مدل‌های بیوتکنولوژیکی برای احیای سلامت خاک برای افزایش سلامت خاک و کشاورزی پایدار: شرایط فعلی و تحقیقات آینده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند.

10.22103/jab.2025.24000.1608

چکیده

هدف: تخریب کیفیت زمین یک نگرانی عمده برای برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد (UNEP) است زیرا به سلامت انسان و امنیت غذایی آسیب می‌رساند. احیای خاک سالم هدف اولیه کشاورزی پایدار (SA) است، زیرا برای بازده محصول و سایر خدمات اکوسیستمی ضروری است. این را می‌توان با مهندسی ارگانیسم‌های اصلاح شده ژنتیکی (GMOs) برای تولید مواد یا آنزیم‌هایی که به تجزیه آلاینده‌های خاک کمک می‌کنند، غلبه کرد. در این کار، ما به این امکان نگاه می‌کنیم که GMOها می‌توانند روند تصفیه زیستی را سرعت بخشند و کارایی را در حذف آلاینده‌های سمی از خاک افزایش دهند.
مواد و روش‌ها: این مطالعه در بخش نیلوخری در منطقه کارنال در هاریانا، هند انجام شد. در طول سفر میدانی، داده ها با مصاحبه با 150 نفر از ساکنان 32 منطقه از بخش نیلوخری در منطقه کارنال جمع آوری شد. اطلاعات جمع آوری شده شامل روش‌های کشت، تاریخچه کشاورزی، ارقام مورد استفاده، میانگین عملکرد، ضخامت، محل آب آبیاری و مقدار و نوع کود مصرفی بود.
نتایج: این تحقیق راه حلی بلندمدت برای مشکلات سلامت خاک با ادغام GMOs، ریزوباکترها و سایر درمان‌های خاک در یک استراتژی واحد پیشنهاد می‌کند. ظرف یک دهه، این رویکرد یکپارچه ممکن است حاصلخیزی خاک را احیا کرده و اثرات آلودگی را کاهش دهد و تضمین کند که زمین‌های کشاورزی در دراز مدت پایدار خواهند بود. ارگانیسم‌های اصلاح شده ژنتیکی (GMOs) این پتانسیل را دارند که روند بازیابی طبیعی زمین را تسریع کنند که به نوبه خود باعث افزایش تولید و مقاومت زمین در برابر تهدیدات محیطی پایدار می‌شود.
نتیجه‌گیری: در نهایت، این مطالعه نشان می‌دهد که ارگانیسم‌های اصلاح‌شده ژنتیکی (GMOs) پتانسیل بهبود سلامت خاک را از طریق اصلاح زیستی بهتر دارند که منجر به کشاورزی پایدارتر می‌شود. با این وجود، همچنین بر نیاز به ارزیابی مزایای GMOs در برابر خطرات زیست محیطی احتمالی آنها و حمایت از یک استراتژی دقیق و تنظیم شده برای استفاده از آنها در زمینه های زیست محیطی تأکید می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Biotechnological models for soil health restoration to enhance the soil health and sustainable agriculture: present condition and future research

نویسندگان [English]

  • Divya Divya
  • Yalakala Dinesh Kumar
Department of CS & IT, Kalinga University, Raipur, India.
چکیده [English]

Objective
Degradation of land quality is a major concern for the United Nations Environment Programme (UNEP) since it harms human health and food security. Restoring healthy soil is a primary goal of sustainable agriculture (SA), as it is essential for crop yields and other ecosystem services. This can be overcome by engineering GMOs to produce materials or enzymes that aid in the breakdown of soil pollutants. In this work, we look at the possibility that GMOs can speed up the bioremediation process and increase efficiency in the removal of toxic contaminants from soil.

Materials and methods
The study occurred in the Nilokheri part of the Karnal area in Haryana, India. During the field trip, data was collected by interviewing 150 residents in 32 communities of the Nilokheri division in the Karnal area. Information collected included cultivation methods, farming history, varieties utilized, mean yield, thickness, location of irrigation water, and the amount and kind of fertilizers used.

Results
The research suggests a long-term solution to soil health problems by integrating GMOs, rhizobacteria, and other soil treatments into a single strategy. Within a decade, this integrated approach may have restored soil fertility and reduced pollution impacts, guaranteeing that agricultural land will be sustainable in the long run. Genetically modified organisms (GMOs) have the potential to quicken the land's natural recovery process, which in turn increases the land's production and resistance to persistent environmental threats.

