Pesquisa
O papel vital dos microrganismos na agricultura sustentável: da fixação de nitrogênio, dinâmica do solo à promoção do crescimento vegetal
Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Julliane Destro de Lima
Orientador: Glacy Jaqueline da Silva
Defendido em: 11/03/2024
Resumo
A interação entre microrganismos do solo e práticas agrícolas emergiu como uma área crucial para impulsionar a sustentabilidade e a eficiência na agricultura. Três estudos recentes destacam avanços significativos nesse campo, explorando a fixação biológica de nitrogênio (FBN), o potencial de bactérias endofíticas de Acácia mearnsii e a dinâmica biológica de solos sob plantio direto na região Oeste do Paraná. O primeiro capítulo enfoca a importância da FBN, um processo simbiótico envolvendo bactérias diazotróficas e plantas. Com o auxílio de técnicas de biologia molecular, a diversidade dessas bactérias tem sido amplamente explorada, revelando novos gêneros e espécies capazes não apenas de fixar nitrogênio, mas também de fornecer outros nutrientes essenciais às plantas. O estudo destaca o potencial agrícola dessas descobertas, promovendo a produtividade das culturas de maneira sustentável e econômica. O segundo capítulo aborda as bactérias endofíticas de Acácia mearnsii, destacando sua capacidade de solubilizar fosfato e produzir ácido indolacético (AIA), fundamental para o crescimento vegetal. Com a identificação de cepas promissoras, o estudo sugere aplicações práticas dessas bactérias na agricultura sustentável, observando melhorias significativas no crescimento do trigo em testes de estufa. O potencial dessas descobertas destaca a relevância das interações planta-microrganismo para a produtividade agrícola. Por fim, o terceiro capítulo investiga a dinâmica biológica do solo em fazendas do Oeste do Paraná, ressaltando a importância dos parâmetros biológicos na agricultura sustentável. A análise de amostras revela variações significativas em parâmetros como biomassa de fungos, comprimento de hifas e respiração basal do solo ao longo dos anos, apontando para a influência das mudanças climáticas e práticas de manejo. A conclusão enfatiza a necessidade de um manejo agrícola cuidadoso, considerando tanto aspectos físico-químicos quanto biológicos para otimizar a saúde e produtividade do solo. Em conjunto, esses estudos destacam a crescente compreensão da importância dos microrganismos para a agricultura sustentável enfatizando que a aplicação prática dessas descobertas pode levar a avanços significativos na otimização de práticas agrícolas, promovendo a colaboração entre agricultores e cientistas para impulsionar a eficácia e a sustentabilidade no setor agrícola. Estes estudos ilustram a importância crítica da interação entre microrganismos do solo e práticas agrícolas para a sustentabilidade e eficiência agrícola, destacando avanços na fixação biológica de nitrogênio e o potencial de bactérias endofíticas, com um foco especial na otimização da saúde e produtividade do solo através de práticas de manejo inovadoras e sustentáveis.
Palavras-chave
Fixação sustentável de nitrogênio. Eficiência produtiva agrícola. agricultura sustentável. Inovações em biologia molecular agrícola. Ecossistema microbiano diversificado.
Title
The vital role of microorganisms in sustainable agriculture: from nitrogen fixation, soil dynamics to plant growth promotion
Abstract
The interaction between soil microorganisms and agricultural practices has emerged as a crucial area for driving sustainability and efficiency in agriculture. Three recent studies highlight significant advances in this field, exploring biological nitrogen fixation (BNF), the potential of endophytic bacteria from Acácia mearnsii and the biological dynamics of soils under no-tillage in the western region of Paraná. The first chapter focuses on the importance of FBN, a symbiotic process involving diazotrophic bacteria and plants. With the aid of molecular biology techniques, the diversity of these bacteria has been widely explored, revealing new genera and species capable of not only fixing nitrogen, but also providing other essential nutrients to plants. The study highlights the agricultural potential of these discoveries, promoting crop productivity in a sustainable and economical way. The second chapter addresses the endophytic bacteria of Acacia mearnsii, highlighting their ability to solubilize phosphate and produce indoleacetic acid (AIA), essential for plant growth. With the identification of promising strains, the study suggests practical applications of these bacteria in sustainable agriculture, observing significant improvements in wheat growth in greenhouse tests. The potential of these findings highlights the relevance of plant-microorganism interactions for agricultural productivity. Finally, the third chapter investigates the biological dynamics of the soil on farms in Western Paraná, highlighting the importance of biological parameters in sustainable agriculture. Sample analysis reveals significant variations in parameters such as fungal biomass, hyphal length and basal soil respiration over the years, pointing to the influence of climate change and management practices. The conclusion emphasizes the need for careful agricultural management, considering both physical-chemical and biological aspects to optimize soil health and productivity. Taken together, these studies highlight the growing understanding of the importance of microorganisms for sustainable agriculture, emphasizing that the practical application of these discoveries can lead to significant advances in optimizing agricultural practices, promoting collaboration between farmers and scientists to drive effectiveness and sustainability in the agricultural sector. These studies illustrate the critical importance of the interaction between soil microorganisms and agricultural practices for agricultural sustainability and efficiency, highlighting advances in biological nitrogen fixation and the potential of endophytic bacteria, with a special focus on optimizing soil health and productivity through innovative and sustainable management practices.
Keywords
Sustainable nitrogen. Agricultural productive efficiency. Sustainable agriculture. Innovations in agricultural molecular biology. Diversified microbial ecosystem.