DOI: https://doi.org/10.3389/fagro.2025.1666801
تاريخ النشر: 2026-01-19
المؤلف: Mourad Bakri وآخرون
الموضوع الرئيسي: ممارسات الري وإدارة المياه
نظرة عامة
تدرس الدراسة تأثير استراتيجيات الري المختلفة على نمو وجودة ثمار صنفين من التفاح، غالاكسي وريتشارد، في ظل ظروف تغير المناخ وندرة المياه. باستخدام أجهزة قياس التوتر الذكية منخفضة التكلفة، نفذ الباحثون أربع علاجات للري: الري التحكم (CI عند 100% من تبخر المحاصيل، ETc)، الري المستمر بنقص (CDI عند 50% ETc)، وتجفيف جزئي لمنطقة الجذر (PRD75 و PRD50 عند 75% و 50% ETc، على التوالي). أشارت النتائج إلى أن نمو البراعم انخفض بشكل ملحوظ تحت CDI50% و PRD50%، مع انخفاضات تقارب 31.65% و 38.63% لصنف غالاكسي وريتشارد، على التوالي. ومن الجدير بالذكر أن PRD75% أظهر آثار سلبية طفيفة على تبادل الغاز وأسفر عن تحسين جودة الثمار، حيث وصلت المواد الصلبة القابلة للذوبان الكلية (TSS) إلى 19.50°بريكس لصنف غالاكسي و 17.50°بريكس لصنف ريتشارد، إلى جانب انخفاض في الحموضة.
تؤكد النتائج على أهمية جدولة الري بدقة لتلبية احتياجات النبات دون زيادة أو نقص. ظهرت استراتيجية PRD75%، الموجهة بواسطة أجهزة قياس التوتر الذكية، كأكثر الطرق فعالية، حيث توازن بين التأثيرات المعتدلة على فسيولوجيا الشجرة مع تحسينات في جودة الثمار، مثل زيادة مستويات السكر والصلابة. لا تحافظ هذه الاستراتيجية على المياه فحسب، بل تدعم أيضًا الاستقرار الفسيولوجي واستدامة التربة، مما يجعلها خيارًا قابلاً للتطبيق لبساتين التفاح في المناطق التي تواجه ظروف جفاف متكررة. بالإضافة إلى ذلك، أظهر صنف ريتشارد جودة ثمار متفوقة ومرونة فسيولوجية تحت الري الناقص، مما يشير إلى أنه صنف مفضل لمثل هذه المناخات.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على أهمية زراعة التفاح على مستوى العالم، وخاصة في الصين وأوروبا، حيث تلعب تونس أيضًا دورًا ملحوظًا في إنتاج التفاح، خاصة في منطقة القصرين. على الرغم من إنتاج 127,000 طن في عام 2022، انخفضت غلة التفاح في القصرين بسبب تأثيرات تغير المناخ، مثل انخفاض هطول الأمطار واستنزاف الموارد المائية، مما أدى إلى انخفاض من 75,000 طن في عام 2020 إلى 60,000 طن في عام 2023. تزرع المنطقة بشكل أساسي أصناف التفاح المبكرة والمتأخرة، لكن ندرة المياه المتزايدة تتطلب ممارسات ري فعالة للحفاظ على جودة الثمار وغلتها.
لمعالجة هذه التحديات، تناقش المقدمة استراتيجيات الري المختلفة، بما في ذلك الري الناقص والتقنيات المبتكرة مثل تجفيف جزئي لمنطقة الجذر (PRD)، التي تعمل على تحسين استخدام المياه دون التأثير بشكل كبير على الغلة. يؤكد النص على دور أجهزة استشعار رطوبة التربة وأنظمة الري الدقيقة المعتمدة على الإنترنت في تحسين إدارة المياه. تتيح هذه التقنيات المراقبة في الوقت الحقيقي وتطبيق المياه بدقة، وهو أمر حاسم للحفاظ على ظروف النمو المثلى في المناخات شبه الجافة مثل تونس. تهدف الدراسة إلى تقييم جدوى أجهزة قياس التوتر الذكية التلقائية منخفضة التكلفة لمقارنة أربع استراتيجيات ري، وتقييم تأثيرها على نمو النبات، وحالة المياه، وتبادل الغاز، وجودة الثمار في أصناف التفاح الصغيرة في منطقة سبيطلة.
طرق البحث
أُجريت الدراسة في بستان تفاح بمساحة هكتار واحد يقع في منطقة سبيطلة شبه الجافة في وسط غرب تونس، والتي تتميز بصيف حار وجاف وشتاء معتدل وممطر، مع متوسط هطول سنوي يبلغ حوالي 254.8 مم. كانت تركيبة التربة من الطين الرملي، مع درجة حموضة 7.85، وموصلية كهربائية 0.12 مS/cm، ومحتوى إجمالي من الفوسفور المتاح (P₂O₅) يبلغ 75.38 ملغ/كغ، إلى جانب محتوى من المادة العضوية يبلغ 0.97%. كان تصميم البستان يتكون من كتل مقسمة إلى ستة صفوف لكل صنف، مع مسافة زراعة تبلغ 4 م بين الأشجار و5 م بين الصفوف.
