Stimuliert das Wachstum, die Wurzelqualität und den Ertrag von Karotten, die unter vollständiger und begrenzter Bewässerung durch Humus- und Kaliumanwendungen angebaut werden

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 14260 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Wasserstress stellt eine erhebliche Herausforderung für den Karottenanbau dar und führt zu geringeren Erträgen und einer ineffizienten Wassernutzungseffizienz. Daher ist es wichtig, Pflanzen mit geeigneten Nahrungsergänzungsmitteln zu versorgen, die ihre Stressresistenz erhöhen. In dieser Studie untersuchten wir die Wirksamkeit von Humin- und Kaliumanwendungen auf das Karottenwachstum, die Ertragseigenschaften, die Wurzelqualität und die Wassernutzungseffizienz bei unterschiedlichen Bewässerungsniveaus. Es wurde ein Split-Split-Plot-Experiment durchgeführt, bei dem den Hauptparzellen zwei Niveaus des Bruttowasserbedarfs (GWR) (100 % und 80 %) zugewiesen wurden. Die Unterflächen wurden durch Blattapplikation (Hsp) oder Bodenbewässerung (Hgd) mit Huminsäure behandelt. Die Teilflächen wurden weiter unterteilt, um die Auswirkungen von Blattkaliumquellen (Kaliumhumat, Kh) und Mineralanwendungen (Kaliumsulfat, K2SO4) zu bewerten. Die Ergebnisse zeigten einen erheblichen Rückgang des Karottenertrags bei begrenzter Bewässerung, der etwa 32,2 % niedriger war als bei einem GWR von 100 %. Daher führte die kombinierte Anwendung von Hgd und K2SO4 unter eingeschränkten Bewässerungsbedingungen zu einer deutlichen Ertragssteigerung von 78,9 % im Vergleich zur Kontrolle unter GWR80 %. Umgekehrt wurde bei GWR100 % der höchste durchschnittliche Ertrag durch die Anwendung von Hsp und Kh oder Hsp und K2SO4 erzielt, was zu Erträgen von 35.833 kg ha-1 bzw. 40.183 kg ha-1 führte. Allerdings wirkte sich die Kombination von Hgd und Kh sowohl bei GWR100 % als auch bei GWR80 % negativ auf die Ausbeute aus. Nichtsdestotrotz führte die Anwendung von Kh in Kombination mit Hgd unter einem GWR von 80 % zu einer Verbesserung des Stickstoff-, Phosphor-, Kalium-, Kalium-/Natrium-Verhältnisses und der Gesamtzuckerkonzentrationen, während gleichzeitig der Natriumgehalt in den Karottenwurzeln reduziert wurde. Basierend auf dieser Studie wird empfohlen, GWR80 % einzusetzen und Pflanzen mit einer Kombination aus Hgd und Blatt-K2SO4 zu behandeln. Dieser Ansatz kann Pflanzen dabei helfen, die negativen Auswirkungen von Wasserstress zu überwinden, den Ertrag und die Wurzelqualität zu verbessern und eine optimale Wassernutzungseffizienz zu erreichen.

Der Klimawandel, das schnelle Bevölkerungswachstum und die Bodendegradation stellen die Landwirtschaft vor große Herausforderungen1. Die Bewältigung dieser Herausforderungen erfordert die Entwicklung wassersparender landwirtschaftlicher Praktiken und eine Verbesserung der Wassernutzungseffizienz, um die globale Ernährungssicherheit zu gewährleisten2. Wasserstress wirkt sich negativ auf den Nährstoffhaushalt, den Primär- und Sekundärstoffwechsel sowie die Turgorregulation in Pflanzen aus3,4 und führt zu geringeren Ernteerträgen und -qualität5. Um die negativen Auswirkungen von Wasserstress abzumildern, wurde die Verwendung organischer Materialien als agronomische Lösung in Betracht gezogen6.

Huminsäure, ein wichtiger Bestandteil der Pflanzenernährung, wird häufig als Ergänzung zu synthetischen und organischen Düngemitteln verwendet. Es handelt sich um eine natürlich vorkommende polymer-heterozyklische organische Verbindung, die Carboxyl- (COOH−), Phenol- (OH−), Alkohol- und Carbonylanteile enthält7,8. Huminstoffe werden im Allgemeinen in Huminsäuren, Fulvinsäuren und Humine9 eingeteilt. Während Huminsäuren einen nicht abbaubaren Anteil haben und weniger Beachtung gefunden haben, haben sich Forscher auf Humin- und Fulvinsäuren konzentriert, da diese die Fruchtbarkeit und Gesundheit des Bodens schnell verbessern können10. Zahlreiche Studien haben berichtet, dass Huminsäureanwendungen mehrere Vorteile bieten, darunter verbessertes Pflanzenwachstum, Zellpermeabilität, Photosyntheserate, Zelldehnung, Bodenstruktur, Wassernutzungseffizienz sowie Nährstofftransport und -verfügbarkeit11,12,13,14,15. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Huminsäure das Wurzelwachstum und die Nährstoffaufnahme fördert, was sie zu einem hervorragenden Blattdünger macht, der die Blatt-, Wurzel- und Fruchtentwicklung positiv beeinflusst16,17,18.

