الاستشعار عن بعد لميكروبيولوجيا التربة

إعداد: أ.د.عطية الجيار

أستاذ بمعهد بحوث الأراضي والمياه والبيئة بمركز البحوث الزراعية

تعتبر الزراعة المستدامة أمرا حيويا في عالم اليوم لأنها توفر إمكانية تلبية احتياجاتنا الزراعية، وهو أمر تفشل الزراعة التقليدية في تحقيقه. يستخدم هذا النوع من الزراعة تقنية زراعية خاصة حيث يمكن الاستفادة الكاملة من الموارد البيئية وفي نفس الوقت ضمان عدم إلحاق أي ضرر بها، وبالتالي فإن هذه التقنية صديقة للبيئة وتضمن منتجات زراعية آمنة وصحية. تعد التجمعات الميكروبية مفيدة للعمليات الأساسية التي تدفع استقرار وإنتاجية النظم الإيكولوجية الزراعية.

تابعونا على قناة الفلاح اليوم

تابعونا على صفحة الفلاح اليوم على فيس بوك

تم تناول العديد من التحقيقات لتحسين فهم تنوع وديناميكيات وأهمية المجتمعات الميكروبية في التربة وأدوارها المفيدة والتعاونية في الإنتاجية الزراعية، ومع ذلك في هذه المراجعة نصف فقط مساهمات البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR) والبكتيريا الزرقاء في التنمية الزراعية الآمنة والمستدامة.

وفقا لتقديرات الأمم المتحدة، من المتوقع أن يصل عدد سكان العالم إلى 8,9 مليار بحلول عام 2050، على أن تستوعب البلدان النامية في آسيا وإفريقيا الغالبية العظمى من الزيادة. يؤدي انخفاض إمدادات مياه الري والمخاوف البيئية الأخرى إلى تفاقم التحديات التي نواجهها لتلبية الاحتياجات الغذائية للسكان المتزايدين.

اقرأ المزيد: الاستشعار عن بعد للمحاصيل البستانية

الطرق المختلفة التي استخدمت بها الكائنات الحية الدقيقة على مدار الخمسين عاما الماضية لتطوير التكنولوجيا الطبية وصحة الإنسان والحيوان وتجهيز الأغذية وسلامة الأغذية وجودتها والهندسة الوراثية وحماية البيئة والتكنولوجيا الحيوية الزراعية وفي علاج أكثر فعالية للزراعة كانت السجل الأكثر إثارة للإعجاب.

تقدم هذا المقالة مراجعة شاملة حول: اولا: تطوير وتطبيق للتكنولوجيا الجغرافية المكانية بما في ذلك بيانات الأقمار الصناعية – ثانيا: عملية معالجة الصور الاستشعار عن بعد مع التحليل الميكروبي – ثالثا: حدود جديدة للاستشعار عن بعد للديناميكيات الميكروبية – رابعا: تطبيقات الاستشعار عن بعد، والتعلم الآلي، والإحصاءات المكانية مع التحليل الميكروبى – خامسا: الاستفادة من مقارنات الأنظمة المشتركة – سادسا:  بيولوجيا التربة من أجل الزراعة والبيئة المستدامة – سابعا:  الاستنتاجات.

أولا: تطوير وتطبيق للتكنولوجيا الجغرافية المكانية

 لم يكن العديد من هذه التطورات التكنولوجية ممكنا باستخدام أساليب الهندسة الكيميائية والفيزيائية المباشرة، أو إذا كانت كذلك، فلن تكون مجدية عمليا أو اقتصاديا، ومع ذلك في حين تم تطبيق التقنيات الميكروبية على العديد من المشكلات الزراعية والبيئية بنجاح كبير في السنوات الأخيرة، إلا أنها لم يتم قبولها على نطاق واسع من قبل المجتمع العلمي.

