Role of microbial inoculants as bio fertilizers for improving crop productivity: A review

Resumo

A população mundial está aumentando e deve chegar a 10 bilhões de pessoas até 2050, e a questão da segurança alimentar está se tornando uma preocupação global. Para manter a segurança alimentar global, é essencial aumentar a produtividade das culturas sob condições climáticas em mudança. As práticas agrícolas convencionais frequentemente utilizam fertilizantes artificiais/químicos para aumentar a produtividade, mas estes têm numerosos efeitos negativos sobre o meio ambiente e a saúde humana. Para enfrentar esses problemas, os pesquisadores vêm se concentrando há muitos anos em métodos alternativos de adubação, e os biofertilizantes, como parte fundamental das práticas agrícolas, estão ganhando popularidade rapidamente em todo o mundo. Os biofertilizantes são formulações vivas compostas por rizobactérias promotoras de crescimento de plantas (PGPR) nativas, que são biofertilizantes consistentes, ambientalmente corretos e econômicos para aumentar a produtividade das culturas ao favorecer o desenvolvimento das plantas de forma direta ou indireta, constituindo fonte renovável de nutrientes e de uma agronomia sustentável. A revisão tem como objetivo fornecer uma visão abrangente do conhecimento atual sobre inoculantes microbianos como biofertilizantes, incluindo seus tipos, mecanismos de ação, efeitos sobre a produtividade das culturas e os desafios e limitações associados a seu uso. Nesta revisão, enfocamos a aplicação de biofertilizantes em campos agrícolas para o crescimento e o desenvolvimento das plantas por meio de diversas atividades, como fixação de nitrogênio, produção de sideróforos, produção de fitormônios, solubilização de nutrientes e facilitação da absorção pelas plantas cultivadas. Além disso, discutimos os mecanismos indiretos das PGPR no desenvolvimento de resistência sistêmica induzida contra pragas e doenças e como agentes de controle biológico de fitopatógenos. Este artigo de revisão apresenta um breve panorama das ideias e usos dos inoculantes microbianos na melhoria da produtividade das culturas, bem como uma discussão dos desafios e limitações para o seu uso.

Abstract

The world’s population is increasing and is anticipated to spread 10 billion by 2050, and the issue of food security is becoming a global concern. To maintain global food security, it is essential to increase crop productivity under changing climatic conditions. Conventional agricultural practices frequently use artificial/chemical fertilizers to enhance crop productivity, but these have numerous negative effects on the environment and people’s health. To address these issues, researchers have been concentrating on substitute crop fertilization methods for many years, and biofertilizers as a crucial part of agricultural practices are quickly gaining popularity all over the globe. Biofertilizers are living formulations made of indigenous plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) which are substantial, environment-friendly, and economical biofertilizers for amassing crop productivity by enhancing plant development either directly or indirectly, and are the renewable source of plant nutrients and sustainable agronomy. The review aims to provide a comprehensive overview of the current knowledge on microbial inoculants as biofertilizers, including their types, mechanisms of action, effects on crop productivity, challenges, and limitations associated with the use of microbial inoculants. In this review, we focused on the application of biofertilizers to agricultural fields in plant growth development by performing several activities like nitrogen fixation, siderophore production, phytohormone production, nutrient solubilization, and facilitating easy uptake by crop plants. Further, we discussed the indirect mechanism of PGPRs, in developing induced system resistance against pest and diseases, and as a biocontrol agent for phytopathogens. This review article presents a brief outline of the ideas and uses of microbial inoculants in improving crop productivity as well as a discussion of the challenges and limitations to use microbial inoculants.