Plant-microbe alliances in greenhouse gas mitigation in terrestrial soils: a systematic review.

چکیده اصلی

One of the challenges for climate-smart agriculture and ecosystem restoration is mitigating greenhouse gas (GHG) emissions. This study evaluated how plant-microbe interactions mitigate GHG emissions in terrestrial soils and identified the biological mechanisms underpinning these effects. A systematic review was conducted in accordance with the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA) 2020 guidelines. We retrieved 2,647 studies, and 24 met the inclusion criteria. We assessed study quality using predefined criteria and synthesized findings using a semi-quantitative approach. Most studies reported that plant-microbe interactions in terrestrial soils substantially reduce GHG emissions. Plant species mainly involved in the plant-microbe interactions are rice (17.9%), maize (14.3%), and tomato (10.7%). Fungi (53.6%), bacteria (42.9%), and archaea (3.6%) dominated the microbial groups. Of all the taxa, Bacillus had the highest occurrence (14.3%), followed by arbuscular mycorrhizal fungi (12.2%), Rhizophagus (10.2%), and Pseudomonas (6.1%). Mechanisms involved have been proposed to include carbon sequestration, regulation of nitrification and denitrification pathways, and stimulation of methane oxidation. The decrease substantially outweighed the increase across all GHGs. Up to 30.23% of the studies reported decreased carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O) emissions, and 13.95% reported decreased methane (CH4) emissions. Studies reporting increased emissions accounted for 4.65%, 6.98%, and 4.65% of the total for CO2, N2O, and CH4, respectively. The substantial decrease relative to the increase across all gases indicates a net mitigation effect and suggests the potential of plant-microbe partnerships as practical, natural ways to mitigate greenhouse gas emissions.

ترجمه فارسی چکیده

یکی از چالش‌های کشاورزی هوشمند اقلیمی و بازسازی اکوسیستم، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) است. این مطالعه ارزیابی کرد که هم‌پیمایی گیاه-میکروب چگونه انتشار GHG را در خاک‌های خشکی کاهش می‌دهد و مکانیسم‌های بیولوژیک پشت این اثرات را شناسایی کرد. یک مرور سیستماتیک مطابق دستورالعمل‌های PRISMA 2020 انجام شد. ۲,۶۴۷ مطالعه استخراج شد و ۲۴ مطالعه معیارهای ورود را برآورده کردند. کیفیت مطالعات با معیارهای پیش‌تعریف شده ارزیابی شد و یافته‌ها با رویکرد نیمه‌کمیتی ترکیب شدند. اکثر مطالعات گزارش دادند که هم‌پیمایی گیاه-میکروب در خاک‌های خشکی انتشار GHG را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. گونه‌های گیاهی درگیر عمدتاً برنج (۱۷.۹٪)، ذرت (۱۴.۳٪) و گوجه‌فرنگی (۱۰.۷٪) هستند. قارچ‌ها (۵۳.۶٪)، باکتری‌ها (۴۲.۹٪) و آرکئاها (۳.۶٪) گروه‌های میکروبی غالب بودند. از تمام تیره‌ها، باکلیوس بیشترین تکرار (۱۴.۳٪) را داشت، به دنبال آن قارچ‌های میکورزیایی آربوسکولار (۱۲.۲٪)، ریزوفاگوس (۱۰.۲٪) و پسیودوموناس (۶.۱٪). مکانیسم‌های درگیر شامل جبران کربن، تنظیم مسیرهای نیتراسیون و دنیتریاسیون و تحریک اکسیداسیون متان گزارش شده‌اند. کاهش به طور قابل توجهی بر افزایش در تمام گازها غلبه کرد. تا ۳۰.۲۳٪ از مطالعات کاهش انتشار دی‌اکسید کربن (CO2) و اکسید نیتروژن (N2O) را گزارش کردند و ۱۳.۹۵٪ کاهش انتشار متان (CH4) را گزارش کردند. مطالعات که افزایش انتشار را گزارش کردند به ترتیب ۴.۶۵٪، ۶.۹۸٪ و ۴.۶۵٪ از کل CO2، N2O و CH4 را تشکیل دادند. کاهش قابل توجه نسبت به افزایش در تمام گازها نشان‌دهنده اثر کاهشی خالص است و پتانسیل هم‌پیمایی‌های گیاه-میکروب را به عنوان راه‌های طبیعی و عملی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای نشان می‌دهد.

متن کامل اصلی