اقرأ المزيد: التنبؤ بخصائص التربة باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد

تكون الكائنات الحية الدقيقة فعالة فقط عندما يتم تزويدها بظروف مناسبة ومثالية لعملية التمثيل الغذائي بما في ذلك الماء والأكسجين ودرجة الحموضة ودرجة حرارة البيئة المحيطة. ازدادت أنواع المزارع الجرثومية والملقحات المتوفرة في السوق اليوم بسرعة بسبب التقنيات الجديدة. يتم تحقيق إنجازات كبيرة في الأنظمة التي يتم فيها تنسيق التوجيه الفني مع تسويق المنتجات الميكروبية.

نظرا لأن الكائنات الحية الدقيقة مفيدة في التغلب على المشكلات المرتبطة باستخدام الأسمدة الكيماوية ومبيدات الآفات، فإنها تُستخدم الآن على نطاق واسع في الزراعة. يتسبب التلوث البيئي الناجم عن التعرية المفرطة للتربة وما يرتبط به من نقل الرواسب والأسمدة الكيماوية والمبيدات الحشرية إلى المياه السطحية والمياه الجوفية، والمعالجة غير الفعالة للنفايات البشرية والحيوانية.

في مشاكل بيئية واجتماعية خطيرة في جميع أنحاء العالم، وعلى الرغم من أن المهندسين حاولوا حل مثل هذه المشكلات باستخدام الأساليب الكيميائية والفيزيائية المعمول بها، فقد وجدوا أنه لا يمكن القيام بذلك دون استخدام الأساليب والتقنيات الميكروبية.

لسنوات عديدة، ميز علماء الأحياء الدقيقة في التربة وعلماء البيئة الميكروبية الكائنات الحية الدقيقة في التربة على أنها “مفيدة” أو “ضارة” اعتمادا على كيفية تأثيرها على جودة التربة ونمو المحاصيل والمحصول.

الكائنات الحية الدقيقة المفيدة هي تلك التي تثبت النيتروجين في الغلاف الجوي، وتتحلل النفايات العضوية والمخلفات، وتزيل سموم مبيدات الآفات، وتقمع الأمراض النباتية ومسببات الأمراض التي تنتقل عن طريق التربة، وتعزز دورة المغذيات وتنتج مركبات نشطة بيولوجيا مثل الفيتامينات والهرمونات والإنزيمات التي تحفز نمو النبات.

الاهتمام الأخير بالممارسات الزراعية الصديقة للبيئة والمستدامة. الأسمدة الحيوية والمبيدات الحيوية التي تحتوي على كائنات دقيقة فعالة، تعمل على تحسين نمو النبات بعدة طرق مقارنة بالأسمدة الاصطناعية والمبيدات الحشرية والمبيدات عن طريق تعزيز نمو المحاصيل وبالتالي المساعدة في استدامة البيئة وإنتاجية المحاصيل.

تحتوي تربة الجذور على أنواع متنوعة من الميكروبات الفعالة ذات الآثار المفيدة على إنتاجية المحاصيل. إن البكتيريا الجذرية التي تعزز نمو النبات (PGPR) والبكتيريا الزرقاء هي ميكروبات في الغلاف الجوي وتنتج مواد نشطة بيولوجيا لتعزيز نمو النبات و / أو حمايتها من مسببات الأمراض. سلط هذا الاتصال الضوء على مساهمات PGPR والبكتيريا الزرقاء وبعض التفاعلات الميكروبية المفيدة في تحسين الزراعة واستدامة البيئة.

اقرأ المزيد: «الزراعة» تبحث التوسع في استخدام تكنولوجيا الاستشعار عن بعد في المجال الزراعي

ثانيا: معالجة الاستشعار عن بعد والتحليل الميكروبي

يوفر اقتران الاستشعار عن بعد بالمناهج القائمة على التحليل الميكروبي أفقا جديدا واعدا للعلماء لتوسيع نطاق التفاعلات الميكروبية عبر المكان والزمان. تتيح لنا هذه الأساليب متعددة التخصصات والغنية بالبيانات أن نفهم بشكل أفضل التفاعلات بين المجتمعات الميكروبية وبيئاتها، وبالتالي تأثيرها على بنية النظام البيئي ووظيفته. هنا، نسلط الضوء على الأمثلة الحالية والمبتكرة لتطبيق الاستشعار عن بعد، والتعلم الآلي، والإحصاءات المكانية، وبيانات الأنظمة البحرية و المائية والأرضية. نؤكد على أهمية دمج البيانات البيئية البيوكيميائية والزمانية المكانية للتحرك نحو إطار عمل تنبؤي لتفاعلات الميكروبات وتأثيراتها على مستوى النظام البيئي.

