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农作物离不开磷。在全球范围内，预计2019年将使用超过4500万吨磷肥。但是，只有一小部分磷添加到作物中。
例如，在佛罗里达州南部，“据认为，只有不到20%的磷作为肥料被植物吸收，然后才变得无法使用，”佛罗里达国际大学的研究员Mary Tiedeman说。影响是双重的：财务和环境。“肥料成本对佛罗里达州南部的农民来说意义重大，”Tiedeman说。“磷肥是最广泛使用的磷肥来源，全球供应量很低。人们认为磷岩石资源只能在未来50到200年内供应。”
Tiedeman正在探索一种涉及土壤真菌的研究过程是否会导致佛罗里达州南部植物磷的低磷供应。这项研究还可以帮助揭示土地利用如何影响土壤中的真菌群落。它也可以帮助我们更好地了解重要的土壤 - 磷动态。
“一般来说，真菌在土壤中循环磷的过程中起着巨大的作用，”Tiedeman说。“他们可以从矿物质(岩石)和有机物(腐烂物质)中释放磷。从那里，植物吸收释放的磷。”
但是在特定的环境条件下，如在南佛罗里达土壤中发现的那些，真菌可能导致磷不可用的问题。一些真菌能够用溶解在土壤水中的元素制造矿物质。这个过程被称为“生物沉淀”。Tiedeman想知道真菌是否可以溶解(植物可利用的)磷并将其转化为较少的可用矿物形式。
佛罗里达州南部的土壤为这个难题添加了另一层。“佛罗里达州南部的农业土壤非常独特，”Tiedeman说。“它们是通过粉碎石灰岩基岩来形成岩石的钙质土壤而形成的。”
石灰石由碳酸钙制成。当磷在溶液中存在碳酸盐时，它在石灰石表面上形成微观层。即使没有真菌，南佛罗里达州的土壤中的磷供应也会迅速受到抑制。
“随着时间的推移，这种涂层可以成为'种子'，以获得更稳定，更少可用的磷形态。”铁德曼说。
没有释放磷，作物就无法成功生长。南佛罗里达州的许多农民不断向土壤中添加磷。在持续的循环中，大部分磷对植物不可用。随着时间的推移，在这些土壤中收集了大量不可用的磷。“该地区的一些农业土壤的磷含量比自然存在的土壤高100-200倍。随着高浓度的磷，这些土壤中存在的P化合物类型令人困惑。最近的研究证明了磷灰石的存在 - 磷晶通常需要强烈的热量和压力才能形成。推动铁德曼研究的一个假设是，土壤中的微生物正在产生稳定的磷矿物质。
为了研究真菌是否能够产生磷矿物质，Tiedeman将真菌带入实验室。这使她能够探索几个问题：当生活在石灰岩土壤中时，当地土壤真菌对有效磷的剂量有何反应?真菌有助于磷的结晶吗?
“我们计划使用扫描电子显微镜分析真菌样本及其生长的任何副产品，”Tiedeman说。“这将使我们能够真正寻找磷的晶体形式。它也可以帮助我们更好地了解真菌是如何形成晶体的。”该研究的结果不仅限于南佛罗里达州。据估计，所有可耕土壤中有10%的碳酸盐含量高，其行为类似于石灰石的碳酸钙。“调查南佛罗里达州的石灰岩土壤可能会超出区域范围，”Tiedeman说。
“确定钙质土壤中磷不可用的所有过程将有助于制定提高肥料利用效率的策略。这对生产者和环境都有很大好处。”
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