מחקר זה העריך את ההשפעות של דישון אורגני ויישום של ביו-סטימולנטים על שומר בתנאי שדה במצרים. התנובות הגבוהות ביותר התקבלו בריכוז של 600 L ha⁻1 של תה קומפוסט בשילוב עם Azolla או Spirulina. טיפול זה שיפר את התנובה ואת האיכות של השמן האתרי של השומר.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר מחקר
מחקר זה העריך את ההשפעות של דישון אורגני ויישום של ביו-סטימולנטים על שומר בתנאי שדה במצרים. התנובות הגבוהות ביותר התקבלו בריכוז של 600 L ha⁻1 של תה קומפוסט בשילוב עם Azolla או Spirulina. טיפול זה שיפר את התנובה ואת האיכות של השמן האתרי של השומר.
המחקר הנוכחי נערך במהלך שתי עונות רצופות (2023/24 ו-2024/25) בחווה הניסיונית של תחנת המחקר הגארטניקולוריס אל-קססין (El-Qassassin Horticultural Research Station), מחוז אסמעיליה, מצרים, כדי להעריך את תגובת צמחי השומר (Foeniculum vulgare Mill.) להדשכה אורגנית וליישום של מעוררי צמיחה ביולוגיים (biostimulants). הניסוי תוכנן במבנה של split-plot, שבו שלושה רמות של תה קומפוסט (360, 480, ו-600 L ha⁻1) הוקצו לחלקות הראשיות, בעוד חמישה טיפולים במעוררי צמיחה ביולוגיים (ביקורת, תמציות של Azolla, Spirulina, Nostoc, ו- Chlorella) הוקצו לתתי-החלקות, מה שהביא ל-15 שילובי טיפולים. נמדדו פרמטרים של צמיחה וגטיטיבית, מרכיבי יבול, תכולת שמן אתרי (EO), ותפוקת שמן לצמח ולדונם. רמות גבוהות יותר של תה קומפוסט, ובמיוחד 600 L ha⁻1 (Ct3), בשילוב עם המעוררים הביולוגיים Azolla (F2) או Spirulina (F3), הובילו בעקביות לעלייה בתפוקת השמן לצמח ולדונם, כאשר השילוב Ct3 × F3 השיג את התפוקות המקסימליות (55.58 kg ha⁻1 בעונה הראשונה ו-58.85 kg ha⁻1 בעונה השנייה). ניתוח רכיבים ראשיים (PCA) תמך בממצאים אלו והראה כי השיפורים ביבול היו קשורים לעלייה מתואמת בתכונות הקשורות לשמן ולא לגורם תורם בודד. תוצאות אלו מעידות כי Ct3 בשילוב עם F2 או F3 היה הטיפול היעיל ביותר לשיפור תפוקת השמן ואיכותו בתנאי שדה.
שומר (F. vulgare Mill.) הוא צמח רפואי וארומטי המגודל באופן נרחב ומוערך בשל זרעיו ובשמן האתרי שלו, בעלי תכונות פרמקולוגיות, אנטיבקטריאליות, אנטי-דלקתיות ואנטי-חמצוניות1,2,3,4,5. הדרישה הגוברת למוצרים המופקים משומר בתעשיות התרופות, הנוטריצואטיקה והמזון מפעילה לחץ על מערכות הייצור להגביר את התבגיר ואת איכות השמן, תוך מזעור ההשפעה הסביבתית.
גידול שומר קונבנציונלי מסתמך רבות על דשנים מינרליים כדי להשיג פרודוקטיביות גבוהה. עם זאת, שימוש מופרז בתשומות סינתטיות נקשר לחששות לגבי קיימות לטווח ארוך, כולל ירידה בפעילות המיקרובית ודיגדרציה של הקרקע5. אתגרים אלו עוררו עניין באסטרטגיות של דישון אורגני, ובמיוחד בתוספי קרקע מבוססי קומפוסט, המשפרים את מבנה הקרקע, את הפעילות הביולוגית ואת זמינות הנוטריינטים6.
