DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-39380-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41663579
تاريخ النشر: 2026-02-09
المؤلف: Sumit Chauhan وآخرون
الموضوع الرئيسي: إنبات البذور وعلم الفسيولوجيا
نظرة عامة
تستقصي هذه الدراسة استخدام الفحم الحيوي وحمض الهيوميك كعوامل تنشيط للبذور لتعزيز أداء بذور العدس (Lens culinaris Medik.)، التي غالبًا ما تعيقها ضعف الإنبات وعدم انتظام نمو الشتلات. وجدت الأبحاث أن كلا العلاجين حسنا بشكل كبير من مختلف خصائص البذور والشتلات مقارنةً بالتحكم غير المنقّى (p < 0.05). على وجه التحديد، أدى تنشيط الفحم الحيوي بتركيز 4% إلى زيادة بنسبة 14.7% في الإنبات، وزيادة بنسبة 26.3% في طول الشتلات، وزيادة بنسبة 32.5% في مؤشرات الحيوية، إلى جانب تحسين محتوى الكلوروفيل وتقليل الإجهاد التأكسدي، مما يشير إلى تحسين الكفاءة الفسيولوجية. كما أظهر حمض الهيوميك بتركيز 1% آثارًا مفيدة، وإن كانت بدرجة أقل. تؤكد الخلاصة على أن تنشيط البذور بالفحم الحيوي وحمض الهيوميك لا يعزز فقط جودة البذور والمعايير الفسيولوجية ولكن يعزز أيضًا امتصاص المياه بكفاءة، وتوافر المغذيات، ويقلل من الأضرار التأكسدية أثناء الإنبات. يحسن الفحم الحيوي البيئة الفيزيائية والميكروبية، بينما يعمل حمض الهيوميك كمنظم كيميائي حيوي. تدعو الدراسة إلى التطبيق العملي لهذه العلاجات الصديقة للبيئة لتحسين إنشاء المحاصيل، خاصة في التربة ذات القيود المتوسطة في الخصوبة. كما تسلط الضوء على الحاجة إلى التحقق الميداني ومزيد من البحث في الآليات الجزيئية المعنية، بما في ذلك التعبير عن الجينات المتعلقة بالدفاع المضاد للأكسدة ونقل المغذيات، لتحسين هذه العلاجات للاستخدام الزراعي الأوسع.
الطرق
في هذه الدراسة، أجرى الباحثون تجارب في معهد أميتي للزراعة العضوية، جامعة أميتي، نويدا، باستخدام صنف IPL-316 من العدس المستمد من ICAR-IARI، نيو دلهي. تم التحكم في ظروف المختبر بعناية، مع الحفاظ على درجة حرارة محيطة تبلغ 25 ± 2 °م، ورطوبة نسبية تتراوح بين 60-70%، وشدة ضوء تبلغ حوالي 120 ميكرومول م\(^{-2}\) ث\(^{-1}\) تحت فترة ضوئية مدتها 12 ساعة. تم اختيار صنف العدس IPL-316 لتحمله المعتدل للضغوط غير الحيوية، مثل الجفاف والملوحة، وهو أمر حاسم لتقييم فعالية علاجات تنشيط البذور المصممة لتعزيز مقاومة الضغوط.
شملت علاجات تنشيط البذور توحيد تركيبات مختلفة من الفحم الحيوي وحمض الهيوميك بتركيزات وفترات زمنية مختلفة. كانت التركيزات المثلى المحددة هي 4% من الفحم الحيوي و1% من حمض الهيوميك، والتي تم تحديدها على أنها الأكثر فعالية في تحسين الإنبات وحيوية الشتلات بناءً على التجارب الأولية. خضعت البذور للتعقيم السطحي باستخدام 1% من هيبوكلوريت الصوديوم، تلاها نقع في محاليل التنشيط لمدة 18 ساعة مع تحريك لطيف. بعد التنشيط، تم تجفيف البذور في الهواء إلى محتوى رطوبتها الأصلي وزرعها في صواني إنبات معقمة مع ورق فلتر مبلل، لضمان تباعد موحد وثلاث تكرارات لكل علاج. تم إجراء تحليلات فسيولوجية وكيميائية حيوية على عينات تم جمعها بعد سبعة أيام من الإنبات للحفاظ على التناسق في مراحل النمو.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على آثار تنشيط البذور بالفحم الحيوي وحمض الهيوميك على الإنبات والنمو المبكر لبذور العدس. وجدت الدراسة أن علاج 4% من الفحم الحيوي عزز بشكل كبير معدلات الإنبات (90%) مقارنةً بحمض الهيوميك 1% (77%) وعلاجات التحكم (63%). يُعزى هذا التحسن إلى قدرة الفحم الحيوي على خلق بيئة ميكروية ملائمة للبذور والتربة، مما يعزز النشاط الميكروبي، وتحرير المغذيات، والاحتفاظ بالرطوبة، مما يسهل بشكل جماعي الإنبات السريع. على العكس، أدت التركيزات الأعلى من حمض الهيوميك (2-4%) إلى تقليل معدلات الإنبات، على الأرجح بسبب الإجهاد الأسموزي والاختلالات الأيونية التي تعيق امتصاص المياه.