Given these properties, the adoption of humic acid in carrot plants is expected to increase productivity and improve crop quality. Carrot roots (Daucus carota L.) are an important vegetable known for their high content of carbohydrates, carotene, minerals, fiber, and vitamin C19,20. However, conflicting results have been reported in the literature regarding the effects of humic acid application on plant growth and yieldTriticum durum) grown under newly reclaimed sandy soil. Agric. Sci. 05(08), 687–700. https://doi.org/10.4236/as.2014.58072 (2014)." href="/articles/s41598-023-41488-5#ref-CR21" id="ref-link-section-d5726082e462"> 21,22, Einige Studien fanden keine signifikanten Auswirkungen, während andere negative Auswirkungen auf Ertragsmerkmale und Qualität beobachteten23,24. In diesem Zusammenhang zeigte Ampong et10, dass es wichtig ist, die Wirkung von Huminsäure unter bestimmten Bedingungen zu testen, bevor verlässliche Empfehlungen abgegeben werden können. Daher stellten wir die Hypothese auf, dass die Einführung von Kaliumanwendungen zu einer Art Nährstoffgleichgewicht mit Huminstoffen führen und die Ertragsqualität verbessern könnte, insbesondere unter Wasserstressbedingungen.

In dieser Hinsicht spielen Kaliumanwendungen eine entscheidende Rolle in den Pflanzen-Wasser-Beziehungen, da sie Stoffwechselfunktionen katalysieren, die Umwandlung von Stärke in lösliche Zucker fördern, die Enzymaktivität steigern und die Protein-, Kohlenhydrat- und Fettsynthese verbessern. Kaliumanwendungen tragen auch zur Verlagerung von Photosyntheseprodukten bei und verbessern die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegen Schädlinge, Krankheiten und Umweltstress25,26. Darüber hinaus wirken sie sich positiv auf die Vorbeugung und Milderung der negativen Auswirkungen der Natriumtoxizität aus, indem sie das Antioxidationssystem27 modulieren. Durch die kombinierte Anwendung von Huminsäure und Mineraldünger entstehen Komplexe, die Nährstoffe langsam freisetzen und so die Nährstoffaufnahme erleichtern. Die Wechselwirkungen zwischen Huminsäure- und Kaliumanwendungen hängen von der Huminsäurequelle, der Aufwandmenge und der Kulturart ab28.

Während frühere Studien die positiven Auswirkungen kombinierter Kalium- und Huminsäureanwendungen auf Pflanzenwachstum und Ertrag in Nutzpflanzen wie Kartoffeln, Zuckerrüben, Weizen, Erdnüssen und Erbsen untersucht haben,16,29,30,31,32 haben nur wenige Studien ihre kombinierten Einflüsse untersucht über das Wachstum und den Ertrag von Karottenpflanzen.

Daher wurde die Anwendung von Huminstoffen auf Karottenpflanzen untersucht. Während diese Humusverwendung keine ökologische Werbewirkung erzeugt. Darüber hinaus kann es eine entscheidende Rolle bei der Ertragssteigerung spielen und als Substanz natürlichen Ursprungs zur Reduzierung des Einsatzes chemischer Düngemittel eingesetzt werden. Andererseits liegen nur wenige Informationen über die Auswirkungen als alleinige und kombinierte Anwendung mit Kaliumquellen auf den Karottenertrag und die Wassernutzungseffizienz unter zwei Bewässerungsebenen vor. Somit können ihre Anwendungen in unterschiedlichen Methoden und die Anreicherung mit unterschiedlichen Kaliumsubstanzen unterschiedliche Auswirkungen haben, die bisher in einem solchen Ansatz nicht untersucht wurden und somit zur Neuheit dieser Studie beitragen.

Ein Freilandexperiment wurde auf der Versuchsfarm der Wasserstudien- und Forschungskomplexstation des National Water Research Center in Ägypten, Assuan, Stadt Toshka, durchgeführt, die im Süden Ägyptens auf dem Breitengrad 22°, 24`0,11` N liegt Längengrad 31°, 35`0,43` E und Höhe 188 m. Das Experiment wurde in zwei aufeinanderfolgenden Wintersaisons 2019/2020 und 2020/2021 durchgeführt, um die Auswirkungen von Humin- und Kaliumanwendungen bei vollständiger und begrenzter Bewässerung auf Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K), Ertrag und Ertrag zu untersuchen Wassernutzungseffizienz (Iwue) von Karottenpflanzen. Das untersuchte Gebiet liegt in einer Provinz mit trockenem Klima. Tabelle 1 zeigt die Durchschnittswerte der meteorologischen Daten, die während der Vegetationsperioden von der Wetterstation Toshka gesammelt wurden. Die Hauptquelle für Bewässerungswasser ist Grundwasser aus einem Brunnen, der im Untersuchungsgebiet gegraben wurde. Für die Analyse wurden während des Anbaus dreimal (vor, in der Mitte der Vegetationsperiode und bei der Ernte) Bewässerungswasserproben entnommen. Der Durchschnitt der chemischen Eigenschaften dieser Proben während der beiden Saisons 2019/2020 und 2020/2021 ist in Tabelle 2 aufgeführt. Die von Zaman et al.33 erwähnte Wasserqualität wurde als C2S1 klassifiziert. Laut USDA Soil Survey Staff34 weist der ausgewählte Boden eine lehmige Sandstruktur auf. Die übrigen physikalischen und chemischen Eigenschaften des Versuchsbodens sind in Tabelle 3 aufgeführt. Alle physikalischen und chemischen Eigenschaften des Bodens und des Bewässerungswassers werden anhand der standardisierten Methoden Zaman et al.33, Estefan et al.35 und Vaz et al.36 bestimmt .

