Biofertilizers can enhance nitrogen use efficiency of sugarcane

  • Z. Qiu
  • C. Paungfoo‐Lonhienne
  • J. Ye
  • A. Garcia
  • I. Petersen
  • L. Di Bella
  • R. Hobbs
  • M. Ibanez
  • M. Heenan
  • W. Wang
  • S. Reeves
  • S. Schmidt
2022 - Environmental Microbiology
Termos de indexação: Rizobactérias, fertilização nitrogenada, diversidade microbiana, eficiência agronômica, fixação biológica, substituição de insumos
 

Resumo

Os fertilizantes são insumos caros nos sistemas agrícolas. Para compensar as ineficiências e perdas do solo, os agricultores aplicam, em média, o dobro da quantidade de nitrogênio (N) absorvida pelas culturas. Investigamos se a eficiência do N melhora com biofertilizantes formulados com resíduos orgânicos, N mineral ou rizobactérias promotoras de crescimento de plantas (RPCP). Comparamos tratamentos que receberam fertilizante N mineral ou biofertilizantes nas doses recomendadas pela indústria (100%) ou menores (60%) em duas fazendas comerciais de cana-de-açúcar. O biofertilizante na dose de 60% de N gerou resultados promissores em uma fazenda, com biomassa e produtividade de açúcar significativamente maiores do que o controle sem N, igualando o tratamento com 100% de N mineral. Essa diferença de produtividade foi acompanhada por uma mudança na diversidade e composição microbiana. A análise de correlação confirmou que as mudanças nas comunidades microbianas estavam fortemente ligadas aos níveis de N mineral do solo, bem como à produtividade e ao rendimento da cultura. As redes de co-ocorrência microbiana revelaram ainda que o biofertilizante, incluindo tratamentos com RPCP adicionada, pode aumentar as associações bacterianas, especialmente no contexto de redes fúngicas complexas. Coletivamente, os resultados confirmam que os biofertilizantes têm efeitos quantificáveis nas comunidades microbianas do solo em sistemas agrícolas, o que reforça as oportunidades para os biofertilizantes promoverem a eficiência do uso do N e a economia circular do N.

 

Abstract

Fertilizers are costly inputs into crop systems. To compensate for inefficiencies and losses from soil, farmers apply on average double the amount of nitrogen (N) fertilizer acquired by crops. We explored if N efficiency improves with biofertilizers formulated with organic waste, mineral N or plant growth‐promoting rhizobacteria (PGPR). We compared treatments receiving mineral N fertilizer or biofertilizers at industry‐recommended (100%) or lower (60%) N rates at two commercial sugarcane farms. Biofertilizer at the 60% N‐rate generated promising results at one farm with significantly higher biomass and sugar yield than the no‐N control, which matched the 100% mineral N treatment. This yield difference was accompanied by a shift in microbial diversity and composition. Correlation analysis confirmed that shifts in microbial communities were strongly linked to soil mineral N levels, as well as crop productivity and yield. Microbial co‐occurrence networks further revealed that biofertilizer, including treatments with an added PGPR, can enhance bacterial associations, especially in the context of complex fungal networks. Collectively, the results confirm that biofertilizers have quantifiable effects on soil microbial communities in a crop system setting, which underscores the opportunities for biofertilizers to promote N use efficiency and the circular N economy.

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