Contribution of exogenous humic substances to phosphorus availability in soil-plant ecosystem: A review

Resumo

O fósforo (P) é um dos maiores nutrientes limitantes da produtividade das culturas. Enquanto isso, a deficiência de P é um fenômeno comum em solos agrícolas em todo o mundo. As substâncias húmicas, como polímero macromolecular, aceleram e, fortalecem os processos que transforma o P em formas biodisponíveis através de uma variedade de reações químicas e interações biológicas. Atualmente existe uma necessidade urgente de compreender o trabalho realizado sobre a interação entre as substâncias húmicas, solo e as plantas; para entender melhor seu papel na transformação e promoção do P biodisponível no solo para o crescimento das plantas. Aqui, discutimos os fatores e mecanismos das substâncias húmicas que influenciam a ciclagem de P em sistemas solo-planta, que se concentram em sua contribuição para a mobilização e aquisição de P no solo. Esta revisão aborda como as substâncias húmicas influenciam a mobilização e transformação de P no solo, incluindo a liberação de P a partir de resíduos, e adsorção competitiva de P e ácido húmico ou ácido fúlvico para minerais metálicos, bem como a troca de P adsorvido por substâncias húmicas. Em seguida, discutimos uma série de contribuições para a aquisição de P disponível na planta, como a liberação de ácidos orgânicos das raízes causadas por substâncias húmicas e, a promoção da solubilização e/ou hidrolisação de fosfato pela planta e seus micróbios associados. Principalmente, também discutimos os desafios das substâncias húmicas artificiais que influenciam a ciclagem de P em no sistema solo-planta, destacando seu papel potencial na mitigação da escassez global de recursos de fósforo no solo. No geral, as substâncias húmicas tornaram-se promissoras para a agricultura sustentável ao longo do tempo e têm grande potencial para atender o sistema específicos de solo-planta.

Abstract

Phosphorus (P) is one of the largest nutrients limiting crop productivity. Meanwhile, P deficiency is a common phenomenon in agricultural soils around the world. Humic substances, as macromolecular polymer, accelerate and strengthen process which transforms P into bio-available forms via a range of chemical reactions and biological interactions. There is now an urgent need to comprehend the work carried out on the interaction among humic substances, soil and plant to better understand their role in the transformation and promotion of soil bioavailable P for plant growth. Herein, we discuss the factors and mechanisms of humic substances influencing P cycling in soil-plant systems, which focus on their contribution to soil P mobilization and plant P acquisition. This review covers how humic substances influence the mobilization and transformation of P in soils, including release of P from residues, and competitive adsorption of P and humic acid or fulvic acid to metallic minerals, as well as exchange with P adsorbed by humic substances. It then discusses a range of contributions to plant available P acquisition such as the release of organic acids from roots caused by humic substances, and promoting the solubilize and/or hydrolyze phosphate by plant and their associated microbes. Notably, we also discuss the challenges of artificial humic substances influencing P cycling in soil-plant systems, which may alleviate the global deficit of soil P resources. Overall, humic substances have become promising for sustainable agriculture over time and have great potential to meet specific soil-plant systems.