Um das Ziel der aktuellen Studie zu erreichen, wurde ein Split-Split-Plot-Design mit drei Wiederholungen verwendet. In den Hauptparzellen wurden zwei Bewässerungswasserniveaus zugewiesen, nämlich 100 und 80 % GWR für Karotten. Zu diesem Zweck wurden vor Beginn des Experiments Bodenwasserparameter gemessen und eine Reduzierung der Bodenfeuchtigkeit auf 60 % des verfügbaren Wassers ermöglicht, was laut früheren Studien die kritische Grenze für die Karottenentwicklung darstellte. Basierend auf diesem Wissen wird die Bewässerung daher alle zwei Tage durchgeführt. Darüber hinaus wurden die Bewässerungsmengen, die auf Karottenpflanzen mit einem GWR-Wert von unter 80 % angewendet wurden, proportional aus einem GWR-Wert von 100 % ermittelt, wie später behandelt wird. Zur Bewässerung der Karotten wurde ein Sprinkler-Bewässerungssystem verwendet, und jede Bewässerungsfläche war mit einem Manometerventil zur Aufrechterhaltung des Betriebsdrucks von 2,5 bar und einem Durchflussgeber ausgestattet, der zur Steuerung der Menge des gezielten Bewässerungswassers auf jeder Bewässerungsebene verwendet wurde. Der Abstand zwischen den Sprinklern betrug 10 m, der Abstand zwischen den Leitungen 9 m. Darüber hinaus gab es zwischen den Versuchseinheiten Pufferzonen zur Vermeidung von Wechselwirkungen (9 m Breite). Während in den Unterplots (Kontrolle, Hgd und Hsp) Anwendungsmethoden für Huminstoffe (H) zugewiesen wurden. Bei der Hgd-Behandlung wurde H in einer Menge von 30 l ha-1 als Bodenanwendung in drei gleichen Portionen ausgebracht, beginnend nach 30 Tagen Kultivierung, 60 und 90 Tagen. Andererseits nahm Hsp die gleichen vorherigen Termine für die Ausbringung von H als Blattapplikationen mit einer Menge von 3 g L−1 an. Währenddessen wurden Sub-Sub-Parzellen in drei Teile unterteilt, um K-Anwendungen durchzuführen, nämlich (Kontrolle, Kh und K2SO4). Bei den Kontrollbehandlungen wurden Karottenpflanzen mit destilliertem Wasser besprüht. Bei den Kh- und K2SO4-Behandlungen wurden 2 g L−1 K als Blattspray in einer Kh- und K2SO4-Form aufgetragen, beginnend 30 Tage nach der Kultivierung und dann viermal alle 15 Tage. Der Nettoraum (10,0 m Länge × 4,5 m Breite) jeder Versuchseinheit, dementsprechend umfasste die experimentelle Arbeit 54 Parzellen {2 Bewässerungsniveaus × 3 H-Behandlungen × 3 K-Behandlungen × 3 Wiederholungen}.

Karottensamen (Daucus carota L., Sorte Kuroda Max) wurden am 2. November 2019 und am 4. November 2020 in der ersten bzw. zweiten Saison ausgesät. Der Versuchsstandort war gut vorbereitet und die Bodenbearbeitung erfolgte. Alle für die Karottenproduktion erforderlichen landwirtschaftlichen Praktiken wurden befolgt, wie sie in der Region üblich sind, sowie die Empfehlungen des ägyptischen Landwirtschaftsministeriums für neu gewonnenen Boden. Karottensamen wurden auf Dämmen mit einem Abstand von 75 cm zwischen den Reihen und 8 cm zwischen den Pflanzen ausgesät. Karottensamen wurden von Takii Seed Co. gekauft. Diese Sorte wird als ertragreiche kommerzielle Sorte empfohlen. Darüber hinaus entsprachen diese Sorte und die in der aktuellen Studie implementierten Methoden internationalen, nationalen und institutionellen Richtlinien und Gesetzen. Die Ernte fand am 29. Februar 2020 und am 5. März 2021 statt, mit einer gesamten Vegetationsperiode von 120 bzw. 122 Tagen in der ersten und zweiten Saison.

H- und Kh-Eigenschaften: H wurde von Egyptian Canadian für Humat Co gekauft. H-Produkte enthielten 65,0 % Huminstoffe (davon 13,0 % aktives H und 3 % Fulvosäure) und 5,0 % Kalium. Während KH von Zain Fert Co. gekauft wurde (es enthält 75 % H + 4 % Fulvosäure + 2 % Eisen (Fe) + 10 % K2O).

Die Referenz-Evapotranspiration (ETo) wurde durch direkte Eingabe spezifischer Daten, die von der agrometeorologischen Station Toshka erhalten wurden, im CROPWAT-Paket, Version 8.0, bestimmt und ETo wurde durch die Penman-Monteith-Gleichung berechnet, wie durch37 angegeben, die wie folgt berechnet werden kann:

Wo:

ETo = Referenz-Evapotranspiration (mm Tag−1).

Rn = Nettostrahlung (MJm−2d−1).

G = Bodenwärmefluss (MJm−2d−1).

Δ = Steigung der Dampfdruck- und Temperaturkurve (kPa oC−1).

γ = Psychrometrische Konstante (kPa °C−1).

U2 = Windgeschwindigkeit in 2 m Höhe (ms−1).

es-ea = Dampfdruckdefizit (kPa).

T = Mittlere tägliche Lufttemperatur in 2 m Höhe (°C).

Die Ernte-Evapotranspiration von Karotten (ETc) wurde gemäß38 wie folgt berechnet:

Wo.

