DOI: https://doi.org/10.1186/s12870-024-04863-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38486134
تاريخ النشر: 2024-03-15
المؤلف: Ibtisam Mohammed Alsudays وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات تعزيز نمو النباتات
نظرة عامة
تدرس الدراسة آثار التعديلات العضوية، وبشكل خاص حمض الهيوميك (HA) وحمض الفولفيك (FA)، المدمجة مع تركيزات مختلفة من سماد الفوسفور (RDP)، على نمو وإنتاج الشعير (Hordeum vulgare) في ظل ظروف التربة المالحة. تم إجراء تجارب ميدانية باستخدام أربعة تركيزات من HA وFA وRDP (0.0%، 50%، 75%، و100%). تم تقييم الصفات الزراعية الرئيسية، بما في ذلك إنتاج الحبوب، وإنتاج القش، وامتصاص العناصر الغذائية (N، P، K). أظهرت النتائج أن العلاجات التي تجمع بين HA أو FA مع RDP عززت بشكل كبير نمو النبات وامتصاص العناصر الغذائية، مع زيادات ملحوظة في إنتاج الحبوب مقارنةً بالتحكم والجرعات الموصى بها.
كشفت النتائج أن أكثر العلاجات فعالية – HA + 100% RDP (T1)، HA + 75% RDP (T2)، FA + 100% RDP (T5)، HA + 50% RDP (T3)، وFA + 75% RDP (T6) – أدت إلى زيادات في إنتاج الحبوب تصل إلى 64.69% مقارنةً بالتحكم في الموسم الأول و64.08% في الموسم الثاني. بالإضافة إلى ذلك، حسنت هذه العلاجات من تحمل الشعير للملوحة، كما يتضح من الصفات النمو والامتصاص المحسن للعناصر الغذائية. تستنتج الدراسة أن تطبيق HA أو FA بالتزامن مع سماد الفوسفور هو استراتيجية قابلة للتطبيق لتعزيز نمو وإنتاج الشعير في التربة المالحة، مما قد يقلل من تطبيق الفوسفور المطلوب بنسبة 25-50%.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على أهمية الشعير (Hordeum vulgare) كأحد المحاصيل الحبوب الأساسية، وخاصة في مصر، حيث يحتل المرتبة الرابعة بين المحاصيل الغذائية الأكثر أهمية. يُعرف الشعير بقدرته على التكيف مع ظروف المناخ والتربة المختلفة، حيث يزدهر في البيئات الهامشية غير المناسبة لمحاصيل الحبوب الأخرى مثل القمح. في عام 2017، امتدت زراعة الشعير عالميًا على 47 مليون هكتار، بإنتاج 147.4 مليون طن. ومع ذلك، لا تزال التحديات الزراعية قائمة، بما في ذلك الحاجة إلى زيادة إنتاج الغذاء بنسبة 70% بحلول عام 2050 لاستيعاب السكان المتزايدين، إلى جانب قضايا مثل ملوحة التربة وندرة المياه، خاصة في المناطق شبه الجافة مثل مصر.
تؤثر الملوحة سلبًا على نمو الشعير من خلال تقليل عملية التمثيل الضوئي، وامتصاص العناصر الغذائية، وإنتاجية النبات بشكل عام. تناقش المقدمة إمكانية التعديلات العضوية، وخاصة حمض الهيوميك، في التخفيف من هذه الآثار السلبية. يعزز حمض الهيوميك من خصائص التربة، ويزيد من توافر العناصر الغذائية، ويحسن من نمو النبات في ظل الظروف المالحة. تهدف الدراسة إلى استكشاف التأثيرات التآزرية لحمض الهيوميك أو حمض الفولفيك المدمج مع معدلات فوسفور مختلفة على إنتاج الشعير ومكوناته في التربة المالحة، مع فرضية أن هذه التعديلات يمكن أن تخفف من إجهاد الملوحة وتحسن استخدام سماد الفوسفور.
الطرق
استخدم التصميم التجريبي تصميم الكتلة العشوائية الكاملة (RCBD) مع 12 علاجًا مكررًا ثلاث مرات. تضمنت هذه العلاجات تركيبات مختلفة من حمض الهيوميك (HA) بمعدل 4.75 كجم/هكتار، وحمض الفولفيك (FA) بمعدل 4.75 لتر/هكتار، أو مجموعة تحكم بدون إضافات، إلى جانب أربعة نسب مختلفة من الجرعة الموصى بها من سماد الفوسفور (RDP). تم تحديد RDP عند 53.57 كجم P₂O₅/هكتار، مستمدة من 357.14 كجم من سوبر فوسفات الكالسيوم (15.5% P₂O₅). كانت مساحة القطعة التجريبية 15 م² (5 × 3 م) وشملت 15 صفًا متباعدًا بمقدار 0.20 م.
