Synergy of Aspergillus niger and Components in Biofertilizer Composites Increases the Availability of Nutrients to Plants
- R. Klaic
- G. Guimarães
- A. Giroto
- A. Bernardi
- T. Zangirolami
- C. Ribeiro
- C. Farinas
Resumo
A fertilização intensiva tem sido necessária para fornecer nutrientes para o crescimento das plantas sob as práticas agrícolas atuais aplicadas para atender às demandas globais de alimentos. Micronutrientes como zinco, manganês e cobre são necessários em pequenas quantidades quando comparados aos macronutrientes (como nitrogênio, fósforo e potássio), mas são essenciais para o ciclo de crescimento da planta e, consequentemente, para o aumento da produtividade. Óxidos minerais como ZnO, MnO e CuO são usados na agricultura como fontes de micronutrientes, mas sua baixa solubilidade limita as aplicações práticas na nutrição de plantas. Similarmente, o enxofre elementar (S⁰) pode fornecer uma fonte de alta concentração de sulfato, mas sua disponibilidade é limitada pela capacidade do solo de promover a oxidação do S⁰. Propomos aqui a integração desses nutrientes em um compósito baseado em uma matriz biodegradável de amido contendo óxidos minerais e S⁰ em uma dispersão que permitiu o encapsulamento do agente acidificante Aspergillus niger, um fungo nativo do solo. Esta estratégia melhorou efetivamente a solubilidade final dos nutrientes, com o compósito amido/S⁰/mistura de óxidos (fertilizante multinutriente) mostrando resultados notáveis para a solubilização dos óxidos, confirmando assim um efeito sinérgico da oxidação do S⁰ e da solubilização microbiana. Este compósito exibiu uma vida útil prolongada e experimentos solo-planta com azevém-italiano (Lolium multiflorum Lam.) confirmaram altas eficiências para produção de matéria seca, absorção e recuperação de nutrientes. Essas descobertas podem contribuir para o desenvolvimento de fertilizantes ambientalmente amigáveis em direção a uma agricultura mais sustentável e podem abrir novas aplicações para formulações contendo fontes de óxidos pouco solúveis.
Abstract
Intensive fertilization has been required to provide nutrients for plant growth under the current agricultural practices being applied to meet the global food demands. Micronutrients such as zinc, manganese, and copper are required in small quantities when compared to macronutrients (such as nitrogen, phosphorus and potassium), but they are essential for the plant growth cycle and consequently for increasing productivity. Mineral oxides such as ZnO, MnO, and CuO are used in agriculture as micronutrient sources, but their low solubility limits practical applications in plant nutrition. Similarly, elemental sulfur (S0) can provide a high-concentration source of sulfate, but its availability is limited by the ability of the soil to promote S0 oxidation. We propose here the integration of these nutrients in a composite based on a biodegradable starch matrix containing mineral oxides and S0 in a dispersion that allowed encapsulation of the acidifying agent Aspergillus niger, a native soil fungus. This strategy effectively improved the final nutrient solubility, with the composite starch/S0/oxidemixture multi-nutrient fertilizer showing remarkable results for solubilization of the oxides, hence confirming a synergic effect of S0 oxidation and microbial solubilization. This composite exhibited an extended shelf life and soil–plant experiments with Italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) confirmed high efficiencies for dry matter production, nutrient uptake, and recovery. These findings can contribute to the development of environmentally friendly fertilizers towards a more sustainable agriculture and could open up new applications for formulations containing poorly soluble oxide sources.