ETc = Evapotranspiration der Nutzpflanzen (mm Tag−1).

ETo = Referenz-Evapotranspiration (mm Tag−1).

Kc = Erntekoeffizient (der gemäß 39 für Kc Mitte, Kc Mitte und Kc Ende 0,7, 1,05 und 0,95 betrug.

Anschließend wurde der GWR100 nach40,41 berechnet

Wo.

GWR = Der Bruttowasserbedarf (m3 ha−1).

Se = Der Prozentsatz der Evapotranspirationsfläche.

LR = Laugungswasserbedarf 10 %.

Ea = Effizienz des Bewässerungssystems, 0,78.

Usw. = Evapotranspiration der Nutzpflanze (m3).

Dementsprechend betrugen die durchschnittlichen saisonalen Gesamtmengen an GWR in den beiden Vegetationsperioden 2019/20 und 2020/2021 9660 bzw. 5785 m3 ha−1 für GWR100 und GWR80.

Nach der Ernte (durchschnittlich 121 Tage) wurden die Karottenwurzeln in kleine Stücke gehackt, an der Luft getrocknet und fünf Tage lang bei 70 °C im Ofen getrocknet und dann mit Geräten aus rostfreiem Stahl gemahlen. Darüber hinaus wurden bei jeder Behandlung Bodenproben von den Wurzelkämmen entnommen, um (insgesamt gelöste Feststoffe, verfügbares K und organische Substanz) gemäß Estefan et al.35 zu messen, während die Makronährstoffe {N, P, K, Kalzium (Ca)} und Natrium (Na) in Karottenwurzeln wurden gemäß42,43 geschätzt. Die gesamten Carotinoide und Kohlenhydrate (%) in den Wurzeln wurden nach der von Boadi et al.44 beschriebenen Methode bestimmt, der Gesamtzucker (%) wurde nach der von Yusuf et al.45 beschriebenen Methode bestimmt. Während das Gesamtchlorophyll in den Blättern bei der Ernte nach Molina et al.46 bestimmt wurde.

Bei der Ernte wurden zehn Pflanzen nach dem Zufallsprinzip aus jeder Parzelle entnommen, um den Durchschnitt der folgenden Messungen zu erfassen: Pflanzenhöhe (cm), Anzahl der Blätter, Wurzellänge und Wurzeldurchmesser (cm), Blätter, Pflanzenfrischgewicht (g), Das Wurzelgewicht (g) und der Wurzelertrag (kg m-2) wurden für jede Parzelle aufgezeichnet und dann in kg ha-1 umgerechnet.

Der Iwue wurde mit der folgenden Gleichung von47 berechnet

Wo.

Iwue = Bewässerungswassernutzungseffizienz (kg m−3).

Y = Ertrag (kg ha−1) und.

GWR = Der Bruttowasserbedarf (m3 ha−1).

In allen Daten wurden Varianzmittelwerte (ANOVA) analysiert, um statistisch signifikante Unterschiede festzustellen. Die statistische Analyse wurde mit dem Statistikpaket Costat Version 6.303 durchgeführt. Der geringste signifikante Unterschied (LSD) für die durchschnittlichen Daten der beiden Vegetationsperioden wurde verwendet, um die Unterschiede zwischen den Behandlungen (auf dem Niveau p ≤ 0,05) gemäß 48 zu testen.

Dieses Manuskript ist eine Originalarbeit und wurde nicht in anderen Zeitschriften veröffentlicht. Die Autoren stimmten zu, die Urheberrechtsregel beizubehalten.

Die Daten der Durchschnittswerte (TDS, verfügbares K und organische Substanz) im Boden bei zwei Bruttowasserbedarfsniveaus (100 und 80 %) am Ende des Experiments sind in Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 5 zeigt die Analyse von Varianzergebnisse für individuelle und Interaktionseinflüsse auf die untersuchten Parameter. Im Allgemeinen ergaben sich beim Vergleich der Auswirkungen der untersuchten Behandlungen auf TDS und bei der Übernahme der untersuchten Behandlungen signifikante Unterschiede bei den TDS-Werten. Das Gleiche gilt für das verfügbare K, wo die Ergebnisse zeigten, dass es aufgrund der Bewässerungsmengen keine signifikanten Unterschiede beim verfügbaren K gab, während es aufgrund der anderen individuellen und kombinierten Interaktionen signifikante Unterschiede gab. Die statische Analyse zeigte außerdem, dass es keine signifikanten Unterschiede im verfügbaren K aufgrund des Bewässerungsniveaus, der kombinierten Wechselwirkung von Bewässerung × K-Quellen oder aufgrund der kombinierten Wechselwirkung von Bewässerung × H-Anwendungen auf organisches Material gab; im Gegensatz zu den übrigen Wechselwirkungen.

Im Vergleich zur vollständigen Bewässerung (GWR100 %) sank der TDS der Kontrollbehandlung um 2,2, 1,1, 3,2, 4,9, 2,7, 5,3 und 6,7 % für Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hgd + K2SO4, Hsp, Hsp + Kh, Hsp + K2SO4. Ebenso verringerte sich das verfügbare K in den Bodenproben um 21,4 % (Kh), 13,1 % (K2SO4), 32,2 % (Hgd), 42,5 % (Hgd + Kh), 26,1 % (Hgd + K2SO4), 42,5 % (Hsp). 52,8 (Hsp + Kh) und 43,9 % (Hsp + K2SO4). Im Vergleich zur Vollbewässerung (GWR 100 %) schließlich erreichte die organische Bodensubstanz in der Kontrollbehandlung einen größeren Anstieg um 266,7, 233,3 bzw. 200 % für Hgd + Kh, Hgd und Hgd + K2SO4.

