DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1700864
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41635680
تاريخ النشر: 2026-01-19
المؤلف: Muhammad Awais Arshad وآخرون
الموضوع الرئيسي: مكافحة الأعشاب الضارة وتطبيقات المبيدات
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في إمكانية استخدام بذور فول الصويا المغلفة بالفحم الحيوي (Glycine max L.) لتعزيز تحمل المبيدات الحشرية وكبح الأعشاب الضارة، مع معالجة التحديات التي تطرحها حساسية المبيدات الحشرية في زراعة فول الصويا. أجريت الدراسة على مدار عامين (2022-2023) في المزرعة الزراعية، جامعة الزراعة في فيصل آباد، حيث استخدمت تصميم كتلة عشوائية كاملة مع 12 معالجة، بما في ذلك البذور المغلفة بالفحم الحيوي والبذور العادية جنبًا إلى جنب مع تطبيقات مبيدات حشرية متنوعة. تشير النتائج الرئيسية إلى أن البذور المغلفة بالفحم الحيوي، عند دمجها مع المبيدات الحشرية s-metolachlor وpendimethalin، قد خفضت بشكل كبير من وزن الأعشاب الجاف وقابلية الإصابة بإجهاد المبيدات الحشرية، بينما حسنت أيضًا من إنتاجية البذور ومحتوى البروتين ومحتوى الزيت.
أظهرت النتائج أن تغليف الفحم الحيوي لم يقلل فقط من الإصابة الناتجة عن المبيدات الحشرية، بل عزز أيضًا من حيوية المحاصيل المبكرة وخصائص النمو، مثل ارتفاع النبات وتكوين القرون. على الرغم من أن المعالجة الخالية من الأعشاب الضارة حققت أعلى إنتاج، إلا أن البذور المغلفة بالفحم الحيوي تحت المعالجة المشتركة بالمبيدات الحشرية اقتربت بشكل كبير من هذه الأداء بينما تفوقت بشكل كبير على الشيك العشبي. بشكل عام، تؤكد الدراسة أن تغليف بذور الفحم الحيوي يمكن أن يقلل بشكل فعال من إصابة المحاصيل بالمبيدات الحشرية ويحسن إنتاجية فول الصويا في ظروف الحقل النموذجية. يُوصى بإجراء أبحاث مستقبلية لتحسين تركيبات التغليف وتقييم فعاليتها عبر بيئات متنوعة وأنواع فول الصويا.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على أهمية فول الصويا (Glycine max L.) كمحصول بقوليات حيوي، خاصة في باكستان، حيث تقتصر زراعته وتعتمد بشكل كبير على الواردات. الطلب المتزايد على المنتجات القائمة على فول الصويا في مختلف الصناعات يبرز ضرورة تعزيز الإنتاج المحلي لفول الصويا. ومع ذلك، فإن التحديات مثل عدم كفاية الأنماط الجينية عالية الإنتاج، والممارسات غير المثلى، والضغوط البيئية، وخاصة، غزو الأعشاب الضارة، التي يمكن أن تؤدي إلى خسائر في الإنتاج تصل إلى 84%، تعيق التقدم. إدارة الأعشاب الضارة بشكل فعال أمر ضروري، مع خيارات تشمل إزالة الأعشاب يدويًا وتطبيق المبيدات الحشرية. في حين أن إزالة الأعشاب يدويًا صديقة للبيئة، إلا أنها تتطلب الكثير من العمالة، بينما تعتبر المبيدات الحشرية قبل الظهور أكثر كفاءة ولكنها تشكل مخاطر على نباتات فول الصويا.
تقدم الورقة الفحم الحيوي كبديل واعد للتخفيف من حساسية المبيدات الحشرية في فول الصويا من خلال تغليف البذور. الفحم الحيوي، الذي يتم إنتاجه من تحلل الكتلة الحيوية، له خصائص مفيدة يمكن أن تعزز من أداء البذور وتقلل من إصابة المبيدات الحشرية من خلال إنشاء منطقة محلية من توافر المبيدات الحشرية المنخفضة حول البذور. تهدف الدراسة إلى سد فجوة بحثية من خلال تقييم منهجي لتأثيرات بذور فول الصويا المغلفة بالفحم الحيوي تحت أنظمة مبيدات حشرية قبل الظهور متنوعة. تفترض الدراسة أن مثل هذه التغليفات، خاصة عند دمجها مع مبيدات حشرية محددة مثل s-metolachlor + pendimethalin، ستخفف من السمية الناتجة عن المبيدات الحشرية، وتحسن من كبح الأعشاب الضارة، وتعزز من الإنتاجية وجودة البذور. من المتوقع أن تسهم النتائج في ممارسات إنتاج فول الصويا المستدامة من خلال الاستفادة من تقنيات قائمة على الفحم الحيوي.