تم تطبيق سماد النيتروجين بمعدل إجمالي قدره 142.86 كجم N/هكتار في شكل نترات الأمونيوم (33.5% N)، مقسمة إلى ثلاث تطبيقات متساوية في 21 و35 و50 يومًا بعد الزراعة (DAS). تم تطبيق الجرعة الأولية من سماد البوتاسيوم بالتزامن مع أول تطبيق للنيتروجين. تم زراعة الشعير في الأول من ديسمبر لكل من الموسمين التجريبيين، باستخدام معدل بذور قدره 119 كجم/هكتار، بعد الأرز كمحصول سابق. التزمت جميع الممارسات الزراعية بالتوصيات الفنية لزراعة الشعير المقدمة من وزارة الزراعة المصرية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج المستخلصة من الدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج اتجاهًا واضحًا في سلوك النظام، كما هو موضح من خلال التمثيلات البيانية المضمنة في القسم.
علاوة على ذلك، تؤكد تحليل التباين (ANOVA) أن الاختلافات الملحوظة بين المجموعات ليست نتيجة للصدفة العشوائية، مما يعزز قوة النتائج. يناقش القسم أيضًا تداعيات هذه النتائج في سياق الأدبيات الحالية، مشيرًا إلى أن الظواهر الملحوظة يمكن أن تؤدي إلى تقدم في هذا المجال. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية تدعم الفرضيات المطروحة في بداية البحث.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التأثير الكبير لعلاجات حمض الهيوميك (HA) وحمض الفولفيك (FA) المدمجة مع نسب مختلفة من سماد الفوسفور الموصى به (RDP) على الصفات الزراعية، والإنتاج، وامتصاص العناصر الغذائية للشعير (Hordeum vulgare، L. c.v. Giza 123) في ظل ظروف التربة المالحة. أظهرت الدراسة، التي أجريت على مدى موسمين شتويين (2018/2019 و2019/2020) في كفر الشيخ، مصر، أن هذه التعديلات العضوية حسنت بشكل ملحوظ من ارتفاع النبات، وطول السنبلة، ووزن السنبلة، وإنتاج الحبوب مقارنةً بالعلاجات التحكمية التي لا تحتوي على HA أو FA. على وجه الخصوص، حققت علاجات مثل HA + 100% RDP وFA + 100% RDP أعلى القيم عبر مختلف الصفات المقاسة، مما يشير إلى أن تطبيق هذه المواد العضوية يمكن أن يعزز من توافر العناصر الغذائية ويخفف من الآثار السلبية لإجهاد الملوحة على نمو الشعير.
علاوة على ذلك، وجدت الأبحاث أن تطبيق HA وFA زاد بشكل كبير من امتصاص العناصر الغذائية الأساسية، بما في ذلك النيتروجين (N)، والفوسفور (P)، والبوتاسيوم (K)، في كل من الحبوب والقش. أدت العلاجات إلى زيادات كبيرة في امتصاص العناصر الغذائية مقارنةً بالظروف التحكمية، حيث كان HA عمومًا يتفوق على FA من حيث الفعالية. كما تم تعزيز تراكم البرولين، وهو مؤشر رئيسي لتحمل الملوحة، بواسطة هذه العلاجات، مما يشير إلى أنها تساهم في تحسين الاستجابات الفسيولوجية تحت ظروف الإجهاد. بشكل عام، تؤكد النتائج على إمكانية استخدام التعديلات العضوية لتعزيز إنتاجية الشعير في البيئات المالحة من خلال تحسين معايير النمو وامتصاص العناصر الغذائية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12870-024-04863-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38486134
Publication Date: 2024-03-15
Author(s): Ibtisam Mohammed Alsudays et al.
Primary Topic: Plant Growth Enhancement Techniques
Overview
The study investigates the effects of organic amendments, specifically humic acid (HA) and fulvic acid (FA), combined with varying concentrations of phosphorus fertilizer (RDP), on the growth and yield of barley (Hordeum vulgare) under saline soil conditions. Field experiments were conducted using four concentrations of HA, FA, and RDP (0.0%, 50%, 75%, and 100%). Key agronomic traits, including grain yield, straw yield, and nutrient uptake (N, P, K), were assessed. The results indicated that treatments combining HA or FA with RDP significantly enhanced plant growth and nutrient uptake, with notable increases in grain yield compared to control and recommended doses.
