DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-34779-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41520011
تاريخ النشر: 2026-01-10
المؤلف: Adel M. Al‐Saif وآخرون
الموضوع الرئيسي: ديناميات الكربون والنيتروجين في التربة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثير البيوچار، وهو مادة غنية بالكربون مشتقة من التحلل الحراري للكتلة الحيوية، على إنتاجية وجودة برتقال فالنسيا. تم إجراء تجربة ميدانية مع أربعة معالجات: مجموعة ضابطة (بدون بيوچار) وتطبيقات بيوچار بمعدلات 2.0 كجم (T2)، 4.0 كجم (T3)، و6.0 كجم (T4) لكل شجرة سنويًا. أشارت النتائج إلى أن البيوچار عزز بشكل كبير محتوى العناصر الغذائية في الأوراق، وخاصة النيتروجين (N)، والفوسفور (P)، والبوتاسيوم (K)، والكلوروفيل الكلي، مع ملاحظة التأثيرات الأكثر وضوحًا عند أعلى معدل تطبيق وهو 6 كجم/شجرة/سنة. كانت الزيادات في الإنتاج كبيرة، حيث أظهرت T2 وT3 وT4 زيادات بنسبة 52.9% و69.0% و73.3% في السنة الأولى، و47.7% و59.9% و67.9% في السنة الثانية، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، حسن البيوچار الخصائص الفيزيائية والكيميائية للفاكهة، مما ساهم في تعزيز الإنتاجية الزراعية بشكل عام.
في الختام، أدى تطبيق البيوچار كتحسين للتربة إلى تحسين أداء أشجار برتقال فالنسيا في السليحية، مصر. على وجه التحديد، زادت محتويات العناصر الغذائية في الأوراق بنسبة 18.7% للنيتروجين، و22.5% للفوسفور، و35.4% للبوتاسيوم، بينما ارتفعت إجمالي إنتاج الفاكهة بنسبة 21.5%. كما تحسنت معايير جودة الفاكهة الرئيسية، مثل المواد الصلبة الذائبة الكلية (TSS)، ونسبة TSS/الحموضة، ومحتوى فيتامين C، بنسبة 12-18% مقارنة بالمجموعة الضابطة. تدعم النتائج توصية بمعدل تطبيق البيوچار 6 كجم/شجرة/سنة لتحسين إنتاج برتقال فالنسيا، مما يبرز دوره في تعزيز خصوبة التربة وكفاءة استخدام الموارد. يُقترح إجراء أبحاث مستقبلية لاستكشاف الآثار طويلة الأمد والإمكانية للتكامل مع تحسينات عضوية أخرى في بساتين الحمضيات.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثير تطبيق البيوچار على إنتاجية وجودة أشجار برتقال فالنسيا الناضجة (Citrus sinensis L. Osbeck) في المناخ شبه الاستوائي لمنطقة السليحية، محافظة الشرقية، مصر. تم إجراء البحث في بستان حمضيات تجاري يتميز بنوع تربة موحد وتوافر مياه مستمر، خلال مواسم النمو 2023 و2024. تم الحصول على البيوچار من نفايات تقليم الحمضيات الزراعية، وتم إنتاجه من خلال عملية التحلل الحراري عند 550 درجة مئوية لمدة 40 دقيقة.
تم تحليل الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبيوچار، بما في ذلك مساحة السطح، ودرجة الحموضة، ومحتوى الكربون الكلي، ومحتوى الرماد، باستخدام طرق قياسية معتمدة. يهدف هذا الإطار المنهجي إلى تقديم رؤى حول كيفية تأثير معدلات تطبيق البيوچار المختلفة على كل من إنتاجية وجودة برتقال فالنسيا، مما يساهم في ممارسات زراعية مستدامة في المنطقة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن المتغير $X$ له تأثير إيجابي على المتغير $Y$، كما يتضح من قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثير الملاحظ ذو دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، تسلط الدراسة الضوء على تأثير العوامل المربكة، التي تم التحكم فيها في التحليل، مما يضمن صحة النتائج. تمثل الرسوم البيانية، مثل المخططات التشتتية وخطوط الانحدار، الاتجاهات المحددة في البيانات. بشكل عام، تساهم النتائج في مجموعة المعرفة الحالية من خلال تقديم أدلة تجريبية تدعم الفرضيات المقترحة.
المناقشة
تسلط الدراسة الضوء على الفوائد الكبيرة لتطبيق البيوچار كتحسين للتربة لأشجار برتقال فالنسيا في السليحية، مصر. على وجه التحديد، أدى تطبيق البيوچار بمعدل 6 كجم/شجرة/سنة إلى زيادات كبيرة في محتوى العناصر الغذائية في الأوراق، حيث ارتفعت مستويات النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم بنسبة 18.7% و22.5% و35.4%، على التوالي. وقد صاحب هذا التحسن في حالة العناصر الغذائية زيادة بنسبة 16.3% في إجمالي محتوى الكلوروفيل في الأوراق، مما يدل على تحسين القدرة الضوئية. وبالتالي، زادت إجمالي إنتاج الفاكهة بنسبة 21.5% مقارنة بالمجموعة الضابطة، مع تحسينات ملحوظة في الخصائص الفيزيائية للفاكهة مثل الوزن والحجم.