فيما يتعلق بنمو الشتلات، تفوقت علاجات الفحم الحيوي باستمرار على علاجات حمض الهيوميك، حيث حقق الفحم الحيوي بتركيز 4% أطول طول للساق (9.1 سم) وطول للجذور (6.6 سم). يرتبط هذا التحسن في النمو بتحسين ظروف الجذور والتعايش الميكروبي، مما يعزز تخليق هرمونات النمو. كانت مؤشرات حيوية البذور (SVI-I و SVI-II) أيضًا الأعلى في علاج 4% من الفحم الحيوي، مما يشير إلى إمكانيات فسيولوجية متفوقة، بينما أظهر علاج 1% من حمض الهيوميك تأثيرات قوية على حيوية الشتلات ولكن أقل من الفحم الحيوي. بالإضافة إلى ذلك، كان محتوى الكلوروفيل أعلى بشكل ملحوظ في الشتلات المعالجة بالفحم الحيوي، مما يشير إلى كفاءة ضوئية محسنة بسبب توافر المغذيات المحسنة. تؤكد النتائج على الأدوار المتميزة ولكن التكميلية للفحم الحيوي وحمض الهيوميك في تعزيز إنبات البذور وتطوير الشتلات المبكرة، مما يبرز أهمية التركيزات المثلى لتعظيم فوائدها.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-39380-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41663579
Publication Date: 2026-02-09
Author(s): Sumit Chauhan et al.
Primary Topic: Seed Germination and Physiology
Overview
This study investigates the use of biochar and humic acid as seed-priming agents to enhance the performance of lentil seeds (Lens culinaris Medik.), which are often hindered by poor germination and uneven seedling establishment. The research found that both treatments significantly improved various seed and seedling traits compared to unprimed controls (p < 0.05). Specifically, biochar priming at 4% concentration led to a 14.7% increase in germination, a 26.3% increase in seedling length, and a 32.5% increase in vigour indices, alongside enhanced chlorophyll content and reduced oxidative stress, indicating improved physiological efficiency. Humic acid at 1% also showed beneficial effects, albeit to a lesser extent. The conclusion emphasizes that seed priming with biochar and humic acid not only enhances seed quality and physiological parameters but also promotes efficient water uptake, nutrient availability, and reduces oxidative damage during germination. Biochar improves the physical and microbial environment, while humic acid acts as a biochemical regulator. The study advocates for the practical application of these eco-friendly treatments to improve crop establishment, particularly in soils with moderate fertility constraints. It also highlights the need for field validation and further research into the molecular mechanisms involved, including the expression of genes related to antioxidant defense and nutrient transport, to optimize these treatments for broader agricultural use.
Methods
In this study, the researchers conducted experiments at the Amity Institute of Organic Agriculture, Amity University, Noida, using the IPL-316 variety of lentil sourced from ICAR-IARI, New Delhi. The laboratory conditions were carefully controlled, maintaining an ambient temperature of 25 ± 2 °C, relative humidity of 60-70%, and light intensity of approximately 120 µmol m\(^{-2}\) s\(^{-1}\) under a 12-hour photoperiod. The IPL-316 lentil variety was selected for its moderate tolerance to abiotic stresses, such as drought and salinity, which is critical for assessing the efficacy of seed priming treatments designed to enhance stress resilience.
The seed priming treatments involved standardization of various combinations of biochar and humic acid at different concentrations and durations. The optimal concentrations identified were 4% biochar and 1% humic acid, which were determined to be the most effective in improving germination and seedling vigor based on preliminary experiments. Seeds underwent surface sterilization with 1% sodium hypochlorite, followed by soaking in the priming solutions for 18 hours with gentle agitation. After priming, the seeds were air-dried to their original moisture content and sown in sterilized germination trays with moistened filter paper, ensuring uniform spacing and three replications per treatment. Physiological and biochemical analyses were conducted on samples collected seven days post-germination to maintain consistency in developmental stages.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the effects of seed priming with biochar and humic acid on the germination and early growth of lentil seeds. The study found that 4% biochar treatment significantly enhanced germination rates (90%) compared to 1% humic acid (77%) and control treatments (63%). This improvement is attributed to biochar’s ability to create a favorable seed-soil microenvironment, promoting microbial activity, nutrient mineralization, and moisture retention, which collectively facilitate rapid germination. Conversely, higher concentrations of humic acid (2-4%) led to reduced germination rates, likely due to osmotic stress and ionic imbalances that hinder water uptake.
In terms of seedling growth, biochar treatments consistently outperformed humic acid treatments, with the 4% biochar yielding the longest shoot (9.1 cm) and root lengths (6.6 cm). This growth enhancement is linked to improved rhizosphere conditions and microbial symbiosis, which promote the synthesis of growth hormones. The seed vigour indices (SVI-I and SVI-II) were also highest in the 4% biochar treatment, indicating superior physiological potential, while the 1% humic acid treatment showed strong effects on seedling vigor but less so than biochar. Additionally, chlorophyll content was significantly higher in biochar-treated seedlings, suggesting enhanced photosynthetic efficiency due to improved nutrient availability. The findings underscore the distinct yet complementary roles of biochar and humic acid in promoting seed germination and early seedling development, emphasizing the importance of optimal concentrations for maximizing their benefits.