Overview of biofertilizers in crop production and stress management for sustainable agriculture

Resumo

Com o aumento da população mundial, estima-se que a demografia humana seja excedida e torne-se um grande desafio fornecer uma quantidade adequada de alimentos, ração e produtos agrícolas, principalmente nos países em desenvolvimento. O uso de fertilizantes químicos faz com que a planta cresça de forma eficiente e rápida para atender à demanda de alimentos. As desvantagens do uso de uma quantidade maior de fertilizantes químicos ou sintéticos são a poluição ambiental, mudanças persistentes na ecologia do solo, composição físico-química, diminuição da produtividade agrícola e causa de vários riscos à saúde. Os fatores climáticos são responsáveis por aumentar o estresse abiótico nas culturas, resultando em redução da produtividade agrícola. Existem vários tipos de fatores de estresse abióticos e bióticos, como salinidade do solo, seca, vento, temperatura inadequada, metais pesados, alagamento e diferentes ervas daninhas e fitopatógenos, como bactérias, vírus, fungos e nematoides que atacam as plantas, reduzindo a produtividade e a qualidade das culturas. Há uma mudança em direção ao uso de biofertilizantes devido a todos esses fatos, que fornecem nutrição por meio de processos naturais, como solubilização de zinco, potássio e fósforo, fixação de nitrogênio, produção de hormônios, sideróforos, várias enzimas hidrolíticas e protegem a planta de diferentes patógenos vegetais e condições de estresse. Eles fornecem a nutrição em quantidade adequada que é suficiente para o desenvolvimento saudável das culturas para atender à demanda da população mundial crescente, sendo ecológicos e economicamente convenientes. Esta revisão focará nos biofertilizantes e seus mecanismos de ação, papel na produtividade das culturas e na tolerância a estresses bióticos/abióticos.

Abstract

With the increase in world population, the demography of humans is estimated to be exceeded and it has become a major challenge to provide an adequate amount of food, feed, and agricultural products majorly in developing countries. The use of chemical fertilizers causes the plant to grow efficiently and rapidly to meet the food demand. The drawbacks of using a higher quantity of chemical or synthetic fertilizers are environmental pollution, persistent changes in the soil ecology, physiochemical composition, decreasing agricultural productivity and cause several health hazards. Climatic factors are responsible for enhancing abiotic stress on crops, resulting in reduced agricultural productivity. There are various types of abiotic and biotic stress factors like soil salinity, drought, wind, improper temperature, heavy metals, waterlogging, and different weeds and phytopathogens like bacteria, viruses, fungi, and nematodes which attack plants, reducing crop productivity and quality. There is a shift toward the use of biofertilizers due to all these facts, which provide nutrition through natural processes like zinc, potassium and phosphorus solubilization, nitrogen fixation, production of hormones, siderophore, various hydrolytic enzymes and protect the plant from different plant pathogens and stress conditions. They provide the nutrition in adequate amount that is sufficient for healthy crop development to fulfill the demand of the increasing population worldwide, eco-friendly and economically convenient. This review will focus on biofertilizers and their mechanisms of action, role in crop productivity and in biotic/abiotic stress tolerance.