DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2026.1835095
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42147285
تاريخ النشر: 2026-05-01
المؤلف: Veneta Stoeva وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعلات وتأثيرات العناصر الدقيقة للنبات
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تأثير تخصيب المغذيات الدقيقة على التحصين الزراعي للطماطم، مع التركيز على تشكيل المحصول وجودة الثمار. تم تقييم علاجات تخصيب مختلفة، تختلف في طرق التطبيق (التربة، الورقية، والمركبة) والجرعات، لتقييم تأثيراتها على التركيب المعدني للثمار (Fe، Zn، Mn، Cu)، ومكونات المحصول، وخصائص الجودة مثل الخصائص الفيزيائية والكيميائية وسعة مضادات الأكسدة. تشير النتائج إلى أنه بينما زاد التخصيب بشكل كبير من محتوى المعادن، خاصة عند معدلات تطبيق التربة العالية (5%)، إلا أنه أدى أيضًا إلى انخفاضات ملحوظة في المحصول. على العكس من ذلك، نجحت العلاجات المعتدلة (1% تربة و0.1% ورقية + 0.5% تربة) في إثراء محتوى المعادن دون التأثير على الإنتاجية، حيث كانت التغيرات في المحصول تعزى بشكل أساسي إلى التغيرات في عدد الثمار بدلاً من الوزن.
تخلص الدراسة إلى أنه يمكن تحقيق تحصين زراعي فعال من خلال استراتيجيات تخصيب معتدلة ومُحسنة جيدًا تعزز محتوى المغذيات الدقيقة مع الحفاظ على المحصول وجودة الثمار بشكل عام. لوحظ وجود توازن بين إثراء المعادن والإنتاجية، خاصة عند مستويات التطبيق العالية، مما قد يفرض قيودًا فسيولوجية على تطوير الثمار. تؤكد النتائج على أهمية نهج التخصيب المتوازن، حيث يمكن أن تعيق كل من الإمدادات غير الكافية والمفرطة من المغذيات الدقيقة الأداء العام. توفر الدراسة إطارًا لتحديد عتبات التطبيق المثلى، وتعزيز التحسينات المتزامنة في القيمة الغذائية، والمحصول، وجودة الثمار في أنظمة إنتاج الطماطم.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التحدي المتمثل في تعزيز محتوى المعادن في الأنسجة النباتية القابلة للأكل، وخاصة في الطماطم (Solanum lycopersicum L.)، مع الحفاظ على استقرار المحاصيل. يتأثر تراكم المعادن الأساسية في ثمار الطماطم بعدة عوامل، بما في ذلك توفر المغذيات في التربة، وقدرة امتصاص النبات، وآليات النقل أثناء تطوير الثمار. من الجدير بالذكر أن بعض المعادن مثل الكالسيوم (Ca) والمغنيسيوم (Mg) تكون غير متحركة إلى حد كبير في اللحاء، بينما تظهر معادن أخرى مثل الحديد (Fe)، والزنك (Zn)، والنحاس (Cu) حركة معتدلة. تؤكد الدراسة على أن التركيب المعدني للطماطم يختلف بشكل كبير بناءً على النمط الجيني، والظروف البيئية، والممارسات الزراعية، مما يستلزم إدارة دقيقة لهذه العوامل لتعزيز الجودة الغذائية.
تناقش الورقة أيضًا التحصين الزراعي كاستراتيجية لزيادة مستويات المغذيات الدقيقة الأساسية في الأنسجة النباتية القابلة للأكل من خلال تخصيب مستهدف. بينما أظهرت الأبحاث السابقة إمكانية تخصيب المغذيات الدقيقة لتحسين التركيب المعدني للثمار، ركزت معظم الدراسات على العناصر الفردية بدلاً من التأثيرات المشتركة لعدة مغذيات دقيقة. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال تقييم تأثير استراتيجيات تطبيق الميكروتخصيب المختلفة على التركيب المعدني لثمار الطماطم، مقارنة بين طرق التخصيب بالتربة، والورقية، والمركبة على مدى عدة سنوات. من المتوقع أن توفر النتائج رؤى حول تحسين استراتيجيات التخصيب لتحسين الجودة الغذائية للطماطم دون التأثير على إنتاجية المحاصيل.
طرق البحث
أُجريت الدراسة على مدى ثلاث سنوات متتالية (2022-2024) في معهد أبحاث المحاصيل الخضروات ماريتسا في بلوفديف، بلغاريا، باستخدام نباتات الطماطم (MicroTom) كمواد تجريبية. تم زراعة البذور في صواني بوليسترين مليئة بمزيج من الخث والبيرلايت، ثم تم نقلها لاحقًا إلى حاويات سعة 3 لترات مُعززة بإمداد مغذي من 170 جرام نيتروجين (N)، 552 جرام فوسفور (P₂O₅)، 250 جرام بوتاسيوم (K₂O)، و32 جرام مغنيسيوم (MgO) لكل متر مكعب. كان التصميم التجريبي عشوائيًا تمامًا، حيث تضمنت العلاجات استراتيجيات تخصيب مختلفة، بما في ذلك التطبيقات الورقية وتطبيقات التربة لسماد مغذيات دقيقة متاح تجاريًا (MiF). تضمنت كل معالجة ثلاث تكرارات، حيث كانت الأواني تعمل كوحدات تجريبية.
