Reducere, genbruge, genbrug:Fremtiden for fosfor

Da Hennig Brandt opdagede grundstoffet fosfor i 1669, det var en fejl. Han ledte virkelig efter guld. Men hans fejl var en meget vigtig videnskabelig opdagelse. Det, Brandt ikke kunne have indset, var fosforens betydning for landbrugets fremtid.

Fosfor er en af ​​de nødvendige ingredienser til sund afgrødevækst og udbytte. Når gårde var mindre og selvforsynende, landmænd høstede deres afgrøder, og næringsstoffer forlod sjældent gården. Familien eller dyrene indtog maden, og landmanden kunne sprede gylle fra deres dyr ud på jorden for at genopbygge næringsstoffer. Dette var en temmelig lukket fosforcyklus.

Men, efterhånden som verdens befolkning steg, det samme gjorde mad- og ernæringsbehov. Mere af en landmands høst, og derfor næringsstoffer, blev solgt fra gården. Landbrug tilpasset ved at udvikle mange nye dyrkningsmetoder, samt gødning. De fleste fosforgødninger bruger verdens forsyning af fosfatsten som hovedingrediens. Den vigtigste moderne kilde er en begrænset ressource, og den er ved at løbe tør. Fosfatsten er også svært at udvinde og bearbejde.

"Der er et presserende behov for at øge fosforforbrugseffektiviteten i agroøkosystemer, "siger Kimberley Schneider, en forsker fra Landbrug og Agri-Food Canada. "Der er mange kemikalier, fysiske og biologiske processer, der påvirker tilgængeligheden af ​​fosfor til afgrøder. "Derfor lægger landmænd stor vægt på at have nok fosfor til deres afgrøder.

Afgrødeavl og sortvalg

Forskellige planter kan bruge fosfor mere effektivt end andre. "Fosforbrugseffektivitet er evnen til at give mere afgrøde pr. Fosforenhed optaget af planten, "forklarer Schneider." Der er potentiale for afgrødeavlere til at udvikle nye sorter, der bruger fosfor på endnu mere effektive måder. De kan også opdrætte afgrøder, der arbejder med mykorrhizale svampe i jorden for at øge deres fosforoptagelse. Fokus på avlsplanter, der fungerer godt i lavfosforjord, vil tage en tværfaglig tilgang. "

Beskæringssystemdesign og fosforbrugseffektivitet

Da nogle afgrøder kan øge tilgængeligheden af ​​jordfosfor til fremtidige afgrøder, avlere kunne fokusere på afgrøderotationer, der drager fordel af dette. Dækafgrøder og grødgødning kan også bidrage til tilgængelighed af fosfor under mange forhold. For eksempel, en undersøgelse viste, at sorghum klarede sig godt med fosforbrug efter lucerne eller rødkløver, men ikke efter sød kløver. Det vil være vigtigt at få de rigtige kombinationer til de rigtige afgrøder og marker.

Jordens organiske stofs rolle i mineraliseringen af ​​fosfor

Jordens organiske stof er kendt for at indikere jordens sundhed. Det kan forbedre plantens fosfor tilgængelighed ved at give større rodadgang til fosfor og ved at frigive plantetilgængeligt fosfor. I øjeblikket, jordens organiske stof er ikke en del af målingerne af jordens frugtbarhed på gårde, så dette er et område med fremtidigt forskningspotentiale.

Naturligt forekommende jordsvampe til undsætning

Mange jordarter indeholder en eller flere typer af venlige svampe kaldet arbuscular mycorrhizal svampe. De arbejder med planterødder for at udveksle "livssysler". Svampene hjælper med at frigøre fosfor og andre næringsstoffer, mens planterne laver sukkerforbindelser, som svampene bruger til vækst. Selvfølgelig, svampene og rødderne skal kunne være i nærheden af ​​hinanden for at denne udveksling kan ske. Forskere ser på løftet om at opbygge og bedre udnytte mycorrhizale svampebestande i jord.

Genbrug og genvinding af fosfor

Fosfor er det sjette mest almindelige element på jorden. Endnu, det er en begrænsende faktor i afgrødeudbyttet. Overskydende fosfor på det forkerte sted - vandløb, søer og andre vandkroppe - forårsager forurening. Hvordan opstod dette?

Lad os spore "livscyklus" for et fosformolekyle. De fleste fosfatsten udvindes på kontinenterne i Europa og Afrika, selvom nogle indskud er tilgængelige andre steder. Når det er gjort til gødning, dette fosfor flyttes derefter til gårde. Derfra, fosforet bruges af en plante til at fremstille et produkt, måske en sojabønne. Sojabønnen fjernes fra gården og fremstilles til tofu. Det transporteres derefter til din lokale købmand, hvor du køber det og tager det med hjem. Hvis du bor i en by, når du nyder dit måltid af stegt tofu, det affald, din krop producerer, skyller ned i toilettet. Hvis du bor i et landligt område, det går ind i det septiske system.

Dermed, livscyklussen for dette illustrative fosformolekyle viser en brudt cyklus. Molekylet stammer langt væk fra sit sidste hvilested. På grund af nutidens liv, den fosforcyklus, der tidligere eksisterede på gårde, er brudt. Jo mere bysamfund bliver, jo mere brudt er fosforcyklussen - medmindre forskere kommer med svar på at lukke sløjferne igen.

Landbrugsforskere arbejder sammen med spildevandsforvaltere for at udvikle måder at sætte de fortjente fosformolekyler tilbage til arbejdet på gården. "Selvom de fleste tilgængelige fosforindvindingsteknologier i øjeblikket måske ikke synes økonomisk rentable, de miljømæssige og sociale fordele er vigtige, "siger Schneider." Der er også andre værdifulde produkter til genvinding af fosfor, såsom organisk stof, andre næringsstoffer, og endda vand. "

"Øget fosforforbrugseffektivitet i agroøkosystemer skal være en prioritet for at reducere afhængigheden af ​​gødning og minimere virkningerne på miljøet, "siger Schneider." Der er mange muligheder for landbrugssystemet for at forbedre brugen af ​​fosfor. Resultatet bliver et agroøkosystem, der stadig fodrer verden, samtidig med at vi beskytter de naturlige ressourcer, der hjælper os med at dyrke vores mad og leve et sundt liv. "

Denne artikel blev for nylig offentliggjort i et særligt afsnit i Journal of Environmental Quality kaldet fejring af 350 -året for opdagelse af fosfor - på godt og ondt.