Microbioma do solo e nutrição de plantas

Inúmeros estudos estão sendo desenvolvidos sobre o microbioma humano e sua importância para a saúde. Isso nos interessa, porque existe uma relação similar entre microrganismos, o solo e as plantas. 

Os fertilizantes são essenciais para a produção agrícola. Sem uma criteriosa reposição dos nutrientes do solo, pode ocorrer uma deficiência que diminui a produção e a qualidade dos alimentos. Entrementes, o excesso de fertilizantes pode contaminar a água e o solo, emitir gases de efeito estufa e afetar os microrganismos dos solos agrícolas, que desempenham importantes funções.

Existem muitos estudos sobre a ciclagem de nutrientes pelo microbioma do solo, sendo o nitrogênio um exemplo didático. Ele é abundante no ar, mas em uma forma inacessível para as plantas e animais. A produção de amônia sintética é responsável por cerca de 2% das emissões globais de gases de efeito estufa. Mas existem plantas, como as leguminosas, que abrigam em suas raízes bactérias (rizóbios), que fixam o nitrogênio atmosférico em amônia, disponível para as plantas.

Bactérias GM

Os estudos sobre o microbioma humano permitiram desenvolver ferramentas que podem ser usadas para explorar o microbioma do solo, na busca de soluções mais sustentáveis. Estudos estão sendo realizados para tentar viabilizar a fixação de nitrogênio nas raízes de culturas não leguminosas Link. A substituição parcial de fertilizantes por processos de fixação do nitrogênio atmosférico permite reduzir o seu escoamento e as emissões de óxidos de nitrogênio.

A tecnologia desenvolvida no Massachussetts Institute of Technology (MIT) está sendo comercializada por uma start up na forma de um líquido aplicado ao solo ou como revestimento de sementes Link, não ficando claro qual a tecnologia utilizada. Estudos demonstraram que o seu uso poderia substituir 25% do nitrogênio sintético, mantendo a produtividade das lavouras. Na última safra, a tecnologia foi utilizada em 1,4 Mha nos EUA, em milho, trigo e girassol, com redução de 32.000 t de adubo nitrogenado, evitando a emissão de 220.000 toneladas de CO2 equivalente. Lembrando que uma tecnologia brasileira, desenvolvida pela Embrapa Soja, utilizando a bactéria Azospirillum, obtém os mesmos resultados, na substituição de adubação nitrogenada Link.

Outro estudo do MIT investiga como as plantas e os microrganismos sinalizam uns aos outros para iniciar o processo de fixação de nitrogênio nas leguminosas, para a introdução de uma via de sinalização análoga nas culturas de cereais Link. Na Universidade da Califórnia, o prof. Eduardo Blumwald utiliza a edição gênica para modificar o genoma do arroz e aumentar a produção de compostos químicos que aumentam a atividade das bactérias fixadoras de nitrogênio Link. Já a professora Lisa Stein, da Universidade de Alberta, trabalha com compostos químicos que reduzem as emissões de óxido nitroso, suprimindo a produção de nitratos pelos microrganismos do solo Link. São pesquisas básicas, que geram conhecimento para o desenvolvimento de tecnologias, que permitirão ao agricultor usufruir de seus benefícios.

Algas azuis

As cianobactérias podem se espalhar por lagos de água doce, sequestrando gás carbônico e nutrientes, formando biofilmes na água ou na terra, possuindo capacidade de fixar o nitrogênio do ar e disponibilizá-lo às plantas. Algumas espécies penetram nos espaços intercelulares das plantas, criando uma simbiose favorável às bactérias e às plantas. As cianobactérias, aplicadas sobre as plantas e o solo e, além da fixação de nitrogênio podem providenciar metabólitos secundários benéficos para as plantas e podendo aumentar a retenção de água pelo solo.

Verifica-se que, tal como a crescente compreensão do microbioma humano revoluciona a medicina, a nossa crescente familiaridade com o microbioma do solo tem o potencial de transformar a agricultura, tornando-a mais produtiva e mais sustentável.