Rhythmic radial oxygen loss enhances soil phosphorus bioavailability

生物利用度 氧气 环境科学 化学 生物 药理学 有机化学
作者
Cai Li,Hu Sheng,Mengxi Tan,Hengyi Dai,Xiaolong Wang,Huacheng Xu,Shiming Ding,Guoqiang Zhao
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 4413-4413 被引量:10
标识
DOI:10.1038/s41467-025-59637-x
摘要

Phosphorus (P) availability is vital for global primary productivity, yet it is often immobilized in soils by redox-inert crystalline iron (oxy)hydroxides. Here we show that diel radial oxygen loss (ROL) from plant roots induces redox fluctuations in the rhizosphere, activating these iron minerals and enhancing P mobilization. Nighttime reduction and daytime oxidation drive the formation of reactive metastable iron phases (RMPs) on root surfaces, forming a redox-active iron plaque. These RMPs undergo rapid dissolution-reformation cycles, facilitating P transfer from soil to porewater for plant uptake. Using multiple aquatic plants from agriculturally developed regions, we demonstrate that ROL broadly enhances soil P availability. In rice paddies, ROL-activated P release accounts for 8.7% of global P fertilizer input, contributing an estimated economic value of USD 0.52 billion annually. Our findings uncover a previously overlooked redox mechanism by which plants enhance P acquisition, with broad implications for nutrient cycling and agricultural sustainability.
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