Rezervele de fosfor se epuizează în tăcere. Acest mineral este esențial pentru creșterea plantelor și stă la baza practic a întregii producții alimentare mondiale, însă rezervele sale naturale sunt limitate și concentrate doar într-o mână de țări. În acest context critic, monitorizarea precisă a rezervelor de fosfor din sol a devenit o prioritate științifică pentru evitarea unei crize alimentare globale.
Utilizarea sa mai eficientă și înțelegerea exactă a modului în care se deplasează prin sol au devenit una dintre cele mai urgente provocări ale agriculturii.
Un nou studiu a făcut această provocare puțin mai ușor de abordat, îmbunătățind metoda folosită de oamenii de știință pentru a măsura o formă biologic activă de fosfor pe care majoritatea testelor de sol nici măcar nu o caută.
Cercetarea a fost condusă de o echipă internațională formată din oameni de știință de la Universitatea Sultan Qaboos, Institutul James Hutton și Autoritatea pentru Mediu din Oman.
Echipa a optimizat o metodă de laborator pentru măsurarea fosforului legat de ADN – cunoscut sub denumirea de ADN-P – în soluri, testând și perfecționând abordarea pe 32 de tipuri diferite de sol din întregul Regat Unit.
Ce omit testele standard
Majoritatea măsurătorilor de fosfor din sol se concentrează pe formele anorganice – fosforul care este direct dizolvat și disponibil pentru absorbția de către plante sau blocat în structuri minerale.
Fosforul organic, cel legat de moleculele biologice, primește mai puțină atenție. ADN-P face parte din acest rezervor organic, fiind atașat de materialul genetic al microorganismelor care trăiesc în sol.
Acesta este biologic activ – se reînnoiește relativ rapid pe măsură ce comunitățile microbiene cresc, mor și se descompun – în loc să fie blocat în rezerve stabile, pe termen lung.
Această activitate biologică este ceea ce îl face interesant. Fosforul legat de ADN face parte din solul viu, din ciclul nutrienților care circulă prin comunitățile microbiene și devin, în cele din urmă, disponibili pentru plante.
O mai bună înțelegere a acestuia ar putea ajuta cercetătorii să identifice zonele din sol în care fosforul este cel mai activ și condițiile în care acesta devine accesibil.
Problema a fost reprezentată de măsurare. Metoda existentă de cuantificare a ADN-P era funcțională, dar greoaie, implicând tratamente enzimatice care adăugau complexitate și costuri fără a fi, se pare, strict necesare.
Spre deosebire de îngrășămintele chimice convenționale care se pot scurge în pânza freatică, acest fosfor organic reprezintă o resursă naturală internă a pământului, adesea invizibilă pentru fermieri.
Simplificarea fără a pierde din precizie
Echipa și-a bazat lucrarea pe un protocol analitic existent, dezvoltat în 2013, testând modificările pe două tipuri de sol contrastante înainte de a aplica abordarea revizuită întregului set de 32 de soluri din Marea Britanie.
Apoi au comparat rezultatele cu măsurătorile de fosfor obținute prin spectroscopie de rezonanță magnetică nucleară, alături de alți parametri standard ai solului.
Constatarea cheie a fost de natură metodologică: tratamentele enzimatice incluse anterior în protocol puteau fi eliminate în totalitate fără a compromite acuratețea. Acest lucru reduce considerabil atât costul, cât și complexitatea măsurătorii.
Un singur pas, însă, s-a dovedit a fi indispensabil. O etapă de ultrafiltrare, care separă fizic fosforul legat de ADN de alți compuși care conțin fosfor, a rămas esențială pentru obținerea unor rezultate precise.
Metoda revizuită a păstrat precizia și sensibilitatea celei originale, fiind în același timp semnificativ mai simplă și mai ieftină de pus în practică. Pentru o măsurătoare care în prezent este utilizată în mod limitat, parțial din cauza cerințelor sale tehnice, acesta reprezintă un adevărat progres.
Ce arată cifrele: ce rol are fosforul organic în sănătatea solului?
În cele 32 de soluri din Marea Britanie, ADN-P a reprezentat doar o mică fracțiune din fosforul organic total.
Însă concentrațiile sale erau strâns legate de mai mulți indicatori-cheie ai activității biologice a solului: pH-ul solului, fosforul din biomasa microbiană, conținutul de substanță organică și fosforul dizolvat în apa din sol.
Aceste relații confirmă ceea ce ar sugera logica metodei – și anume că ADN-P urmărește partea vie a comunității microbiene din sol, mai degrabă decât să reprezinte un rezervor stabil și acumulat.
Acolo unde microbii sunt activi și abundenți, concentrațiile de ADN-P sunt mai ridicate. Acolo unde condițiile sunt mai puțin favorabile vieții microbiene, acestea sunt mai scăzute.
Această legătură are implicații practice. Dacă nivelurile de ADN-P reflectă vitalitatea comunităților microbiene din sol, măsurarea acestora ar putea oferi agronomilor și ecologiștilor o perspectivă asupra sănătății biologice a unui sol, nu doar asupra compoziției sale chimice.
De ce este important acest lucru pentru agricultură
Agricultura globală se află sub o presiune tot mai mare de a-și reduce dependența de fosforul extras din mine, care provine în principal din roca fosfatică – o resursă neregenerabilă la care accesul devine deja tot mai dificil și mai costisitor.
Cu cât fermierii și administratorii de terenuri pot înțelege mai precis modul în care fosforul se deplasează prin ecosistemele solului, cu atât sunt mai bine pregătiți să îl gestioneze eficient, să reducă risipa și să limiteze daunele ecologice cauzate de scurgerea excesului de fosfor în cursurile de apă.
Metodele mai simple, mai ieftine și mai accesibile fac posibilă obținerea la scară largă a acestui tip de înțelegere detaliată și specifică fiecărui sit.
O măsurătoare care anterior necesita echipamente specializate și protocoale enzimatice consumatoare de timp poate fi acum efectuată mai frecvent.
Studiul este publicat în revista de specialitate Journal of Agricultural and Marine Sciences.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Keratina din lână a generat un țesut osos mai bine organizat decât colagenul, la șobolani
Cea mai mare parte a aluminiului din lume își are originea într-o rocă cu aspect ciudat
Statul într-un picior a prezis cât vor trăi vârstnicii mai bine decât testul cardiopulmonar
Un izotop care nu există natural pe Pământ și valorează 25,6 milioane de dolari gramul tocmai a devenit mai ușor de produs
