Beneficial services of Glomalin and Arbuscular Mycorrhizal fungi in degraded soils in Brazil

Reducing soil degradation and its impacts on the environment have been one of the main challenges of the 21st century, exacerbated by a direct link between increases in the human population and soil degradation that raises current and future food security concerns. Despite this, experiences worldwide reveal that degraded land restoration projects have either achieved little success or failed. Thus, understanding the underlying causes and devising appropriate restoration mechanisms is crucial. Soil amelioration using beneficial microorganisms, particularly arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), is essential and pragmatic. Glomalin, a type of glycoprotein produced by arbuscular mycorrhizal fungi in the phylum Glomeromycota, contributes to the mitigation of soil degradation. Moreover, AMF and glomalin are highly correlated with other soil physico-chemical parameters and are sensitive to changes in the environment. As a result of this, they have been recommended for monitoring the recovery of degraded soil or stages of soil degradation. In this review, we discuss the role of AMF and glomalin in the restoration of degraded soils, including improvements to the soil structure and soil organic matter (SOM), microbial activity, reduction of fertility loss, bioremediation, and mitigation of the effects of drought and saline stress. We highlight the research gaps and discuss the prospects. This knowledge will improve our understanding of the ecological conduct of glomalin and AMF, stimulate future research, and be useful to sustainable restoration of degraded lands. Furthermore, we discussed the challenges and obstacles in the legislation and future perspectives on the production of inoculants based on AMF in Brazil.

Epigeal fauna and soil attributes in a cover-cropped organic vegetable system / Fauna epígea e atributos do solo sob manejo com plantas de cobertura em cultivo orgânico

This study assessed the effect of cover crop biomass on the epigeal fauna of an organic eggplant (Solanum melongena L.) cropping system. A randomized block design was used, with four cover crop treatments: brachiaria, crotalaria, millet, and cocktail (brachiaria, crotalaria and millet). The epigeal faunal indices were determined at each plot. The epigeal fauna of a secondary forest site was also assessed for comparison. Epigeal individuals were collected using pitfall traps at two sampling periods (110 and 180 days after mowing cover crops). Soil samples were collected for determination of physical and chemic properties. 2032 individuals were captured in the first sampling and 3806 individuals in the second. The highest values of wealth in the first collection were observed in the millet and cocktail areas. Cluster analysis showed similarity of epigeal faunal groups between millet and brachiaria plots at the first sampling and between cocktail and crotalaria sites at the second sampling. Co-inertia analysis showed a significant covariance between epigeal fauna at the second sampling and soil properties. The cover crops management had a beneficial influence on the activity, wealth and ecological indexes, in both sampling periods. The positive association observed between epigeal faunal groups and soil physical and chemical properties demonstrates the efficiency of cover crops in improving soil quality in organic cropping systems.

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da fitomassa de diferentes plantas de cobertura no desenvolvimento da comunidade da fauna epígea em área de cultivo orgânico de berinjela (Solanum melongena, L.). Foi adotado delineamento em blocos ao acaso, com quatro tratamentos de plantas de cobertura: braquiária, crotalária, milheto e coquetel (crotalária, braquiária e milheto), além de uma área de floresta secundária (FR). A fauna epígea avaliada por meio de armadilhas do tipo "pitfall traps" em dois períodos de coletas, aos 110 dias e aos 180 dias, após o corte das plantas de coberturas. Foram coletadas amostras de solo para análise de atributos físicos e químicos. Foram capturados 2032 indivíduos na primeira coleta e 3806 indivíduos na segunda coleta. Os maiores valores de riqueza na primeira coleta foram observados nas áreas milheto e coquetel. A análise de agrupamento mostrou similaridade dos grupos da fauna epígea entre o milheto e braquiária na primeira amostragem e entre o coquetel e crotalária na segunda amostragem. A co-inércia evidenciou covariância significativa entre a fauna epígea da segunda coleta e os atributos do solo. O manejo com plantas de coberturas influenciou de forma benéfica a atividade, riqueza e índices ecológicos, em ambos os períodos de amostragens. A associação positiva entre grupos da fauna e os atributos físicos e químicos mostram a eficiência das plantas de coberturas em cultivo orgânico na promoção de melhorias da qualidade do solo.

Epigeal fauna and soil attributes in a cover-cropped organic vegetable system / Fauna epígea e atributos do solo sob manejo com plantas de cobertura em cultivo orgânico

ABSTRACT: This study assessed the effect of cover crop biomass on the epigeal fauna of an organic eggplant (Solanum melongena L.) cropping system. A randomized block design was used, with four cover crop treatments: brachiaria, crotalaria, millet, and cocktail (brachiaria, crotalaria and millet). The epigeal faunal indices were determined at each plot. The epigeal fauna of a secondary forest site was also assessed for comparison. Epigeal individuals were collected using pitfall traps at two sampling periods (110 and 180 days after mowing cover crops). Soil samples were collected for determination of physical and chemic properties. 2032 individuals were captured in the first sampling and 3806 individuals in the second. The highest values of wealth in the first collection were observed in the millet and cocktail areas. Cluster analysis showed similarity of epigeal faunal groups between millet and brachiaria plots at the first sampling and between cocktail and crotalaria sites at the second sampling. Co-inertia analysis showed a significant covariance between epigeal fauna at the second sampling and soil properties. The cover crops management had a beneficial influence on the activity, wealth and ecological indexes, in both sampling periods. The positive association observed between epigeal faunal groups and soil physical and chemical properties demonstrates the efficiency of cover crops in improving soil quality in organic cropping systems.