תה קומפוסט, תמצית מימית מאווררת של קומפוסט בשל, הגיחה כתוסף אורגני מבטיח בשל תוכנו בחומרים מזינים ממיסים, חומצות אורגניות ומיקרואורגניזמים מועילים7. הוכח כי יישום של תה קומפוסט באמצעות מערכות השקיה משפר את צמיחת הצמחים ואת ספיגת רכיבי התזונה, תוך הפחתת ההסתמכות על דשנים כימיים8. במקביל, צמחים מימיים ומיקרואצות כגון Azolla, Spirulina, Nostoc, ו-Chlorella משכו תשומת לב כביו-סטימולטורים בשל רמות גבוהות של חומצות אמינו, פיטוהורמונים, ויטמינים ומינרלים7,9,10. דווח כי יישום עליי של תמציות אלו משפר את הצמיחה, את צבירת הביומסה ואת היבול בגידולים הורטיקולטוריים שונים8,11,12.
למרות הראיות הגוברות התומכות ביתרונות האישיים של תה קומפוסט וביו-סטימולטורים, יישומם המשולב בתנאי שדה נותר בלתי נחקר מספיק, במיוחד בגידולים רפואיים כגון שומר. מרבית המחקרים הקודמים התמקדו בתשומות בודדות או בסביבות מבוקרות, מה שהותיר אי-ודאות בנוגע להשפעותיהם האינטראקטיביות על הצמיחה הצמחית, רכיבי היבול וייצור השמנים האתריים תחת מערכות גידול מסחריות.
כדי למלא פער זה, המחקר הנוכחי העריך את ההשפעות המשולבות של ארבעה תמריות שונות של ביו-סטימולנטים ושלוש רמות יישום של תה קומפוסט על הצמיחה, היבול והפקת השמן האתרי של שומר בתנאי שדה פתוח עם השקיה בטפטוף. מחקר זה מספק גישה מוגדרת היטב מבוססת שדה לשילוב של תה קומפוסט המיושם בקרקע עם ביו-סטימולנטים על ידיים, ומציע תובנות לגבי אסטרטגיות בנות-קיימא לניהול חומרי הזנה הישימות לאזורים צחיחים וחצי-צחיחים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה כלל חומרים צמחיים בלבד ולא כלל ניסויים המערבים בני אדם או בעלי חיים. לפיכך, לא נדרש אישור אתי. כלי המחקר שנעשה בהם שימוש בפרוטוקול זה מפורטים בטבלת החומרים.
1. אתר הניסוי
הניסוי נערך במהלך העונות 2023/24 ו-2024/25 בחווה הניסויית של תחנת המחקר להורטיקולטורה אל-קססין, מחוז איסמאלייה, מצרים (30°53′ N, 31°56′ E), כדי להעריך את תגובת צמחי שומר (F. vulgare Mill.) לדישון אורגני וליישום ביו-סטימולנטים. התנאים האקלימיים במהלך תקופת הגידול (נובמבר–אפריל) תועדו על ידי תחנת המטאורולוגיה של איסמאלייה. טמפרטורות האוויר המינימליות והמקסימליות הממוצעות נעו בין 12–18 °C ו-22–30 °C, בהתאמה, בעוד הלחות היחסית נעה בין 50%–65%. לא תועדו אירועי מזג אוויר קיצוניים במהלך תקופות הניסוי (איור 1).

איור 1: ייצוג סכמטי של מערך הניסוי מסוג split-plot, המראה את רמות תה הקומפוסט שהוקצו לחלקות הראשיות ואת הטיפולים בביו-סטימולטורים שהוקצו לתת-חלקות לאורך שלוש חזרות. Ct.1, Ct.2 ו-Ct.3 מייצגים 360, 480 ו-600 ליטרים לדונם (ha) כיישום לקרקע, כאשר F.1, F.2, F.3, F.4 ו-F.5 של ריסוס עלים מייצגים 2 cm3/L מים עבור תמציות של ביקורת, Azolla, Spirulina, Nostoc ו-Chlorella, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.
2. חומר צמחי
זרעי שומר התקבלו ממחלקת המחקר לצמחים רפואיים וארומטיים, מכון המחקר להורטיקולטורה, מרכז המחקר החקלאי, דוקי, גיזה, מצרים. הזרעים נזרעו בערוגות משתלה במהלך השבוע הראשון של נובמבר, ולאחר התבססותם דוללו השתילים לצמח אחד לכל תל.
