从扩散源在过去十年值1980 - 2015年的相同,但不同分布的来源(更高的矿物肥料)。在非洲,P投入分散来源显著增加,肥料P贡献和较小的增加在非洲矿产P .类似的观察明显增加从点源P。P释放污水处理厂是主要的贡献者,稳步增加。一个类似的趋势是观察从产业和P-detergents排放。在EU27 P从点源排放从1990年有所下降。这对P排放下降特别明显从洗涤剂后2015年,反映了越来越多的国家禁止在欧盟基于磷洗涤剂。 In Asia, P from point sources remained stable from 1995. P mineral fertilizer application rate is steadily decreasing in EU27 due to the saturation of soils with P and farmers adjusting their fertilization strategy accordingly. In Africa, the phosphorus fertilizer application rate increased but not in kg/capita. This implies that agriculture is intensifying, while the decrease in application per capita shows that the increase in production is slower than the increase in population. Phosphorus from detergents (kg/ha or kg/capita) increased significantly from 1980 in Africa and Asia, while it decreased after 2010 in EU27. A similar behavior was observed in extra-EU27 probably because this region includes the United Kingdom which withdrew from the EU in 2020.

N / P(扩散源(图9)显著增加EU27和extra-EU27下降直到2015年才在非洲。N / P点来源的比例在所有大陆和增加,特别是在EU27可能解释为比氮磷去除率越高。

4所示。讨论

输入显示的时间序列分析的有效性UWWTP指令在减少N和P从源点的数量在欧洲其他地区相比。这也被观察到Bouraoui和Grizzetti (2011)分析营养点的压力来源的变化在1990 - 2005年期间,以及Oenema et al。(2011)谁指出到2005年年底,污水收集系统在欧洲总污染负荷的93%。在非洲,我们观察到的而不是营养点源排放从1980年的强劲增长。也是这种情况在南地中海东部的海洋区域,其中N和P的输入从污水处理厂增加指数从1980年由于更高的连接的速度不断增长的人口,然而,由于低水平的治疗(Haddaoui Mateo-Sagasta, 2021)。特别是,Wahaab和Badawy (2004)报告说,所有现有的污水处理厂在尼罗河中需要改进,因为植物收到大量的废水由于过度家庭用水量和泄漏系统估计在70%左右。

值得注意的是禁止在洗涤剂STP有积极的影响在减少P投入在这项禁令的国家。空气质量指令似乎也影响减少氮输入在欧洲,特别是在波罗的海和黑海海洋地区。这是依照·埃里森曼et al。(2011)强调氮氧化物的排放在欧盟27平均下降了31%在1990年和2005年之间。我们还观察到一个减少肥料应用在欧洲在过去十年里显示的有效性硝酸盐指令,特别是成员国如何有效地实施行动计划,其中包括限制数量,时间,和地点的应用化肥,设定一个最大限度的应用肥料170公斤N /公顷(或减损要求成员国)。

然而,这些立法解决的异步时间点和扩散源可能会导致响应的异步性河的浓度来缓解措施。的确,现在有强有力的证据明显的断开之间在时间管理行为和N、P浓度减少水生生态系统(Ascott et al ., 2021)。这凸显了需要提倡的集成遗留存储动态决策和时间滞后。这是进一步加剧了改变N: P比由于人类活动排放(从源点和扩散源)在过去的40年。

在这种背景下,营养法规的需要协调跨洲似乎是必要的。事实上,现有的监管已经停止增加营养EU27排放;然而,没有发现类似的趋势在non-EU27国家,特别是的地中海国家。要有效,巴塞罗那的实现公约(以及其他约定)需要跨洲共同努力,控制营养物质排放到海洋,以保护和恢复生态系统。出于这个原因,在2021年底,巴塞罗那公约的缔约方签署了一份声明支持一个新的策略从2022年到2027年实现健康、清洁、可持续发展和适应气候变化的能力,地中海符合欧洲环保协议。

营养法规的协调应考虑地区差异的N和P投入考虑香港的具体特征(土壤类型、气候和地形),以及农业实践,命运和N和P的输入效率,遗产。的主要挑战将是控制营养物质排放而不影响作物生产,特别是在发展中国家。然而,这不是不能克服的挑战,更好地利用粪便和污水可以帮助维持或促进农业生产,减少对环境的压力。

5。结论

研究量化的影响欧盟营养政策的实施营养输入的重构时间序列分析1979 - 2019年期间。本研究扩展了以前的工作Malago和Bouraoui (2021)和有效养分污染控制提供了新的证据。重建的高空间分辨率人为营养压力包括长时间在40年的大气氮沉降系列,矿物肥料和有机肥料N和P, N和P从下水道连接,改善城乡人口和无关的系统。

研究显示UWWTP指令的积极作用和STP的禁止洗涤剂在减少投入欧洲与北非和东欧。空气质量指令和硝酸盐指令也明显的影响在减少氮输入从扩散源。然而,它还显示异步这些立法时机的影响,导致需要新的协调营养规定,考虑区域物理特性,农业实践,N和P的遗产。此外,欧洲海洋保护,需要确保所有邻国领土为减排的努力作出贡献。

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作者的贡献

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的利益冲突

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引用