الطرق
استخدمت الدراسة تصميم كتلة عشوائية كاملة (RCBD) مع ترتيب عاملي، يتكون من 12 معالجة عبر ثلاث تكرارات. قامت الإعداد التجريبي بتقييم نوعين من البذور—البذور المغلفة بالفحم الحيوي وغير المغلفة (التحكم)—تحت ست استراتيجيات مختلفة لإدارة الأعشاب الضارة: s-metolachlor + pendimethalin، s-metolachlor بمفرده، fluazifop-p-butyl، haloxyfop-pethyl، معالجة خالية من الأعشاب الضارة، وشيك الأعشاب الضارة. في المعالجة الخالية من الأعشاب الضارة، تم إجراء إزالة يدوية للأعشاب أسبوعيًا طوال موسم النمو للحفاظ على بيئة محكومة.
تم زراعة صنف فول الصويا AARI يدويًا في صفوف متباعدة 30 سم، مع تباعد داخلي بين الصفوف يبلغ 7 سم، بمعدل زراعة قدره 100 كجم هكتار⁻¹. كانت مساحة كل قطعة تجريبية 6 م × 2.1 م، مع مساحة حصاد صافية تبلغ 5 م × 1.5 م، تم تحقيقها عن طريق استبعاد صفوف الحدود الخارجية و0.5 م من كل طرف لتخفيف تأثيرات الحواف. تم استخدام الصفوف المركزية فقط لتقييم إنتاجية الحبوب، مما يضمن دقة بيانات الإنتاجية من خلال تقليل تأثير صفوف الحدود على النتائج.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي أجريت. يسلط الضوء على النتائج المهمة التي تم ملاحظتها، بما في ذلك أي بيانات إحصائية، أو اتجاهات، أو أنماط ظهرت من الدراسة. من المحتمل أن تكون النتائج مدعومة بأرقام، جداول، أو معادلات ذات صلة توضح العلاقات أو التأثيرات التي تم التحقيق فيها.
بالإضافة إلى ذلك، قد يناقش القسم تداعيات هذه النتائج فيما يتعلق بأسئلة البحث المطروحة سابقًا في الدراسة. من الضروري أن يتم تفسير النتائج في سياق الفرضيات، مما يوفر رؤى حول صحة النظريات أو النماذج المقترحة. بشكل عام، يخدم هذا القسم لنقل المساهمات الأساسية للبحث إلى الجسم المعرفي القائم في هذا المجال.
المناقشة
الدراسة التي أجريت في مزرعة الأبحاث الزراعية في فيصل آباد، باكستان، خلال مواسم النمو 2022 و2023، بحثت في تأثيرات بذور فول الصويا المغلفة بالفحم الحيوي على النمو وإدارة الأعشاب الضارة تحت علاجات مبيدات حشرية متنوعة. قدم المناخ شبه الجاف شبه الاستوائي للمنطقة، الذي يتميز بقلة الأمطار السنوية وخصائص التربة المحددة، خلفية ذات صلة لتقييم فعالية الفحم الحيوي في تعزيز مقاومة فول الصويا ضد الإجهاد الناتج عن المبيدات الحشرية. تم دمج الفحم الحيوي، المنتج من قش الذرة المحلي، في بروتوكول تغليف البذور، مما أظهر تحسينات كبيرة في معايير النمو مثل مؤشر مساحة الورقة (LAI)، والكتلة الجافة الكلية (TDM)، ومعدل نمو المحاصيل (CGR) عند معالجته بمزيج المبيدات الحشرية من s-metolachlor وpendimethalin. كانت البذور المغلفة بالفحم الحيوي تتفوق باستمرار على البذور العادية، حيث حققت زيادة تصل إلى 11.1% في TDM حتى في ظل ظروف أقل ملاءمة.
تم تعزيز إدارة الأعشاب الضارة بشكل ملحوظ من خلال تطبيق البذور المغلفة بالفحم الحيوي، التي أظهرت كثافات أعشاب أقل وكفاءة أعلى في التحكم بالأعشاب الضارة (WCE) مقارنة بالبذور العادية. سلطت الدراسة الضوء على أنماط الغزو المتنوعة لأنواع الأعشاب الضارة، حيث شكلت الأعشاب الواسعة الأوراق والأعشاب العشبية تحديات كبيرة لإنتاجية فول الصويا. تؤكد النتائج على أهمية استراتيجيات إدارة الأعشاب المتكاملة، خاصة في مواجهة الضغوط التنافسية من أنواع مثل *Cynodon dactylon* و*Phalaris minor*. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن تغليف بذور الفحم الحيوي لا يقلل فقط من إصابة المبيدات الحشرية، بل يعزز أيضًا من خصائص النمو والإنتاج، مما يوفر نهجًا واعدًا لتعزيز إنتاج فول الصويا في البيئات الموبوءة بالأعشاب الضارة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1700864
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41635680
Publication Date: 2026-01-19
Author(s): Muhammad Awais Arshad et al.