RESUMO: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da fitomassa de diferentes plantas de cobertura no desenvolvimento da comunidade da fauna epígea em área de cultivo orgânico de berinjela (Solanum melongena, L.). Foi adotado delineamento em blocos ao acaso, com quatro tratamentos de plantas de cobertura: braquiária, crotalária, milheto e coquetel (crotalária, braquiária e milheto), além de uma área de floresta secundária (FR). A fauna epígea avaliada por meio de armadilhas do tipo "pitfall traps" em dois períodos de coletas, aos 110 dias e aos 180 dias, após o corte das plantas de coberturas. Foram coletadas amostras de solo para análise de atributos físicos e químicos. Foram capturados 2032 indivíduos na primeira coleta e 3806 indivíduos na segunda coleta. Os maiores valores de riqueza na primeira coleta foram observados nas áreas milheto e coquetel. A análise de agrupamento mostrou similaridade dos grupos da fauna epígea entre o milheto e braquiária na primeira amostragem e entre o coquetel e crotalária na segunda amostragem. A co-inércia evidenciou covariância significativa entre a fauna epígea da segunda coleta e os atributos do solo. O manejo com plantas de coberturas influenciou de forma benéfica a atividade, riqueza e índices ecológicos, em ambos os períodos de amostragens. A associação positiva entre grupos da fauna e os atributos físicos e químicos mostram a eficiência das plantas de coberturas em cultivo orgânico na promoção de melhorias da qualidade do solo.

Epigeal fauna and soil attributes in a cover-cropped organic vegetable system / Fauna epígea e atributos do solo sob manejo com plantas de cobertura em cultivo orgânico

This study assessed the effect of cover crop biomass on the epigeal fauna of an organic eggplant (Solanum melongena L.) cropping system. A randomized block design was used, with four cover crop treatments: brachiaria, crotalaria, millet, and cocktail (brachiaria, crotalaria and millet). The epigeal faunal indices were determined at each plot. The epigeal fauna of a secondary forest site was also assessed for comparison. Epigeal individuals were collected using pitfall traps at two sampling periods (110 and 180 days after mowing cover crops). Soil samples were collected for determination of physical and chemic properties. 2032 individuals were captured in the first sampling and 3806 individuals in the second. The highest values of wealth in the first collection were observed in the millet and cocktail areas. Cluster analysis showed similarity of epigeal faunal groups between millet and brachiaria plots at the first sampling and between cocktail and crotalaria sites at the second sampling. Co-inertia analysis showed a significant covariance between epigeal fauna at the second sampling and soil properties. The cover crops management had a beneficial influence on the activity, wealth and ecological indexes, in both sampling periods. The positive association observed between epigeal faunal groups and soil physical and chemical properties demonstrates the efficiency of cover crops in improving soil quality in organic cropping systems.(AU)

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da fitomassa de diferentes plantas de cobertura no desenvolvimento da comunidade da fauna epígea em área de cultivo orgânico de berinjela (Solanum melongena, L.). Foi adotado delineamento em blocos ao acaso, com quatro tratamentos de plantas de cobertura: braquiária, crotalária, milheto e coquetel (crotalária, braquiária e milheto), além de uma área de floresta secundária (FR). A fauna epígea avaliada por meio de armadilhas do tipo "pitfall traps" em dois períodos de coletas, aos 110 dias e aos 180 dias, após o corte das plantas de coberturas. Foram coletadas amostras de solo para análise de atributos físicos e químicos. Foram capturados 2032 indivíduos na primeira coleta e 3806 indivíduos na segunda coleta. Os maiores valores de riqueza na primeira coleta foram observados nas áreas milheto e coquetel. A análise de agrupamento mostrou similaridade dos grupos da fauna epígea entre o milheto e braquiária na primeira amostragem e entre o coquetel e crotalária na segunda amostragem. A co-inércia evidenciou covariância significativa entre a fauna epígea da segunda coleta e os atributos do solo. O manejo com plantas de coberturas influenciou de forma benéfica a atividade, riqueza e índices ecológicos, em ambos os períodos de amostragens. A associação positiva entre grupos da fauna e os atributos físicos e químicos mostram a eficiência das plantas de coberturas em cultivo orgânico na promoção de melhorias da qualidade do solo.(AU)