［TED］解決磷危機的方法

文 / 深澤Y（設計師）

“We are what we eat."

自然界有三位掌管豐饒的女神，分別象徵著葉子、花根、果實。和印象中的神祇不同，她們的名字垂手可得，就登記在你所熟悉（或痛恨的）國中生物課本之中：生長三要素，氮（N）磷（P）鉀（K）

磷是構成細胞膜、DNA（核酸、磷酯質）、ATP、ADP的關鍵元素，能夠幫助植物開花、生根。在自然情況下，沈積岩中的磷酸鹽類是穩定的分子，必須經由長時間的風化溶於水和土壤，才能成為植物的養分，最後被動物食用。

農業革命之前，利用堆肥將養分回收到土壤的速度，大約等於植物吸收的量。現代農業直接開採磷礦、精制出化學肥料，農人施用起來很方便，就不需再做堆肥循環（等於養份只用了一次，就放任它流失）。

沒有替代能源的「磷危機」

但和所有的礦產一樣，磷礦是有限的資源。依目前開採的狀況，將在2030年達到顛峰，並於本世紀末完全耗盡。造成全球恐慌的石油危機，還可開發替代能源；缺磷危機，卻沒有任何元素可以替補上陣。

Mohamed Hijri 進一步說明：植物對磷肥的利用，不如我們想像的有效率。根部只能吸收到周遭一毫米半徑的磷，超過這個範圍，就算周遭的土壤裡還有很多磷份，根部也搜尋不到。

根據研究，100%的磷大約只有15%真正被植物吸收（其他都流失到土壤）。農夫為此必須一再施肥，浪費磷、也浪費肥料錢。雖短暫提高了單位面積產量，卻導致土壤長期酸化。當高濃度的磷份逕流入湖海，引發一連串藍藻暴增、水質優養化的污染問題。

為了解決這問題，有人嘗試回收農業污水，將磷重新提取出來；但自然界其實早有一種更古老的系統，能夠發揮效率－真菌。

因為曾經施肥的土壤，磷份其實還很豐富，只是植物根部的「吸管」太短吸不到而已。Mohamed Hijri舉出「菌根菌」的機制－這種古老的互利共生，宿主植物支付養分，而寄生在植物根部的菌體，則負責伸出綿延的菌絲，在土壤中大範圍搜尋磷份。整個過程可以想像成，植物老闆把搜尋磷的工作，外包給擅長找「磷」的真菌員工。

接種菌根菌，可以增加果實產量，蔬果的甜度也會提昇（台灣的農業改良所也推廣在瓜類作物上）。它們的最大特色的是，土壤中氮磷太多，反而不利菌根菌生長，因此可以減少化學農業的磷肥用量。

我另外查到，有機耕作還會使用一種稱為「溶磷菌」微生物製劑。它們能溶解土壤中那些原本不易吸收的磷酸鹽類，轉化成植物可以使用的磷份，同樣減少化學肥料的施用。

希望這些方法，會讓「磷末日」的那一天永遠不要到來。否則地球人都要餓肚子了！

資料參考：

1. David A. Vaccari，林筱雯譯，磷礦耗竭的危機，科學人，2009年第89期7月號
2. 磷循環，台灣自然生態網
3. 黃瑞彰、江汶錦、林經偉、卓家榮，菌根菌的特性及田間應用技術，行政院農委會芒果主題館