DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-36907-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41617905
تاريخ النشر: 2026-01-30
المؤلف: İbrahim Memeli وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعلات النباتات والميكروبات والمناعة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في ممارسات البستنة المستدامة من خلال فحص تأثيرات السماد والميكروبات المحفزة لنمو النباتات (PGPR) على نمو الخيار، والعائد، وجودة الثمار. على وجه التحديد، طبقت الدراسة جرعات متفاوتة من السماد (0، 100، 200، و300 غرام م⁻²) وسلالتين من PGPR، Bacillus subtilis وPseudomonas fluorescens، على الخيار المزروع في البيوت الزجاجية (cv. ‘Oscar’). أظهرت النتائج أن الجمع بين 200 غرام م⁻² من السماد مع Pseudomonas fluorescens زاد بشكل كبير من العائد القابل للتسويق بنسبة 9.3% مقارنة بالتحكم غير المعالج، وذلك بشكل أساسي من خلال تحسين امتصاص المغذيات من المغنيسيوم (Mg) والفوسفور (P). تم ملاحظة أعلى غنى بالمغذيات مع معالجة 300 غرام م⁻² من السماد وPseudomonas fluorescens، حيث أظهرت زيادات بنسبة 13.5% و27% للمغنيسيوم والفوسفور، على التوالي.
تخلص الدراسة إلى أن دمج المحفزات الحيوية مثل PGPR مع السماد يمكن أن يعزز بشكل كبير العائد القابل للتسويق وصحة التربة في أنظمة الإنتاج ذات المدخلات العالية. تسلط النتائج الضوء على التأثيرات التآزرية للسماد والميكروبات الملقحة في تحسين امتصاص المغذيات وبنية التربة. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية تحسين معدلات التطبيق والتوقيت، وتقييم هذه الاستراتيجيات تحت المدخلات الاصطناعية المخفضة، واستكشاف فعاليتها تحت ظروف الضغط مثل الملوحة أو الجفاف، بهدف تطوير ممارسات مستدامة لأنظمة الزراعة المحمية.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على التحديات الملحة التي تفرضها الزيادة السكانية الحضرية على الإنتاجية الزراعية والاستدامة البيئية. وتؤكد على الآثار الضارة للملوثات الكيميائية الناتجة عن الممارسات الزراعية على النظم البيئية للمياه العذبة، مما يبرز الحاجة الملحة إلى طرق زراعية مستدامة تعطي الأولوية لصحة التربة وإدارة الخصوبة. تناقش الورقة الفوائد المتعددة للأحماض العضوية في التربة، وخاصة من خلال استخدام الأسمدة العضوية مثل السماد، التي تعزز خصوبة التربة، وتحسن الخصائص الفيزيائية والكيميائية، وتعزز الأنشطة الميكروبية المفيدة.
تركز الدراسة بشكل خاص على زراعة الخيار، حيث تحقق في التأثيرات التآزرية للسماد والميكروبات المحفزة لنمو النباتات (PGPR)، مثل Bacillus subtilis وPseudomonas fluorescens. يهدف المؤلفون إلى سد الفجوات المعرفية الموجودة بشأن معدلات تطبيق السماد المثلى وفعالية سلالات الميكروبات المختلفة تحت ظروف التربة المتنوعة. تفترض الدراسة أن الاستخدام المشترك للسماد وPGPR سيحسن من نمو النباتات والعائد، ويزيد من امتصاص المغذيات، ويوضح العلاقات بين الكتلة الحيوية للجذور والسوق، ومحتوى المغذيات في الأوراق، ومعايير العائد في إنتاج الخيار المطعوم.
طرق البحث
أُجريت الدراسة في صيف عام 2021 داخل بيت زجاجي من البولي إيثيلين يقع على ارتفاع 160 مترًا فوق مستوى سطح البحر، بالقرب من حوض حماية سد Tahtalı في حي Çamönü في منطقة Menderes، محافظة إزمير (الإحداثيات: 38°11’30.11″ شمالًا، 27°16’62.45″ شرقًا). كان البيت الزجاجي المستخدم في البحث هيكلًا تقليديًا غير مدفأ متعدد الأبعاد يتميز بسقف على شكل قوس وإطار رئيسي من الحديد.