Andererseits sanken die TDS der Kontrollbehandlung im Vergleich zur begrenzten Bewässerung (GWR80 %) um 0,8, 0,3, 4,8, 11,0, 8,7, 2,0 und 4,3 % für Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hgd + K2SO4 , Hsp, Hsp + Kh, Hsp + K2SO4. Ebenso verringerte sich das verfügbare K in den Bodenproben um 8,3 % (Kh), 3,3 % (K2SO4), 18,1 % (Hgd), 30,0 % (Hgd + Kh), 25,7 % (Hgd + K2SO4), 6,6 % (Hsp). 14,0 (Hsp + Kh) und 10,9 % (Hsp + K2SO4). Im Vergleich zur Vollbewässerung (GWR 100 %) schließlich wurde bei der Kontrollbehandlung ein größerer Anstieg der organischen Bodensubstanz um 600 bzw. 500 % für Hgd + Kh und Hgd + K2SO4 erreicht.

Die TDS-Werte erreichten unter begrenzten Bewässerungsbedingungen (GWR80 %) einen höheren Anstieg um 18,8 % (Hsp), 17,6 % (Hsp + Kh) bzw. 16,4 % (Kh) im Vergleich zu denen unter gut bewässerten Bedingungen. Auf der anderen Seite erzielte das verfügbare K in den Bodenproben schwankende Ergebnisse, wobei es unter begrenzten Bewässerungsbedingungen größere Anstiegswerte bei (Hsp + Kh) und (Hsp) um 47,0 % bzw. 31,1 % erreichte, verglichen mit denen unter gut bewässerten Bedingungen. bewässerte Bedingungen. In ähnlicher Weise erzielten organische Bodensubstanzen entweder schwankende Ergebnisse, wobei sie unter begrenzten Bewässerungsbedingungen größere Abnahmewerte bei (Hsp) und (Hsp + Kh) um 50,2 % bzw. 50,0 % im Vergleich zu denen bei vollständiger Bewässerung (GWR100 %) erreichten.

Tabelle 5 zeigt die individuellen und interaktionellen Auswirkungen der untersuchten Bewässerungsniveaus K und H auf die untersuchten Parameter. Die Auswirkungen von Bewässerungsniveaus (100 und 80 % GWR), H-Anwendungen als (Hgd und Hsp) und K als (Kh und K2SO4) auf Karotten-N sind in (Abb. 1A) dargestellt. Den erhaltenen Ergebnissen der Varianzanalyse zufolge waren die Auswirkungen verschiedener Einzel- und Kombinationsbehandlungen auf den N-Gehalt offensichtlich. Im Allgemeinen zeigten die erhaltenen Ergebnisse, dass beim Vergleich der alleinigen Anwendungen von K2SO4 und Kontrolle (Hsp) die Einführung von GWR80 % zu einer Verringerung des N-Gehalts um 31,9 bzw. 22,9 % im Vergleich zu GWR100 % führte. Bei Verwendung von GWR80 % wurde der N-Gehalt jedoch durch die alleinige Bodenanwendung von Hgd oder eine kombinierte Anwendung von Hgd + Kh um 17,5 bzw. 11,0 % gegenüber GWR100 % erhöht. Bei der Anwendung der kombinierten Anwendungen von Hgd + K2SO4 und der Annahme von GWR80 % statt GWR100 % gab es hingegen einen nichtsignifikanten Effekt. Andererseits wurde durch die Anwendung von GWR100 % und die Anwendung der kombinierten Blattapplikationen von Hsp + Kh die maximale Steigerung des N-Gehalts (668 mg kg−1) erreicht, obwohl dies deutlich der Einführung von GWR100 % x der kombinierten Anwendung von Hsp + K2SO4 entsprach ( 645 mg kg−1).

Einfluss der alleinigen oder kombinierten Anwendung von Huminsäure- und Kaliumquellen in den Karottenpflanzen bei voller und begrenzter Bewässerung auf N-Stickstoff (A), P-Phosphor (B) und K-Kalium (C). Bei den dargestellten Werten in den Abbildungen handelt es sich um den Durchschnitt der beiden Vegetationsperioden 2019/2020 und 2020/2021. Vertikale Balken stellen ± Standardfehler (SE) des Mittelwerts dar. Balken mit unterschiedlichen Buchstaben sind bei p ≤ 0,05 statistisch signifikant. Abkürzungen: Kontrolle (mit reinem Wasser besprühen); Hgd (Anwendung von Huminsäure als Bodenanwendung); Hsp (Anwendung von Huminsäure als Blattspray); Kh (Anwendung von Kaliumhumat als Blattsprayanwendung); K2SO4 (Kaliumsulfat als Blattspray auftragen); 100 (bei Anwendung von 100 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser); 80 (bei Anwendung von 80 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser).