تم تطبيق الري بشكل موحد باستخدام نظام التنقيط، مع الحفاظ على مستويات الرطوبة المثلى طوال موسم النمو، الذي شهد درجات حرارة تتراوح بين 24 إلى 39 درجة مئوية ومتوسط رطوبة 70-75%. قامت الدراسة بتقييم مجموعات متعددة من العلاجات، بما في ذلك تركيزات مختلفة من التطبيقات الورقية (0.1%، 0.5%، و1%) وتطبيقات التربة (0.5%، 1%، و5%)، بالإضافة إلى العلاجات المركبة. تم تضمين مجموعة تحكم غير معالجة للمقارنة. كانت التركيزات المتغيرة تهدف إلى عكس مسارات امتصاص مميزة وتقييم تأثيرات إثراء المغذيات الدقيقة على أداء النبات، خاصة في سياق مستويات المغذيات الدقيقة الأساسية المنخفضة في الركائز القائمة على الخث.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المدروسة، حيث تؤكد الاختبارات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أنه مع زيادة المتغير $X$، يظهر المتغير $Y$ زيادة متناسبة، مما يشير إلى وجود رابط سببي محتمل.
بالإضافة إلى ذلك، تكشف التحليلات أن التأثيرات الملحوظة متسقة عبر ظروف مختلفة، مما يعزز موثوقية النتائج. يتم مناقشة تداعيات هذه النتائج فيما يتعلق بالأدبيات الموجودة، مع تسليط الضوء على كيفية مساهمتها في فهم الآليات الأساسية المعنية. بشكل عام، توفر النتائج رؤى قيمة قد توجه اتجاهات البحث المستقبلية والتطبيقات العملية في هذا المجال.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الدراسة الضوء على التأثير الكبير لمختلف علاجات تخصيب المغذيات الدقيقة على التركيب المعدني، والمحصول، وجودة ثمار الطماطم. تم قياس معلمات المحصول الرئيسية، بما في ذلك إجمالي المحصول لكل نبات، ومتوسط عدد الثمار، ومتوسط وزن الثمار، بدقة، مما يكشف أن التغيرات في المحصول كانت مدفوعة بشكل أساسي بالاختلافات في عدد الثمار بدلاً من الوزن. من الجدير بالذكر أن العلاجات T5 وT8 أسفرت عن أعلى المحاصيل، بينما أظهرت T7 وT9 وT11 انخفاضات ملحوظة في المحصول. أظهر تحليل المحتوى المعدني أن التخصيب أدى إلى زيادات كبيرة في المغذيات الدقيقة مثل الحديد (Fe)، والنحاس (Cu)، والمنغنيز (Mn)، والزنك (Zn)، حيث أظهرت المعالجة T7 أكبر إثراء. على العكس من ذلك، كانت مستويات الكالسيوم (Ca) تميل إلى الانخفاض في العلاجات ذات التطبيق العالي للمغذيات الدقيقة.
كما تأثرت الخصائص الفيزيائية والكيميائية ومضادات الأكسدة للثمار بشكل كبير بالعلاجات، مع ملاحظات حول التغيرات في المادة الجافة، ومحتوى المواد الصلبة القابلة للذوبان، والحموضة، وسعة مضادات الأكسدة. تم تسجيل أعلى درجة جودة متكاملة (IQS) في المعالجة T11، مما يشير إلى تعزيز متوازن عبر الطعم، وسعة مضادات الأكسدة، والملمس. أوضح تحليل المكونات الرئيسية (PCA) علاقة معقدة بين المحصول، وجودة الثمار، والتركيب المعدني، مما يكشف عن فصل جزئي بين إثراء المعادن والإنتاجية. بشكل عام، تؤكد النتائج على التفاعل المعقد بين استراتيجيات التخصيب وتطوير الثمار، مما يشير إلى أن تطبيقات المغذيات الدقيقة المصممة خصيصًا يمكن أن optimize كل من المحصول والجودة في زراعة الطماطم.
DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2026.1835095
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42147285
Publication Date: 2026-05-01
Author(s): Veneta Stoeva et al.
Primary Topic: Plant Micronutrient Interactions and Effects
Overview
The research investigates the impact of micronutrient fertilization on the agronomic biofortification of tomatoes, focusing on yield formation and fruit quality. Various fertilization treatments were assessed, differing in application methods (soil, foliar, and combined) and dosages, to evaluate their effects on fruit mineral composition (Fe, Zn, Mn, Cu), yield components, and quality traits such as physicochemical properties and antioxidant capacity. The findings indicate that while fertilization significantly enhanced mineral content, particularly at higher soil application rates (5%), it also led to notable yield reductions. Conversely, moderate treatments (1% soil and 0.1% foliar + 0.5% soil) successfully enriched mineral content without compromising productivity, with yield variations primarily attributed to changes in fruit number rather than weight.