تضمنت أبعاد البيت الزجاجي عرضًا يبلغ 24 مترًا، وطولًا يبلغ 72 مترًا، وارتفاعًا جانبيًا يبلغ 2.2 متر، وارتفاع سقف يبلغ 4.0 متر، مع توجيه موجه في الاتجاه الشرقي الغربي. وفرت هذه الإعدادات بيئة محكومة للظروف التجريبية اللازمة للدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الأساليب التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود علاقة واضحة بين المتغيرات قيد التحقيق، مع تأكيد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. يتم الإبلاغ عن مقاييس محددة، مثل قيم p وفترات الثقة، لدعم صحة النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم تمثيلات بيانية أو جداول توضح الاتجاهات الملاحظة، مما يوفر سياقًا بصريًا للبيانات العددية. تسهم النتائج في مجموعة المعرفة الحالية من خلال تقديم رؤى حول الآليات المعنية، مقترحة تطبيقات أو تداعيات محتملة للبحث المستقبلي. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية فرضيات الدراسة وفعالية الأساليب المستخدمة لاختبارها.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات السماد والميكروبات المحفزة لنمو النباتات (PGPR) على زراعة الخيار، مع التركيز على صنف الخيار ‘Oscar F1’ المطعوم على الجذر ‘Vitalley F1’. استخدمت الدراسة تصميم كتلة عشوائية عاملي 4×3 يتضمن 384 نباتًا عبر 12 قطعة معالجة، مع جرعات متفاوتة من السماد (0، 100، 200، و300 غرام م⁻²) ونوعين من PGPR (Bacillus subtilis وPseudomonas fluorescens). أظهرت النتائج أن الجمع بين السماد وPGPR زاد بشكل كبير من نمو الجذور، حيث تم ملاحظة أعلى وزن طازج للجذور في معالجة CMP100+Bac. ومن الجدير بالذكر أنه بينما حسن السماد وحده من الكتلة الحيوية للسوق، إلا أنه لم يزد بشكل كبير من العائد، الذي كان مدفوعًا بشكل أساسي بوجود P. fluorescens، خاصة عند جرعات السماد الأعلى.
كما سلطت الدراسة الضوء على أهمية تفاعلات المغذيات، كاشفة أن المغنيسيوم كان عنصرًا رئيسيًا يؤثر على العائد، بينما لعب الفوسفور والكالسيوم أدوارًا أقل. تشير النتائج إلى أن التأثيرات التآزرية للسماد وPGPR يمكن أن تعزز من توفر المغذيات وامتصاصها، مما يحسن العائد القابل للتسويق على الرغم من التغيرات المحدودة في الكتلة الحيوية للسوق. بشكل عام، تتماشى النتائج مع الأبحاث السابقة التي تشير إلى أن التعديلات العضوية والميكروبات المفيدة يمكن أن تعزز بشكل كبير من نمو الخيار وعائده، مما يبرز الإمكانية لممارسات زراعية مستدامة تقلل من الاعتماد على الأسمدة الاصطناعية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-36907-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41617905
Publication Date: 2026-01-30
Author(s): İbrahim Memeli et al.
Primary Topic: Plant-Microbe Interactions and Immunity
Overview
The research investigates sustainable horticultural practices by examining the effects of compost and plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) on cucumber growth, yield, and fruit quality. Specifically, the study applied varying doses of compost (0, 100, 200, and 300 g m⁻²) and two PGPR strains, Bacillus subtilis and Pseudomonas fluorescens, to greenhouse-grown cucumbers (cv. ‘Oscar’). Results indicated that the combination of 200 g m⁻² compost with Pseudomonas fluorescens significantly enhanced marketable yield by 9.3% compared to the untreated control, primarily through improved nutrient uptake of magnesium (Mg) and phosphorus (P). The highest nutrient enrichment was observed with the 300 g m⁻² compost and Pseudomonas fluorescens treatment, showing increases of 13.5% and 27% for Mg and P, respectively.
