Toen Hennig Brandt in 1669 het element fosfor ontdekte, het was een fout. Hij was echt op zoek naar goud. Maar zijn fout was een zeer belangrijke wetenschappelijke ontdekking. Wat Brandt zich niet had kunnen realiseren, was het belang van fosfor voor de toekomst van de landbouw.

Fosfor is een van de noodzakelijke ingrediënten voor een gezonde gewasgroei en opbrengst. Toen boerderijen nog kleiner en zelfvoorzienend waren, boeren oogstten hun gewassen, en voedingsstoffen verlieten de boerderij zelden. De familie of dieren aten het voedsel, en de boer kon mest van zijn dieren op de grond verspreiden om voedingsstoffen weer op te bouwen. Dit was een redelijk gesloten fosforcyclus.

Maar, naarmate de wereldbevolking toenam, dat gold ook voor voedsel- en voedingsbehoeften. Meer een boerenoogst, en dus voedingsstoffen, van de boerderij werd verkocht. Landbouw aangepast door de ontwikkeling van veel nieuwe teeltmethoden, evenals meststoffen. De meeste fosformeststoffen gebruiken de wereldwijde voorraad fosfaaterts als hoofdbestanddeel. Die belangrijkste moderne bron is een eindige hulpbron en raakt op. Fosfaatgesteente is ook moeilijk te ontginnen en te verwerken.

"Er is een dringende behoefte om de efficiëntie van het fosforgebruik in agro-ecosystemen te verhogen, " zegt Kimberley Schneider, een onderzoekswetenschapper bij Agriculture and Agri-Food Canada. "Er zijn veel chemische, fysieke en biologische processen die de beschikbaarheid van fosfor voor gewassen beïnvloeden." Daarom hechten boeren veel belang aan voldoende fosfor voor hun gewassen.

Gewasveredeling en cultivarselectie

Verschillende planten kunnen fosfor efficiënter gebruiken dan andere. "Efficiëntie van fosforgebruik is het vermogen om meer gewas te produceren per eenheid fosfor die door de plant wordt opgenomen, " legt Schneider uit. "Er is potentieel voor veredelaars om nieuwe rassen te ontwikkelen die fosfor op nog efficiëntere manieren gebruiken. Ze kunnen ook gewassen telen die werken met mycorrhiza-schimmels in de bodem om hun fosforopname te helpen verhogen. Focussen op het kweken van planten die goed werken op fosforarme bodems zal een interdisciplinaire aanpak vergen."

Ontwerp van teeltsysteem en efficiëntie van fosforgebruik

Aangezien sommige gewassen de beschikbaarheid van bodemfosfor voor toekomstige gewassen kunnen vergroten, telers kunnen zich richten op vruchtwisselingen die hiervan profiteren. Ook bodembedekkers en groenbemesters kunnen onder veel omstandigheden bijdragen aan de fosforbeschikbaarheid. Bijvoorbeeld, een studie wees uit dat sorghum het goed deed met fosforgebruik na luzerne of rode klaver, maar niet na zoete klaver. Het is belangrijk om de juiste combinaties te krijgen voor de juiste gewassen en velden.

De rol van organische stof in de bodem bij het mineraliseren van fosfor

Van organische stof in de bodem is bekend dat het de gezondheid van de bodem aangeeft. Het kan de beschikbaarheid van plantaardig fosfor verbeteren door meer worteltoegang tot fosfor mogelijk te maken en door voor de plant beschikbare fosfor vrij te maken. Momenteel, organische stof in de bodem maakt geen deel uit van de bodemvruchtbaarheidsmetingen op landbouwbedrijven, dus dit is een gebied met toekomstig onderzoekspotentieel.

Natuurlijk voorkomende bodemschimmels te hulp

Veel bodems bevatten een of meer soorten vriendelijke schimmels die arbusculaire mycorrhiza-schimmels worden genoemd. Ze werken met plantenwortels om 'levenstaken' uit te wisselen. De schimmels helpen bij het vrijmaken van fosfor en andere voedingsstoffen, terwijl de planten suikerverbindingen maken die de schimmels gebruiken voor groei. Natuurlijk, de schimmels en wortels moeten dicht bij elkaar kunnen zijn om deze uitwisseling te laten plaatsvinden. Onderzoekers kijken naar de belofte om mycorrhiza-schimmelspopulaties in de bodem op te bouwen en beter te benutten.

Recycling en terugwinning van fosfor

Fosfor is het 6e meest voorkomende element op aarde. Nog, het is een beperkende factor in de gewasopbrengst. Overtollig fosfor op de verkeerde plaats - stromen, meren en andere waterlichamen - veroorzaakt vervuiling. Hoe is dit zo gekomen?

Laten we de "levenscyclus" van een fosformolecuul volgen. Het meeste fosfaaterts wordt gewonnen op de continenten Europa en Afrika, hoewel sommige deposito's elders beschikbaar zijn. Nadat het tot kunstmest is gemaakt, deze fosfor wordt vervolgens verplaatst naar boerderijen. Vanaf daar, de fosfor wordt door een plant gebruikt om een ​​product te maken, misschien een sojaboon. De sojaboon wordt van de boerderij verwijderd en verwerkt tot tofu. Het wordt vervolgens naar uw plaatselijke supermarkt vervoerd, waar je het koopt en mee naar huis neemt. Als je in een stad woont, nadat je hebt genoten van je maaltijd van gefrituurde tofu, het afval dat je lichaam produceert spoelt door het toilet. Als u op het platteland woont, het gaat in het septische systeem.

Dus, de levenscyclus van dit illustratieve fosformolecuul vertoont een onderbroken cyclus. Het molecuul ontstaat ver weg van zijn laatste rustplaats. Door het moderne leven, de fosforkringloop die vroeger op boerderijen bestond, wordt doorbroken. Hoe meer stedelijke samenleving wordt, hoe meer gebroken de fosforcyclus is - tenzij wetenschappers met antwoorden komen om de kringlopen weer te sluiten.

Landbouwwetenschappers werken samen met afvalwaterbeheerders om manieren te ontwikkelen om die verdienstelijke fosformoleculen weer aan het werk te krijgen op de boerderij. "Hoewel de meeste momenteel beschikbare fosforterugwinningstechnologieën misschien niet economisch levensvatbaar lijken, de milieu- en sociale voordelen zijn belangrijk, ", zegt Schneider. "Er zijn ook andere waardevolle producten van fosforterugwinning, zoals organische stof, andere voedingsstoffen, en zelfs water."

"Het verhogen van de efficiëntie van het fosforgebruik in agro-ecosystemen moet een prioriteit zijn om de afhankelijkheid van kunstmest te verminderen en de effecten op het milieu te minimaliseren, ", zegt Schneider. "Er zijn veel mogelijkheden voor het landbouwsysteem om het gebruik van fosfor te verbeteren. Het resultaat zal een agro-ecosysteem zijn dat de wereld nog steeds voedt, terwijl we de natuurlijke hulpbronnen beschermen die ons helpen ons voedsel te verbouwen en een gezond leven te leiden."

Dit artikel is onlangs gepubliceerd in een speciale sectie in de Tijdschrift voor Milieukwaliteit genaamd Viering van de 350e verjaardag van het ontdekken van fosfor - voor beter of slechter.