Native AMF colonization and microbial enzyme-mediated phosphorus mineralization are decoupled in organically fertilized jambu (Acmella oleracea (L.) R. K. Jansen)

Resumo

A aplicação de fertilizantes orgânicos é uma prática fundamental na agricultura orgânica. No entanto, seus efeitos na interação entre a colonização por fungos micorrízicos arbusculares nativos (FMA; referidos aqui como aqueles provenientes de inóculo de solo de campo não isolado) e a mineralização de fósforo mediada por enzimas microbianas, duas estratégias-chave para a aquisição de fósforo pelas plantas, são amplamente desconhecidos no cultivo de jambu (Acmella oleracea (L.) R. K. Jansen). Aqui, utilizando dois acessos genéticos de jambu (“Flor Amarela” e “Flor Roxa”) e três fertilizantes orgânicos comumente empregados (esterco bovino, vermicomposto e cama de aviário), mostramos que a aplicação desses insumos não afetou a colonização por FMA nativos (%MC) nas plantas de “Flor Amarela”, mas a reduziu nas plantas de “Flor Roxa” – possivelmente devido a diferenças na plasticidade micorrízica associada a características específicas de cada acesso. Em contraste, os fertilizantes orgânicos aumentaram a atividade da fosfatase ácida (A-PHO), as proteínas do solo relacionadas à glomalina facilmente extraíveis (EE-GRSP) e a produtividade das plantas, embora a magnitude do efeito tenha variado com a fonte e o acesso da planta. Notavelmente, encontramos um desacoplamento entre %MC e A-PHO impulsionado pelo jambu de “Flor Amarela”, sugerindo um potencial trade-off funcional entre essas estratégias de aquisição de fósforo. Em conjunto, nossos resultados indicam que os fertilizantes orgânicos (especialmente vermicomposto e cama de aviário) podem melhorar os atributos biológicos do solo e aumentar a produtividade do jambu, ao mesmo tempo que fornecem evidências de um potencial desacoplamento entre a colonização por FMA e a mineralização de fósforo mediada por enzimas microbianas.

Abstract

The application of organic fertilizers is a fundamental practice in organic farming. However, its effects on the interaction between colonization by native arbuscular mycorrhizal fungi (AMF; referred to here as those originating from non-isolated field soil inoculum) and microbial enzyme-mediated phosphorus mineralization, two key strategies for plant phosphorus acquisition, are largely unknown in the cultivation of jambu (Acmella oleracea (L.) R. K. Jansen). Here, using two genetic accessions of jambu (“Yellow Flower” and “Purple Flower”) and three commonly employed organic fertilizers (cattle manure, vermicompost, and poultry litter), we show that the application of these inputs did not affect native AMF colonization (%MC) in “Yellow Flower” plants but reduced it in “Purple Flower” plants – possibly due to differences in mycorrhizal plasticity associated with accession-specific traits. In contrast, organic fertilizers increased acid phosphatase activity (A-PHO), easily extractable glomalin-related soil proteins (EE-GRSP) and plant yield, although the effect size varied by source and plant access. Notably, we found a decoupling between %MC and A-PHO driven by “Yellow Flower” jambu, suggesting a potential functional trade-off between these phosphorus acquisition strategies. Together, our findings indicate that organic fertilizers (especially vermicompost and poultry litter) can enhance soil biological attributes and improve jambu yield, while also providing evidence for a potential decoupling between AMF colonization and microbial enzyme-mediated phosphorus mineralization.