Durch den Vergleich der untersuchten Anwendungen unter GWR100 % stieg der P-Gehalt bei der kombinierten Anwendung von Hgd x Blattanwendungen von K as (Kh oder K2SO4), wie in (Abb. 1B) zu sehen ist. Im Vergleich zur vollständigen Kontrollbehandlung (GWR 100 %) erhöhte sich der P-Gehalt um 23,0, 28,2, 15,4, 63,6, 70,2, 28,5 und 45,4 % für Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hgd + K2SO4, Hsp + Kh, Hsp + K2SO4, während sie unter Hsp um 4,5 % verringert wurde. Ebenso stiegen im Vergleich zur kontrollierten begrenzten Bewässerungsbehandlung (GWR80 %) die P-Gehalte um 48,9, 29,8, 36,2, 85,9, 93,5, 14,8, 57,9 und 80,2 % für Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hgd + K2SO4, Hsp , Hsp + Kh bzw. Hsp + K2SO4. Die Ergebnisse zeigten, dass die höchsten P-Gehalte (53,4 mg kg-1) mit einem GWR von 100 % und der Anwendung kombinierter Blattapplikationen von Hgd + Kh erzielt wurden, was jedoch deutlich der Einführung der kombinierten Applikation von Hgd + K2SO4 bei derselben Bewässerung entsprach Ebene.

Die Ergebnisse zeigten, dass K eine einzigartige Rolle dabei spielt, schwere Schäden an Karottenpflanzen unter Stressbedingungen zu verhindern, indem es die Pflanzentoleranz erhöht. Beim Vergleich der Kontrolle in (Abb. 1C) wurde festgestellt, dass die Einführung von GWR 80 % einen signifikanten Unterschied im K-Gehalt im Vergleich zu GWR 100 % aufwies. Als daher die begrenzte Bewässerung eingeführt wurde, stiegen die K-Gehalte um 27,7, 25,0, 18,2, 47,7, 37,5, 27,1, 43,0 und 45,0 % für Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hgd + K2SO4, Hsp, Hsp + Kh , Hsp + K2SO4, was darauf hindeutet, dass eine begrenzte Bewässerung unter diesen Bedingungen die K-Aufnahme erhöhte. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die kombinierten Blattanwendungen von Hsp x Blattanwendungen von K as (Kh oder K2SO4) den K-Gehalt bei der Einführung von GWR100 deutlich erhöhten. Darüber hinaus wurde GWR100 % bei kombinierter Anwendung von Hsp + K2SO4 bzw. GWR80 % bei kombinierter Anwendung von Hgd + Kh ausgeprägt, um den höchsten K-Gehalt in der Karottenwurzel zu erreichen. Die kombinierte Anwendung von Hgd + Kh unter wasserbegrenzter Behandlung verursachte jedoch den größten Anstieg des K-Gehalts auf 735,4 (mg kg−1), ein Anstieg von 10,70 % im Vergleich zu Hgd + Kh unter GWR100 %.

Der Ca-Gehalt in der Karottenwurzel stieg von 281 (mg kg−1) für die Kontrolle auf 385 (mg kg−1) bei der GWR100 %-Behandlung und der Anwendung von Hsp + Kh (Abb. 2A). Ebenso waren die Verwendung einer GWR von 80 % des Bewässerungsniveaus und die Anwendung kombinierter Anwendungen von Hsp + Kh oder Hsp + K2SO4 bei der Erzielung des größten Anstiegs des Ca-Gehalts unter diesen Stressbedingungen deutlich gleich und erreichten etwa 399 bzw. 385 (mg kg−1).

Einfluss der alleinigen oder kombinierten Anwendung von Huminsäure- und Kaliumquellen in den Karottenpflanzen bei voller und begrenzter Bewässerung auf Ca-Kalzium (A), Na-Natrium (B), Ca/Na-Verhältnis (C) und K/Na Verhältnis (D). Bei den dargestellten Werten in den Abbildungen handelt es sich um den Durchschnitt der beiden Vegetationsperioden 2019/2020 und 2020/2021. Vertikale Balken stellen ± Standardfehler (SE) des Mittelwerts dar. Balken mit unterschiedlichen Buchstaben sind bei p ≤ 0,05 statistisch signifikant. Abkürzungen: Kontrolle (mit reinem Wasser besprühen); Hgd (Anwendung von Huminsäure als Bodenanwendung); Hsp (Anwendung von Huminsäure als Blattspray); Kh (Anwendung von Kaliumhumat als Blattsprayanwendung); K2SO4 (Kaliumsulfat als Blattspray auftragen); 100 (unter Anwendung von 100 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser); 80 (bei Anwendung von 80 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser).

Basierend auf den Ergebnissen der Varianzanalyse wirkten sich die individuellen und interaktionellen Auswirkungen der untersuchten Bewässerungsniveaus, K und H offensichtlich hauptsächlich durch die Regulierung des Wasserzustands auf den Na-Gehalt aus. Die dualen Wechselwirkungen von K-Anwendungen und Bewässerung waren jedoch unbedeutend. Der Na-Gehalt in der Karottenwurzel wurde durch die Verwendung von GWR80 % im Vergleich zu GWR100 % erhöht (Abb. 2B). Obwohl Blattanwendungen von K2SO4 in Kombination mit Hgd den Na-Gehalt bei Verwendung von GWR um 100 % erhöhten. Bei der Anwendung von GWR80 % erreichte der Na-Gehalt jedoch den größten Anstieg durch die alleinige Anwendung von K2SO4 (175 mg kg−1) auf den Blättern, was deutlich der Anwendung von Leitungswasser (Kontrolle) entsprach. Im Vergleich zu den Bewässerungsniveaus bei verschiedenen untersuchten Anwendungen stieg der Na-Gehalt unter GWR80 % um 4,0, 8,4, 6,1, 6,1, 3,6, 11,1, 13,3 und 18,7 % für die Kontrolle, Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hsp, Hsp + Kh, Hsp + K2SO4.