3. דגימת קרקע ואנליזה
לפני הכנת הקרקע, נאספו דגימות קרקע מורכבות (בעומק 0–30 cm), אשר יובשו באוויר, נשוקו דרך נפה של 2 mm, ונבדקו למאפיינים פיזיים וכימיים באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים13,14 (טבלה 1).
| התפלגות גודל חלקיקים (%) | סיווג מרקמי | חומר אורגני (%)* | |||||||
| חול גס | חול דק | סחרית | חומרה | סנדי | 0.48 | ||||
| 80.65 | 14.06 | 3.8 | 1.49 | ||||||
| pH | מוליכות חשמלית (EC) dS/m | % SP | קטיונים (meq/l) | אניונים (meq/l) | |||||
| סידן++ | מגנזיום++ | נתרן+ | K+ | HCO3- | כלור- | SO4 | |||
| 8 | 0.79 | 28 | 4 | 2.68 | 1.79 | 0.61 | 1.4 | 4.38 | 2.98 |
| *O.M.(%): חומר אורגני | |||||||||
טבלה 1: תכונות פיזיקליות וכימיות של הקרקע הניסויית. המאפיינים כוללים התפלגות גודל חלקיקים, סיווג מרקמי, תכולת חומר אורגני, pH, מוליכות חשמלית, אחוז רוויה, וקטיונים ואניונים עיקריים.
4. מערך ניסויי
הניסוי בוצע במערך בלוקים רנדומליים שלם עם חלוקה משנית (split-plot randomized complete block design) הכולל שלוש חזרות. רמות תה קומפוסט הוקצו לחלקים הראשיים, והטיפולים בביו-סטימולנטים הוקצו לתתי-החלקים (איור 2). כל חלק השתרע על שטח של 8.4 m2 והכיל 24 צמחים המסודרים בשלוש שורות (באורך של 4 m), עם מרחק של 70 cm בין השורות ו-50 cm בין הצמחים בתוך השורות.
השקיה בטפטוף בוצעה באמצעות טפטפות שסיפקו 4 L h⁻1 לכל גבעה למשך 1 h מדי יומיים. כדי למנוע הפרעות בין הטיפולים, תולעת אחת בין החלקות הותירה ללא שתילה כאזור חיץ.
כל החלקות קיבלו 24 t ha⁻1 קומפוסט במהלך הכנת הקרקע שבועיים לפני השתילה. דשנים מינרליים הוחלו ב-50% מהמינון המומלץ (RD): 360 kg ha⁻1 אמון סולפט (20.6% N), 240 kg ha⁻1 סידן סופרפוספט (15.5% P₂O₅), ו-120 kg ha⁻1 אשלגן סולפט (48% K₂O). דשני חנקן ואשלגן הוחלו בשלוש מנות שוות במרווחי זמן של 15 ימים, בעוד שדשן זרחן הוחל כמנה בסיסית אחת. פרקטיקות אגרונומיות סטנדרטיות יושמו לאורך כל תקופת הגידול.

איור 2: תנובת שמן לדונם (kg ha⁻1) והעלייה היחסית שלה בהשוואה לטיפול הביקורת (T1: Ct1 × F1) במהלך העונה הראשונה (S1) והשנייה (S2). Ct1 מייצג את רמת תה התכשיר הנמוכה ביותר (360 L ha⁻1), ו-F1 מייצג את ביקורת ללא ריסוס. הטיפולים מוגדרים כדלקמן: T1 (Ct1 × F1), T2 (Ct1 × F2), T3 (Ct1 × F3), T4 (Ct1 × F4), T5 (Ct1 × F5), T6 (Ct2 × F1), T7 (Ct2 × F2), T8 (Ct2 × F3), T9 (Ct2 × F4), T10 (Ct2 × F5), T11 (Ct3 × F1), T12 (Ct3 × F2), T13 (Ct3 × F3), T14 (Ct3 × F4), ו-T15 (Ct3 × F5). פסי השגיאה מייצגים שגיאות תקניות של הממוצע (SEM). אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מורחבת של איור זה.
5. טיפולים בתה קומפוסט
קומפוסט בשל ממקור צמחי הופק באופן אירובי במים מתוקים למשך 24–48 שעות. לתה קומפוסט שהתקבל הייתה מוליכות חשמלית של 1.2–1.6 dS m⁻¹1 ו-pH בסיסי קלות (7.5–8.0). תה קומפוסט הוחל באמצעות השקיה בטפטוף בקצבים של 360, 480 או 600 L ha⁻¹1 במשך תקופה של 16 שבועות, החל חודש לאחר הזריעה.
6. הכנה ויישום של ביו-סטימולנט
ביומסה טרייה של Azolla caroliniana, Spirulina platensis, Nostoc muscorum ו-Chlorella vulgaris הומוגניזה במים מזוקקים ביחס של 1:10 (w/v), סוננה ודוללה לריכוז סופי של 2 cm3 L⁻1 (כ-1200 L ha⁻1). התמציות הוכנו באופן טרי לפני השימוש ונרששו כריסוס עלים שלוש פעמים במהלך עונת הגידול (30, 60 ו-90 ימים לאחר השתילה) באמצעות מרסס ידני עד להגעה לנזילה.
