Published December 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
Quantifying the benefits of reducing synthetic nitrogen application policy on ecosystem carbon sequestration and biodiversity
Creators
- 1. Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement
- 2. CIRED
- 3. Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
- 4. Forests and Societies
- 5. Peking University
- 6. Natural History Museum
Description
Abstract Synthetic Nitrogen (N) usage in agriculture has greatly increased food supply over the past century. However, the intensive use of N fertilizer is nevertheless the source of numerous environmental issues and remains a major challenge for policymakers to understand, measure, and quantify the interactions and trade-offs between ecosystem carbon and terrestrial biodiversity loss. In this study, we investigate the impacts of a public policy scenario that aims to halve N fertilizer application across European Union (EU) agriculture on both carbon (C) sequestration and biodiversity changes. We quantify the impacts by integrating two economic models with an agricultural land surface model and a terrestrial biodiversity model (that uses data from a range of taxonomic groups, including plants, fungi, vertebrates and invertebrates). Here, we show that the two economic scenarios lead to different outcomes in terms of C sequestration potential and biodiversity. Land abandonment associated with increased fertilizer price scenario facilitates higher C sequestration in soils (+ 1014 MtC) and similar species richness levels (+ 1.9%) at the EU scale. On the other hand, the more extensive crop production scenario is associated with lower C sequestration potential in soils (− 97 MtC) and similar species richness levels (− 0.4%) because of a lower area of grazing land. Our results therefore highlight the complexity of the environmental consequences of a nitrogen reduction policy, which will depend fundamentally on how the economic models used to project consequences.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أدى استخدام النيتروجين الاصطناعي التجريدي في الزراعة إلى زيادة كبيرة في الإمدادات الغذائية خلال القرن الماضي. ومع ذلك، فإن الاستخدام المكثف للأسمدة النيتروجينية هو مصدر العديد من القضايا البيئية ولا يزال يمثل تحديًا كبيرًا لصانعي السياسات لفهم وقياس وقياس التفاعلات والمفاضلات بين كربون النظام الإيكولوجي وفقدان التنوع البيولوجي الأرضي. في هذه الدراسة، نقوم بالتحقيق في آثار سيناريو السياسة العامة الذي يهدف إلى خفض استخدام الأسمدة النيتروجينية إلى النصف في جميع أنحاء الزراعة في الاتحاد الأوروبي على كل من تنحية الكربون والتغيرات في التنوع البيولوجي. نقيس الآثار من خلال دمج نموذجين اقتصاديين مع نموذج سطح الأرض الزراعية ونموذج التنوع البيولوجي الأرضي (الذي يستخدم بيانات من مجموعة من المجموعات التصنيفية، بما في ذلك النباتات والفطريات والفقاريات واللافقاريات). هنا، نظهر أن السيناريوهين الاقتصاديين يؤديان إلى نتائج مختلفة من حيث إمكانات عزل الكربون والتنوع البيولوجي. ويسهل التخلي عن الأراضي المرتبط بسيناريو زيادة أسعار الأسمدة زيادة عزل الكربون في التربة (+ 1014 مليون طن متري) ومستويات ثراء الأنواع المماثلة (+ 1.9 ٪) على نطاق الاتحاد الأوروبي. من ناحية أخرى، يرتبط سيناريو إنتاج المحاصيل الأكثر شمولاً بانخفاض احتمالية عزل الكربون في التربة (- 97 مليون طن متري) ومستويات ثراء الأنواع المماثلة (- 0.4 ٪) بسبب انخفاض مساحة أراضي الرعي. لذلك تسلط نتائجنا الضوء على تعقيد العواقب البيئية لسياسة الحد من النيتروجين، والتي ستعتمد بشكل أساسي على كيفية استخدام النماذج الاقتصادية لتوقع العواقب.Translated Description (French)
Résumé L'utilisation de l'azote synthétique (N) dans l'agriculture a considérablement augmenté l'approvisionnement alimentaire au cours du siècle dernier. Cependant, l'utilisation intensive d'engrais azotés est néanmoins à l'origine de nombreux problèmes environnementaux et reste un défi majeur pour les décideurs politiques pour comprendre, mesurer et quantifier les interactions et les compromis entre le carbone des écosystèmes et la perte de biodiversité terrestre. Dans cette étude, nous étudions les impacts d'un scénario de politique publique visant à réduire de moitié l'application d'engrais azotés dans l'agriculture de l'Union européenne (UE) sur la séquestration du carbone (C) et les changements de la biodiversité. Nous quantifions les impacts en intégrant deux modèles économiques avec un modèle de surface terrestre agricole et un modèle de biodiversité terrestre (qui utilise des données provenant d'une gamme de groupes taxonomiques, y compris les plantes, les champignons, les vertébrés et les invertébrés). Ici, nous montrons que les deux scénarios économiques conduisent à des résultats différents en termes de potentiel de séquestration du C et de biodiversité. L'abandon de terres associé à un scénario d'augmentation du prix des engrais facilite une plus grande séquestration de C dans les sols (+ 1014 MtC) et des niveaux de richesse en espèces similaires (+ 1,9 %) à l'échelle de l'UE. D'autre part, le scénario de production agricole plus étendue est associé à un potentiel de séquestration de C plus faible dans les sols (− 97 MtC) et à des niveaux de richesse en espèces similaires (− 0,4 %) en raison d'une superficie de pâturages plus faible. Nos résultats mettent donc en évidence la complexité des conséquences environnementales d'une politique de réduction de l'azote, qui dépendra fondamentalement de la façon dont les modèles économiques ont utilisé pour projeter les conséquences.Translated Description (Spanish)
