Role of Soil Microbiota Enzymes in Soil Health and Activity Changes Depending on Climate Change and the Type of Soil Ecosystem

  • J. Daunoras
  • A. Kačergius
  • R. Gudiukaitė
2024 - Biology
Palavras-chave: Enzimas microbianas, mudanças climáticas, ecossistemas do solo, sequestro de carbono, atividade enzimática do solo, fertilidade do solo, microbiota do solo
Termos de indexação: Ciclos biogeoquímicos, saúde do solo, comunidades microbianas, ciclagem de nutrientes, fatores abióticos, qualidade do solo
 

Resumo

As enzimas extracelulares secretadas pelos microrganismos do solo desempenham um papel fundamental na decomposição da matéria orgânica e nos ciclos globais de carbono (C), fósforo (P) e nitrogênio (N), servindo também como indicadores da saúde e fertilidade do solo. Pesquisas atuais estão analisando extensivamente essas populações microbianas e atividades enzimáticas em diversos ecossistemas do solo e regiões climáticas, como florestas, pastagens, trópicos, regiões árticas e desertos. As mudanças climáticas, o aquecimento global e a agricultura intensiva estão alterando as atividades enzimáticas do solo. No entanto, poucas revisões exploraram completamente as principais enzimas necessárias para a fertilidade do solo e os efeitos dos fatores abióticos em sua funcionalidade. Uma revisão abrangente é, portanto, essencial para entender melhor o papel das enzimas microbianas do solo nos ciclos de C, P e N, e sua resposta às mudanças climáticas, ecossistemas do solo, agricultura orgânica e fertilização. Estudos indicam que a temperatura do solo, umidade, teor de água, pH, disponibilidade de substrato e temperatura média anual e precipitação impactam significativamente as atividades enzimáticas. Além disso, as mudanças climáticas têm mostrado efeitos ambíguos sobre essas atividades, causando tanto reduções quanto aumentos nas funções catalíticas das enzimas.

 

Abstract

The extracellular enzymes secreted by soil microorganisms play a pivotal role in the decomposition of organic matter and the global cycles of carbon (C), phosphorus (P), and nitrogen (N), also serving as indicators of soil health and fertility. Current research is extensively analyzing these microbial populations and enzyme activities in diverse soil ecosystems and climatic regions, such as forests, grasslands, tropics, arctic regions and deserts. Climate change, global warming, and intensive agriculture are altering soil enzyme activities. Yet, few reviews have thoroughly explored the key enzymes required for soil fertility and the effects of abiotic factors on their functionality. A comprehensive review is thus essential to better understand the role of soil microbial enzymes in C, P, and N cycles, and their response to climate changes, soil ecosystems, organic farming, and fertilization. Studies indicate that the soil temperature, moisture, water content, pH, substrate availability, and average annual temperature and precipitation significantly impact enzyme activities. Additionally, climate change has shown ambiguous effects on these activities, causing both reductions and enhancements in enzyme catalytic functions.

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