DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2026.1807251
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41953810
تاريخ النشر: 2026-03-24
المؤلف: Kailong Zhang وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات تعزيز نمو النباتات
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تأثيرات تطبيق حمض الهيوميك (HA) على جودة التربة المالحة القلوية، وإنتاج المحاصيل، والآليات التنظيمية المرتبطة بها من خلال تجربة ميدانية استمرت عامين. قامت الدراسة بتقييم معدلات تطبيق HA المختلفة (0، 3، 7.5، و15 Mg ha$^{-1}$) ووجدت أن معالجة HA حسنت بشكل كبير خصائص التربة، بما في ذلك الزيادة في البوتاسيوم المتاح (22-45%)، والفوسفور المتاح (41-53%)، والمادة العضوية في التربة (15-20%)، بينما خفضت من pH التربة (0.1-0.17 وحدة) والتوصيلية الكهربائية (8-27%). ومن الجدير بالذكر أن وفرة Ascomycota في تربة الجذور زادت بشكل كبير، مما يتوافق مع تحسين مؤشرات جودة التربة وزيادة كتلة جذور القمح، وطولها، وحجمها (26-43%، 19-32%، و18-26%، على التوالي). كما زاد مؤشر نمو النبات أيضًا بنسبة 15-27%، مع تأكيد تحليل الانحدار على وجود علاقة إيجابية بين إنتاجية القمح، وجودة التربة، ومؤشر نمو النبات.
تشير النتائج إلى أن تطبيق HA، وخاصة بمعدل 7.5 Mg ha$^{-1}$، يحسن بشكل مثالي جودة التربة المالحة القلوية وإنتاجية القمح، مما يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة مقارنة بمعدلات التطبيق الأعلى. وتخلص الدراسة إلى أن HA يعزز الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة وينظم المجتمعات الميكروبية في منطقة الجذور، مما يؤدي إلى تحسين نمو المحاصيل. ومع ذلك، تؤكد الحاجة إلى دراسات طويلة الأمد للتحقق من التأثيرات المستدامة لـ HA على تحسين التربة وإنتاج المحاصيل، مما يوفر فهماً أكثر شمولاً للتطبيقات العملية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على القضية الحرجة لتملح التربة، التي تؤثر على 20% من الأراضي القابلة للزراعة عالميًا وتشكل تهديدًا كبيرًا للأمن الغذائي، خاصة في مناطق مثل الصين حيث تكثر التربة المالحة القلوية. تواجه سهل شمال الصين، وهو منطقة زراعية حيوية، تحديات من التملح التي تقيد الإنتاجية الزراعية، خاصة مع توقع زيادة الطلب العالمي على الغذاء بنسبة 70% بحلول عام 2050. تؤكد الورقة على أهمية التحقيق في استراتيجيات الترميم الفعالة، وخاصة استخدام الأسمدة العضوية مثل حمض الهيوميك (HA)، الذي يمكن أن يعزز خصوبة التربة، ويحسن توفر العناصر الغذائية، ويعزز نمو الجذور.
تهدف الدراسة إلى استكشاف تأثيرات تركيزات HA المتنوعة على تطوير الجذور، وجودة التربة، والديناميات الميكروبية في التربة المالحة القلوية المتوسطة إلى الشديدة. تفترض أن تطبيق HA يمكن أن يعزز إنتاجية القمح من خلال تعزيز نمو الجذور وتحسين جودة التربة من خلال تأثيره على المجتمعات الميكروبية. تستند البحث إلى تجربة ميدانية استمرت عامين أجريت في مقاطعة شاندونغ، الصين، وتسعى لتوضيح الآليات التي يتفاعل من خلالها HA مع خصائص التربة والأنواع الميكروبية لفائدة إنتاج المحاصيل. من المتوقع أن تسهم النتائج في فهم أفضل لكيفية تطبيق HA بشكل مثالي للتخفيف من الآثار السلبية للتملح على الزراعة.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام تصميم كتلة عشوائية بالكامل لتجربة ميدانية استمرت عامين، مع التركيز على بيانات من سنة تمثيلية واحدة. تم تكرار كل معالجة، التي تضمنت ثلاث معدلات من تطبيق حمض الهيوميك (HA) – 3 Mg ha\(^{-1}\) (HA3)، 7.5 Mg ha\(^{-1}\) (HA7.5)، و15 Mg ha\(^{-1}\) (HA15) – جنبًا إلى جنب مع معالجة تحكم (CK) بدون HA، ثلاث مرات (n = 3) عبر قطع أراضي بمساحة 90 م\(^2\) (15 × 6 م). تم الحصول على حمض الهيوميك المستخدم من شركة Xiubang Ecological Technology Co., Ltd.، هنان، الصين، والذي يتميز بـ pH قدره 3.55، ونيتروجين إجمالي (TN) قدره 7.8 جرام لكل كيلوجرام\(^{-1}\)، ومحتوى المادة العضوية 417 جرام لكل كيلوجرام\(^{-1}\)، وفوسفور إجمالي (TP) قدره 1.2 جرام لكل كيلوجرام\(^{-1}\)، وبوتاسيوم إجمالي (TK) قدره 1.8 جرام لكل كيلوجرام\(^{-1}\).