The study concludes that effective agronomic biofortification can be achieved through well-optimized, moderate fertilization strategies that enhance micronutrient content while maintaining yield and overall fruit quality. A trade-off was observed between mineral enrichment and productivity, particularly at higher application levels, which may impose physiological constraints on fruit development. The results underscore the importance of balanced fertilization approaches, as both insufficient and excessive micronutrient supply can hinder overall performance. The research provides a framework for identifying optimal application thresholds, promoting simultaneous improvements in nutritional value, yield, and fruit quality in tomato production systems.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the challenge of enhancing the mineral content of edible plant tissues, particularly in tomatoes (Solanum lycopersicum L.), while maintaining stable crop yields. The accumulation of essential minerals in tomato fruits is influenced by various factors, including soil nutrient availability, plant uptake capacity, and transport mechanisms during fruit development. Notably, certain minerals like calcium (Ca) and magnesium (Mg) are largely immobile in the phloem, while others such as iron (Fe), zinc (Zn), and copper (Cu) exhibit moderate mobility. The study emphasizes that the mineral composition of tomatoes varies significantly based on genotype, environmental conditions, and agronomic practices, necessitating careful management of these factors to enhance nutritional quality.
The paper also discusses agronomic biofortification as a strategy to increase essential micronutrient levels in edible plant tissues through targeted fertilization. While previous research has demonstrated the potential of micronutrient fertilization to improve fruit mineral composition, most studies have focused on individual elements rather than the combined effects of multiple micronutrients. This study aims to fill this gap by evaluating the impact of different microfertilizer application strategies on the mineral composition of tomato fruits, comparing soil, foliar, and combined fertilization methods over multiple years. The findings are expected to provide insights into optimizing fertilization strategies for improving the nutritional quality of tomatoes without compromising crop productivity.
Methods
The study was conducted over three consecutive years (2022-2024) at the Maritsa Vegetable Crops Research Institute in Plovdiv, Bulgaria, using tomato plants (MicroTom) as the experimental material. Seeds were sown in polystyrene trays filled with a peat-perlite mixture and later transplanted into 3-liter containers enriched with a nutrient supply of 170 g nitrogen (N), 552 g phosphorus (P₂O₅), 250 g potassium (K₂O), and 32 g magnesium (MgO) per cubic meter. The experimental design was completely randomized, with treatments comprising various fertilization strategies, including foliar and soil applications of a commercially available micronutrient fertilizer (MiF). Each treatment included three replicates, with pots serving as experimental units.
Irrigation was uniformly applied using a drip system, maintaining optimal moisture levels throughout the growing season, which experienced temperatures ranging from 24 to 39 °C and average humidity of 70-75%. The study evaluated multiple treatment combinations, including different concentrations of foliar (0.1%, 0.5%, and 1%) and soil applications (0.5%, 1%, and 5%), as well as combined treatments. An untreated control was included for comparison. The varying concentrations aimed to reflect distinct uptake pathways and assess the effects of micronutrient enrichment on plant performance, particularly in the context of low baseline micronutrient levels in peat-based substrates.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. The data indicates a significant correlation between the variables under study, with statistical tests confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that as variable $X$ increases, variable $Y$ exhibits a corresponding increase, suggesting a potential causal link.
Additionally, the analysis reveals that the observed effects are consistent across different conditions, reinforcing the reliability of the findings. The implications of these results are discussed in relation to existing literature, highlighting how they contribute to the understanding of the underlying mechanisms at play. Overall, the findings provide valuable insights that may inform future research directions and practical applications in the field.
Discussion
The discussion section of the study highlights the significant impact of various micronutrient fertilization treatments on the mineral composition, yield, and quality of tomato fruits. Key yield parameters, including total yield per plant, average fruit number, and average fruit weight, were meticulously measured, revealing that yield variations were primarily driven by differences in fruit number rather than weight. Notably, treatments T5 and T8 resulted in the highest yields, while T7, T9, and T11 exhibited significant yield reductions. The analysis of mineral content showed that fertilization led to substantial increases in micronutrients such as iron (Fe), copper (Cu), manganese (Mn), and zinc (Zn), with treatment T7 demonstrating the most pronounced enrichment. Conversely, calcium (Ca) levels tended to decrease in treatments with high micronutrient application.
Physicochemical and antioxidant properties of the fruits were also significantly influenced by the treatments, with variations in dry matter, soluble solids content, acidity, and antioxidant capacity observed. The highest integrated quality score (IQS) was recorded in treatment T11, indicating a balanced enhancement across taste, antioxidant capacity, and texture. Principal component analysis (PCA) illustrated a complex relationship between yield, fruit quality, and mineral composition, revealing a partial decoupling between mineral enrichment and productivity. Overall, the findings underscore the intricate interplay between fertilization strategies and fruit development, suggesting that tailored micronutrient applications can optimize both yield and quality in tomato cultivation.