植物生長(zhǎng)所需磷資源面臨短缺

據(jù)聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)理事會(huì)預(yù)測(cè)，到2030年全球人口將達(dá)到85億人左右。伴隨人口增長(zhǎng)，全球糧食安全工作已成為各國(guó)政府密切關(guān)注的議題，“消除饑餓”也被列為聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中重要性排在第二的目標(biāo)。

然而，糧食的可持續(xù)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)中使用不可再生資源（特別是磷酸鹽產(chǎn)品）二者存在嚴(yán)重沖突。磷是農(nóng)作物賴(lài)以生長(zhǎng)的不可或缺的重要礦物營(yíng)養(yǎng)素，將磷制成磷肥是農(nóng)作物吸收磷元素的最主要途徑。

磷酸鹽主要通過(guò)巖石開(kāi)采獲得。世界70%儲(chǔ)量的磷酸鹽集中在北非，中國(guó)、俄羅斯、南非和美國(guó)的磷礦儲(chǔ)量位居其后，且十分有限。相關(guān)研究報(bào)告顯示，全球磷酸鹽的產(chǎn)量將在2030年左右達(dá)到頂峰，這恰好和全球人口數(shù)量增幅成正比。另有報(bào)告發(fā)出警告，隨著農(nóng)業(yè)磷肥對(duì)磷需求量與日俱增，全球磷資源儲(chǔ)備將在未來(lái)50～100 a內(nèi)消耗殆盡。相關(guān)報(bào)告推測(cè)，隨著磷酸鹽產(chǎn)量越來(lái)越少，磷礦質(zhì)量下降，生產(chǎn)成本加大，其價(jià)格將不斷推高，最終不僅對(duì)糧食安全構(gòu)成威脅，還會(huì)進(jìn)一步引發(fā)產(chǎn)鹽國(guó)和進(jìn)口國(guó)之間的糾紛。

為了提升磷資源的使用效率，科學(xué)家們紛紛從不同角度展開(kāi)研究與探索。土壤學(xué)家尋求改善土壤中磷元素管理的辦法，植物生物學(xué)家則試圖提升植物對(duì)有限磷的適應(yīng)性。

事實(shí)上，植物生物學(xué)家的研究取得了顯著的進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)缺乏磷酸鹽時(shí)，植物會(huì)抑制主根的生長(zhǎng)，同時(shí)長(zhǎng)出更多的次根和根須，以幫助它們?cè)诘V物質(zhì)含量較低的土壤中提高磷酸鹽的吸收能力。植物生長(zhǎng)的另一種策略，是在低磷酸鹽條件下，將體內(nèi)儲(chǔ)存的磷酸鹽重新輸送到身體其他部位，以維持正常的生長(zhǎng)和發(fā)育。在此期間，植物甚至?xí)淖冏陨淼幕虮磉_(dá)模式以適應(yīng)所處的環(huán)境。換句話(huà)說(shuō)，它會(huì)迫使自己的基因?qū)α姿猁}的需求倍增。

目前，基因組學(xué)和生物化學(xué)的長(zhǎng)足進(jìn)步已經(jīng)幫助人們找到植物體內(nèi)對(duì)磷酸鹽具有更大親和性的基因和蛋白質(zhì)，但是令植物對(duì)低磷條件作出反應(yīng)的調(diào)控基因仍然未知，這也使得適應(yīng)低磷環(huán)境的農(nóng)作物的培育工作任重而道遠(yuǎn)。

無(wú)論如何，適應(yīng)低磷農(nóng)作物的研究畢竟為磷資源高效持久的綜合利用提供了方向，或許不久的將來(lái)，這項(xiàng)研究最終會(huì)幫助我們減輕因人口激增、農(nóng)作物供應(yīng)不足、磷資源短缺所帶來(lái)的巨大壓力。