شمل التصميم التجريبي أشجار تفاح عمرها ثلاث سنوات من أصناف غالاكسي وريتشارد، وكلاهما مطعوم على الجذر “MM106″، مما يضمن قوة مماثلة عبر العينات. تم تحليل ما مجموعه 33 شجرة، مع 11 شجرة لكل علاج وثلاث مكررات لكل صنف. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام نظام شبكي لحماية الأشجار من البرد والتهديدات الفيزيائية الأخرى، وتم إجراء حراثة التربة في الخريف خلال فترة ما بعد الحصاد. شملت كل قياس للأوراق أو الثمار أكثر من ثلاث تكرارات لضمان تحليل إحصائي قوي.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يوضح النتائج الرئيسية، بما في ذلك أي بيانات إحصائية هامة، والاتجاهات الملحوظة، وآثار هذه النتائج فيما يتعلق بالفرضيات المطروحة في بداية الدراسة. قد يتضمن القسم أيضًا تمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتوضيح البيانات بشكل أكثر فعالية.
علاوة على ذلك، غالبًا ما يتم وضع النتائج في سياق الأدبيات الموجودة، مع تسليط الضوء على كيفية دعمها أو تعارضها مع النتائج السابقة. قد يناقش المؤلفون قوة نتائجهم، بما في ذلك أي قيود واجهت خلال الدراسة، ويقترحون طرقًا محتملة للبحث المستقبلي بناءً على هذه النتائج. بشكل عام، يخدم هذا القسم لتقديم نظرة عامة واضحة وشاملة على الأدلة التجريبية التي تم جمعها طوال الدراسة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات استراتيجيات الري المختلفة على صنفين من التفاح، غالاكسي وريتشارد، مع التركيز على احتياجات المياه، وتوازن المياه في التربة، والنمو الخضري، وتبادل الغاز، ونمو الثمار، وجودتها. تم تطبيق أربع علاجات للري: الري التحكم (CI عند 100% ETc)، الري المستمر بنقص (CDI عند 50% ETc)، واثنان من علاجات تجفيف جزئي لمنطقة الجذر (PRD75 عند 75% ETc و PRD50 عند 50% ETc). أشارت النتائج إلى أن CI حافظ على مستويات رطوبة التربة المثلى، بينما أدى الري الناقص إلى انخفاضات كبيرة في محتوى المياه في التربة والمعايير الفسيولوجية، خاصة تحت علاجات CDI و PRD50. ومن الجدير بالذكر أن صنف غالاكسي أظهر حساسية أكبر تجاه الإجهاد المائي مقارنةً بريتشارد، مع انخفاضات ملحوظة في نمو البراعم ومحتوى المياه النسبي (RWC) تحت ظروف النقص.
سمح استخدام أجهزة قياس التوتر الذكية وأجهزة استشعار رطوبة التربة بمراقبة دقيقة لديناميات المياه في التربة، وهو أمر حاسم لتحسين ممارسات الري. وجدت الدراسة أن ETc بلغ ذروته خلال مراحل التطوير المتوسطة إلى المتأخرة، مما يبرز أهمية تعديل الري بناءً على الظروف المناخية ومراحل نمو النبات. علاوة على ذلك، كشفت تقييمات جودة الثمار أن الري الناقص أثر سلبًا على حجم الثمار وغلتها، خاصة تحت علاجات CDI و PRD50، بينما أظهر PRD75 آثارًا أقل ضررًا. بشكل عام، تؤكد النتائج على الفوائد المحتملة للري الدقيق في تعزيز كفاءة استخدام المياه واستدامة إنتاج التفاح في ظل ظروف بيئية متغيرة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fagro.2025.1666801
Publication Date: 2026-01-19
Author(s): Mourad Bakri et al.
Primary Topic: Irrigation Practices and Water Management
Overview
The study investigates the impact of various irrigation strategies on the growth and fruit quality of two apple cultivars, Galaxy and Richared, under conditions of climate change and water scarcity. Utilizing low-cost smart tensiometers, the researchers implemented four irrigation treatments: Control Irrigation (CI at 100% crop evapotranspiration, ETc), Continuous Deficit Irrigation (CDI at 50% ETc), and Partial Root-zone Drying (PRD75 and PRD50 at 75% and 50% ETc, respectively). Results indicated that shoot growth significantly declined under CDI50% and PRD50%, with reductions of approximately 31.65% and 38.63% for Galaxy and Richared, respectively. Notably, PRD75% exhibited minimal adverse effects on gas exchange and resulted in enhanced fruit quality, with total soluble solids (TSS) reaching 19.50°Brix for Galaxy and 17.50°Brix for Richared, alongside a decrease in acidity.