تم تحديد معدل البذر عند 450 كجم ha\(^{-1}\) مع تباعد صفوف قدره 15 سم. تلقت جميع القطع سمادًا مركبًا عضويًا غير عضوي بناءً على الممارسات الزراعية المحلية، حيث تم تطبيق 120 كجم N ha\(^{-1}\)، و90 كجم P ha\(^{-1}\)، و30 كجم K ha\(^{-1}\)، مع إضافة سماد علوي قدره 67.5 كجم N ha\(^{-1}\) في 25 مارس 2025. قبل البذر، تم تطبيق كل من حمض الهيوميك والأسمدة على سطح التربة ودمجها في الجزء العلوي من 20 سم من التربة باستخدام آلة حراثة دوارة. لتعزيز إنبات البذور، تم توفير 30 مم من الري مباشرة بعد البذر، ولم يتم استخدام أي مبيدات حشرية أو أعشاب خلال فترة التجربة، مما يضمن أن جميع إدارة الزراعة تتماشى مع الممارسات المحلية التقليدية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. عادةً ما يتضمن بيانات كمية، وتحليلات إحصائية، وتمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتوضيح النتائج. غالبًا ما تتم مقارنة النتائج مع الفرضيات أو الأهداف المذكورة في المقدمة، مما يبرز الاتجاهات المهمة، أو العلاقات، أو الاختلافات الملحوظة في البيانات.
في هذا القسم، قد يناقش المؤلفون أيضًا تداعيات نتائجهم، مع التركيز على كيفية مساهمتها في المعرفة الحالية في هذا المجال. يتم الاعتراف بأي نتائج غير متوقعة أو شذوذ، ويتم اقتراح تفسيرات محتملة أو مزيد من التحقيقات. بشكل عام، يعد قسم “النتائج” أساسًا حيويًا للنقاشات والاستنتاجات اللاحقة التي تم التوصل إليها في الورقة.
المناقشة
في هذه الدراسة، وُجد أن تطبيق حمض الهيوميك (HA) يعزز بشكل كبير إنتاجية القمح ويحسن جودة التربة في الظروف المالحة القلوية. أجريت الدراسة في محطة ديزهو التجريبية، وأظهرت أن معالجة HA زادت من إنتاجية القمح بنسبة 3-13%، مع تحديد معدل التطبيق الأكثر فعالية بمعدل 7.5 Mg ha$^{-1}$. حسّن هذا المعدل الأمثل مكونات الإنتاج مثل عدد السنبلة ووزن الحبوب، بينما عزز أيضًا خصائص الجذور، بما في ذلك الطول والكتلة الحيوية. كان مؤشر نمو النبات (PGI) في المجموعات المعالجة بـ HA أعلى بشكل ملحوظ، مما يشير إلى وجود علاقة إيجابية بين تطبيق HA وإنتاجية القمح، وهو ما تم تأكيده من خلال تحليلات الانحدار.
علاوة على ذلك، أثر تطبيق HA بشكل إيجابي على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة، حيث خفض pH والتوصيلية الكهربائية (EC) بينما زاد من توفر العناصر الغذائية، بما في ذلك النيتروجين الإجمالي (TN) والفوسفور المتاح (AP). كما لاحظت الدراسة تغييرات في تركيب المجتمع الميكروبي، وخاصة زيادة في الأنواع المفيدة مثل Acidobacteria وAscomycota، المرتبطة بدورة العناصر الغذائية وكبح الأمراض. ومع ذلك، سلطت الدراسة الضوء على “أثر الاعتدال”، حيث يمكن أن يؤدي التطبيق المفرط لـ HA إلى عدم توازن العناصر الغذائية وتقليل الفعالية. تؤكد النتائج على أهمية معدلات تطبيق HA المثلى في تعزيز صحة التربة وإنتاجية المحاصيل، بينما تقترح أيضًا الحاجة إلى دراسات طويلة الأمد لتقييم الفوائد المستدامة لـ HA في الممارسات الزراعية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2026.1807251
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41953810
Publication Date: 2026-03-24
Author(s): Kailong Zhang et al.
Primary Topic: Plant Growth Enhancement Techniques
Overview
The research investigates the effects of humic acid (HA) application on saline-alkali soil quality, crop yield, and associated regulatory mechanisms through a two-year field experiment. The study evaluated various HA application rates (0, 3, 7.5, and 15 Mg ha$^{-1}$) and found that HA treatment significantly enhanced soil properties, including increases in available potassium (22-45%), available phosphorus (41-53%), and soil organic matter (15-20%), while reducing soil pH (0.1-0.17 units) and electrical conductivity (8-27%). Notably, the abundance of Ascomycota in the rhizosphere soil was significantly increased, correlating with improved soil quality indices and enhanced wheat root biomass, length, and volume (26-43%, 19-32%, and 18-26%, respectively). The plant growth index also increased by 15-27%, with regression analysis confirming a positive correlation between wheat yield, soil quality, and plant growth index.
