Phosphorus Dynamics: From Soil to Plant

Resumo

Com o aumento da demanda de produção agrícola e como o pico da produção global ocorrerá nas próximas décadas, o fósforo (P) está recebendo mais atenção como um recurso não renovável (Cordell et al., 2009; Gilbert, 2009). Uma característica única do P é sua baixa disponibilidade devido à difusão lenta e à alta fixação nos solos. Tudo isso significa que o P pode ser um fator limitante importante para o crescimento das plantas. As aplicações de fertilizantes químicos de P e de esterco animal em terras agrícolas melhoraram a fertilidade do P no solo e a produção agrícola, mas causaram danos ambientais nas últimas décadas. A manutenção de um nível adequado de fornecimento de P na zona da raiz pode maximizar a eficiência das raízes das plantas para mobilizar e adquirir P da rizosfera por meio de uma integração de estratégias adaptativas fisiológicas e morfológicas da raiz. Além disso, a absorção e a utilização de P pelas plantas desempenham um papel fundamental na determinação do rendimento final da cultura. Uma compreensão holística da dinâmica do P do solo para a planta é necessária para otimizar o gerenciamento do P e melhorar a eficiência do uso do P, com o objetivo de reduzir o consumo de fertilizantes químicos de P, maximizando a exploração do potencial biológico dos processos da raiz/rizosfera para a mobilização eficiente e a aquisição do P do solo pelas plantas, bem como a reciclagem do P do esterco e dos resíduos. Em conjunto, a dinâmica geral do P no sistema solo-planta é uma função dos efeitos integrativos da transformação, disponibilidade e utilização do P causados pelos processos do solo, da rizosfera e da planta. Esta Atualização enfoca os processos dinâmicos que determinam a disponibilidade de P no solo e na rizosfera, a mobilização, a absorção e a utilização de P pelas plantas. Ela destaca os avanços recentes na compreensão da dinâmica do P no contínuo solo/rizosfera-planta.

Abstract

With increasing demand of agricultural production and as the peak in global production will occur in the next decades, phosphorus (P) is receiving more attention as a nonrenewable resource (Cordell et al., 2009; Gilbert, 2009). One unique characteristic of P is its low availability due to slow diffusion and high fixation in soils. All of this means that P can be a major limiting factor for plant growth. Applications of chemical P fertilizers and animal manure to agricultural land have improved soil P fertility and crop production, but caused environmental damage in the past decades. Maintaining a proper P-supplying level at the root zone can maximize the efficiency of plant roots to mobilize and acquire P from the rhizosphere by an integration of root morphological and physiological adaptive strategies. Furthermore, P uptake and utilization by plants plays a vital role in the determination of final crop yield. A holistic understanding of P dynamics from soil to plant is necessary for optimizing P management and improving P-use efficiency, aiming at reducing consumption of chemical P fertilizer, maximizing exploitation of the biological potential of root/rhizosphere processes for efficient mobilization, and acquisition of soil P by plants as well as recycling P from manure and waste. Taken together, overall P dynamics in the soil-plant system is a function of the integrative effects of P transformation, availability, and utilization caused by soil, rhizosphere, and plant processes. This Update focuses on the dynamic processes determining P availability in the soil and in the rhizosphere, P mobilization, uptake, and utilization by plants. It highlights recent advances in the understanding of the P dynamics in the soil/rhizosphere-plant continuum.