Nutrient Use Efficiency: from Basics to Advances

این کتاب به تفصیل به رویکردهای چند وجهی برای افزایش کارایی مصرف مواد مغذی (NUE) می‌پردازد که توسط فعل و انفعالات گیاهی با متغیرهای محیطی اصلاح می‌شوند و جنبه‌های فیزیولوژیکی، میکروبی، بیوتکنولوژیکی و زراعی را ترکیب می‌کنند. انتقال درک عمیق از موضوع باعث ایجاد ارقام و سویه‌های جدید برای القای NUE می‌شود، همراه با بهترین شیوه‌های مدیریتی که به نفع سیستم‌های کشاورزی، حفاظت از خاک، آب و کیفیت هوا خواهد بود. این کتاب که توسط متخصصان شناخته شده در این زمینه نوشته شده است، در نظر گرفته شده است تا به دانشجویان، دانشمندان و سیاست گذاران بینش های اساسی در مورد رویکردهای کل نگر به NUE و همچنین مروری بر برخی از مطالعات موردی موفق ارائه دهد. در درک کنونی از کشاورزی، NUE بیانگر مسئله بهینه سازی فرآیند در پاسخ به شکنندگی فزاینده پایگاه منابع طبیعی ما و تهدیدات امنیت غلات غذایی در سراسر جهان است. بهبود بیشتر راندمان استفاده از مواد مغذی پیش نیازی برای کاهش هزینه های تولید، گسترش سطح زیر کشت محصول به اراضی حاشیه ای غیررقابتی با منابع غذایی کم و جلوگیری از آلودگی محیطی است. مواد مغذی که معمولاً رشد گیاه را محدود می‌کنند N، P، K، S و ریز مغذی‌هایی مانند Fe، Zn، B و Mo هستند. استفاده در گیاه و محیط تعدادی از رویکردها می توانند به ما در درک کل NUE کمک کنند. یکی شامل اتخاذ بهترین شیوه های مدیریت محصول است که فرآیندهای ریزوسفر ناشی از ریشه را در نظر می گیرد، که نقشی محوری در کنترل پویایی مواد مغذی در پیوستار خاک-گیاه-اتمسفر بازی می کند. فناوری‌های جدید، از ابزارهای اساسی مانند نمودارهای رنگی برگ گرفته تا سیستم‌های پیچیده مبتنی بر حسگر و تسطیح لیزری زمین، می‌توانند وابستگی به کمک آزمایشگاهی و کار دستی را کاهش دهند. رویکرد دیگر مربوط به توسعه گیاهان زراعی از طریق دستکاری‌های ژنتیکی است که به آنها اجازه می‌دهد تا مواد مغذی را به طور مؤثرتری جذب و جذب کنند، همچنین فرآیندهای واکنش گیاه به استرس کمبود مواد مغذی را شناسایی کرده و تنوع ژنتیکی طبیعی را بررسی می‌کنند. اگرچه اخیراً معرفی شده است، اما توانایی تلقیح‌های میکروبی برای القای NUE اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، زیرا از دست دادن، بی‌حرکتی، آزادسازی و در دسترس بودن مواد مغذی توسط فرآیندهای میکروبی خاک انجام می‌شود.

This book addresses in detail multifaceted approaches to boosting nutrient use efficiency (NUE) that are modified by plant interactions with environmental variables and combine physiological, microbial, biotechnological and agronomic aspects. Conveying an in-depth understanding of the topic will spark the development of new cultivars and strains to induce NUE, coupled with best management practices that will immensely benefit agricultural systems, safeguarding their soil, water, and air quality. Written by recognized experts in the field, the book is intended to provide students, scientists and policymakers with essential insights into holistic approaches to NUE, as well as an overview of some successful case studies. In the present understanding of agriculture, NUE represents a question of process optimization in response to the increasing fragility of our natural resources base and threats to food grain security across the globe. Further improving nutrient use efficiency is a prerequisite to reducing production costs, expanding crop acreage into non-competitive marginal lands with low nutrient resources, and preventing environmental contamination. The nutrients most commonly limiting plant growth are N, P, K, S and micronutrients like Fe, Zn, B and Mo. NUE depends on the ability to efficiently take up the nutrient from the soil, but also on transport, storage, mobilization, usage within the plant and the environment. A number of approaches can help us to understand NUE as a whole. One involves adopting best crop management practices that take into account root-induced rhizosphere processes, which play a pivotal role in controlling nutrient dynamics in the soil-plant-atmosphere continuum. New technologies, from basic tools like leaf color charts to sophisticated sensor-based systems and laser land leveling, can reduce the dependency on laboratory assistance and manual labor. Another approach concerns the development of crop plants through genetic manipulations that allow them to take up and assimilate nutrients more efficiently, as well as identifying processes of plant responses to nutrient deficiency stress and exploring natural genetic variation. Though only recently introduced, the ability of microbial inoculants to induce NUE is gaining in importance, as the loss, immobilization, release and availability of nutrients are mediated by soil microbial processes.