The findings suggest that HA application, particularly at the rate of 7.5 Mg ha$^{-1}$, optimally improves saline-alkali soil quality and wheat productivity, offering a cost-effective solution compared to higher application rates. The study concludes that HA enhances soil physicochemical properties and regulates rhizosphere microbial communities, leading to improved crop growth. However, it emphasizes the need for long-term studies to validate the sustained effects of HA on soil improvement and crop yield, thereby providing a more comprehensive understanding for practical applications.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the critical issue of soil salinization, which affects 20% of arable land globally and poses a significant threat to food security, particularly in regions like China where saline-alkali soils are prevalent. The North China Plain, a vital agricultural area, faces challenges from salinization that restrict agricultural productivity, especially as global food demand is projected to increase by 70% by 2050. The paper emphasizes the importance of investigating effective remediation strategies, particularly the use of organic fertilizers such as humic acid (HA), which can enhance soil fertility, improve nutrient availability, and promote root growth.
The study aims to explore the effects of varying concentrations of HA on root development, soil quality, and microbial dynamics in moderate to severely saline-alkaline soils. It posits that HA application can enhance wheat yield by fostering root growth and improving soil quality through its influence on microbial communities. The research is grounded in a two-year field experiment conducted in Shandong Province, China, and seeks to elucidate the mechanisms by which HA interacts with soil properties and microbial taxa to benefit crop production. The findings are expected to contribute to a better understanding of how HA can be optimally applied to mitigate the adverse effects of salinization on agriculture.
Methods
In this study, a completely randomized block design was utilized for a 2-year field experiment, focusing on data from one representative year. Each treatment, which included three rates of humic acid (HA) application—3 Mg ha\(^{-1}\) (HA3), 7.5 Mg ha\(^{-1}\) (HA7.5), and 15 Mg ha\(^{-1}\) (HA15)—alongside a control treatment (CK) with no HA, was replicated three times (n = 3) across plots measuring 90 m\(^2\) (15 × 6 m). The humic acid used was sourced from Xiubang Ecological Technology Co., Ltd., Henan, China, characterized by a pH of 3.55, total nitrogen (TN) of 7.8 g kg\(^{-1}\), organic matter content of 417 g kg\(^{-1}\), total phosphorus (TP) of 1.2 g kg\(^{-1}\), and total potassium (TK) of 1.8 g kg\(^{-1}\).
The seeding rate was set at 450 kg ha\(^{-1}\) with a row spacing of 15 cm. All plots received an organic-inorganic compound fertilizer based on local agricultural practices, applying 120 kg N ha\(^{-1}\), 90 kg P ha\(^{-1}\), and 30 kg K ha\(^{-1}\), with an additional topdressing of 67.5 kg N ha\(^{-1}\) on March 25, 2025. Prior to sowing, both humic acid and fertilizers were applied to the soil surface and incorporated into the upper 20 cm of soil using a rotary tiller. To enhance seed germination, 30 mm of irrigation was provided immediately after sowing, and no pesticides or herbicides were utilized throughout the experimental period, ensuring that all agronomic management adhered to conventional local practices.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It typically includes quantitative data, statistical analyses, and visual representations such as graphs or tables to illustrate the outcomes. The results are often compared against the hypotheses or objectives stated in the introduction, highlighting significant trends, correlations, or differences observed in the data.
In this section, the authors may also discuss the implications of their findings, addressing how they contribute to the existing body of knowledge in the field. Any unexpected results or anomalies are acknowledged, and potential explanations or further investigations are suggested. Overall, the “Results” section serves as a critical foundation for the subsequent discussion and conclusions drawn in the paper.
Discussion
In this study, the application of humic acid (HA) was found to significantly enhance wheat yield and improve soil quality in saline-alkaline conditions. Conducted at the Dezhou Experimental Station, the research demonstrated that HA treatment increased wheat yield by 3-13%, with the most effective application rate identified as 7.5 Mg ha$^{-1}$. This optimal rate improved yield components such as spike number and grain weight, while also enhancing root traits, including length and biomass. The plant growth index (PGI) in HA-treated groups was notably higher, indicating a positive correlation between HA application and wheat yield, corroborated by regression analyses.
Moreover, HA application positively influenced soil physicochemical properties, reducing pH and electrical conductivity (EC) while increasing nutrient availability, including total nitrogen (TN) and available phosphorus (AP). The study also observed changes in microbial community composition, particularly an increase in beneficial taxa such as Acidobacteria and Ascomycota, which are associated with nutrient cycling and disease suppression. However, the research highlighted a “moderation effect,” where excessive HA application could lead to nutrient imbalance and reduced efficacy. The findings underscore the importance of optimal HA application rates in enhancing soil health and crop productivity, while also suggesting the need for long-term studies to assess the sustained benefits of HA in agricultural practices.