Resumen El uso de nitrógeno sintético (N) en la agricultura ha aumentado en gran medida el suministro de alimentos durante el siglo pasado. Sin embargo, el uso intensivo de fertilizantes de N es, sin embargo, la fuente de numerosos problemas ambientales y sigue siendo un gran desafío para los responsables políticos para comprender, medir y cuantificar las interacciones y compensaciones entre el carbono del ecosistema y la pérdida de biodiversidad terrestre. En este estudio, investigamos los impactos de un escenario de política pública que tiene como objetivo reducir a la mitad la aplicación de fertilizantes de N en toda la agricultura de la Unión Europea (UE) tanto en el secuestro de carbono (C) como en los cambios en la biodiversidad. Cuantificamos los impactos integrando dos modelos económicos con un modelo de superficie agrícola y un modelo de biodiversidad terrestre (que utiliza datos de una gama de grupos taxonómicos, incluyendo plantas, hongos, vertebrados e invertebrados). Aquí, mostramos que los dos escenarios económicos conducen a resultados diferentes en términos de potencial de secuestro de C y biodiversidad. El abandono de tierras asociado con el aumento del precio de los fertilizantes facilita un mayor secuestro de C en los suelos (+ 1014 MtC) y niveles de riqueza de especies similares (+ 1,9%) a escala de la UE. Por otro lado, el escenario de producción de cultivos más extensivo se asocia con un menor potencial de secuestro de C en los suelos (-97 MtC) y niveles de riqueza de especies similares (-0,4%) debido a una menor superficie de tierras de pastoreo. Por lo tanto, nuestros resultados resaltan la complejidad de las consecuencias ambientales de una política de reducción de nitrógeno, que dependerá fundamentalmente de cómo se utilicen los modelos económicos para proyectar las consecuencias.Files
s41598-022-24794-2.pdf.pdf
Files
(2.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ce140918bfbe157b54faf62f312596a5
|
2.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحديد فوائد الحد من سياسة استخدام النيتروجين الصناعي على عزل الكربون في النظام الإيكولوجي والتنوع البيولوجي
- Translated title (French)
- Quantifier les avantages de la réduction de la politique d'application d'azote synthétique sur la séquestration du carbone dans les écosystèmes et la biodiversité
- Translated title (Spanish)
- Cuantificación de los beneficios de reducir la política de aplicación de nitrógeno sintético en el secuestro de carbono del ecosistema y la biodiversidad
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4310652445
- DOI
- 10.1038/s41598-022-24794-2
References
- https://openalex.org/W1592421929
- https://openalex.org/W1612797623
- https://openalex.org/W1861528892
- https://openalex.org/W1896270614
- https://openalex.org/W1999167944
- https://openalex.org/W2015525693
- https://openalex.org/W2020023668
- https://openalex.org/W2036908963
- https://openalex.org/W2039497481
- https://openalex.org/W2042467966
- https://openalex.org/W2044055559
- https://openalex.org/W2051997212
- https://openalex.org/W2080829545
- https://openalex.org/W2082720307
- https://openalex.org/W2084352677
- https://openalex.org/W2094484190
- https://openalex.org/W2096885696
- https://openalex.org/W2101400178
- https://openalex.org/W2109814966
- https://openalex.org/W2135744524
- https://openalex.org/W2146323422
- https://openalex.org/W2160695634
- https://openalex.org/W2163861300
- https://openalex.org/W2164087962
- https://openalex.org/W2200817828
- https://openalex.org/W2472420705
- https://openalex.org/W2567469350
- https://openalex.org/W2588816995
- https://openalex.org/W2602256679
- https://openalex.org/W2734681571
- https://openalex.org/W2766302365
- https://openalex.org/W2783558807
- https://openalex.org/W2788732311
- https://openalex.org/W2794923991
- https://openalex.org/W2799054648
- https://openalex.org/W2809344215
- https://openalex.org/W2888575384
- https://openalex.org/W2889977714
- https://openalex.org/W2964450641
- https://openalex.org/W2979653715
- https://openalex.org/W3080222893
- https://openalex.org/W3127527650
- https://openalex.org/W3135170646
- https://openalex.org/W3172365033
- https://openalex.org/W414243803
- https://openalex.org/W4211118823
- https://openalex.org/W4220687516
- https://openalex.org/W4224280278
- https://openalex.org/W869848885