The microbiome related to carbon and nitrogen cycling in pure and mixed Eucalyptus grandis and Acacia mangium plantations

• Main Author: Pereira, Arthur Prudêncio de Araujo
• Other Authors: Cardoso, Elke Jurandy Bran Nogueira
• Format: Others
• Language: en
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2018
• Subjects: Biological functions; C and N cycling; Ciclagem de C e N; Environmental sustainability; Florestas mistas; Funções Biológicas; Microbioma; Microbiome; Mixed forests
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-22012019-171931/

The introduction of N2-fixing trees in mixed forest systems is a recent strategy that can reduce the use of external inputs and increase the Eucalyptus plantations sustainability. In these systems, there is a strong interconnection between the trees, which occurs through a complex network of interactions between microorganisms, above and belowground. These interactions result in innumerable biological functions and ecosystem services, which are essential for soil and plant health. Moreover, the result of the Eucalyptus-microbiome-Acacia interaction has been pointed out as essential in achieving higher Eucalyptus productivity indexes in mixed systems. Our aim was to explore the dynamics of microbiome related to nutrient cycling in pure and mixed Eucalyptus grandis and Acacia mangium plantations. Specifically, our efforts were focused on the microbiome benefits to the biological functions improvement in commercial Eucalyptus plantations driving by Acacia introduction in the system. We also give details regarding as the knowledge of the microbiome diversity, composition and functions can help us to understand their close relationship with carbon (C) and nitrogen (N) cycling in soil and litter layers. We believe that holistic approaches in which we can explore the biological interactions in systems using plants of high ecological value (Acacia) and high economic value (Eucalyptus) will be inevitable in the near future. If we learn how to manipulate important processes mediated by the microbiome involved in these interactions, we will take an important step to overcome the current resource constraints, combining increased productivity with the ecological intensification of forest plantations and the environmental sustainability. === A inserção de árvores fixadoras de nitrogênio (N2) em sistemas florestais mistos é uma estratégia recente que pode reduzir o uso de inputs externos e aumentar a sustentabilidade das plantações de Eucalipto. Nesses sistemas, existe uma forte interconexão entre as árvores, a qual ocorre por uma complexa rede de interações entre micro-organismos, acima e abaixo do solo. Essas interações resultam em inúmeros processos biológicos e serviços ecossistêmicos, os quais são essenciais para a saúde do solo e das plantas. Além do mais, o resultado da interação Eucalipto-microbioma-Acácia tem sido apontado como essencial no alcance de maiores índices de produtividade do Eucalipto em sistemas mistos. Nosso objetivo foi explorar a dinâmica do microbioma relacionado à ciclagem de nutrientes em plantações puras e mistas de Eucalyptus grandis e Acacia mangium. Especificamente, nossos esforços focaram nos benefícios do microbioma para a melhoria de funções biológicas, principalmente aquelas promovidas pela introdução da Acácia em plantações comerciais de Eucalipto. Por exemplo, abordamos detalhes como o conhecimento da diversidade, composição e funções desse microbioma pode nos ajudar a compreender sua íntima relação com a ciclagem de carbono (C) e nitrogênio (N) no solo e na serapilheira. Acreditamos que abordagens holísticas, com as quais possamos explorar as interações biológicas em sistemas com plantas de alto valor ecológico (Acácia) e alto valor econômico (Eucalipto) serão inevitáveis no futuro. Se aprendermos a manipular alguns processos mediados pelo microbioma envolvido nessas interações, daremos um passo importante para superar as atuais limitações de recursos, aliando o aumento da produtividade com a intensificação ecológica das plantações florestais e a sustentabilidade do meio ambiente.