FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation uppskattar att cirka 45 miljoner ton fosforgödselmedel kommer att användas runt om i världen under 2018.

Mycket kommer att appliceras på jordar som också fått fosforgödsel de senaste åren.

Enligt en ny studie, mycket av det kan vara onödigt.

"Tidigare applicering av fosforgödselmedel ökar effektiviteten av efterföljande appliceringar, säger Jim Barrow, huvudförfattare till studien. Barrow är en vetenskapsman vid University of Western Australia.

Han säger att bättre förståelse av markens fosfordynamik kan ha många fördelar. Det skulle kunna leda till mer klok användning av fosforgödselmedel. "På världsnivå, Fosfor är en begränsad resurs. Vi måste använda det klokt."

På lokal nivå, överdriven användning av fosforgödselmedel kan förorena vattnet. Och på gårdsnivå, att köpa fosforgödselmedel är en stor kostnad för bönderna. "Om bönderna bara använder så mycket som krävs, det kommer att hjälpa miljön, Barrow säger. "Det kommer också att spara pengar för dem."

När fosforgödselmedel appliceras på jordar, endast en bråkdel tas upp av växter. Det beror på att det mesta av fosforn sitter fast på jordkorn; endast en liten del är i lösning. "När andelen i lösningen är hög, växter kan snabbt få fosfor från jorden, " säger Barrow. "Låga doser av gödselmedel är tillräckliga."

Fosfat, föreningen som används i gödningsmedel, kan reagera med och penetrera jordpartiklar. Barrow påpekar att när detta händer, det är "knappt tillgängligt för växter. Detta är en viktig anledning till varför bönder måste återföra fosforgödselmedel."

Men detta har sin uppsida. "När fosfat tränger in i jordpartiklar, det gör jordpartiklarna mer negativt laddade, " förklarar Barrow. Eftersom liknande laddningar stöter bort varandra, negativt laddade jordpartiklar stöter bort det negativt laddade fosfatet. Det betyder att det finns mer i lösningen. Växter får det snabbare, och behöver därför mindre gödsel.

Barrow och kollegor undersökte om fosfat skulle fortsätta att penetrera jordpartiklar i samma takt över tiden. De resonerade att hastigheten skulle minska när den negativa laddningen byggdes upp.

De visade att när mycket fosfor har tillförts över tid saktar inträngningen av fosfat ner och slutar till slut. "När detta händer, du behöver bara ersätta fosfat som använts (och tagits bort i produktionen) under föregående år, säger Barrow.

Det liknar att laga en grusväg. Gropar och andra luckor måste fyllas först innan en slät, funktionellt toppskikt appliceras.

Barrow arbetade med kollegor vid Bidhan Chandra Agricultural University i Västbengalen, Indien. De använde jord från en plats cirka 65 mil väster om staden Kolkata, Indien. För att efterlikna fosfortillförsel över tid, forskarna applicerade fosfor och höll sedan jorden vid 140°F (60°C) i mer än en månad.

"Det är ganska långsamt vid vanliga temperaturer, " säger Barrow. "På detta sätt behöver vi inte vänta i flera år innan vi kan göra ett experiment."

Fynden kan hjälpa jordbrukare att använda fosforgödsel mer effektivt. Bönderna kunde också spara pengar. "Men dessa resultat måste förmedlas till bönder, " säger Barrow. "Effektiviteten hos de lösliga fosfatgödselmedlen har kraftigt underskattats."