Soil–Plant–Microbe Interactions Determine Soil Biological Fertility by Altering Rhizospheric Nutrient Cycling and Biocrust Formation
- Siddhartha Shankar Bhattacharyya
- Karolina Furtak
Resumo
Entendendo as interações entre solo, planta e microrganismos, tanto inter e intra, é essencial para garantir a saúde adequada do solo, sua qualidade e os serviços ecossistêmicos mediados pelo solo (como o ciclo de nutrientes) necessários para a vida humana, vegetal e animal. Práticas agrícolas intensivas e insustentáveis podem reduzir a biodiversidade microbiana do solo, sua fertilidade e qualidade, levando à degradação do solo, comprometimento do ciclo de nutrientes e à incapacidade do solo de sustentar o crescimento das plantas. Nesse contexto, a fertilidade biológica do solo pode ser vista como um componente regenerativo com potencial para harmonizar e melhorar os parâmetros físicos, químicos e biológicos do solo. Este estudo define e discute o microbioma na rizosfera, o ciclo de nutrientes microbianos e as crostas biológicas do solo como os principais componentes da fertilidade biológica do solo, e explora as respostas para as seguintes perguntas: (i) como a rizosfera promove o crescimento, desenvolvimento e ciclo de nutrientes das plantas por meio de microrganismos do solo (como bactérias e fungos)? (ii) Como os microrganismos do solo podem regular o ciclo de macronutrientes e facilitar a formação de biocrostas? Esta revisão revela que a fertilidade biológica do solo é crucial para aumentar a resiliência e a produtividade das culturas, bem como a sustentabilidade na agricultura. Além disso, a reintrodução de rizobactérias promotoras de crescimento de plantas, a estimativa quantitativa da composição dos exsudatos radiculares, a identificação da dinâmica espaço-temporal das bactérias solubilizadoras de potássio e o estabelecimento de crostas biológicas do solo em terras agrícolas permanecem como as principais tarefas para melhorar a fertilidade biológica do solo e a transição para uma agricultura regenerativa
Abstract
Understanding soil–plant–microbe inter- and intra- interactions are essential for ensuring proper soil health, quality, and soil-mediated ecosystem services (e.g., nutrient cycling) required for human–plant–animal life. Intensive and unsustainable farming practices can decrease soil microbial biodiversity, fertility, and quality leading to soil degradation, impaired nutrient cycling, and the incapability of soil to support plant growth. Under such a context, soil biological fertility can appear as a regenerative component that has the potential to harmonize and improve soil’s physical, chemical, and biological parameters. This study defines and discusses the microbiome in the rhizosphere, microbial nutrient cycling, and biological soil crusts as the major components of soil biological fertility, and explores the answers to the following questions: (i) how does the rhizosphere promote plant growth, development, and nutrient cycling through soil microorganisms (e.g., bacteria, fungi)? (ii) How can soil microorganisms regulate macronutrient cycling and facilitate biocrust formation? This review reveals that soil biological fertility is crucial for increasing crop resilience and productivity as well as sustainability in agriculture. Additionally, the reintroduction of plant growth promoting rhizobacteria, a quantitative estimation of the root exudate’s composition, identifying the spatiotemporal dynamics of potassium solubilizing bacteria and establishing biological soil crusts in agricultural lands remain the major tasks for improving soil biological fertility and the transition towards regenerative agriculture.