The study concludes that integrating biostimulants like PGPR with compost can substantially enhance marketable yield and soil health in high-input production systems. The findings highlight the synergistic effects of compost and microbial inoculants in improving nutrient uptake and soil structure. Future research directions include optimizing application rates and timing, assessing these strategies under reduced synthetic inputs, and exploring their efficacy under stress conditions such as salinity or drought, aiming to develop sustainable practices for protected cropping systems.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the pressing challenges posed by increasing urban populations on agricultural productivity and environmental sustainability. It underscores the detrimental effects of chemical pollutants from agricultural practices on freshwater ecosystems, emphasizing the urgent need for sustainable agricultural methods that prioritize soil health and fertility management. The paper discusses the multifaceted benefits of soil organic matter, particularly through the use of organic fertilizers like compost, which enhance soil fertility, improve physical and chemical properties, and promote beneficial microbial activities.
The study specifically focuses on cucumber cultivation, investigating the synergistic effects of compost and plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR), such as Bacillus subtilis and Pseudomonas fluorescens. The authors aim to fill existing knowledge gaps regarding optimal compost application rates and the effectiveness of different microbial strains under varying soil conditions. The research hypothesizes that the combined use of compost and PGPR will improve plant growth and yield, increase nutrient uptake, and elucidate the relationships between root and shoot biomass, leaf nutrient content, and yield parameters in grafted cucumber production.
Methods
The study was conducted in the summer of 2021 within a polyethylene greenhouse situated at an altitude of 160 meters above sea level, near the Tahtalı Dam Protection Basin in the Çamönü neighborhood of Menderes district, Izmir province (coordinates: 38°11’30.11″ N, 27°16’62.45″ E). The greenhouse utilized for the research was a traditional unheated multispan structure characterized by an arc-shaped roof and an iron main frame.
The dimensions of the greenhouse included a width of 24 meters, a length of 72 meters, a side height of 2.2 meters, and a roof height of 4.0 meters, with its orientation aligned in the east-west direction. This setup provided a controlled environment for the experimental conditions necessary for the study.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specific metrics, such as p-values and confidence intervals, are reported to substantiate the validity of the results.
Additionally, the section may include graphical representations or tables that illustrate the trends observed, providing a visual context to the numerical data. The findings contribute to the existing body of knowledge by offering insights into the mechanisms at play, suggesting potential applications or implications for future research. Overall, the results underscore the importance of the study’s hypotheses and the effectiveness of the methodologies used to test them.
Discussion
In this study, the effects of compost and plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) on cucumber cultivation were investigated, focusing on the ‘Oscar F1’ cucumber cultivar grafted onto the ‘Vitalley F1’ rootstock. The research utilized a 4×3 factorial randomized block design involving 384 plants across 12 treatment plots, with varying compost doses (0, 100, 200, and 300 g m⁻²) and two types of PGPR (Bacillus subtilis and Pseudomonas fluorescens). Results indicated that the combination of compost and PGPR significantly enhanced root growth, with the highest root fresh weight observed in the CMP100+Bac treatment. Notably, while compost alone improved shoot biomass, it did not significantly increase yield, which was primarily driven by the presence of P. fluorescens, particularly at higher compost doses.
The study also highlighted the importance of nutrient interactions, revealing that magnesium was a key nutrient influencing yield, while phosphorus and calcium played lesser roles. The findings suggest that the synergistic effects of compost and PGPR can enhance nutrient availability and uptake, thereby improving marketable yield despite limited changes in shoot biomass. Overall, the results align with previous research indicating that organic amendments and beneficial microorganisms can significantly enhance cucumber growth and yield, underscoring the potential for sustainable agricultural practices that reduce reliance on synthetic fertilizers.