يوفر استكشاف التنوع الميكروبي للأرض فهما أعمق للتفاعلات الميكروبية التي تبني النظم البيئية وتشكل التنوع البيولوجي.

بالنسبة للبحوث (الميكروبية)، المستقبل كبير وصغير. يمكن للعلماء الاستفادة من الأساليب القوية متعددة التخصصات التي تربط أدوات الاستشعار عن بُعد والإحصاءات المكانية لدراسة التباين الزماني المكاني في تفاعلات الميكروبات. على سبيل المثال، من خلال دراسة تفاعلات والمناخ، وعلم الجينوم.

الاستفادة من الاستشعار عن بعد لرصد وتنبؤ تفشي مسببات الأمراض أو انتشارها في النظم الطبيعية والزراعية، مثل تتبع مسببات الأمراض المعدية الناشئة، والتي تسبب الموت المفاجئ لأشجار البلوط، أو اكتشاف مرض الشريط الورقي قبل ظهور الأعراض في كروم العنب، يوضح قوة العلم الإبداعي التعاوني.

تسليط الضوء على النظم البيئية حيث قد يكون توسيع نطاق التفاعلات الميكروبية عبر المكان والزمان مفيدا بشكل خاص لفهم العواقب على السكان والمجتمعات.

اقرأ المزيد: عن المكافحة الحيوية.. دعوة مُخلصة لوزير الزراعة (1)

ثالثا: حدود جديدة للاستشعار عن بعد للديناميكيات الميكروبية

توفر التطورات في تقنيات الاستشعار عن بعد فرصا جديدة لفهم الديناميات الميكروبية. تتيح عمليات المراقبة على النطاق العالمي من الأقمار الصناعية الاستبانة المكانية من 10 أمتار إلى كيلومتر واحد مع دورة إعادة زيارة من أيام إلى أسابيع.

في الآونة الأخيرة، توفر المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) طرقًا أكثر مرونة بدقة مكانية تصل إلى 1 سم وقدرات رسم الخرائط عند الطلب. يمكن للطائرات بدون طيار اكتشاف التغيرات في الميكروبات النباتية ومجتمعات العوالق النباتية من خلال التوقيعات الطيفية.

يمكن تكييف هذه التطبيقات مع الأنواع الأخرى المكونة للموائل وميكروباتها، مثل تلك الموجودة في الأراضي العشبية أو غابات عشب البحر أو الشعاب المرجانية، حيث تصبح أجهزة الاستشعار فائقة الطيف ميسورة التكلفة.

الأهم من ذلك، أن الطائرات بدون طيار تحلق على ارتفاعات منخفضة، وتتحايل على التداخل السحابي الذي يمكن أن يؤدي إلى مجموعات بيانات غير كاملة من الأقمار الصناعية. وبالتالي، توفر صور الطائرات بدون طيار وسيلة جديدة لربط الملاحظات البيئية بالديناميكات الميكروبية عبر المكان والزمان.

يمكن لمجموعات البيانات البيئية الغنية من الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية أن تكمل صور الطائرات بدون طيار ذات المقياس الدقيق (على سبيل المثال، درجة الحرارة، والتساقط، والعكارة). فى تحسين رصد الظواهر الكبيرة والتنبؤ بها.

اقرأ المزيد: وزير الزراعة: التكنولوجيا الحيوية قادرة على حل مشاكل التنمية الزراعية

رابعا: تطبيقات الاستشعار عن بعد والتعلم الآلي والإحصاءات المكانية

يمكننا نمذجة ومراقبة والتنبؤ بالتغير البيئي عن طريق إقران الاستشعار عن بعد بالطائرات بدون طيار والجو والقمر الصناعي مع المسوحات في الموقع.

