Environmental response of arbuscular mycorrhizal fungi under soybean cultivation at a regional scale

Resumo

As mudanças climáticas, a escassez de fertilizantes e a redução de terras para cultivo chamaram a atenção para o potencial auxílio dos organismos do solo. Os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) oferecem ampla gama de benefícios ecossistêmicos e, por isso, compreender os mecanismos que controlam sua ocorrência e manutenção é essencial para uma produção agrícola resiliente. Foi realizado um levantamento em 123 lavouras de soja distribuídas em uma área de 75.000 km2 da Argentina, para explorar a composição das comunidades de FMA e quantificar o impacto do solo, do clima e da distância geográfica sobre esses organismos-chave do solo. Primeiro, com base na identificação morfológica dos esporos, compilou-se uma lista das espécies de FMA encontradas na área estudada, sendo Acaulospora scrobiculata e Glomus fuegianum identificadas como as mais frequentes. A abundância de G. fuegianum correlacionou-se negativamente com a sazonalidade da precipitação e positivamente com a precipitação média anual e com a colonização micorrízica das raízes de soja. Em segundo lugar, observou-se que a riqueza de espécies se correlacionou negativamente com a disponibilidade de P no solo (Bray I), com o teor de argila e com a precipitação média anual. Por fim, a análise de partição da variação mostrou que os FMA apresentaram padrão espacial em larga escala. Infere-se, assim, que a distância geográfica esteve positivamente associada à heterogeneidade da composição das comunidades de esporos na região. Ainda assim, destaca-se a importância da sensibilidade à precipitação das espécies frequentes, da riqueza geral de FMA e da composição das comunidades, o que representa um desafio crucial para a agricultura futura, diante das mudanças esperadas nos padrões climáticos globais.

Abstract

Climate change, the shortage of fertilizers and reduced land for cultivation have drawn attention to the potential aid provided by soil-borne organisms. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) offer a wide range of ecosystem benefits and hence, understanding the mechanisms that control AMF occurrence and maintenance is essential for resilient crop production. We conducted a survey of 123 soybean fields located across a 75,000-km2 area of Argentina to explore AMF community composition and to quantify the impact of soil, climate, and geographical distance on these key soil organisms. First, based upon morphological identification of spores, we compiled a list of the AMF species found in the studied area and identified Acaulospora scrobiculata and Glomus fuegianum as the most frequent species. G. fuegianum abundance was negatively correlated with precipitation seasonality and positively correlated with mean annual precipitation as well as mycorrhizal colonisation of soybean roots. Second, we observed that species richness was negatively correlated with soil P availability (Bray I), clay content and mean annual precipitation. Finally, based on partitioning variation analysis, we found that AMF exhibited spatial patterning at a broad scale. Therefore, we infer that geographical distance was positively associated with spore community composition heterogeneity across the region. Nevertheless, we highlight the importance of precipitation sensitivity of frequent species, overall AMF richness and community composition, revealing a crucial challenge to forthcoming agriculture considering an expected change in global climate patterns.