DOI: https://doi.org/10.3389/fsufs.2026.1674846
تاريخ النشر: 2026-02-11
المؤلف: Stefania Toscano وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات تعزيز نمو النباتات
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في تأثيرات المحفزات الحيوية على محصول الطماطم وجودة الثمار تحت أنظمة الري المتغيرة. تم إجراء تجربة في دفيئة باستخدام محفزين حيويين تجاريين، Algaren Twin و Drin On، بجرعات مختلفة (D1: 1.5 جرام لكل لتر و 3 جرام لكل لتر؛ D2: 2 جرام لكل لتر و 4 جرام لكل لتر) جنبًا إلى جنب مع علاجين للري (100% و 50% من متطلبات المياه للمحصول). أشارت النتائج إلى أن إجهاد المياه أعاق بشكل كبير نمو النباتات، مما أدى إلى تقليل كل من الكتلة الحيوية الجافة الكلية وفوق الأرض. ومع ذلك، أدى تطبيق المحفزات الحيوية إلى تعزيز نمو النباتات بشكل ملحوظ، خاصة تحت ظروف الإجهاد، وأثر على خصائص جودة الثمار. تحت الري الأمثل، أظهرت النباتات المعالجة بالمحفزات الحيوية مستويات أقل من المواد الصلبة الذائبة الكلية، والحموضة القابلة للتعادل، ومحتوى السكر الكلي، بينما ظل محتوى الليكوبين والمحتوى الفينولي الكلي غير متأثر. على العكس من ذلك، تحت إجهاد المياه، زادت المحفزات الحيوية من محتوى الليكوبين وأظهرت تأثيرًا يعتمد على الجرعة على السكر الكلي، والمحتوى الفينولي الكلي، ونشاط مضادات الأكسدة.
تخلص الدراسة إلى أن التطبيق الورقي لـ Algaren Twin و Drin On يخفف بشكل فعال من إجهاد الجفاف في نباتات الطماطم من خلال تعزيز النشاط الضوئي والنمو. أثرت ظروف الجفاف سلبًا على الكتلة الحيوية، والمحصول، وجودة الثمار، لكن المحفزات الحيوية خففت من هذه التأثيرات، مما أدى إلى تحسين المحصول القابل للتسويق ومحتوى الليكوبين تحت الضغط. تشمل الآليات وراء هذه التحسينات مكونات نشطة حيويًا تحفز تطوير الجذور والتعافي الأيضي. تؤكد النتائج على أهمية تحسين جرعة المحفزات الحيوية وأنظمة الري لتعزيز مرونة المحاصيل وجودة الثمار في إنتاج الطماطم في البيوت الزجاجية. هناك حاجة لمزيد من البحث لتحسين بروتوكولات التطبيق لممارسات الزراعة المستدامة.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على أهمية الطماطم (Solanum lycopersicum L.) كمحصول نباتي مستهلك عالميًا، يُزرع على ما يقرب من خمسة ملايين هكتار سنويًا. تُقدّر الطماطم ليس فقط لجودتها الحسية ولكن أيضًا لملفها الغذائي الغني، بما في ذلك الفيتامينات والمعادن الأساسية، ومركبات مضادات الأكسدة. ومع ذلك، فإن التهديد المتزايد لنقص المياه يشكل تحديًا كبيرًا لإنتاج الطماطم، خاصة في المناطق المعرضة للجفاف مثل حوض البحر الأبيض المتوسط. يؤثر الجفاف سلبًا على عمليات فسيولوجية نباتية مختلفة، مما يؤدي إلى تقليل النمو، وضعف امتصاص العناصر الغذائية، وفي النهاية انخفاض محصول الثمار، خاصة في الأصناف التجارية الحساسة.
