找到短缺的根源

作物生长需要磷，所以我们可以培育不需要磷的植物它吗?或者用细菌从土壤中释放更多?约翰·哈蒙德博士与格雷哈·杰克逊讨论了各种可能性。

Graihagh -当然，第一个行动计划应该是首先减少我们使用的磷的数量，对吗?

约翰:是的，没错。磷对我们的食物生长是必不可少的，所以不能完全去除它。我们必须对系统进行一些输入，正如我们已经听到的，在第二次世界大战中，我们使用的磷的数量可能比应该增加的多，但我们现在正在研究这个问题。当然，在英国，在过去的二三十年里，进入农田的磷含量大约减少了一半。

grahagh -但这还不够吗?我的意思是，我们还应该做什么，或者我们还能做什么?

约翰:嗯，我们可以看很多方面。还有土地管理问题，着眼于创造一个健康的土壤，这样那里的磷就会被转化。寻找替代肥料和来自污水等磷的来源，或者我们可以考虑培育能更好地捕获土壤中磷并更有效地利用它的作物。

grahagh -因为我想世界上有一些地方，比如澳大利亚，那里的磷含量很低。所以那里有植物生长，所以我们可以偷一些他们的诀窍，用在我们英国的作物上。

约翰:是的，这是我们正在考虑做的事情之一。所以，澳大利亚的这些植物依靠很少的磷生存，但它们能够产生大量的生物量。它们的根系和叶片具有许多特性，使它们能够通过向土壤中释放酸和酶来更有效地捕获磷，从而提取磷。与土壤中的细菌和真菌建立很好的密切关系，帮助它们捕获磷，并且非常广泛的根系可以从土壤中开采磷。

Graihagh:你刚才提到的这些研究。他们成功了吗?我们能把它们培育成其他作物品种吗?

约翰:已经有很多人尝试做这些事情了。这里有几个例子。例如，在中国，有一些大豆现在可以在商业上买到它们在根部过度表达一些酶这些酶从根部释放到土壤中，这些酶可以分解一些锁在有机化合物中的磷。它们更有效地捕获磷，并以更少的磷投入产生更高的产量。

另一个例子是豆类，我们有这种根系的表型或特征，它们能够把很多根埋在表层土壤中。因为磷的活性很强，它不会在土壤中移动很远，它倾向于停留在土壤顶部30厘米处。所以，如果你能让一种植物把很多根埋在土壤里，它就能吸收更多的磷。

grahagh -这样做是不是有点冒险?我在想，如果遇到干旱或其他什么情况，你想要扎根，我的意思是，你不能把所有的鸡蛋放在一个篮子里，对吧?

约翰-不，不，就这样。所以这种方法的一个缺点是如果你把所有的根都埋在表层土壤中，你就有可能无法捕获土壤剖面中更深层次的水和氮。所以根系一定有一定的可塑性，使植物能够对适当的压力做出反应。

grahagh -你之前提到过土壤中这种难以接近的磷，以及根系是如何产生酶来将磷释放出来的。我想知道你能不能给我解释一下?

约翰:嗯，植物只能吸收土壤溶液中的磷酸盐，土壤中其余的磷要么通过非常牢固的纽带与土壤颗粒结合，要么以有机化合物的形式结合，也就是死去的植物材料或死去的微生物。但是，在土壤中，真菌和细菌也必须从这些来源中清除磷，它们有这些酶和向土壤中释放酸的能力，从而从土壤中释放磷。所以从历史上看，植物非常擅长菌根共生，这可以帮助菌根真菌为植物吸收磷，作为交换，植物给真菌一些碳，这样植物就可以促进这些微生物的生长，帮助它们清除磷。

Graihagh -我想，尽管试图解开微生物的作用，但这项工作几乎是不可能的。土壤中有成千上万种微生物，如果不是数百万种的话，那么你如何找到合适的微生物呢?

这是非常棘手的，直到最近的五到十年，这都是不可能的，因为土壤中的许多微生物在实验室里不能很好地生长。所以很难把它们从土壤中取出来，找出里面有什么。

随着新的测序技术的出现，我们已经能够从土壤中提取DNA并对其进行测序，并开始寻找和识别那里的所有微生物。我们实际上是BBSRC资助的一个新项目的一部分，我们正在研究，不是提取DNA，而是提取蛋白质，并对根部周围土壤中的蛋白质进行测序，这样我们就可以确定在磷循环过程中活跃的酶的类型，以及这些酶最初来自的微生物。

Graihagh -所以你可以把它们搭配在一起，然后，希望，设计一些微生物土壤神奇粉，你可以撒在上面，让你的植物神奇地提取磷?

约翰-这就是我的想法。

Graihagh -我只是要和你算账，因为，当然，你是在把问题留给子孙后代去解决，因为我们尽管减少了磷，但仍然依赖它?

约翰:当然可以。没有它，我们就无法生产粮食，所以问题仍然是尽量减少我们实际使用的量，并在农业系统中尽可能有效地利用它。但我们确实需要研究一大堆机制来关闭磷循环，这样我们就不会把磷流失到水里，从而导致富营养化，并把磷带回农场，这样我们就不会把磷全部冲走。