7. נתונים שנרשמו
מדדי גדילה וגטיטיבית
ששה צמחים שנבחרו באופן אקראי מכל יחידה ניסויית נקטפו 65 ימים לאחר השתילה. גובה הצמח (cm) נמדד מהבסיס ועד לקצה הגבעול הראשי. נרשמו המשקל הטרי הכולל של העשב (g) והמשקל היבש (g), כאשר המשקל היבש נקבע לאחר ייבוש של הדגימות בתנור בטמפרטורה של 70 °C למשך 48 h עד להשגת משקל קבוע. מספר הענפים לכל צמח חושב כממוצע בקרב הצמחים שנדגמו.
מיצוי שמן אתרי (EO)
שמן אתרי הופק מ-40 g של פירות שנאספו באמצעות זיקוק במים (hydro-distillation) למשך 3 h, לפי השיטה המתוארת על ידי Miller15. השמן שהופק הושאר ללא הפרעה כדי להבטיח הפרדה מלאה16.
קביעת תכולת ונבגי השמן האתרי
תכולת השמן האתרי (% w/w) חושבה באופן הבא:

כאשר:
WEO = משקל השמן האתרי שהוצא (g)
Wsample = משקל יבש של דגימת הצמח שהוכפפה לזיקוק בקיטור (g)
תפוקת השמן האתרי לכל צמח חושבה כך:

כאשר:
DWplant = משקל יבש של הצמח כולו לכל צמח (g)
EO content = אחוז השמן האתרי על בסיס משקל יבש (% w/w)
הערה: הונח כי צפיפות השמן האתרי היא בערך 1 g cm⁻3, מה שמאפשר המרה מגרמים לסנטימטרים מעוקבים.
תשואת השמן האתרי לדונם חושבה כך:

כאשר:
EO yieldplant - 1= תנובת שמן אתרי לצמח (cm3)
Nplants = מספר הצמחים להקטרה
1000 = מקדם המרה מ-cm3 ל-L
הערה: כל חישובי תנובת השמן התבססו על חומר יבש כדי למנוע שונות הקשורה לתכולת הלחות בצמח.
מאפיין יבול
מספר התפרחים לכל צמח נרשם בשלב הבשלת הפירות על ידי ספירת כל התפרחים בכל צמח.
8. ניתוח סטטיסטי
עבור כל תכונה ועונה, תצפיות ברמת החזרות נבחנו לנורמליות באמצעות מבחן Shapiro–Wilk. כיוון שלא נצפו סטיות משמעותיות מהנורמליות (p > 0.05), הוחל ניתוח פרמטרי. הנתונים נותחו באמצעות ניתוח שונות (ANOVA) עבור תכנון חלוקה-חלקה (split-plot design) עם Statistix 8.1 (Analytical Software, 2008), וממוצעי הטיפולים הושוו באמצעות מבחן ההבדל המינימלי המשמעותי (LSD)17.
ניתוח רכיבים ראשיים (PCA) בוצע ככלי רב-משתני לסיכום הקשרים בין התכונות שנמדדו. ערכי עצם (Eigenvalues) שימשו לקביעת התרומה היחסית של כל רכיב, וויזואליזציה באמצעות תרשים דו-ממדי (biplot) שימשה להשוואה בין טיפולים ובין קשרים של תכונות18.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מבחני Shapiro–Wilk העידו כי ההתפלגויות של כל המשתנים שנמדדו לא סטו באופן משמעותי מנורמליות בשתי העונות (p > 0.05). ניתוח שונות (ANOVA) גילה כי האינטראקציה בין רמת תה הקומפוסט (Ct) לבין הטיפול בביו-סטימולטור על עלים (F) השפיעה באופן מובהק על תכונות הצמיחה הצמחונית, מספר התמבלים ותכונות הקשורות לשמן (אחוז השמן, תנובת השמן לצמח ותנובת השמן לדונם) בשתי עונות הגידול.
תגובת יבול ביחס לטיפול הביקורת
בעונה הראשונה (איור 2), ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחקר הנוכחי מדגים כי הגברה של רמות תה קומפוסט שיפרה באופן משמעותי את צמיחת השומר, את תכונות השבויים ואת פריון השמן האסנציאלי לאורך שתי עונות גידול, ובמיוחד כאשר שולבו עם ביו-סטימולטורים עליים ספציפיים.