استجابةً لهذه التحديات، تؤكد الورقة على إمكانية استخدام المحفزات الحيوية النباتية كحلول مبتكرة لتعزيز مقاومة الجفاف. هذه المواد، التي تشمل تركيبات ميكروبية وغير ميكروبية، يمكن أن تحفز تغييرات فسيولوجية تحسن أداء النبات تحت ظروف الإجهاد غير الحيوي. من بين المحفزات الحيوية، تُعتبر التركيبات المعتمدة على الطحالب ملحوظة لمحتواها الغني من الجزيئات النشطة حيويًا التي تعزز نمو الجذور وامتصاص العناصر الغذائية. بينما تم توثيق فوائد المحفزات الحيوية في تخفيف إجهاد الجفاف، لا تزال آثارها على جودة الثمار، خاصة فيما يتعلق بالمركبات النشطة حيويًا مثل الليكوبين والفينولات، غير مستكشفة بشكل كافٍ. تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق، للمرة الأولى، في التأثيرات المشتركة لاستخراج الطحالب والمحسنات الحيوية المعتمدة على الأحماض الأمينية على طماطم نوع الداتيرينو تحت ظروف جفاف الدفيئة، مع التركيز على تأثيراتها المعتمدة على الجرعة على المحصول وخصائص جودة الثمار مثل نشاط مضادات الأكسدة ومحتوى الليكوبين. الهدف النهائي هو تحديد استراتيجيات مستدامة لتعزيز إنتاج الطماطم في مواجهة نقص المياه.
الطرق
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في تأثيرات أنظمة المياه المختلفة وتركيزات المحفزات الحيوية على شتلات الطماطم الداتيرينو (Solanum lycopersicum L.). تم إجراء التجربة في دفيئة غير مدفأة في ميلاتسو، إيطاليا، باستخدام شتلات متجانسة تحتوي على 3-4 أوراق حقيقية، والتي تم زراعتها في نظام بدون تربة يتكون من أوعية أسطوانية سعة 5 لترات مملوءة بركيزة تعتمد على ألياف جوز الهند. تم إنشاء ستة علاجات، تجمع بين نظامي مياه (100% و 50% من سعة الحاوية) مع ثلاثة مستويات من المحفزات الحيوية، بما في ذلك مجموعة تحكم غير معالجة.
تمت مراقبة الظروف البيئية داخل الدفيئة بعناية، حيث تراوحت الرطوبة النسبية بين 50% و 80% وتقلبات درجة الحرارة بين 9 °م و 46 °م، مما أسفر عن متوسط درجة حرارة قدرها 20.2 °م. تم تسجيل هذه الظروف باستخدام جهاز تسجيل بيانات HOBO U23 Pro v2، مما يضمن تتبعًا دقيقًا للميكروكلماخ طوال التجربة.
النتائج
تظهر نتائج الدراسة أن نقص المياه يؤثر بشكل كبير على نمو نباتات الطماطم، كما يتضح من الانخفاضات في الكتلة الحيوية الجافة الكلية وفوق الأرض. بشكل خاص، تحت ظروف إجهاد المياه (50%WC)، أظهرت النباتات انخفاضًا بنسبة 34% في إجمالي عدد الثمار لكل نبات. ومع ذلك، فإن تطبيق المحفزات الحيوية، وخاصة علاج D2، خفف من بعض هذه التأثيرات السلبية، مما أدى إلى زيادة بنسبة 15% في عدد الثمار مقارنةً بمجموعة التحكم تحت نفس ظروف المياه. بالإضافة إلى ذلك، عزز علاج D2 نسبة الجذر إلى الساق بنسبة 39% مقارنةً بالتحكم، مما يشير إلى تحسين تطوير الجذور تحت الضغط.
