Effects of nanofertilizers on soil and plant-associated microbial communities: Emerging trends and perspectives

Resumo

As práticas agrícolas modernas dependem excessivamente do uso de fertilizantes sintéticos para fornecer nutrientes essenciais para promover a produtividade das culturas. Embora úteis a curto prazo, suas aplicações prolongadas e persistentes são prejudiciais à fertilidade do solo e à dinâmica de nutrientes do microbioma rizosférico. A aplicação da nanotecnologia na forma de nanofertilizante fornece uma alternativa inovadora, eficiente e ecológica aos fertilizantes sintéticos. Os nanofertilizantes permitem uma liberação lenta e sustentada de nutrientes que não apenas apoiam o crescimento das plantas, mas também conservam a diversidade do microbioma benéfico. Tais atributos podem ajudar o fitomicrobioma a mitigar eficientemente as condições de estresse biótico e abiótico. Infelizmente, apesar da eficiência excepcional e da facilidade de aplicação, certas limitações também estão associadas aos nanofertilizantes, como seu complicado processo de produção, transporte tênue e eficiência sensível à dosagem. Esses gargalos estão causando um atraso nas aplicações em larga escala de nanofertilizantes na agricultura. Esta revisão tem como objetivo destacar as tendências e perspectivas atuais sobre o uso de nanofertilizantes para melhorar a fertilidade do solo, com foco especial em seus efeitos no fitomicrobioma benéfico.

Abstract

Modern agricultural practices are relying excessively upon the use of synthetic fertilizers to supply essential nutrients to promote crop productivity. Though useful in the short term, their prolonged and persistent applications are harmful to soil fertility and nutrient dynamics of the rhizospheric microbiome. The application of nanotechnology in form of nanofertilizer provides an innovative, efficient, and eco-friendly alternative to synthetic fertilizers. The nanofertilizers allow a slow and sustained release of nutrients that not only supports plant growth but also conserve the diversity of the beneficial microbiome. Such attributes may help the phytomicrobiome to efficiently mitigate both biotic and abiotic stress conditions. Unfortunately, despite, exceptional efficiency and ease of applications, certain limitations are also associated with the nanofertilizers such as their complicated production process, tenuous transport and dosage-sensitive efficiency. These bottlenecks are causing a delay in the large-scale applications of nanofertilizers in agriculture. This review aims to highlight the current trends and perspectives on the use of nanofertilizers for improving soil fertility with a special focus on their effects on beneficial phyromicrobiome.