من المستشعرات التي تكتشف النطاق المرئي (الأحمر والأزرق والأخضر) والأشعة تحت الحمراء القريبة والميكروويف والنطاقات الحرارية، يمكننا اشتقاق متغيرات مثل مستويات الكلوروفيل a والتوقيعات الطيفية لمؤشر الأوراق الخضراء (GLI) وفرق الغطاء النباتي الطبيعي (NDVI) للكتلة الحيوية للنباتات فوق الأرض، والفيكوسيانين للكتلة الحيوية للبكتيريا الزرقاء، ودرجة الحرارة.

توفر البيانات الإضافية من محطات الأرصاد الجوية والهيدرولوجيا وغيرها من مجموعات البيانات المتاحة للجمهور خصائص الموقع البيئية. تتم معالجة بيانات الاستشعار عن بعد في البيانات النقطية داخل نظام المعلومات الجغرافية (GIS، مثل ArcGIS أو ENVI) والتحقق من صحتها مقابل البيانات في الموقع باستخدام الإحداثيات الجغرافية.

يتيح أخذ العينات في الموقع إمكانية التقاط الصور الجوية الأرضية مع مؤشرات ميكروبية من عملية التمثيل الغذائي المستهدفة أو غير المستهدفة التي تتم معالجتها باستخدام البروتوكولات المعمول بها.

علاوة على ذلك ، يمكن للإحصاءات المكانية أن تدمج البيانات المستشعرة عن بعد التي تم جمعها بدقة مكانية متنوعة وترددات زمنية من الأقمار الصناعية والطائرات والطائرات بدون طيار من أجل تغطية أفضل. من خلال التعلم الآلي والنمذجة الإحصائية ، التي يتم تنفيذها باستخدام بيانات التدريب والتحقق من صحة النموذج ، يمكننا التنبؤ بالديناميات الميكروبية وعواقبها البيئية.

على سبيل المثال، قد تشير مجموعات البيانات ذات المرجعية الجغرافية إلى تنبؤات ميكروبية أو كيميائية للتغير البيئي المستشعر عن بعد مثل تكاثر الطحالب وإنتاجية النبات أو الكتلة الحيوية والمرض. يمكن تطبيق هذه الأساليب على النظم البيئية المائية والبحرية والبرية.

اقرأ المزيد: 7 آليات لـ”الزراعة” لإنتاج “المخصبات الحيوية الزراعية” للحد من استخدام الأسمدة الكيماوية

خامسا: الاستفادة من مقارنات الأنظمة المشتركة

تكشف المقارنات بين الأنظمة عن فجوات في المعرفة المشتركة في فهم كيفية تأثير التفاعلات الميكروبية على تغيير مستوى النظام البيئي.

تدعم الميكروبات وظيفة النظام البيئي، ويرجع ذلك جزئيا إلى تنوع الأيض والقدرة على الاستجابة السريعة للاضطرابات البيئية، بما في ذلك ضغوط التغيير العالمي. قد تكون مقاييس الميكروبات مناسبة بشكل خاص لتحديد والتنبؤ بالتغيرات واسعة النطاق في بنية ووظيفة النظام الإيكولوجي. وهذا يتطلب تكامل المعرفة حول كيفية تأثير عوامل الإجهاد على المضيفين والميكروبات والتفاعلات بين الميكروبات المضيفة عبر الزمان والمكان، وهو تحدٍ للأنظمة البيئية المائية، حيث لا يزال التنوع الكيميائي والميكروبي – وديناميكاتهما – غير مستكشَف.

يمكن أن يساعد الفهم الأعمق لتفاعلات المضيف مع الميكروبات في تحديد العلامات الميكروبية لاضطرابات النظام البيئي. على سبيل المثال، تعد بكتيريا دورة المغذيات المتعايشة ضرورية لإنتاج الأعشاب البحرية والشعاب المرجانية والعوالق النباتية.

