Bodemwetenschappers van de RUDN University (Rusland) en Huazhong Agricultural University (China) hebben aangetoond dat het toevoegen van koolstofverbindingen aan de bodem de fosforbeschikbaarheid in rijstvelden kan vergroten. Voor deze doeleinden, biologen hebben de processen beschreven van de reductie van ijzer (III) verbindingen en de afgifte van fosfor door bodemmicro-organismen in aanwezigheid van koolstof als energiebron. Deze resultaten zullen de afhankelijkheid van fosfaatmeststoffen helpen verminderen en de landbouwproductiviteit verhogen. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Geodermie .

Fosfortekort in de bodem beperkt de productiemogelijkheden van gewassen. Vaak wordt het gevonden in bodems in een vorm die niet beschikbaar is voor planten, d.w.z. ijzerverbindingen. Onbeschikbaarheid van fosfor is met name typerend voor tropische en subtropische bodems, bijvoorbeeld, in rijstvelden, waar ijzer een van de meest voorkomende elementen is. Om dit probleem op te lossen, In de landbouw worden dure fosformeststoffen gebruikt. Bodemwetenschappers van het RUDN hebben aangetoond dat het mogelijk is om met behulp van bodemmicro-organismen fosfor te mobiliseren in padiegronden. Het proces vereist bodemkoolstof.

Rijstvelden worden bewaterd om te voorkomen dat onkruid groeit. De waterdiepte wordt periodiek gewijzigd, afhankelijk van de ontwikkelingsfase van de plant. Als rijst rijpt, het water wordt afgevoerd uit de velden, en de grond wordt gedroogd. Daarom, padiegronden hebben specifieke eigenschappen:ze wisselen voortdurend periodes van oxidatieve en reducerende processen af, wanneer de zuurgraad van dergelijke bodems toeneemt tijdens stagnatie van water en afneemt wanneer het water zich terugtrekt. In aanvulling, een grote hoeveelheid koolstofrijk organisch materiaal wordt opgehoopt in de bovenste laag, evenals sedimentair ijzer als gevolg van de vernietiging van ijzerhoudende rotsen die door water zijn aangetast.

Bodemmicro-organismen oxideren of verminderen anorganische verbindingen, omzetten in een andere verteerbare vorm. bij verweerd, zure rijstgronden, bodemmicro-organismen ontleden ijzer- en fosforverbindingen, het reduceren van ferri-ijzer tot ferro, en het vrijgeven van fosfor in een voor planten toegankelijke vorm. Maar voor dit proces is zuurstof nodig. Overstroomde velden met een verhoogde zuurgraad van de bodem zijn vatbaar voor zuurstofgebrek, die het proces van fosforafgifte belemmert. Wetenschappers hebben aangenomen dat micro-organismen koolstof nodig hebben als energiebron om ijzer te herstellen zonder zuurstof.

Om deze veronderstelling te testen, bodemwetenschappers voerden een experiment uit:ze namen 255 bodemmonsters van twee rijstvelden in China met een typisch subtropisch klimaat. Onderzoekers verwijderden zichtbaar plantenresten, stenen, en bodemmicrofauna en toegevoegd oxalaat, acetaat, propionaat, en formiaatoplossingen - labiel, dat gemakkelijk afbreekbaar is, organisch materiaal dat een gemakkelijk beschikbare koolstofbron is. Eén monster werd achtergelaten zonder toevoeging van een verbinding als controle. Bodemmonsters werden twee maanden onder water gehouden, dat is, zonder zuurstof. Padiegronden bestaan ​​in vergelijkbare omstandigheden. Gedurende 60 dagen, onderzoekers maten de concentratie van ferro-ijzer in de monsters. IJzer verschijnt zodra fosfor vrijkomt en kan dienen als een marker om de concentratie van vrij fosfor te achterhalen. Directe meting van fosfor is complexer en duurder.

Metingen toonden aan dat labiele organische stof de afgifte van fosfor uit ijzerverbindingen versnelde. Bovendien, fosfor komt sneller vrij in bodemmonsters met een aanvankelijk hogere concentratie labiele organische stof en ijzerverbindingen. Dit bewees de veronderstelling dat in zuurstofvrije omstandigheden in padiegronden, koolstof kan zuurstof "vervangen" als energiebron voor bodemmicro-organismen die fosfor afgeven in de vorm die beschikbaar is voor planten.

Onderzoeksresultaten tonen aan dat relatief kleine hoeveelheden labiele organische stof fosforreserves in de bodem kunnen vrijmaken en de afhankelijkheid van rijstboerderijen van vrij dure en milieuonveilige fosformeststoffen kunnen verminderen.