רמות גבוהות יותר של תה קומפוסט (Ct3) הגבירו את מספר התסריגים ואת תנובת השמן, בדומה לממצאים קודמים המצביעים על כך שתוספים אורגניים נוזליים משפרים את חיוניות הצמח ואת זמינות חומרי ההזנה, ובכך משפרים את הביצועים הרבייתיים6,11. שיפורים דומי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.
המחברים מבקשים להודות לדיקנאט ללימודי תארים מתקדמים ומחקר מדעי, אוניברסיטת טאיף, על מימון עבודה זו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| זרעי שומר (*Foeniculum vulgare* מיל' (Mill.)) | המחלקה למחקר צמחים רפואיים וארומטיים, מכון המחקר להורטיקלטורה, ARC, מצרים | לא רלוונטי | זרעים ששימשו לניסוי שדה |
| קומפוסט מבוסס צמחים | ספק מסחרי מקומי / מקור מחווה ניסיונית | לא רלוונטי | משמש להכנת תה קומפוסט ולתיקון בסיסי של הקרקע |
| תה קומפוסט | הוכן בהתאם לפרוטוקול הניסויי | לא רלוונטי | תמצית מימית מאווררת של קומפוסט בשל |
| Azolla caroliniana ביומסה | המכון למחקר מים וסביבה, מרכז המחקר החקלאי, גיזה, מצרים | לא רלוונטי | משמש להכנת תמצית עלים |
| Spirulina platensis ביומסה | המכון לחקר המים והסביבה, מרכז המחקר החקלאי, גיזה, מצרים | לא רלוונטי | משמש להכנת תמצית עלים |
| Nostoc muscorum ביומסה | המכון למחקר מים וסביבה, מרכז המחקר החקלאי, גיזה, מצרים | לא רלוונטי | משמש להכנת תמצית עלים |
| *Chlorella vulgaris* ביומסה | המכון לחקר מים וסביבה, מרכז המחקר החקלאי, גיזה, מצרים | לא רלוונטי | משמש להכנת תמצית עלים |
| מים מזוקקים | המכון למחקר מים וסביבה, מרכז המחקר החקלאי, גיזה, מצרים | לא רלוונטי | משמש להכנת תמצית |
| אמוניום סולפט (20.6% N) | משרד החקלאות והשיקום של קרקעות, מצרים | לא רלוונטי | מקור לדשן מינרלי |
| סופר פוספט של סידן (15.5% P2O5) | משרד החקלאות והשיקום של קרקעות, מצרים | לא רלוונטי | מקור דשן מינרלי |
| K₂SO₄) (48% K)2O) | משרד החקלאות והשיקום של קרקעות, מצרים | לא רלוונטי | מקור דשן מינרלי |
| טפטפות להשקיה בטפטוף (4 ליטר לשעה)-1) | המחלקה למחקר צמחים רפואיים וארומטיים, מכון המחקר לגנאות, ARC, מצרים | לא רלוונטי | מערכת השקיה |
| מרסס ידני | המחלקה למחקר צמחים רפואיים וארומטיים, מכון המחקר להורטיקולטורה, ARC, מצרים | לא רלוונטי | משמש ליישום על העלים |
| תנור ייבוש | המחלקה למחקר צמחים רפואיים וארומטיים, מכון המחקר להורטיקולטורה, ARC, מצרים | לא רלוונטי | תנור השומר על טמפרטורה של 70 °C |
| מערכת לזיקוק בקיטור (Hydro-distillation) | המחלקה למחקר צמחים רפואיים וארומטיים, מכון המחקר להורטיקולטורה, ARC, מצרים | לא רלוונטי | משמש להפקת שמן אתרי |
| מאזניים אנליטיים | המחלקה למחקר צמחים רפואיים וארומטיים, מכון המחקר להורטיקלטורה, ARC, מצרים | לא רלוונטי | משמש לשקילה של הדגימה |
| נפה של 2 מ"מ | המחלקה למחקר צמחים רפואיים ובישוריים, מכון המחקר להורטיקולטורה, ARC, מצרים | לא רלוונטי | משמש להכנת קרקע |
| תוכנת Statistix 8.1 | תוכנה אנליטית | גרסה 8.1 | משמש ל-ANOVA ולניתוח סטטיסטי |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.