مع ذلك، فإن العوامل التي تعطل دورة المغذيات داخل هذه المجتمعات المعقدة ليست واضحة دائما، مما يترك الاحتمالية والتوقيت والمدى الزماني المكاني لتغيير النظام البيئي واسع النطاق غير مؤكد. في مناطق جذور الأعشاب البحرية، يمكن للإجهاد البيئي أن يحول بكتيريا methylotrophic السائدة، والمثبتة للنيتروجين، وبكتيريا تدوير الحديد إلى بكتيريا دورة الكبريت، لكن عواقب هذه التغييرات على الأعشاب البحرية وصحة النظام البيئي لا تزال غير واضحة.

إن الفهم الأفضل للتفاعلات الكيميائية للميكروب المضيف – بما في ذلك تبادل المغذيات والفيتامينات والركيزة وعوامل النمو والافتراس والدفاع – هو المفتاح لتحديد المؤشرات الميكروبية المناسبة لتغيير النظام البيئي.

اقرأ المزيد: “الزراعة” تطلق خطة للنهوض بالأسمدة الحيوية لرفع خصوبة التربة والتغلب علي مشاكل الأسمدة الكيماوية

يمكن أن يؤدي تجميع بيانات مع محركات بيئية كيميائية فيزيائية إلى معالجة الفجوات المعرفية المهمة. في بعض الحالات، يمكن أن تكون البيانات الميكروبية مؤشرات إنذار مبكر، تكشف عن تأثيرات النظام البيئي مثل تفشي الأمراض على نطاق واسع.

يمكن للنُهج الجديدة الاستفادة من التعلم الآلي لتحديد المتنبئين ذات الصلة من بيانات المجتمع الميكروبي وتطبيق الإحصائيات المكانية لربط العينات المنفصلة في الموقع بالبيانات المستمرة والمستشعرة عن بُعد. يمكن أن يؤدي اقتران هذه الأساليب لتطوير نماذج تنبؤية إلى توسيع المقاييس الزمانية المكانية التي نفهم عبرها التأثيرات الميكروبية على مستوى النظام البيئي. يمكن أن يشير فشل النماذج التنبؤية أيضًا إلى تفاعلات مهمة بيئيًا تتطلب مزيدًا من البحث.

تتسارع الحاجة إلى النمذجة البيئية التنبؤية جنبا إلى جنب مع التغير البيئي العالمي. يتزايد الاعتراف بالميكروبات كأساس لخدمات النظام البيئي، مما يؤكد الحاجة إلى تقييم تأثير الضغوط المتعددة على الميكروبات وتغير النظام البيئي. إن تجميع البيانات الميكروبية والبيانات المستشعرة عن بعد عبر الزمان والمكان أمر كثيف الموارد ومتعدد التخصصات؛ تعد الشبكات التعاونية ضرورية لإلقاء الضوء على سلسلة التفاعلات عبر النطاقات التي تؤدي إلى تفشي الأمراض، والتغيرات في التنوع البيولوجي، والتحولات الأخرى في حالة النظام البيئي ووظيفته.

ما الذي يمكن أن نتعلمه من نهج متعدد التخصصات لدمج الأساليب الميكروبية والاستشعار عن بعد والتعلم الآلي؟ قد يسمح اقتران البيانات الميكروبية وبيانات الاستشعار عن بعد بتنبؤات أكثر دقة حول كيفية تغير الميكروبات في سيناريوهات تغير المناخ المستقبلية، وبالتالي تقدير التأثيرات البيوجيوكيميائية والتأثيرات على مستوى النظام الإيكولوجي لمثل هذه التحولات الميكروبية، مثل الكربون ودورة المغذيات.

نقترح أن تتيح هذه الأساليب تنبؤات أكثر دقة حول مكان وزمان حدوث تكاثر الطحالب الضارة أو تفشي الأمراض وتأثيراتها على تخزين الكربون أو الخسائر عبر المناظر الطبيعية المتغيرة. قد تعمل هذه المعرفة على تحسين حفظ وإدارة الموارد الطبيعية من خلال الإبلاغ عن توقيت وموقع أنشطة ترميم النباتات، أو مشاريع التنمية الساحلية ، أو الاستخدام الترفيهي للأراضي والممرات المائية.

