DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-38845-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41760653
تاريخ النشر: 2026-02-27
المؤلف: Ibrahim S. H. El-Gamal وآخرون
الموضوع الرئيسي: آثار السيليكون في الزراعة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في إمكانية دمج التعديلات العضوية للتربة مع الأسمدة النانوية المتقدمة لتحسين إنتاج بنجر السكر في التربة الكلسية، التي تتميز عادةً بارتفاع الرقم الهيدروجيني وانخفاض توفر العناصر الغذائية. تم استخدام دراسة ميدانية لمدة عامين بتصميم تقسيم فرعي لتقييم آثار معدلات الكومبوست المتغيرة (0، 3، و6 أطنان لكل فدان) جنبًا إلى جنب مع خمس تركيبات من العناصر الغذائية النانوية الورقية (تحكم، Fe + Mn، Fe + B، Mn + B، Fe + Mn + B بمعدل 100 ملغ لكل لتر لكل منها). أظهرت النتائج أن تطبيق 6 أطنان من الكومبوست لكل فدان مع خليط النانو Fe + Mn + B أنتج تأثيرات تآزرية كبيرة، مما أدى إلى تحسين النمو والمعايير الفسيولوجية، بما في ذلك زيادة بنسبة 27% في الكلوروفيل أ وزيادة بنسبة 55% في مؤشر مساحة الورقة.
أدى العلاج الأمثل إلى تحسينات كبيرة في العائد ومقاييس الجودة، حيث حقق زيادة تتراوح بين 63-69% في عائد السكر (4.66-4.68 طن لكل فدان مقارنة بـ 2.76-2.86 طن لكل فدان في التحكم) وزيادة تتراوح بين 28-32% في عائد الجذور (27.11-27.12 طن لكل فدان مقابل 20.48-21.14 طن لكل فدان). بالإضافة إلى ذلك، ارتفع محتوى السكروز بنسبة 26% (19.63-19.85% مقابل 15.49-15.73%). تم عزو هذه التحسينات إلى تحسين الوظائف الفسيولوجية للنبات، بما في ذلك زيادة أنشطة إنزيمات مضادات الأكسدة (الكاتالاز والبيروكسيداز بنسبة 29-42%). تستنتج الدراسة أن نهج الإدارة المتكاملة، باستخدام 6 أطنان من الكومبوست لكل فدان مدعومًا بتطبيق ورقي للنانو Fe وMn وB، هو استراتيجية قابلة للتطبيق لزراعة بنجر السكر المستدام في التربة الكلسية التي تعاني من نقص العناصر الغذائية.
طرق
يحدد قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الأساليب الإحصائية، بروتوكولات التجارب، وأي أدوات حسابية مستخدمة.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف هذا القسم الضوابط المطبقة للتحقق من النتائج والمعايير لاختيار العينات أو الموضوعات. بشكل عام، يوفر إطارًا شاملاً يدعم نتائج البحث، مما يسمح بالتقييم النقدي وإمكانية التكرار من قبل باحثين آخرين في هذا المجال.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، موضحًا نتائج التجارب التي تم إجراؤها. تم تحليل المقاييس الرئيسية، مما يكشف عن اتجاهات وارتباطات كبيرة تدعم الفرضيات المطروحة في المقدمة. على سبيل المثال، تشير البيانات إلى وجود ارتباط إيجابي قوي بين المتغير $X$ والنتيجة $Y$، مقدرًا بمعامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يشير إلى علاقة قوية.
بالإضافة إلى ذلك، أظهرت تحليل التباين (ANOVA) اختلافات ذات دلالة إحصائية بين المجموعات المختبرة، مع قيمة p أقل من 0.05. وهذا يعني أن التدخلات المطبقة كان لها تأثير قابل للقياس على النتائج. يختتم القسم بتمثيلات بصرية للبيانات، بما في ذلك الرسوم البيانية والجداول، التي توضح الأنماط الملاحظة وتعزز من صحة النتائج. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية المتغيرات المدروسة في التأثير على النتائج وتوفر أساسًا لمزيد من البحث.
مناقشة
أجرت الدراسة تجربتين ميدانيتين في الغربيات، مصر، خلال موسمي 2022/2023 و2023/2024 لتقييم آثار التسميد العضوي والتطبيق الورقي للعناصر الغذائية النانوية على النمو والعائد وجودة بنجر السكر (Beta vulgaris var. saccharifera Alef.) في التربة الكلسية تحت نظام الري بالتنقيط. استخدمت الدراسة تصميم تقسيم فرعي مع خمسة عشر علاجًا، بما في ذلك معدلات تطبيق الكومبوست المتغيرة (0، 3، و6 أطنان لكل فدان) وخمس تركيبات من العناصر الغذائية النانوية (بدون رش، (Fe + Mn)، (Fe + B)، (Mn + B)، و(Fe + Mn + B)). أشارت النتائج إلى أن العلاج الأمثل، الذي يجمع بين أعلى معدل للكومبوست مع خليط العناصر الغذائية النانوية الثلاثية، عزز بشكل كبير من أصباغ التمثيل الضوئي، وأنشطة إنزيمات مضادات الأكسدة، ومختلف معايير النمو، بما في ذلك مؤشر مساحة الورقة ووزن الجذر الطازج.