Primary Topic: Weed Control and Herbicide Applications
Overview
This study investigates the potential of biochar-coated soybean seeds (Glycine max L.) to enhance herbicide tolerance and weed suppression, addressing the challenges posed by herbicide sensitivity in soybean cultivation. Conducted over two years (2022-2023) at the Agronomic Farm, University of Agriculture Faisalabad, the research employed a randomized complete block design with 12 treatments, including biochar-coated and normal seeds alongside various herbicide applications. Key findings indicate that biochar-coated seeds combined with the herbicides s-metolachlor and pendimethalin significantly reduced weed dry weight and susceptibility to herbicide stress, while also improving seed yield, protein content, and oil content.
The results demonstrated that biochar coating not only mitigated herbicide-induced injury but also enhanced early crop vigor and growth traits, such as plant height and pod formation. Although the weed-free treatment yielded the highest output, biochar-coated seeds under the combined herbicide treatment closely approached this performance while significantly outperforming the weedy check. Overall, the study confirms that biochar seed coating can effectively reduce crop injury from herbicides and improve soybean productivity in typical field conditions. Future research is recommended to optimize coating formulations and assess their effectiveness across diverse environments and soybean varieties.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significance of soybean (Glycine max L.) as a crucial leguminous crop, particularly in Pakistan, where its cultivation is limited and heavily reliant on imports. The increasing demand for soy-based products in various industries underscores the necessity to enhance domestic soybean production. However, challenges such as inadequate high-yielding genotypes, suboptimal practices, environmental stresses, and notably, weed infestations, which can lead to yield losses of up to 84%, impede progress. Effective weed management is essential, with options including manual weeding and herbicide application. While manual weeding is environmentally friendly, it is labor-intensive, whereas pre-emergence herbicides are more efficient but pose risks to soybean plants.
The paper introduces biochar as a promising alternative for mitigating herbicide sensitivity in soybean through seed coating. Biochar, produced from biomass pyrolysis, has beneficial properties that can enhance seed performance and reduce herbicide injury by creating a localized zone of reduced herbicide availability around the seed. The study aims to fill a research gap by systematically evaluating the effects of biochar-coated soybean seeds under various pre-emergence herbicide regimes. It hypothesizes that such coatings, particularly when combined with specific herbicides like s-metolachlor + pendimethalin, will alleviate herbicide-induced phytotoxicity, improve weed suppression, and enhance yield and seed quality. The findings are anticipated to contribute to sustainable soybean production practices by leveraging biochar-based technologies.
Methods
The study employed a randomized complete block design (RCBD) with a factorial arrangement, consisting of 12 treatments across three replications. The experimental setup evaluated two seed types—biochar-coated and uncoated (control)—under six distinct weed management strategies: s-metolachlor + pendimethalin, s-metolachlor alone, fluazifop-p-butyl, haloxyfop-pethyl, a weed-free treatment, and a weedy check. In the weed-free treatment, manual removal of weeds was performed weekly throughout the growing season to maintain a controlled environment.
Soybean variety AARI was manually sown in rows spaced 30 cm apart, with an intra-row spacing of 7 cm, at a seeding rate of 100 kg ha⁻¹. Each experimental plot measured 6 m × 2.1 m, with a net harvested area of 5 m × 1.5 m, achieved by excluding outer border rows and 0.5 m from each end to mitigate edge effects. Only the central rows were utilized for grain yield assessments, ensuring the accuracy of yield data by minimizing the influence of border rows on the results.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that were observed, including any statistical data, trends, or patterns that emerged from the study. The results are likely supported by relevant figures, tables, or equations that illustrate the relationships or effects investigated.
Additionally, the section may discuss the implications of these findings in relation to the research questions posed earlier in the study. It is crucial that the results are interpreted within the context of the hypotheses, providing insights into the validity of the proposed theories or models. Overall, this section serves to convey the core contributions of the research to the existing body of knowledge in the field.
Discussion
The study conducted at the Agronomic Research Farm in Faisalabad, Pakistan, during the 2022 and 2023 growing seasons, investigated the effects of biochar-coated soybean seeds on growth and weed management under varying herbicide treatments. The semi-arid subtropical climate of the region, characterized by low annual rainfall and specific soil properties, provided a relevant backdrop for assessing the efficacy of biochar in enhancing soybean resilience against herbicide-induced stress. Biochar, produced from locally sourced maize pith, was incorporated into a seed-coating protocol, demonstrating significant improvements in growth parameters such as leaf area index (LAI), total dry matter (TDM), and crop growth rate (CGR) when treated with the herbicide combination of s-metolachlor and pendimethalin. Biochar-coated seeds consistently outperformed normal seeds, achieving up to 11.1% greater TDM even under less favorable conditions.
Weed management was notably enhanced through the application of biochar-coated seeds, which exhibited lower weed densities and higher weed control efficiency (WCE) compared to normal seeds. The study highlighted the varying infestation patterns of weed species, with broadleaf and grass weeds posing significant challenges to soybean productivity. The findings underscore the importance of integrated weed management strategies, particularly in addressing the competitive pressures from species such as *Cynodon dactylon* and *Phalaris minor*. Overall, the results indicate that biochar seed coating not only mitigates herbicide injury but also promotes improved growth and yield attributes, thereby offering a promising approach to enhance soybean production in weed-infested environments.