اقرأ المزيد: الزراعة: تطبيق منظومة المكافحة الحيوية لحماية محاصيل الخضروات من العنكبوت الأحمر

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمؤشرات الميكروبية أن تفيد في استراتيجيات الإدارة التكيفية للحد من حدوث المرض أو شدته. على الرغم من أن التلاعب بالميكروبات باستخدام المضادات الحيوية مثير للجدل إلى حد ما، فإنه يمكن أن يقلل من شدة المرض. قد يكون الاستشعار عن بعد قادراً على المساعدة في تحديد الفئات المعرضة للأمراض وإعطاء الأولوية لها من أجل العلاج.

نظرا لأن تغير المناخ يخلق بسرعة ظروفًا بيئية جديدة، فنحن بحاجة ماسة إلى تنبؤات أفضل لتغير النظام البيئي غير الخطي لتطوير خطط إدارة تكيفية.

سيتطلب التنفيذ الناجح لمقاربات البحث الجغرافي المكاني التعاون بين علماء البيئة وعلماء الأحياء الدقيقة وعلماء الكمبيوتر والجغرافيين.

سادسا: بيولوجيا التربة من أجل الزراعة والبيئة المستدامة

التربة نظام بيئي طبيعي به مجتمعات بيولوجية متنوعة وظيفيا وتصنيفيا. أدى نظام الإنتاج الزراعي المكثف إلى انخفاض كبير في خدمات النظام الإيكولوجي للتربة والصحة والبيولوجيا. تضمن المجتمعات البيولوجية المتنوعة استمرار قدرة التربة في توفير العناصر الغذائية لإنتاج المحاصيل، وعزل الكربون، وتراكم المواد العضوية، والجودة البيئية.

التربة هي مرآة المناظر الطبيعية. تربة صحية تدل على نظام بيئي وبيئة صحيين. في السنوات الأخيرة، حظيت التربة باهتمام علمي للحفاظ عليها، ومع ذلك فإن الجهد المبذول لتحديد الجوانب الوظيفية لبيولوجيا التربة يمثل تحديًا ويتطور. تبنت أنظمة الإنتاج الزراعي ممارسات تجديدية مثل محاصيل الغطاء، والنبات، وإدارة المخلفات، والأسمدة العضوية لتطوير بيئة مستدامة وتلبية الأهداف المناخية.

اقرأ المزيد: الأمن الغذائي والزراعة المستدامة المُوفرة وصديقة البيئة

مع ذلك فإن استجابة المجتمعات الحيوية للتربة للإدارات المختلفة، واستخدام الأراضي، والجوانب الطبوغرافية، تحتاج إلى فهم شامل للنجاح.

تؤدي المحاصيل دورا حاسما في الحفاظ على التنوع الميكروبي في التربة من خلال توفير ركائز الكربون والفينولات والفلافونويدات كإفرازات جذرية. في النظام البيئي الطبيعي، يعتبر التنوع المحصول فوق سطح الأرض أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على التنوع الميكروبي في التربة تحت الأرض.

تزيد مدخلات الجذور العالية ومخلفات النباتات من الكربون العضوي في التربة وهي مسؤولة عن تكوين مجتمع ميكروبي متنوع، ومع ذلك هناك جدل حول ما إذا كانت الزيادة في الكربون العضوي في التربة تزيد من الكتلة الحيوية الميكروبية الكلية أو تؤثر على مجموعات محددة من الكائنات الحية الدقيقة.

لاحظ أن الإضافة الخارجية للكربون العضوي المذاب تزيد من الكتلة الحيوية للبكتيريا سالبة الجرام والبكتيريا موجبة الجرام والفطريات والشعيات، ومع ذلك ظل تكوين المجتمع الميكروبي العام دون تغيير.

