ธาตุไนโตรเจนคือเครื่องยนต์ขับเคลื่อนการเกษตร เป็นกุญแจสู่ความอุดมสมบูรณ์ในโลกที่หิวกระหายและมีประชากรล้นหลามของเรา หากปราศจากธาตุชนิดนี้ กลไกการสังเคราะห์แสงจะไม่สามารถทำงานได้ ไม่มีการก่อตัวของโปรตีน และไม่มีพืชชนิดใดเจริญเติบโตได้ ข้าวโพด ข้าวสาลี และข้าวเจ้า ซึ่งล้วนแต่เป็นพืชผลเติบโตเร็วที่มนุษยชาติต้องพึ่งพาเพื่อความอยู่รอด จัดอยู่ในกลุ่มพืชที่กระหายไนโตรเจนมากที่สุด
โรงงานขนาดยักษ์ดักจับก๊าซไนโตรเจนซึ่งเป็นก๊าซเฉื่อยจากชั้นบรรยากาศ แล้วบังคับให้รวมตัวทางเคมีกับไฮโดรเจนในก๊าซธรรมชาติ เกิดเป็นสารประกอบไวปฏิกิริยาที่พืชต้องการ ปุ๋ยไนโตรเจนที่ได้จากกระบวนการดังกล่าวใช้กันทั่วโลกมากกว่า 100 ล้านตันต่อปีและช่วยกระตุ้นให้ได้ผลผลิตมหาศาล หากปราศจากปุ๋ยไนโตรเจน อารยธรรมมนุษย์คงไม่เป็นเช่นที่เห็นอยู่ในปัจจุบัน พูดง่ายๆก็คือ ดินบนโลกของเราไม่สามารถปลูกอาหารได้มากพอจะเลี้ยงมนุษย์ทั้ง 7,000 ล้านคนได้ กระนั้น ไนโตรเจนกำลังทำให้สัตว์ป่าในทะเลสาบและปากแม่น้ำขาดอากาศหายใจน้ำบาดาลปนเปื้อน และแม้กระทั่งทำให้อากาศโลกร้อนขึ้น
ภาวะกลืนไม่เข้าคายไม่ออกเรื่องไนโตรเจนปรากฏให้เห็นเด่นชัดที่สุดในจีน เนื่องจากจีนมีที่ดินเพาะปลูกจำกัด เมื่อจำนวนประชากรของประเทศพุ่งพรวดถึง 300 ล้านคนระหว่างปี 1970 ถึง 1990 การเกษตรแบบดั้งเดิมของจีนจึงต้องดิ้นรนอย่างหนักเพื่อก้าวให้ทันการขยายตัวดังกล่าว
รัฐบาลจีนทำทุกวิถีทางเพื่อให้พืชผลได้รับปุ๋ยไนโตรเจนมากพอ ระหว่างปี 1975 ถึง 1995 มีการสร้างโรงงานผลิตไนโตรเจนขึ้นหลายร้อยแห่ง ทำให้ผลิตปุ๋ยได้มากขึ้นถึงสี่เท่า ส่งผลให้จีนกลายเป็นผู้ผลิตปุ๋ยรายใหญ่ที่สุดในโลก ปัจจุบัน เกษตรกรบางคนใช้ปุ๋ยไนโตรเจนถึง 150-300 กิโลกรัมต่อไร่ ในจำนวนนี้มีน้อยคนนักที่คิดว่าตนกำลังก่อผลกระทบร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อม
ทว่านักวิทยาศาสตร์กลับเห็นต่างออกไป ตามไร่นาที่บริหารจัดการอย่างเข้มข้น “มีการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนมากเกินขนาดถึงร้อยละ 30-60 เชียวนะครับ” จวีเสี่ยวถัง จากมหาวิทยาลัยเกษตรแห่งชาติจีนในกรุงปักกิ่ง กล่าว เมื่อโปรยลงในไร่นา สารประกอบไนโตรเจนจะกระจายสู่สิ่งแวดล้อม ทำให้โลกเราเปลี่ยนไป ไนโตรเจนส่วนหนึ่งถูกชะจากไร่นาลงสู่แม่น้ำลำธารโดยตรง หรือไม่ก็รั่วไหลสู่อากาศ บางส่วนมนุษย์หรือสัตว์ในฟาร์มกินเข้าไปในรูปของเมล็ดพืช แต่หลังจากนั้นก็ถูกปล่อยกลับสู่สิ่งแวดล้อมในรูปของสิ่งปฏิกูลหรือมูลสัตว์จากฟาร์มหมูและฟาร์มไก่ทั่วโลก