Conclusions
Finally, this study shows that genetically modified organisms (GMOs) have the potential to improve soil health through better bioremediation, which would lead to more sustainable agriculture. Nevertheless, it also stresses the need to evaluate the advantages of GMOs against their possible ecological dangers and to support a careful, regulated strategy for their use in environmental contexts.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biotechnology
  • Genetically Modified Organisms
  • Soil Health Restoration
  • Sustainable Agriculture
Andrews EM, Kassama S, Smith EE, et al. (2021) A review of potassium-rich crop residues used as organic matter amendments in tree crop agroecosystems. Agric 11(7), e580.
Angin P, Anisi MH, Göksel F, et al. (2020) Agrilora: a digital twin framework for smart agriculture. J Wirel Mob Netw Ubiquitous Comput Dependable Appl 11(4), 77-96.
Bobir AO, Askariy M, Otabek YY, et al. (2024) Utilizing Deep Learning and the Internet of Things to Monitor the Health of Aquatic Ecosystems to Conserve Biodiversity. Nat Eng Sci 9(1), 72-83.
Cárceles Rodríguez B, Durán-Zuazo VH, Soriano Rodríguez M, et al. (2022) Conservation agriculture as a sustainable system for soil health: A review. Soil Syst 6(4), e87.
Ding W, Cong WF, Lambers H (2021) Plant phosphorus acquisition and use strategies affect soil carbon cycling. Trends Ecol Evol 36(10), 899-906.
Farzadfar S, Knight JD, Congreves KA (2021) Soil organic nitrogen: an overlooked but potentially significant contribution to crop nutrition. Plant Soil 462, 7-23.
Ghotbaldini H, Mohammadabadi MR, Nezamabadi-pour H, et al. (2019) Predicting breeding value of body weight at 6-month age using Artificial Neural Networks in Kermani sheep breed. Acta Scientiarum Anim Sci 41, e45282.
Gladkov EA, Gladkova OV (2021) Plants and Maximum Permissible Concentrations of Heavy Metals in Soil. Arch Tech Sci 2(25), 77-82.
Hossain MB (2021) Glomalin and contribution of glomalin to carbon sequestration in soil: a review. Turk J Agr-Food Sci Technol 9(1), 191-196.
Jaconis SY, Thompson AJ, Smith SL, et al. (2021) A standardized approach for determining heat tolerance in cotton using triphenyl tetrazolium chloride. Sci Rep 11(1), e5419.
Jeffry L, Ong MY, Nomanbhay S, et al. (2021) Greenhouse gases utilization: A review. Fuel 301, e121017.
Lehmann J, Bossio DA, Kögel-Knabner I, Rillig MC (2020) The concept and future prospects of soil health. Nat Rev Earth Environ 1(10), 544-553.
Lepcha NT, Devi NB (2020) Effect of land use, season, and soil depth on soil microbial biomass carbon of Eastern Himalayas. Ecol Process, 9, 1-14.
Maqsood Q, Sumrin A, Waseem R, et al. (2023) Bioengineered microbial strains for the detoxification of toxic environmental pollutants. Environ Res 227, e115665.
Mohammadabadi M, Kheyrodin H, Afanasenko V, et al. (2024) The role of artificial intelligence in genomics. Agric Biotechnol J 16 (2), 195-279.
Nabeesab Mamdapur GM, Hadimani MB, Sheik AK, Senel E (2019) The Journal of Horticultural Science and Biotechnology (2008-2017): A Scientometric Study. Indian J Inf Sources Serv 9(1), 76–84.
Panagos P, De Rosa D, Liakos L, et al. (2024) Soil bulk density assessment in Europe. Agric Ecosyst Environ 364, e108907.
Pour Hamidi S, Mohammadabadi MR, Asadi Foozi M, Nezamabadi-pour H (2017) Prediction of breeding values for the milk production trait in Iranian Holstein cows applying artificial neural networks. J Livestock Sci Technol 5 (2), 53-61.
Rebello S, Nathan VK, Sindhu R, et al. (2021) Bioengineered microbes for soil health restoration: present status and future. Bioengineering 12(2), 12839-12853.
Surendar A, Veerappan S, Sindhu S, Arvinth N (2024) A Bibliometric Study of Publication-Citations in a Range of Journal Articles. Indian J Inf Sources Serv 14(2), 97-103.
Timmis K, Ramos JL (2021) The soil crisis: the need to treat as a global health problem and the pivotal role of microbes in prophylaxis and therapy. Microb Biotechnol 14(3), 769-797.
Zahedifar M (2023) Feasibility of fuzzy analytical hierarchy process (FAHP) and fuzzy TOPSIS methods to assess the most sensitive soil attributes against land use change. Environ Earth Sci 82(10), e248.
Zhao Z, Huo A, Liu Q, et al. (2023) Spatiotemporal Variation in the Coupling Relationship between Human Activities and Soil Erosion—A Case Study in the Weihe River Basin. Sustain 15(14), e10785.
Zheng P, Tan X, Kocer BB, et al. (2020) TiltDrone: A fully-actuated tilting quadrotor platform. IEEE Robot Autom Lett 5(4), 6845-6852.