لم تكن هناك اختلافات ملحوظة في بنية المجتمع الميكروبي في أعماق التربة المختلفة. تم استيعاب الكربون العضوي المذاب بواسطة مجموعات بكتيرية معينة موجودة في التربة السطحية. أكدت الدراسة على الحاجة إلى مزيد من التجارب في الموقع لاكتساب مزيد من التبصر في تأثيرات الكربون العضوي المذاب على بنية المجتمع الميكروبي.

سلط الضوء على التأثير الكبير لخصائص الأرض، وخاصة الموقع الطبوغرافي للمنحدرات (جوانب المنحدرات)، على توزيع الكربون العضوي للتربة، والنيتروجين الكلي للتربة، والفوسفور الكلي للتربة. أظهرت النتائج أن المنحدرات الشمالية كانت أكثر ملاءمة في الحفاظ على الكربون العضوي للتربة، والنيتروجين الكلي للتربة ، والفوسفور من المنحدرات الجنوبية.

اقرأ المزيد: التكنولوجيا الحيوية في الزراعات المستدامة

أثرت درجات الحرارة المرتفعة، والمحتوى المائي المنخفض، والنتح العالي على المنحدرات الجنوبية بشكل كبير على تراكم الكربون العضوي في التربة، والنيتروجين الكلي للتربة، والفوسفور الكلي للتربة. تأثيرات الأنواع النباتية المختلفة وتنوعها على الترسيب الجذري للمغذيات، وخاصة الكربون والنيتروجين والفوسفور. وجدوا ترسبا مشابها للمغذيات في منطقة الجذور، بغض النظر عن أنواع النباتات.

مع ذلك كان هناك اتجاه لتراكم الكربون والنيتروجين والفوسفور العالي في منطقة الجذور للأنواع المثبتة للنيتروجين. سلطت الضوء أيضا على الحاجة إلى مزيد من التحقيقات التي تنظر في أنواع التربة المختلفة وإفرازات الجذر وظروف النمو للتمييز بين الديناميكيات الخاصة بالنبات لدورة الكربون والنيتروجين.

تؤثر الكائنات الدقيقة في التربة على تحلل المخلفات العضوية وتوافر المغذيات. تستخدم الممارسات الزراعية خصائص المستفيد من الكائنات الحية الدقيقة في التربة ، بما في ذلك تثبيت النيتروجين، والذوبان الكلي / المغذيات الدقيقة، وإنتاج الهرمونات النباتية، وأنشطة المكافحة الحيوية في إنشاء نظام محاصيل مستدام.

البكتيريا التي تذوب الزنك، وطبيعة أنشطتها، وأهميتها كمثبطات حيوية لنمو النبات المستدام والتدعيم البيولوجي للمنتجات الزراعية المخصبة بالزنك.

أهمية الممارسات الزراعية المختلفة، بما في ذلك تناوب المحاصيل، والزراعة البينية، والحرث، والسماد الأخضر، والأسمدة الحيوية، والحراجة الزراعية، في إنشاء تربة ونظام بيئي سليم ومدى أهمية الكائنات الحية الدقيقة في التربة، وخاصة الأنشطة المعززة لنمو النباتات ، في خلق الزراعة المستدامة.

أهمية البحوث الميكروبية للتربة الخاصة بوظيفة معينة من أجل جودة البيئة وصحة الإنسان. نأمل أن يجد الباحث معلومات مفيدة لمساعدتهم على زيادة فهمهم لبيولوجيا التربة وإجراء أبحاث صعبة لتطوير نظام إنتاج زراعي مستدام.

اقرأ المزيد: التقنيات المستدامة في أنظمة الزراعة

سابعا: الاستنتاجاث

لدفع مجالاتنا إلى الأمام، نحتاج إلى ورش عمل منظمة لتعزيز الاتصالات وتطوير المهارات وبث الخبرة والإبداع في مبادراتنا البحثية المشتركة فى مجال بيولوجيا التربة.

هناك حاجة إلى ورش العمل التدريبية التي تجمع مستخدمي أدوات الجغرافيا المكانية  GPSو الاستشعارعن بعد  RS والتعلم الآلي لتبادل الأفكار حول استخدام البيانات الفريدة فى مجال بيولوجيا التربة وتخزينها وتحليلها لإنشاء خطوط بيانات فعالة وتعزيز النتائج الجديدة.