كما وجدت الدراسة أن علاجات المحفزات الحيوية أثرت بشكل إيجابي على محصول الثمار القابلة للتسويق، حيث حقق D2 197.7 ثمرة مقارنةً بـ 165.8 في مجموعة التحكم تحت 50%WC. بينما قلل إجهاد المياه من عدد الثمار القابلة للتسويق بنسبة 25%، زادت كلا جرعتي المحفزات الحيوية (D1 و D2) من متوسط وزن الثمرة تحت كلا نظامي الري. علاوة على ذلك، أثر التفاعل بين نظام المياه وعلاج المحفزات الحيوية بشكل كبير على معايير اللون القشري ومقاييس جودة الثمار، مثل الحموضة القابلة للتعادل ومحتوى السكر الكلي. ومن الجدير بالذكر أن أعلى مستويات الحموضة القابلة للتعادل لوحظت في النباتات المعالجة بـ D1 تحت إجهاد المياه، بينما تم تسجيل أعلى محتوى سكر كلي في النباتات المعالجة بـ D2 تحت 50%WC. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج على إمكانية المحفزات الحيوية في تعزيز مرونة نباتات الطماطم وجودة الثمار تحت ظروف نقص المياه.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات علاجات المحفزات الحيوية على نباتات الطماطم تحت ظروف ري متغيرة. تم تطبيق محفزين حيويين، Algaren Twin و Drin On، بتركيبات مختلفة لتقييم تأثيرها على نمو النبات، وجودة الثمار، والمعايير الفسيولوجية. أشارت النتائج إلى أن تطبيق المحفزات الحيوية خفف بشكل كبير من التأثيرات السلبية لإجهاد الجفاف، مما عزز الكتلة الحيوية الجافة الكلية وفوق الأرض، والمحصول القابل للتسويق، ومقاييس جودة الثمار مثل المواد الصلبة الذائبة الكلية (TSS) ومحتوى الليكوبين. بشكل خاص، أدت أعلى جرعة من المحفزات الحيوية (D2) تحت ظروف الري المثلى إلى تحسين جودة الثمار، بينما أظهرت الجرعة الأقل (D1) تحت ظروف إجهاد الجفاف تأثيرًا سلبيًا على محتوى السكر، مما يشير إلى الحاجة إلى تحسين الجرعة.
كما سلطت الدراسة الضوء على دور المحفزات الحيوية في تعزيز الكفاءة الضوئية وموصلية الثغور، مما يساهم في تحسين امتصاص العناصر الغذائية وصحة النبات بشكل عام. ومن الجدير بالذكر أن التفاعل بين توافر المياه وتطبيق المحفزات الحيوية أثر على المحتوى الفينولي الكلي ونشاط مضادات الأكسدة للثمار، حيث لوحظت أعلى قدرة مضادة للأكسدة في الثمار من النباتات المعالجة بـ D2 تحت إجهاد الجفاف. تؤكد هذه النتائج على إمكانية المحفزات الحيوية كأدوات فعالة لتحسين مرونة نباتات الطماطم تجاه الإجهاد غير الحيوي، مما يبرز أهمية تحسين معدلات التطبيق لتعظيم الفوائد في جودة الثمار والمحصول.
DOI: https://doi.org/10.3389/fsufs.2026.1674846
Publication Date: 2026-02-11
Author(s): Stefania Toscano et al.
Primary Topic: Plant Growth Enhancement Techniques
Overview
This research investigates the effects of biostimulants on tomato yield and fruit quality under varying irrigation regimes. A greenhouse experiment was conducted using two commercial biostimulants, Algaren Twin and Drin On, at different doses (D1: 1.5 g L$^{-1}$ and 3 g L$^{-1}$; D2: 2 g L$^{-1}$ and 4 g L$^{-1}$) alongside two irrigation treatments (100% and 50% of crop water requirement). Results indicated that water stress significantly hindered plant growth, reducing both total and aboveground dry biomass. However, biostimulant application notably enhanced plant growth, particularly under stress conditions, and influenced fruit quality attributes. Under optimal irrigation, biostimulant-treated plants showed lower levels of total soluble solids, titratable acidity, and total sugar content, while lycopene and total phenolic content remained unaffected. Conversely, under water stress, biostimulants increased lycopene content and exhibited a dose-dependent effect on total sugar, total phenolic content, and antioxidant activity.
The study concludes that the foliar application of Algaren Twin and Drin On effectively mitigates drought stress in tomato plants by enhancing photosynthetic activity and growth. Drought conditions negatively impacted biomass, yield, and fruit quality, but biostimulants alleviated these effects, particularly improving marketable yield and lycopene content under stress. The mechanisms behind these improvements involve bioactive components that stimulate root development and metabolic recovery. The findings emphasize the importance of optimizing biostimulant dosage and irrigation regimes for enhancing crop resilience and fruit quality in greenhouse tomato production. Further research is warranted to refine application protocols for sustainable agricultural practices.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significance of tomatoes (Solanum lycopersicum L.) as a globally consumed vegetable crop, cultivated on nearly five million hectares annually. Tomatoes are valued not only for their sensory qualities but also for their rich nutritional profile, including essential vitamins, minerals, and antioxidant compounds. However, the increasing threat of water scarcity poses a significant challenge to tomato production, particularly in drought-prone regions like the Mediterranean basin. Drought adversely affects various plant physiological processes, leading to reduced growth, impaired nutrient uptake, and ultimately lower fruit yield, especially in sensitive commercial cultivars.