The findings underscore the importance of precise irrigation scheduling to meet plant needs without excess or deficit. The PRD75% strategy, guided by smart tensiometers, emerged as the most effective approach, balancing moderate impacts on tree physiology with improvements in fruit quality, such as increased sugar levels and firmness. This strategy not only conserves water but also supports physiological stability and soil sustainability, making it a viable option for apple orchards in regions facing frequent drought conditions. Additionally, Richared demonstrated superior fruit quality and physiological resilience under deficit irrigation, suggesting it as a preferable cultivar for such climates.
Introduction
The introduction highlights the significance of apple cultivation globally, particularly in China and Europe, with Tunisia also playing a notable role in apple production, especially in the Kasserine region. Despite a production of 127,000 tons in 2022, apple yields in Kasserine have declined due to climate change impacts, such as reduced rainfall and water resource depletion, leading to a drop from 75,000 tons in 2020 to 60,000 tons in 2023. The region primarily cultivates early and late apple cultivars, but the increasing water scarcity necessitates efficient irrigation practices to maintain fruit quality and yield.
To address these challenges, the introduction discusses various irrigation strategies, including deficit irrigation and innovative techniques like Partial Root-zone Drying (PRD), which optimizes water use without significantly compromising yield. The text emphasizes the role of soil moisture sensors and IoT-based precision irrigation systems in enhancing water management. These technologies allow for real-time monitoring and precise water application, crucial for maintaining optimal growth conditions in semi-arid climates like Tunisia. The study aims to evaluate the feasibility of low-cost automatic smart tensiometers to compare four irrigation strategies, assessing their impact on plant growth, water status, gas exchange, and fruit quality in young apple cultivars in the Sbeitla region.
Methods
The study was conducted in a 1-hectare apple orchard located in the semi-arid Sbeitla region of west-central Tunisia, characterized by hot, dry summers and mild, rainy winters, with an average annual rainfall of approximately 254.8 mm. The soil composition was sandy loam, with a pH of 7.85, electrical conductivity of 0.12 mS/cm, and a total available phosphorus (P₂O₅) content of 75.38 mg/kg, alongside an organic matter content of 0.97%. The orchard layout consisted of blocks divided into six rows per cultivar, with a planting distance of 4 m between trees and 5 m between rows.
The experimental design included three-year-old apple trees of the cultivars Galaxy and Richared, both grafted onto the “MM106” rootstock, ensuring similar vigor across the samples. A total of 33 trees were analyzed, with 11 trees per treatment and three replicates for each cultivar. Additionally, a protective netting system was employed to shield the trees from hail and other physical threats, and soil tillage was performed in the autumn during the post-harvest period. Each measurement of leaves or fruit involved more than three repetitions to ensure robust statistical analysis.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments or analyses. It details the key outcomes, including any significant statistical data, trends observed, and the implications of these results in relation to the hypotheses posed at the outset of the study. The section may also include visual representations such as graphs or tables to illustrate the data more effectively.
Moreover, the results are often contextualized within the framework of existing literature, highlighting how they support or contradict previous findings. The authors may discuss the robustness of their results, including any limitations encountered during the study, and suggest potential avenues for future research based on these findings. Overall, this section serves to provide a clear and comprehensive overview of the empirical evidence gathered throughout the study.
Discussion
In this study, the effects of various irrigation strategies on two apple cultivars, Galaxy and Richared, were investigated, focusing on water needs, soil water balance, vegetative growth, gas exchange, fruit growth, and quality. Four irrigation treatments were applied: Control Irrigation (CI at 100% ETc), Continuous Deficit Irrigation (CDI at 50% ETc), and two Partial Root-zone Drying treatments (PRD75 at 75% ETc and PRD50 at 50% ETc). The results indicated that CI maintained optimal soil moisture levels, while deficit irrigation led to significant reductions in soil water content and physiological parameters, particularly under CDI and PRD50 treatments. Notably, the Galaxy cultivar exhibited greater sensitivity to water stress compared to Richared, with marked decreases in shoot growth and relative water content (RWC) under deficit conditions.
The use of smart tensiometers and soil moisture sensors allowed for precise monitoring of soil water dynamics, which is crucial for optimizing irrigation practices. The study found that ETc peaked during mid to late development stages, highlighting the importance of adjusting irrigation based on climatic conditions and plant growth stages. Furthermore, fruit quality assessments revealed that deficit irrigation negatively impacted fruit size and yield, particularly under CDI and PRD50 treatments, while PRD75 showed less detrimental effects. Overall, the findings underscore the potential benefits of precision irrigation in enhancing water use efficiency and sustaining apple production under varying environmental conditions.