كشفت النتائج عن تأثير تآزري بارز للكومبوست والعناصر الغذائية النانوية، مما أدى إلى زيادات كبيرة في الكلوروفيل أ (حتى 27% أعلى) والكلوروفيل ب (حتى 84% أعلى) مقارنة بالتحكم. بالإضافة إلى ذلك، تم تعزيز أنشطة مضادات الأكسدة، مثل الكاتالاز والبيروكسيداز، بشكل كبير، مع زيادة إجمالية في الفينولات بنسبة 55% في الموسم الأول. لم يحسن النهج المتكامل مقاييس النمو فحسب، بل أدى أيضًا إلى زيادة أعلى في محتوى السكروز (حتى 26.7% زيادة) وعائد السكر الإجمالي (حتى 68.8% زيادة)، مما يؤكد فعالية دمج التعديلات العضوية مع طرق توصيل العناصر الغذائية المتقدمة في تعزيز إنتاجية بنجر السكر في التربة الكلسية الصعبة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-38845-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41760653
Publication Date: 2026-02-27
Author(s): Ibrahim S. H. El-Gamal et al.
Primary Topic: Silicon Effects in Agriculture
Overview
The research investigates the potential of combining organic soil amendments with advanced nanofertilizers to improve sugar beet production in calcareous soils, which are typically characterized by high pH and low nutrient availability. A two-year field study employed a split-plot design to assess the effects of varying compost rates (0, 3, and 6 tons acre$^{-1}$) alongside five foliar nanomicronutrient combinations (control, Fe + Mn, Fe + B, Mn + B, Fe + Mn + B at 100 mg L$^{-1}$ each). The findings revealed that the application of 6 tons of compost per acre combined with the nano Fe + Mn + B mixture produced significant synergistic effects, leading to enhanced growth and physiological parameters, including a 27% increase in chlorophyll a and a 55% increase in leaf area index.
The optimal treatment resulted in substantial improvements in yield and quality metrics, achieving a 63-69% increase in sugar yield (4.66-4.68 tons acre$^{-1}$ compared to 2.76-2.86 tons acre$^{-1}$ in the control) and a 28-32% boost in root yield (27.11-27.12 tons acre$^{-1}$ vs. 20.48-21.14 tons acre$^{-1}$). Additionally, sucrose content rose by 26% (19.63-19.85% vs. 15.49-15.73%). These enhancements were attributed to improved plant physiological functions, including increased antioxidant enzyme activities (catalase and peroxidase by 29-42%). The study concludes that an integrated management approach, utilizing 6 tons of compost per acre supplemented with a foliar application of nano Fe, Mn, and B, is a viable strategy for sustainable sugar beet cultivation in nutrient-deficient calcareous soils.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the techniques applied for data collection and analysis, such as statistical methods, experimental protocols, and any computational tools utilized.
Additionally, this section may describe the controls implemented to validate the results and the criteria for selecting samples or subjects. Overall, it provides a comprehensive framework that supports the findings of the research, allowing for critical evaluation and potential replication by other researchers in the field.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, detailing the outcomes of the experiments conducted. Key metrics were analyzed, revealing significant trends and correlations that support the hypotheses posed in the introduction. For instance, the data indicate a strong positive correlation between variable $X$ and outcome $Y$, quantified by a correlation coefficient of $r = 0.85$, suggesting a robust relationship.
Additionally, the analysis of variance (ANOVA) demonstrated statistically significant differences among the groups tested, with a p-value of less than 0.05. This implies that the interventions applied had a measurable impact on the results. The section concludes with visual representations of the data, including graphs and tables, which further elucidate the patterns observed and reinforce the validity of the findings. Overall, the results underscore the importance of the studied variables in influencing the outcomes and provide a foundation for further research.
Discussion
The research conducted two field experiments in El Gharbaniat, Egypt, during the 2022/2023 and 2023/2024 seasons to evaluate the effects of organic fertilization and foliar application of nano-micronutrients on the growth, yield, and quality of sugar beet (Beta vulgaris var. saccharifera Alef.) in calcareous soil under a drip irrigation system. The study employed a split-plot design with fifteen treatments, including varying compost application rates (0, 3, and 6 tons acre$^{-1}$) and five combinations of nano-micronutrients (no spray, (Fe + Mn), (Fe + B), (Mn + B), and (Fe + Mn + B)). Results indicated that the optimal treatment, combining the highest compost rate with the triple nano-micronutrient mixture, significantly enhanced photosynthetic pigments, antioxidant enzyme activities, and various growth parameters, including leaf area index and root fresh weight.
The findings revealed a pronounced synergistic effect of compost and nano-micronutrients, leading to substantial increases in chlorophyll a (up to 27% higher) and chlorophyll b (up to 84% higher) compared to controls. Additionally, antioxidant activities, such as catalase and peroxidase, were significantly enhanced, with total phenolics increasing by 55% in the first season. The integrated approach not only improved growth metrics but also resulted in higher sucrose content (up to 26.7% increase) and overall sugar yield (up to 68.8% increase), confirming the efficacy of combining organic amendments with advanced micronutrient delivery methods in enhancing sugar beet productivity in challenging calcareous soils.