Strategies and agronomic interventions to improve the phosphorus-use efficiency of farming systems

Resumo

A deficiência de fósforo (P) é um desafio significativo para a produtividade agrícola em muitos solos tropicais e intemperizados altamente absorventes de P em todo o mundo. Nesses solos, pode ser necessário aplicar até cinco vezes mais P como fertilizante do que é exportado em produtos. Dada a natureza finita dos recursos globais de P, é importante que essas ineficiências sejam tratadas. Para solos com baixa absorção de P, os sistemas agrícolas eficientes em termos de P também ajudarão nas tentativas de reduzir a poluição associada às perdas de P para o meio ambiente. A ineficiência do equilíbrio de P nas fazendas está associada à perda de P por erosão, escoamento ou lixiviação, dispersão irregular de excrementos de animais e acúmulo de P como fosfato pouco disponível e P orgânico no solo. Em muitos casos, é possível minimizar as perdas de P no escoamento ou na erosão. A dispersão irregular de P na excreta normalmente corresponde a cerca de 5% das entradas de P-fertilizante. No entanto, a taxa de acúmulo de P em solos moderados a altamente absorventes de P é um dos principais fatores que contribuem para o uso ineficiente de fertilizantes com P. Discutimos os fatores causais edáficos, vegetais e microbianos no contexto do manejo do P no solo, da ciclagem de P e das metas de produtividade das fazendas. As intervenções de manejo que podem alterar a eficiência do uso de P são exploradas, incluindo o uso mais bem direcionado de fertilizantes P, aditivos orgânicos, remoção de outras restrições à produção, manejo de zonas, uso de plantas com baixas exigências de P crítico e sistemas agrícolas modificados. O aumento da produtividade em solos com baixo teor de P ou a redução dos insumos de P em sistemas agrícolas fertilizados podem ser obtidos por meio de várias intervenções, mas também é extremamente importante entender a agroecologia da nutrição de P das plantas nos sistemas agrícolas para que as melhorias na eficiência do uso de P sejam realizadas.

Abstract

Phosphorus (P)-deficiency is a significant challenge for agricultural productivity on many highly P-sorbing weathered and tropical soils throughout the world. On these soils it can be necessary to apply up to five-fold more P as fertiliser than is exported in products. Given the finite nature of global P resources, it is important that such inefficiencies be addressed. For low P-sorbing soils, P-efficient farming systems will also assist attempts to reduce pollution associated with P losses to the environment. P-balance inefficiency of farms is associated with loss of P in erosion, runoff or leaching, uneven dispersal of animal excreta, and accumulation of P as sparingly-available phosphate and organic P in the soil. In many cases it is possible to minimise P losses in runoff or erosion. Uneven dispersal of P in excreta typically amounts to ~5% of P-fertiliser inputs. However, the rate of P accumulation in moderate to highly P-sorbing soils is a major contributor to inefficient P-fertiliser use. We discuss the causal edaphic, plant and microbial factors in the context of soil P management, P cycling and productivity goals of farms. Management interventions that can alter P-use efficiency are explored, including better targeted P-fertiliser use, organic amendments, removing other constraints to yield, zone management, use of plants with low critical-P requirements, and modified farming systems. Higher productivity in low-P soils, or lower P inputs in fertilised agricultural systems can be achieved by various interventions, but it is also critically important to understand the agroecology of plant P nutrition within farming systems for improvements in P-use efficiency to be realised.