اقرأ المزيد: طفرة علمية للتكنولوجيا الحيوية

سيؤدي القيام بذلك إلى خلق فرص أكثر إنصافا للانخراط في البحث. ندعو إلى أن تشارك الفرق أيضا في التدريب على أفضل الممارسات للعمل في مجموعات كبيرة ومتعددة التخصصات. من خلال تطبيق هذه الأساليب يمكننا معا تطوير مجال أبحاث الميكروبات وربط التفاعلات الميكروبية بوظائف النظام البيئي الديناميكي عبر الزمان والمكان والتخصصات.

المراجع

• Aanderud, Z.T., Vert, J.C., Lennon, J.T., Magnusson, T.W., Breakwell, D.P., and Harker, A.R. (2016). Bacterial dormancy is more prevalent in freshwater than hypersaline lakes. Front. Microbiol. 7, 853.
• Abbas, H.H., Ali, M.E., Ghazal, F.M. and El-Gaml, N.M. (2015) Impact of Cyanobacteria inoculation on rice (Orize sativa) yield cultivated in saline soil. J. Am. Sci., 11, 13–19.
• Abdel-Lateif, K., Bogusz, D. and Hocher, V. (2012). The role of flavonoids in the establishment of plant roots endosymbioses with arbuscular mycorrhiza fungi, rhizobia and Frankia bacteria. Plant Signal Behav, 7, 636-641.
• Andrews M., Edwards G.R., Ridgway H.J., Cameron K.C., Di H.J., Raven J.A. (2011) Positive plant microbial interactions in perennial ryegrass dairy pasture systems. Annals of Applied Biology, 159, 79–92.
• Andrews, J. H. and Harris, R. F. 2000. The ecology and biogeography of microorganism on plant surfaces. Annu. Rev. Phytopathol. 38: 145–180.
• Bach, E.M., Baer, S.G., and Six, J. (2012) Plant and soil responses to high and low diversity grassland restorationpractices. Environ Manage 49: 412–424.
• Backman, P.A. and Sikora, R.A. (2008). Endophytes: An emerging tool for biological control. Biol Control, 46, 1-3.
• Di H.J., Cameron K.C. (2005) Reducing environmental impacts of agriculture by using a fine particle suspension nitrification inhibitor to decrease nitrate leaching from grazed pastures. Agriculture Ecosystems & Environment, 109, 202–212.
• Di H.J., Cameron K.C., Sherlock R.R. (2007) Comparison of the effectiveness of a nitrification inhibitor, dicyandiamide (DCD), in reducing nitrous oxide emissions in four different soils under different climatic and management conditions. Soil Use and Management, 23, 1–9.
• Holt-Giménez, E., Altieri, M. (2013). Agroecology, food sovereignty, and the new Green Revolution. Agroecology and Sustainable Food Systems 37, 90–102.
• Housman, D. C., Powers, H. H., Collins, A. D., Belnap, J. (2006): Carbon and nitrogen fixation differ between successional stages of biological soil crusts in the Colorado Plateau and ChihuahuanDesert. J. Arid Environ. 66, 620–634.
• Soper FM, Boutton TW, Sparks JP (2015) Investigating patterns of symbiotic nitrogen fixation during vegetation change from grassland to woodland using fine scale δ15N measurements. Plant, Cell and Environment 38(1), 89–100.
• Zhang Y, Lubberstedt T, Xu ML (2013) The genetic and molecular basis of plant resistance to pathogens. J Genet Genomics 40(1): 23-35.
• Zhong, Z., X. Wang, X. Zhang, W. Zhang, Y. Xu, C. Ren, Xinhui Han, and G. Yang. 2019. “Edaphic Factors but Not Plant Characteristics Mainly Alter Soil Microbial Properties along a Restoration Chronosequence of Pinus tabulaeformis Stands on Mt. Ziwuling, China.” Forest Ecology and Management 453: 117625.