การสำรวจทะเลสาบระดับชาติจำนวน 40 แห่งในประเทศจีนเมื่อไม่นานมานี้พบว่า กว่าครึ่งได้รับผลกระทบจากปริมาณไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัสที่สูงเกินไป (ปุ๋ยที่มีฟอสฟอรัสเป็นส่วนประกอบมักเป็นสาเหตุของปรากฏการณ์สาหร่ายสะพรั่งในทะเลสาบ) น้ำปนเปื้อนจะก่อให้เกิดเขตมรณะที่สาหร่ายและแพลงก์ตอนพืชเกิดการสะพรั่ง ตายลง และเน่าเปื่อย ทำให้ออกซิเจนถูกใช้จนหมดและส่งผลให้ปลาขาดอากาศหายใจ
ความต้องการอาหารของเราไม่ใช่สาเหตุเพียงประการเดียวของปัญหานี้ การเผาไหม้ที่ขับเคลื่อนรถยนต์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าปล่อยไนโตรเจนออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ และเมื่อสารประกอบเหล่านั้นกลับลงมาสู่โลกในรูปของน้ำฝนก็ทำหน้าที่เป็นปุ๋ยเช่นกัน ทั่วทั้งโลก ปุ๋ยวิทยาศาสตร์ที่ใช้กันคิดเป็นร้อยละ 70 ของปริมาณไนโตรเจนที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ในแต่ละปี
แบคทีเรียในดินที่กินไนเตรตเป็นอาหารสามารถเปลี่ยนไนโตรเจนในรูปแบบที่สร้างปัญหานี้กลับสู่รูปแบบดั้งเดิม นั่นคือก๊าซไนโตรเจนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและเป็นองค์ประกอบเกือบร้อยละ 80 ของบรรยากาศ
อย่างไรก็ตามแบคทีเรียเหล่านี้ยังปล่อยไนตรัสออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกตัวฉกาจออกมาด้วยเล็กน้อย ในอนาคตอันใกล้ จีนและประเทศอื่นๆ ทั่วโลกมีแนวโน้มว่าจะใช้ไนโตรเจนมากขึ้น ไม่ใช่น้อยลง ประชากรโลกยังคงเพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ และนับวันเนื้อสัตว์มีแต่จะยิ่งได้รับความนิยม การเลี้ยงหมูหรือวัวต้องใช้ผลผลิตทางการเกษตรปริมาณสูงกว่าการใช้ธัญพืชเหล่านั้นมาเลี้ยงผู้คนโดยตรงหลายเท่าตัว
เราพอจะมองเห็นหนทางแก้ปัญหาได้ในไร่แห่งหนึ่งนอกเมืองฮาร์แลน เมืองเล็กๆ ทางตะวันตกของรัฐไอโอวา ที่นี่มีวัวและเล็มทุ่งหญ้าเขียวขจีอยู่ 90 ตัว และมีหมูสองสามร้อยตัวคุ้ยเขี่ยฟางอยู่กลางท้องทุ่งอัลฟัลฟา ข้าวโพด ถั่วเหลือง ข้าวโอ๊ต และข้าวบาร์เลย์
รอนและมาเรีย รอสมันน์ ไม่โปรยปุ๋ยไนโตรเจนลงในท้องทุ่งเหล่านี้ แต่เลือกเติมไนโตรเจนลงไปด้วยวิธีทางชีววิทยาแทน โดยอาศัยแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนที่อาศัยอยู่ในปมรากของพืชวงศ์ถั่ว เช่น ถั่วเหลืองกับอัลฟัลฟา และพืชคลุมดินอย่างโคลเวอร์ ซึ่งรอน รอสมันน์ปลูกไว้ในฤดูใบไม้ร่วง เพียงเพื่อจะไถพรวนกลับลงไปในดิน ก่อนจะปลูกข้าวโพดในฤดูใบไม้ผลิ ไนโตรเจนบางส่วนในดินจะกักเก็บอยู่ในข้าวโพดซึ่งเขานำไปเลี้ยงหมู สุดท้ายไนโตรเจน ส่วนใหญ่ก็มาลงเอยอยู่ในปุ๋ยคอกและย้อนกลับไปสู่ไร่ของเขา แล้ววัฏจักรทั้งหมดนี้ก็เริ่มต้นขึ้นอีกครั้ง
ที่มา : เรื่อง แดน ชาร์ลส์ ภาพถ่าย ปีเตอร์ เอสสิก
ข้อมูลจากนิตยสารเนชั่นแนลจีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย http://www.ngthai.com/Index.aspx
