化肥產業碳排放

化肥業全球排放情形

氮為植物生長必備的營養素之一，合成氮肥於20世紀初問世以來便為人類大幅提高作物產量，卻也造成嚴重的排放。如今，從生產到農場使用，化肥產業的排放量已占全球溫室氣體排放量的2%。 

下圖為各國氮肥的人均使用量，反映出不同國家對氮肥的依賴程度。 

圖1、2023年人均農業氮肥使用量 

大西洋—土壤貧脊及牧草需求推升氮肥依賴 

紐澳做為地球上最古老的地塊，在大量的氮（N）、磷（P）等營養元素被沖刷流失的情況下，為了維持耕地生長，土地急需外部化肥的投入。 

此外，紐西蘭的畜牧業對牧草展現高度依賴，因此，氮肥也被廣泛應用於紐西蘭牧場，藉此提供穩定且高品質的牧草。 

美洲—北美氣候嚴苛推升尿素濃度 

加拿大草原3省（Saskatchewan、Alberta、Manitoba）氣候寒冷、生長期短，播種前後，農民傾向使用高濃度尿素（氨加工產物，為氮肥的一種）。 

中印化肥業政策方針

據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）指出，中國及印度占全球農地排放量的50%，而氮肥便是主因之一。雖然兩國的人均氮肥使用量不高，不過若以總量的視角切入，如圖2所示，使用總量分別位居於全球第一及第二名。 

圖2、氮肥使用總量前6大國（1961~2023） 

中國—使用量由政策驅動，已進入「氮達峰」後轉型期 

中國於1978年實施改革開放，對內農村先行改革，農業產能的激增使中國一躍成為氮肥第一大用戶。不過至2015年後使用量急劇下跌，原因如下。 

供給端： 

原先受惠於中國境內對化肥的運輸費、電價及天然氣價優惠，本土化肥工業不斷增長，並在2015年產能達峰，而後優惠政策的退出加上出口的一蹶不振，使得大量化肥工廠面臨停產，被迫退出市場。 

需求端： 

中國於2015年推行「到2020年化肥使用量零增長行動方案」，這項規劃的目標是提升化肥利用效率與降低施用量，再加上後續推行的升級方案，使得中國氮肥的使用總量一路下降。 

印度—補貼驅動使用量攀升，未見峰值跡象，恐趕超中國 

印度自1961年以來，農業氮肥使用量便快速攀升，原因如下。 

小農促成過量施肥： 

印度小農收入高度依賴單一小耕地，在缺乏大型農場精準施肥的技術下，為了降低產量波動風險，農戶寧可過量施用也不願少施肥。 

據「印度第十次農業普查」，高達86%的農戶規模不足2公頃，合計佔全國耕地面積的47%，顯示小農比例極高。另有研究指出^[1]，印度北部小農氮肥施用量超過200 kg/ha/yr，為歐美大型農場的2～4倍，反應小農結構對氮肥施用過量的影響。 

高額補貼推升使用量： 

1977年起，印度開始補貼化肥，氮肥（N）的補貼比例長期在7成浮動。導致農戶減少對低碳排的磷肥（P）與鉀肥（K）的使用，轉以購買價格低廉的氮肥。 

氮肥國產化鞏固「高使用結構」： 

印度為實現尿素自給自足，宣布在2025年底前停止進口尿素，並重啟多家本土尿素工廠。同時，資金面也逐漸轉為支持本土尿素，近年補貼的年均複合增長率更達到了11.3%，這使得農戶擁有供應更穩定的氮肥，如下圖。 

圖3、印度近年氮磷鉀補助趨勢及國內產能結構

排放係數

全球化肥分成以下3大類。氮肥可以促進葉片根部生長進而提高產量、磷肥促進開花結果、鉀肥提升抗病性和果實品質。 

表1、3大化肥類特性一覽

氮肥： 

N_2​(g)+3H_2​(g) ⟷ 2NH_3​(g) 

現行做法為哈伯法製氨，達成條件有3個，皆會造成大量排放： 

1. 產生氫氣，與氮氣結合產生氨。 
2. 高溫（400～500 °C）打破氮分子的N≡N強鍵。 
3. 高壓（150～350atm）推動反應像氣體分子數少的一側（即NH3​生成端）。 

製程中，約40%的化石燃料用於製造氫氣，打破強鍵的高溫則需耗費大量天然氣，推動反應的高壓也需耗費大量電力，進而推升整體碳排。 

磷肥： 

磷礦石開採過程有些許重型機械碳排。此外，其難溶、植物無法吸收的特性，須經酸解反應轉為水溶性型態。 

Ca_3​(PO₄​)2​+2H₂​SO₄​+4H₂​O ⭢ 2H_3​PO₄​+3CaSO₄​⋅2H2​O 

與硫酸反應後，形成植物可吸收的磷酸（H₃PO₄）與副產物磷石膏（CaSO₄·2H₂O），雖整體碳排不高，但後者儲存方式不當會造成地下水體等其他環境衝擊。 

鉀肥： 

原料為水溶性鉀鹽類礦石，開採後經簡單物理處理即可作為肥料使用，整體排放較低。 

化肥業減碳措施

三大化肥中，氮肥的高使用量與高排放，使其成為化肥業脫碳的最大阻礙。目前可由生產端及使用端進行解套。 

生產端：從源頭減排 

使用低碳氫製氨 

透過再生能源電解水製氫，再轉為氨，可顯著降低製程階段排放，相較於傳統的天然氣重整或煤氣化更為低碳。此外，製成的綠氫、綠氨，亦可作為航運業替代燃料。 

碳捕捉與碳封存（CCS） 

透過捕捉工廠煙囪的二氧化碳並封存於地底。國際製氨大廠Yara International與Northern Lights合作開發的氨工廠CCS專案，預計每年可捕集並封存約80萬噸二氧化碳。 

使用端：抑制氧化亞氮（N₂O）排放 

4R原則 

4R養分管理原則由美國「肥料研究所（The Fertilizer Institute）」提出： 

• Right Source：選擇合適的肥料來源。 
• Right Rate：適量施用。 
• Right Time：在適當的時間施用。 
• Right Place：在正確的位置施用。 

除了製造過程中的劇烈排放，氮肥施用過程中排放的氧化亞氮（N₂O）也會加劇致平流層臭氧層破壞。4R原則旨在提高養分利用效率，並降低N₂O排放。 

本產業屬於歐盟CBAM納管的6大高碳排品項之一。 若您的企業正面臨碳盤查、碳邊境調整機制或減量策略需求，《RECCESSARY》能協助您制定最合適的碳管理與合規方案，共同打造低碳競爭力。 

參考資料

^[1] Liu, Pu, et al., 2023: Farming the planet with better nitrogen use. 
IPCC, 2019: Food Security. In Special Report on Climate Change and Land. 
IEA, 2021: Ammonia Technology Roadmap: Towards more sustainable nitrogen fertiliser production. 
IFC, 2023: Strengthening sustainability in the fertilizer industry. 

更新時間：2026/3/27