Grödor klarar sig helt enkelt inte utan fosfor.

Globalt sett mer än 45 miljoner ton fosforgödsel förväntas användas under 2019. Men bara en bråkdel av den tillsatta fosforn kommer att bli tillgänglig för grödor.

I södra Florida, till exempel, "Man tror att mindre än tjugo procent av fosfor som appliceras som gödningsmedel tas upp av växter innan det blir otillgängligt, "säger Mary Tiedeman, forskare vid Florida International University.

Effekten är tvåfaldig:ekonomisk och miljömässig. "Gödselkostnaderna är betydande för bönder i södra Florida, "säger Tiedeman." Och fosforsten, den mest använda källan till fosforgödsel, har låg tillgång över hela världen. Man tror att fosforbergsresurser bara kommer att finnas tillgängliga under de närmaste 50 till 200 åren. "

Tiedeman undersöker om en sällan studerad process med jordsvampar kan bidra till låg fosfortillgänglighet för växter i södra Florida. Denna forskning kan också hjälpa till att reda ut hur markanvändning påverkar svampsamhällen i marken. Det kan också hjälpa oss att bättre förstå vital jord-fosfor-dynamik.

"I allmänhet, svampar spelar en enorm roll när det gäller att cykla fosfor i marken, "Tiedeman säger." De kan släppa ut fosfor från mineraliska (stenar) och organiska (sönderfallande) källor. Därifrån, växter tar upp den frigjorda fosforen. "

Men under specifika miljöförhållanden, som de som finns i södra Florida -jordar, svampar kan bidra till problemet med fosfortillgänglighet. Vissa svampar kan göra mineraler ur grundämnen upplösta i markvatten. Denna process kallas "bioprecipitation". Tiedeman undrar om svampar kan ta upp löst (vegetabiliskt tillgängligt) fosfor och omvandla det till mindre tillgängliga mineralformer.

Jordarna i södra Florida lägger till ytterligare ett lager till pusslet. "Jordbruksjordar i södra Florida är ganska unika, "säger Tiedeman." De skapades genom att pulverisera kalkstenberget för att skapa stenig kalkjord. "

Kalksten är gjord av kalciumkarbonat. När fosfor finns i närvaro av karbonater i lösning, det bildar ett mikroskopiskt lager på kalkstenens yta. Även utan svamp, fosfor tillgänglighet undertrycks snabbt i södra Floridas jordar.

"Över tid, denna beläggning kan bli ett "frö" för mer stabil, mindre tillgängliga fosforformer, säger Tiedeman.

Utan frigjord fosfor, grödor kan inte växa framgångsrikt. Så många bönder i södra Florida har fortsatt att tillsätta fosfor till marken. I en pågående cykel, det mesta av denna fosfor blir otillgänglig för växter. Över tid, stora mängder otillgänglig fosfor har samlats i dessa jordar. "Vissa jordbruksjordar i området har 100-200 gånger mer fosfor än vad som fanns naturligt. Tillsammans med höga koncentrationer av P, de typer av P -föreningar som finns i dessa jordar är förvirrande. Nyligen genomförda studier har dokumenterat förekomsten av apatit - en fosforkristall som i allmänhet kräver intensiv värme och tryck för att bildas. En hypotes, som driver Tiedemans forskning, är att mikroorganismer i jorden skapar stabila fosformineraler.

För att undersöka om svampar kan skapa fosformineraler, Tiedeman tar med sig svamparna till labbet. Detta gör att hon kan utforska flera frågor:Hur reagerar lokala jordsvampar på doser av tillgänglig fosfor medan de lever i kalkstensjord? Bidrar svampar till kristalliseringen av fosfor?

"Vi planerar att analysera svampprover och eventuella biprodukter av deras tillväxt med hjälp av ett svepelektronmikroskop, "säger Tiedeman." Det skulle göra det möjligt för oss att faktiskt leta efter kristallformer av fosfor. Det kan också hjälpa oss att bättre förstå hur svampar får kristaller att bildas. "Studiens resultat är inte begränsade till södra Florida, fastän. Uppskattningsvis 10 procent av alla jordbruksjordar innehåller mycket karbonater som beter sig som kalkstens kalciumkarbonat. "Att undersöka södra Floridas kalkstensjord kan ha konsekvenser utöver en regional skala, säger Tiedeman.

"Att identifiera alla processer som är inblandade i fosfortillgänglighet i kalkhaltiga jordar kommer att vara användbart för att utveckla strategier för att förbättra gödselanvändningseffektiviteten. Detta kan vara till stor nytta för producenter och miljö."

Tiedeman presenterade sin forskning vid International Meeting of the Soil Science Society of America, 6-9 januari, San Diego.