In response to these challenges, the paper emphasizes the potential of plant biostimulants as innovative solutions to enhance drought resilience. These substances, which include microbial and non-microbial formulations, can stimulate physiological changes that improve plant performance under abiotic stress conditions. Among the biostimulants, algae-based formulations are noted for their rich content of bioactive molecules that promote root growth and nutrient uptake. While the benefits of biostimulants in alleviating drought stress are documented, their effects on fruit quality, particularly concerning bioactive compounds like lycopene and phenolics, remain underexplored. This study aims to investigate, for the first time, the combined effects of seaweed-based extracts and amino acid-based biostimulants on datterino-type tomatoes under greenhouse drought conditions, focusing on their dose-dependent impacts on yield and fruit quality attributes such as antioxidant activity and lycopene content. The ultimate goal is to identify sustainable strategies to enhance tomato production in the face of water scarcity.
Methods
In this study, the authors investigated the effects of different water regimes and biostimulant concentrations on datterino tomato (Solanum lycopersicum L.) seedlings. The experiment was conducted in an unheated greenhouse in Milazzo, Italy, using uniform seedlings with 3-4 true leaves, which were transplanted into a soilless system comprising 5 L cylindrical pots filled with a coconut fiber-based substrate. A total of six treatments were established, combining two water regimes (100% and 50% of container capacity) with three levels of biostimulants, including an untreated control.
Environmental conditions within the greenhouse were carefully monitored, with relative humidity ranging from 50% to 80% and temperature fluctuations between 9 °C and 46 °C, yielding a mean temperature of 20.2 °C. These conditions were recorded using a HOBO U23 Pro v2 Data Logger, ensuring accurate tracking of the microclimate throughout the experiment.
Results
The results of the study demonstrate that water deficit significantly impairs the growth of tomato plants, as indicated by reductions in total and aboveground dry biomass. Specifically, under water stress conditions (50%WC), plants exhibited a 34% decrease in total fruit number per plant. However, the application of biostimulants, particularly the D2 treatment, mitigated some of these negative effects, resulting in a 15% increase in fruit number compared to the control under the same water conditions. Additionally, the D2 treatment enhanced the root-to-shoot ratio by 39% relative to controls, suggesting improved root development under stress.
The study also found that biostimulant treatments positively influenced marketable fruit yield, with D2 yielding 197.7 fruits compared to 165.8 in the control under 50%WC. While water stress reduced the number of marketable fruits by 25%, both biostimulant doses (D1 and D2) increased average fruit weight under both irrigation regimes. Furthermore, the interaction between water regime and biostimulant treatment significantly affected peel chromatic parameters and fruit quality metrics, such as titratable acidity and total sugar content. Notably, the highest titratable acidity levels were observed in D1-treated plants under water stress, while the highest total sugar content was recorded in D2-treated plants under 50%WC. Overall, these findings underscore the potential of biostimulants to enhance tomato plant resilience and fruit quality under water-limited conditions.
Discussion
In this study, the effects of biostimulant treatments on tomato plants under varying irrigation conditions were investigated. Two biostimulants, Algaren Twin and Drin On, were applied in different combinations to assess their impact on plant growth, fruit quality, and physiological parameters. The results indicated that biostimulant application significantly mitigated the adverse effects of drought stress, enhancing total and aboveground dry biomass, marketable yield, and fruit quality metrics such as total soluble solids (TSS) and lycopene content. Specifically, the highest biostimulant dose (D2) under optimal irrigation conditions resulted in improved fruit quality, while the lower dose (D1) under drought stress conditions showed a negative impact on sugar content, suggesting a need for dose optimization.
The study also highlighted the role of biostimulants in enhancing photosynthetic efficiency and stomatal conductance, contributing to better nutrient uptake and overall plant health. Notably, the interaction between water availability and biostimulant application influenced the total phenolic content and antioxidant activity of the fruits, with the highest antioxidant capacity observed in fruits from plants treated with D2 under drought stress. These findings underscore the potential of biostimulants as effective tools for improving tomato plant resilience to abiotic stress, emphasizing the importance of optimizing application rates to maximize benefits in fruit quality and yield.