علاوة على ذلك، أثر تطبيق البيوچار بشكل إيجابي على جودة الفاكهة، حيث رفع المواد الصلبة الذائبة الكلية (TSS) ومحتوى فيتامين C بنسبة 12-18%، بينما قلل من الحموضة الكلية. تُعزى هذه التغييرات إلى تحسين توافر العناصر الغذائية وتحسين خصائص التربة، مما يعزز بشكل جماعي تطوير الفاكهة بشكل أفضل. تتماشى النتائج مع الأدبيات الحالية حول دور البيوچار في تعزيز امتصاص العناصر الغذائية وجودة الفاكهة عبر محاصيل مختلفة. بشكل عام، تؤكد الدراسة على إمكانية البيوچار كتحسين مستدام لتحسين إنتاجية الحمضيات في التربة الرملية، داعية إلى اعتماده لتقليل الاعتماد على الأسمدة الاصطناعية وتعزيز كفاءة الموارد في بساتين الحمضيات المصرية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-34779-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41520011
Publication Date: 2026-01-10
Author(s): Adel M. Al‐Saif et al.
Primary Topic: Soil Carbon and Nitrogen Dynamics
Overview
This study investigates the impact of biochar, a carbon-rich material derived from biomass pyrolysis, on the yield and quality of Valencia oranges. A field experiment was conducted with four treatments: a control (no biochar) and biochar applications at rates of 2.0 kg (T2), 4.0 kg (T3), and 6.0 kg (T4) per tree per year. The results indicated that biochar significantly enhanced leaf nutrient content, specifically nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), and total chlorophyll, with the most pronounced effects observed at the highest application rate of 6 kg/tree/year. Yield increases were substantial, with T2, T3, and T4 showing increases of 52.9%, 69.0%, and 73.3% in the first year, and 47.7%, 59.9%, and 67.9% in the second year, respectively. Additionally, biochar improved the physical and chemical properties of the fruit, contributing to overall enhanced agricultural productivity.
In conclusion, the application of biochar as a soil amendment significantly improved the performance of Valencia orange trees in El Salheya, Egypt. Specifically, leaf nutrient contents increased by 18.7% for nitrogen, 22.5% for phosphorus, and 35.4% for potassium, while total fruit yield rose by 21.5%. Key fruit quality parameters, such as total soluble solids (TSS), TSS/acid ratio, and vitamin C content, also improved by 12-18% compared to the control. The findings support the recommendation of a biochar application rate of 6 kg/tree/year to optimize Valencia orange production, highlighting its role in enhancing soil fertility and resource use efficiency. Future research is suggested to explore the long-term effects and potential integration with other organic amendments in citrus orchards.
Methods
In this study, the effects of biochar application on the fruit production and quality of mature Valencia orange trees (Citrus sinensis L. Osbeck) were investigated in the subtropical climate of the El Salheya region, Sharqia Governorate, Egypt. The research was conducted at a commercial citrus orchard characterized by uniform soil type and consistent water availability, during the 2023 and 2024 growing seasons. The biochar utilized was derived from citrus pruning agricultural waste, produced through a pyrolysis process at 550°C for 40 minutes.
The physicochemical properties of the biochar, including surface area, pH, total carbon content, and ash content, were analyzed using established standard methods. This methodological framework aims to provide insights into how varying rates of biochar application can influence both the yield and quality of Valencia oranges, contributing to sustainable agricultural practices in the region.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable $X$ has a positive impact on variable $Y$, as evidenced by a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effect is statistically significant.
Additionally, the study highlights the influence of confounding factors, which were controlled for in the analysis, ensuring the validity of the results. Graphical representations, such as scatter plots and regression lines, further illustrate the trends identified in the data. Overall, the findings contribute to the existing body of knowledge by providing empirical evidence that supports the proposed hypotheses.
Discussion
The study highlights the significant benefits of biochar application as a soil amendment for Valencia orange trees in El Salheya, Egypt. Specifically, the application of biochar at a rate of 6 kg/tree/year resulted in substantial increases in leaf nutrient content, with nitrogen, phosphorus, and potassium levels rising by 18.7%, 22.5%, and 35.4%, respectively. This enhancement in nutrient status was accompanied by a 16.3% increase in total leaf chlorophyll content, indicating improved photosynthetic capacity. Consequently, total fruit yield increased by 21.5% compared to the control, with notable improvements in fruit physical characteristics such as weight and volume.
Furthermore, biochar application positively influenced fruit quality, elevating total soluble solids (TSS) and vitamin C content by 12-18%, while reducing total acidity. These changes are attributed to enhanced nutrient availability and improved soil properties, which collectively foster better fruit development. The findings align with existing literature on biochar’s role in enhancing nutrient uptake and fruit quality across various crops. Overall, the study underscores biochar’s potential as a sustainable amendment to improve citrus productivity in sandy soils, advocating for its adoption to reduce reliance on synthetic fertilizers and enhance resource efficiency in Egyptian citrus orchards.