Microalgae, soil and plants: A critical review of microalgae as renewable resources for agriculture

Resumo

A tensão entre a crescente demanda global por alimentos, o aumento dos impactos ambientais da intensificação agrícola e a incerteza de futuras mudanças em nosso clima global destacam a necessidade crucial de alternativas sustentáveis ​​para manter e aumentar a produtividade agrícola. As microalgas , incluindo as cianobactérias , são recursos renováveis ​​com uma ampla gama de opções para aplicações em ambientes agrícolas. Esta revisão incorpora aspectos fundamentais e aplicados de microalgas que impactam necessidades agrícolas críticas, como fixação biológica de nitrogênio , ciclagem de fósforo no solo, efeitos sobre microrganismos do solo, promoção do crescimento vegetal por ciclagem de nutrientes do solo e/ou fitohormônios ou associações de raízes, biocontrole e estabilização do solo. Neste contexto, a revisão resume o progresso em biofilmes e consórcios de microalgas como plataformas para melhoria tecnológica. Para completar a revisão, são delineadas as necessidades de pesquisa para avanços futuros, incluindo avaliações em diferentes tipos de solo e regiões agroecológicas, produção em escala de inóculo e métodos de implantação e desenvolvimentos adicionais em aplicações como bioestimulantes e recuperação e restauração de solo .

Abstract

The tension between a growing global demand for food, rising environmental impacts of agricultural intensification, and the uncertainty of future changes in our global climate highlight a crucial need for sustainable alternatives to maintain and increase agricultural productivity. Microalgae, including cyanobacteria, are renewable resources with a broad range of options for applications in agricultural settings. This review incorporates fundamental and applied aspects of microalgae impacting critical agricultural needs such as biological nitrogen fixation, soil phosphorus cycling, effects on soil microorganisms, plant growth promotion either by soil nutrient cycling and/or phytohormones or root associations, biocontrol, and soil stabilization. In this context, the review summarizes progress on microalgal biofilms and consortia as platforms for technological improvement. To complete the review, research needs for future advances are outlined, including evaluations on different types of soil and agroecological regions, scaled production of inoculum and methods of deployment, and further developments on applications such as biostimulants and soil reclamation and restoration.