Die Auswirkungen von Bewässerungsniveaus (100 und 80 % GWR), H-Anwendungen als (Hgd und Hsp) und K als (Kh und K2SO4) auf das Ca/Na-Verhältnis in Karotten sind in (Abb. 2C) dargestellt. Abhängig von den Ergebnissen der Varianzanalyse wirkten sich die individuellen und interaktionellen Auswirkungen der untersuchten Bewässerungsniveaus, K und H offensichtlich auf das Ca/Na-Verhältnis aus. Der individuelle Einfluss der Bewässerung oder die dualen Wechselwirkungen von K-Anwendungen und Bewässerung waren jedoch unbedeutend. Beim Vergleich der untersuchten Behandlungen stellte sich heraus, dass das Ca/Na-Verhältnis bei Anwendung der kombinierten Blattapplikationen von Hsp + Kh mit 2,86 bzw. 2,61 unter einem GWR von 100 bzw. 80 % seinen Höhepunkt erreichte. Während diejenigen in der Hsp + K2SO4-Behandlung meist einen Spitzenwert (2,66) erreichten, unter GWR100 %.

Um das K/Na-Verhältnis in der Karottenwurzel zu maximieren, wurde entweder Hgd in Kombination mit Kh oder Hsp + Kh angewendet, um eine langanhaltende Bewässerung unter beiden Bewässerungsniveaus zu gewährleisten (Abb. 2D). Den Ergebnissen der Varianzanalyse zufolge wirkten sich die individuellen und interaktionellen Auswirkungen der untersuchten Bewässerungsniveaus, K und H offensichtlich auf das K/Na-Verhältnis aus. Der individuelle Einfluss der Bewässerungsmengen oder die dualen Wechselwirkungen von K-Anwendungen und Bewässerung waren jedoch unbedeutend. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anwendung von Leitungswasser mit einem GWR von 100 und 80 % zu einem niedrigeren K/Na-Verhältnis führte (2,87 bzw. 2,74). Das höchste K/Na-Verhältnis wurde mit Bewässerungsniveaus von GWR100 und 80 % und der Anwendung von Hsp + Kh auf die Blätter erzielt. Das folgende höchste K/Na-Verhältnis wurde bei gleicher Bewässerungsmenge durch kombinierte Anwendung von Hgd + Kh beobachtet.

Um den Chlorophyllgehalt während der gesamten Wachstumsphase zu erhöhen, beeinflusste die Karottenpflanze ihre Chlorophyllbildung und Stoffwechselfunktionen abhängig von der Bewässerungsmenge und der K-Nahrungsquelle erheblich. Daher wurde der Chlorophyllgehalt in den Karottenblättern durch die Verwendung von GWR 100 % im Vergleich zu GWR 80 % erhöht (Abb. 3A). Obwohl die alleinige Anwendung von Hgd + Kh den Chlorophyllgehalt bei Verwendung von GWR um 80 % deutlich verbesserte, deutet dies auf die entscheidende Rolle hin, die K in Kombination mit Huminstoffen in den Pflanzen-Wasser-Beziehungen unter begrenzten Bewässerungsbedingungen spielt. Bei der Vollbewässerung (GWR 100 %) unter verschiedenen untersuchten Anwendungsbehandlungen stieg der Chlorophyllgehalt im Vergleich zu GWR 80 % um 8,8, 3,5, 13,1, 9,7, 11,8, 5,5, 2,8 und 18,1 % für die Kontrolle, Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hsp, Hsp + Kh, Hsp + K2SO4. Unter GWR 80 % stieg er im Vergleich zu GWR 100 % bei der Hgd + Kh-Behandlung um 10,3 %. Im Allgemeinen war der volle Bewässerungsgrad (GWR100 %) bei der Kombination von Boden-Hgd x Blattanwendungen von Kh ausgeprägt, um den höchsten Chlorophyllgehalt (11,4 mg g−1) zu erreichen.

Einfluss der alleinigen oder kombinierten Anwendung von Huminsäure- und Kaliumquellen in den Karottenpflanzen bei voller und begrenzter Bewässerung auf Chlorophyll (A), Carotin (B), Kohlenhydrate (C) und Gesamtzucker (D). Bei den dargestellten Werten in den Abbildungen handelt es sich um den Durchschnitt der beiden Vegetationsperioden 2019/2020 und 2020/2021. Vertikale Balken stellen ± Standardfehler (SE) des Mittelwerts dar. Balken mit unterschiedlichen Buchstaben sind bei p ≤ 0,05 statistisch signifikant. Abkürzungen: Kontrolle (mit reinem Wasser besprühen); Hgd (Anwendung von Huminsäure als Bodenanwendung); Hsp (Anwendung von Huminsäure als Blattspray); Kh (Anwendung von Kaliumhumat als Blattsprayanwendung); K2SO4 (Kaliumsulfat als Blattspray auftragen); 100 (bei Anwendung von 100 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser); 80 (bei Anwendung von 80 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser).

Andererseits wurde im Vergleich zu den Kontrollbehandlungen in (Abb. 3B) der Carotingehalt durch die Verwendung von GWR100 % im Vergleich zu GWR80 % signifikant erhöht, mit Ausnahme der Anwendungen von Kh, Hgd + Kh, Hgd + K2SO4, Hsp + Kh und Hsp + K2SO4. Die höchsten Carotingehalte wurden bei kombinierter Blattapplikation von Hsp + (Kh oder K2SO4) und einem GWR von 100 bis 80 % verzeichnet, obwohl dies deutlich einem GWR von 100 % x alleiniger Anwendung von K2SO4 entsprach. Der niedrigste Carotingehalt wurde unter kontrolliertem GWR80 % Bewässerungsgrad (1,97 mg 100 g−1) erreicht.