The findings revealed that the most effective treatments—HA + 100% RDP (T1), HA + 75% RDP (T2), FA + 100% RDP (T5), HA + 50% RDP (T3), and FA + 75% RDP (T6)—resulted in grain yield increases of up to 64.69% over control in the first season and 64.08% in the second season. Additionally, these treatments improved salinity tolerance in barley, as evidenced by enhanced growth traits and nutrient uptake. The study concludes that the application of HA or FA in conjunction with phosphorus fertilizer is a viable strategy to promote barley growth and yield in saline soils, potentially reducing the required phosphorus application by 25-50%.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significance of barley (Hordeum vulgare) as a crucial cereal crop, particularly in Egypt, where it ranks as the fourth most important food crop. Barley is noted for its adaptability to various climatic and soil conditions, thriving in marginal environments unsuitable for other grains like wheat. In 2017, global barley cultivation spanned 47 million hectares, yielding 147.4 million tons. However, agricultural challenges persist, including the need to increase food production by 70% by 2050 to accommodate a growing population, alongside issues such as soil salinity and water scarcity, particularly in semiarid regions like Egypt.
Salinity adversely affects barley growth by reducing photosynthesis, nutrient uptake, and overall plant productivity. The introduction discusses the potential of organic amendments, particularly humic acid, to mitigate these negative effects. Humic acid enhances soil properties, increases nutrient availability, and improves plant growth under saline conditions. The study aims to explore the synergistic effects of humic or fulvic acid combined with varying phosphorus rates on barley yield and its components in saline soils, hypothesizing that these amendments can alleviate salinity stress and optimize phosphorus fertilizer use.
Methods
The experimental design employed a Randomized Complete Block Design (RCBD) with 12 treatments replicated three times. These treatments consisted of various combinations of humic acid (HA) at a rate of 4.75 kg/ha, fulvic acid (FA) at 4.75 L/ha, or a control group with no additives, alongside four different ratios of the recommended dose of phosphorus fertilizer (RDP). The RDP was set at 53.57 kg P₂O₅/ha, derived from 357.14 kg of calcium superphosphate (15.5% P₂O₅). The experimental plot measured 15 m² (5 x 3 m) and included 15 rows spaced 0.20 m apart.
Nitrogen fertilizer was applied at a total rate of 142.86 kg N/ha in the form of ammonium nitrate (33.5% N), divided into three equal applications at 21, 35, and 50 days after sowing (DAS). The initial potassium fertilizer dose was applied concurrently with the first nitrogen application. Barley was sown on December 1st for both experimental seasons, using a seed rate of 119 kg/ha, following rice as the preceding crop. All agricultural practices adhered to the technical recommendations for barley cultivation provided by the Egyptian Ministry of Agriculture.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicate a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Additionally, the results demonstrate a clear trend in the behavior of the system, as illustrated by the graphical representations included in the section.
Furthermore, the analysis of variance (ANOVA) confirms that the differences observed among the groups are not due to random chance, reinforcing the robustness of the findings. The section also discusses the implications of these results in the context of existing literature, suggesting that the observed phenomena could lead to advancements in the field. Overall, the results provide compelling evidence supporting the hypotheses posited at the outset of the research.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant impact of humic acid (HA) and fulvic acid (FA) treatments combined with varying ratios of recommended phosphorus fertilizer (RDP) on the agronomic traits, yield, and nutrient uptake of barley (Hordeum vulgare, L. c.v. Giza 123) under saline soil conditions. The study, conducted over two winter seasons (2018/2019 and 2019/2020) in Kafr El-Sheikh, Egypt, demonstrated that these organic amendments notably improved plant height, spike length, spike weight, and grain yield compared to control treatments without HA or FA. Specifically, treatments such as HA + 100% RDP and FA + 100% RDP yielded the highest values across various measured traits, indicating that the application of these organic substances can enhance nutrient availability and mitigate the adverse effects of salinity stress on barley growth.
Furthermore, the research found that the application of HA and FA significantly increased the uptake of essential nutrients, including nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K), in both grain and straw. The treatments led to substantial increases in nutrient uptake compared to control conditions, with HA generally outperforming FA in terms of effectiveness. The accumulation of proline, a key indicator of salinity tolerance, was also enhanced by these treatments, suggesting that they contribute to improved physiological responses under stress conditions. Overall, the findings underscore the potential of using organic amendments to enhance barley productivity in saline environments by improving growth parameters and nutrient uptake.