По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, в 2018 году во всем мире будет использовано около 45 миллионов тонн фосфорных удобрений.
Много будет внесено в почвы, которые в прошлые годы также получали фосфорные удобрения.
Согласно новому исследованию, многое из этого может быть ненужным.
«Предыдущее внесение фосфорных удобрений повышает эффективность последующих внесений», - говорит Джим Бэрроу, ведущий автор исследования. Бэрроу - ученый из Университета Западной Австралии.
Он говорит, что лучшее понимание динамики содержания фосфора в почве может иметь много преимуществ. Это может привести к более разумному использованию фосфорных удобрений. «На мировом уровне фосфор является ограниченным ресурсом. Мы должны использовать его с умом».
На местном уровне чрезмерное использование фосфорных удобрений может привести к загрязнению воды. А на уровне фермерских хозяйств закупка фосфорных удобрений является крупными расходами для фермеров. «Если фермеры будут использовать ровно столько, сколько требуется, это поможет окружающей среде», - утверждает Бэрроу. «Это также сэкономит им деньги».
При внесении в почву фосфорных удобрений растениями поглощается лишь небольшая их часть. Это потому, что большая часть фосфора застревает в зернах почвы; только небольшая часть находится в растворе. «Когда доля в растворе высока, растения могут быстро получать фосфор из почвы», - говорит Бэрроу. «Достаточно низких норм внесения удобрений».
Фосфат, соединение, используемое в удобрениях, может реагировать с частицами почвы и проникать в них. Бэрроу отмечает, что когда это происходит, он «едва доступен для растений. Это основная причина, по которой фермерам приходится повторно вносить фосфорные удобрения».
Но у этого есть и свои плюсы. «Когда фосфат проникает в частицы почвы, он делает частицы почвы более отрицательно заряженными», - объясняет Бэрроу. Поскольку одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, отрицательно заряженные частицы почвы отталкивают отрицательно заряженный фосфат. Это означает, что в растворе больше. Растения получают его быстрее, а значит, нуждаются в меньшем количестве удобрений.
Бэрроу и его коллеги исследовали, будут ли фосфаты продолжать проникать в частицы почвы с той же скоростью с течением времени. Они рассудили, что скорость будет уменьшаться по мере накопления отрицательного заряда.
Они показали, что при внесении большого количества фосфора с течением времени проникновение фосфата замедляется и в конечном итоге прекращается. «Когда это происходит, вам нужно только заменить фосфаты, использованные (и удаленные в продукции) в предыдущем году», - говорит Барроу.
Это похоже на ремонт гравийной дороги. Выбоины и другие зазоры должны быть заполнены перед нанесением гладкого, функционального верхнего слоя.
Бэрроу работал с коллегами в сельскохозяйственном университете Бидхан Чандра в Западной Бенгалии, Индия. Они использовали почву с участка примерно в 65 милях к западу от города Калькутта, Индия. Чтобы имитировать внесение фосфора с течением времени, исследователи вносили фосфор, а затем выдерживали почву при температуре 140°F (60°C) более месяца..
«При обычных температурах он работает довольно медленно, - говорит Бэрроу. «Таким образом, нам не нужно ждать годами, прежде чем мы сможем провести эксперимент».
Выводы могут помочь фермерам более эффективно использовать фосфорные удобрения. Фермеры также могли сэкономить деньги. «Но эти выводы необходимо довести до фермеров», - говорит Бэрроу. «Эффективность растворимых фосфорных удобрений сильно недооценена».