Wyniki badań, opublikowane w czasopiśmie "Science", wskazują, że stosowanie w szerszym zakresie zrównoważonych, uświęconych tradycją praktyk przyczyni się do ograniczenia szkodliwego oddziaływania na środowisko.

Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Danii, Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i Uniwersytetu Rutgersa w USA twierdzą, że obieg azotu liczący sobie miliard lat przekształca nieużyteczne biologiczne formy azotu występujące w atmosferze w wiele form biologicznie pożytecznych, których organizmy żywe potrzebują do wytwarzania białek, DNA i RNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego i rybonukleinowego) oraz do fotosyntezy. "Wiązanie azotu" jest tym, co eksperci nazywają przekształcaniem azotu atmosferycznego w związki chemiczne takie jak amoniak w toku procesów naturalnych lub rozmaitych procesów przemysłowych. Wiązanie azotu wraz z innymi komponentami obiegu azotu przechodzi przez atmosferę, glebę oraz części nadziemne i podziemne roślin. Ten obieg wspomaga powiązania między organizmami, mikroorganizmami i roślinami.

Z czasem obieg ulegał zmianie. Na samym początku obieg kontrolowały światło słoneczne, procesy wulkaniczne i aktywność biologiczna. Przeskakując o 2,5 mld lat do przodu już widać, jak pojawiają się procesy drobnoustrojowe tworzące współczesny obieg azotu.

Począwszy od XX w. na obieg azotu zaczęła wpływać działalność człowieka. "Tak naprawdę, to w ciągu ostatnich 2,5 miliarda lat prawdopodobnie żadne inne zjawisko nie miało takiego wpływu na obieg azotu jak wejście do niego azotu antropogenicznego" – wyjaśnia profesor Paul Falkowski z Instytutu Badań Morskich i Przybrzeżnych Uniwersytetu Rutgersa, jeden z autorów artykułu. "W sumie działalność człowieka ma obecnie dwukrotnie większy wkład w wiązanie azotu lądowego niż źródła naturalne i dostarcza około 45% całkowitego azotu użytecznego biologiczne, jaki jest wytwarzany w ciągu roku na Ziemi".
Dane pokazują, że znakomita większość nadmiaru azotu w naszych ekosystemach stanowi konsekwencję 800% skoku w stosowaniu nawozów azotowych w latach 1960-2000.

Odpowiedzialne za ten nadmiar jest również nieprawidłowe stosowanie nawozów azotowych na świecie. Około 60% azotu zawartego w stosowanych nawozach nigdy nie wbudowuje się w rośliny, co powoduje jego swobodne wymywanie ze strefy korzeniowej po to tylko, aby zanieczyścić rzeki, jeziora, formacje wodonośne i obszary przybrzeżne poprzez eutrofizację (proces wywoływany przez nadmierną ilość składników odżywczych uszczuplających zasoby tlenu w akwenach, co z kolei prowadzi do śmierci zwierząt).

Jeżeli chodzi o to, co się dzieje w atmosferze, naukowcy twierdzą, że tlenek azotu jest gazem cieplarnianym, który ma o 300 razy (na molekułę) większy potencjał cieplarniany niż dwutlenek węgla. Tlenek azotu praktycznie unicestwia stratosferyczny ozon, który chroni naszą planetę przed szkodliwymi promieniami ultrafioletowymi.

"Naturalne sprzężenia zwrotne uruchamiane przez mikroorganizmy wytworzą prawdopodobnie nowy, stabilny stan na przestrzeni wielu dekad" – podkreśla profesor Falkowski. "Ów stabilny stan umożliwi usuwanie nadmiaru azotu pochodzącego ze źródeł antropogenicznych w tempie równym jego dopływom, bez akumulowania".

Zespół zidentyfikował trzy główne kroki interwencyjne, aby zmniejszyć szkody wyrządzane w obiegu azotu: 1) stosowanie regularnego płodozmianu bez suplementowania azotu; 2) zoptymalizowanie czasu stosowania i ilości nawozów oraz przyjęcie wybranych technik uprawy lub opracowanie odmian roślin genetycznie zmodyfikowanych w celu zwiększenia efektywności wykorzystania azotu; i wreszcie 3) stosowanie tradycyjnych technik uprawy, aby zwiększyć potencjał opłacalnych odmian pszenicy, jęczmienia i żyta.