Gewassen kunnen gewoon niet zonder fosfor.

wereldwijd, In 2019 wordt naar verwachting meer dan 45 miljoen ton fosfaatkunstmest gebruikt. Maar slechts een fractie van de toegevoegde fosfor komt uiteindelijk beschikbaar voor gewassen.

In Zuid-Florida, bijvoorbeeld, "Men denkt dat minder dan twintig procent van het fosfor dat als meststof wordt gebruikt, door planten wordt opgenomen voordat het niet meer beschikbaar is, " zegt Mary Tiedeman, een onderzoeker aan de Florida International University.

De impact is tweeledig:financieel en ecologisch. "De kunstmestkosten zijn aanzienlijk voor boeren in Zuid-Florida, " zegt Tiedeman. "En fosforgesteente, de meest gebruikte bron van fosformeststof, is wereldwijd schaars. Men denkt dat de bronnen van fosforgesteente pas de komende 50 tot 200 jaar beschikbaar zullen zijn."

Tiedeman onderzoekt of een zelden bestudeerd proces met bodemschimmels kan bijdragen aan een lage fosforbeschikbaarheid voor planten in Zuid-Florida. Dit onderzoek kan ook helpen te ontrafelen hoe landgebruik schimmelgemeenschappen in de bodem beïnvloedt. Het kan ons ook helpen de vitale bodem-fosfordynamiek beter te begrijpen.

"In het algemeen, schimmels spelen een enorme rol bij de kringloop van fosfor in de bodem, Tiedeman zegt. "Ze kunnen fosfor vrijmaken uit minerale (gesteente) en organische (rottende materie) bronnen. Vanaf daar, planten nemen het vrijgekomen fosfor op."

Maar onder specifieke omgevingsomstandigheden, zoals die gevonden worden op de bodem van Zuid-Florida, schimmels kunnen bijdragen aan het probleem van de niet-beschikbaarheid van fosfor. Sommige schimmels zijn in staat mineralen te maken uit elementen die in het bodemwater zijn opgelost. Dit proces wordt "bioprecipitatie" genoemd. Tiedeman vraagt ​​zich af of schimmels opgeloste (plantaardige) fosfor kunnen opnemen en omzetten in minder beschikbare minerale vormen.

De bodems van Zuid-Florida voegen een nieuwe laag toe aan de puzzel. "De landbouwgronden in Zuid-Florida zijn vrij uniek, "zegt Tiedeman. "Ze werden gemaakt door kalksteenbodem te verpulveren om rotsachtige kalkhoudende grond te creëren."

Kalksteen is gemaakt van calciumcarbonaat. Wanneer fosfor in de aanwezigheid van carbonaten in oplossing is, het vormt een microscopische laag op het oppervlak van de kalksteen. Ook zonder schimmels fosforbeschikbaarheid wordt snel onderdrukt in de bodem van Zuid-Florida.

"Overuren, deze coating kan een 'zaadje' worden voor stabielere, minder beschikbare vormen van fosfor", zegt Tiedeman.

Zonder vrijgekomen fosfor, gewassen kunnen niet succesvol groeien. Zoveel boeren in Zuid-Florida zijn doorgegaan met het toevoegen van fosfor aan de bodem. In een continue cyclus, het grootste deel van deze fosfor wordt niet meer beschikbaar voor planten. Overuren, grote hoeveelheden niet-beschikbaar fosfor hebben zich in deze bodems verzameld. "Sommige landbouwgronden in het gebied bevatten 100-200 keer meer fosfor dan van nature aanwezig was. Samen met hoge concentraties P, de soorten P-verbindingen die in deze bodems aanwezig zijn, zijn verbijsterend. Recente studies hebben de aanwezigheid van apatiet gedocumenteerd - een fosforkristal dat over het algemeen intense hitte en druk nodig heeft om zich te vormen. Een hypothese, die het onderzoek van Tiedeman aandrijft, is dat micro-organismen in de bodem stabiele fosformineralen creëren.

Om te onderzoeken of schimmels fosformineralen kunnen aanmaken, Tiedeman brengt de schimmels naar het lab. Dit stelt haar in staat om verschillende vragen te onderzoeken:Hoe reageren lokale bodemschimmels op doses beschikbare fosfor terwijl ze in kalksteenbodems leven? Dragen schimmels bij aan de kristallisatie van fosfor?

"We zijn van plan om schimmelmonsters en eventuele bijproducten van hun groei te analyseren met behulp van een scanning elektronenmicroscoop, ', zegt Tiedeman. 'Dan zouden we echt op zoek kunnen gaan naar kristalvormen van fosfor. Het kan ons ook helpen beter te begrijpen hoe schimmels kristallen laten vormen." De bevindingen van het onderzoek zijn niet beperkt tot Zuid-Florida, Hoewel. Naar schatting 10 procent van alle bouwgronden bevat veel carbonaten die zich gedragen als het calciumcarbonaat van kalksteen. "Het onderzoeken van de kalksteenbodems in Zuid-Florida kan implicaties hebben die verder gaan dan een regionale schaal, ' zegt Tiedeman.

"Het identificeren van alle processen die betrokken zijn bij het niet beschikbaar zijn van fosfor in kalkrijke bodems zal nuttig zijn bij het ontwikkelen van strategieën om de efficiëntie van het gebruik van kunstmest te verbeteren. Dit kan van groot voordeel zijn voor producenten en het milieu."

Tiedeman presenteerde haar onderzoek op de International Meeting of the Soil Science Society of America, 6-9 januari, San Diego.