Phosphorus-solubilizing microorganisms: A key to sustainable agriculture

Resumo

O fósforo (P) é um dos macronutrientes essenciais para o crescimento das plantas, sendo um recurso altamente requerido para melhorar o desempenho produtivo de diversas culturas, especialmente em solos intemperizados. No entanto, grande parte dos nutrientes aplicados na forma de fertilizantes torna-se “inerte” a médio prazo e não pode ser assimilada pelas plantas. Racionalizar o uso do fósforo é uma questão de extrema importância para a sustentabilidade ambiental e o desenvolvimento socioeconômico. Portanto, alternativas para o manejo desse nutriente são necessárias, e o uso de microrganismos solubilizadores de P é uma opção para otimizar seu uso pelas culturas, permitindo a exploração de frações menos disponíveis do nutriente nos solos e reduzindo a demanda por fertilizantes fosfatados. O objetivo deste estudo é discutir a importância do fósforo e como os microrganismos podem intermediar seu uso sustentável na agricultura. Nesta revisão, apresentamos diversos estudos sobre o papel dos microrganismos como mobilizadores de fósforo no solo. Descrevemos a importância do nutriente para as plantas e os principais problemas relacionados à exploração insustentável de suas reservas naturais e ao uso de fertilizantes químicos. Destacamos principalmente como os microrganismos constituem um recurso fundamental para a liberação da porção inerte do nutriente, onde descrevemos vários mecanismos de solubilização e mineralização. Também discutimos os benefícios que a inoculação de microrganismos solubilizadores de P proporciona às culturas, bem como as práticas de uso como bioinoculantes. O uso de microrganismos como inoculantes é um recurso viável para o futuro da agricultura sustentável, principalmente porque sua aplicação pode reduzir significativamente a aplicação de P e, consequentemente, reduzir a exploração do fósforo e de suas reservas. Além disso, novas pesquisas devem ser conduzidas para o desenvolvimento de novas tecnologias, prospectando novos produtos biológicos e melhorando as práticas de manejo que permitam maior eficiência no uso do fósforo na agricultura.

Abstract

Phosphorus (P) is one of the essential macronutrients for plant growth, being a highly required resource to improve the productive performance of several crops, especially in highly weathered soils. However, a large part of the nutrients applied in the form of fertilizers becomes “inert” in the medium term and cannot be assimilated by plants. Rationalizing the use of phosphorus is a matter of extreme importance for environmental sustainability and socioeconomic development. Therefore, alternatives to the management of this nutrient are needed, and the use of P-solubilizing microorganisms is an option to optimize its use by crops, allowing the exploration of less available fractions of the nutrient in soils and reducing the demand for phosphate fertilizers. The objective of this study is to discuss the importance of phosphorus and how microorganisms can intermediate its sustainable use in agriculture. In this review study, we present several studies about the role of microorganisms as phosphorus mobilizers in the soil. We describe the importance of the nutrient for the plants and the main problems related to the unsustainable exploitation of its natural reserves and the use of chemical fertilizers. Mainly we highlight how microorganisms constitute a fundamental resource for the release of the inert portion of the nutrient, where we describe several mechanisms of solubilization and mineralization. We also discussed the benefits that the inoculation of P-solubilizing microorganisms provides to crops as well as practices of using them as bioinoculants. The use of microorganisms as inoculants is a viable resource for the future of sustainable agriculture, mainly because its application can significantly reduce the application of P and, consequently, reduce the exploitation of phosphorus and its reserves. In addition, new research must be conducted for the development of new technologies, prospecting new biological products, and improvement of management practices that allow for higher efficiency in the use of phosphorus in agriculture.