Den Ergebnissen der Varianzanalyse zufolge (Tabelle 5) wirkten sich die individuellen und interaktionellen Auswirkungen der untersuchten Bewässerungsniveaus, K und H offensichtlich auf den Kohlenhydratgehalt aus. Die dualen Wechselwirkungen von H-Anwendungen und Bewässerung waren jedoch unbedeutend. Wie in (Abb. 3C) zu sehen ist, verringerte die Anwendung von GWR80 % der Bewässerungsmenge den Kohlenhydratgehalt in der Karottenwurzel im Vergleich zu GWR100 %, mit Ausnahme der kombinierten Anwendungen von Hgd + K2SO4 oder Hsp + K2SO4. Darüber hinaus wurde der maximale Kohlenhydratzuwachs bei der alleinigen Blattanwendung von Kh erzielt, wenn GWR100 % eingesetzt wurde. Die höchsten Kohlenhydratgehalte (48,3 mg 100 ml-1) wurden durch alleinige Blattapplikationen von Kh und die Einführung von GWR100 erzielt. Ebenso wird durch die Einnahme von GWR80 % ohne Zusatzanwendungen der niedrigste Kohlenhydratgehalt erreicht (21,3 mg 100 ml−1).

Im Vergleich zur Kontrollvollbewässerungsbehandlung (GWR100 %) stieg der Gesamtzuckergehalt in der Karottenwurzel in (Abb. 3D) um 62,5, 25,0, 31,3, 68,8, 56,3, 28,1, 46,9 und 40,6 % für Kh, K2SO4, Hgd, Hgd+ Kh, Hgd + K2SO4, Hsp, Hsp + Kh, Hsp + K2SO4. Ebenso stiegen im Vergleich zum Kontroll-GWR80 % die Gesamtzuckerwerte um 51,4, 20,0, 25,7, 62,9, 45,7, 20,6, 42,9 und 37,1 % für Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hgd + K2SO4, Hsp, Hsp + Kh, Hsp + K2SO4 bzw. Insgesamt führte das Sprühen von Kh in Kombination mit der Bodenanwendung von Hgd unter GWR100 & 80 % zu deutlich höheren Werten als die anderen Behandlungen (5,4 bzw. 5,7 %), obwohl dies deutlich GWR80 % x alleinige Anwendung von Kh (5,3 %) entsprach. .

Basierend auf den Ergebnissen der Varianzanalyse wirkten sich die individuellen und interaktionellen Auswirkungen der untersuchten Bewässerungsniveaus K und H offensichtlich auf die Pflanzenhöhe aus. Allerdings waren die dualen Wechselwirkungseffekte von H-Anwendungen und Bewässerung bzw. K-Anwendungen und Bewässerung unbedeutend. Die Ergebnisse in (Abb. 4A) zeigten, dass die Einführung von GWR80 % zu einer Verringerung der Karottenpflanzenhöhe führte. Als daher die begrenzte Bewässerung eingeführt wurde, verringerten sich die Pflanzenhöhenwerte um 35,3, 18,2, 26,7, 22,2, 15,8, 25,7, 30,4, 20,6 und 32,3 % für die Kontrolle, Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hgd + K2SO4, Hsp , Hsp + Kh, Hsp + K2SO4, was darauf hinweist, dass die Anwendung von vollem Bewässerungswasser unter diesen Bedingungen die Pflanzenhöhe erhöht. Die höchste Pflanzenhöhe wurde mit einem Bewässerungsgrad von 100 % GWR und der Anwendung von Hgd oder Hsp in Kombination mit Blattanwendungen von (Kh oder K2SO4) erreicht. Die niedrigste Pflanzenhöhe wurde unter Kontrolle bei einem GWR von 80 % beobachtet.

Einfluss der alleinigen oder kombinierten Anwendung von Huminsäure- und Kaliumquellen in den Karottenpflanzen bei voller und begrenzter Bewässerung auf die Höhe der Karottenhosen (A), die Anzahl der Blätter pro Pflanze (B), den Wurzeldurchmesser (C) und die Wurzellänge (D). ), Triebfrischgewicht (E) und Wurzelgewicht (F). Bei den dargestellten Werten in den Abbildungen handelt es sich um den Durchschnitt der beiden Vegetationsperioden 2019/2020 und 2020/2021. Vertikale Balken stellen ± Standardfehler (SE) des Mittelwerts dar. Balken mit unterschiedlichen Buchstaben sind bei p ≤ 0,05 statistisch signifikant. Abkürzungen: Kontrolle (mit reinem Wasser besprühen); Hgd (Anwendung von Huminsäure als Bodenanwendung); Hsp (Anwendung von Huminsäure als Blattspray); Kh (Anwendung von Kaliumhumat als Blattsprayanwendung); K2SO4 (Kaliumsulfat als Blattspray auftragen); 100 (bei Anwendung von 100 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser); 80 (bei Anwendung von 80 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser).

Durch den Vergleich der Kontrolle in (Abb. 4B) wurde festgestellt, dass die Einführung einer Bewässerungsstufe von GWR80 % einen signifikanten Unterschied in der Anzahl der Karottenblätter im Vergleich zu GWR100 % hatte. Darüber hinaus blieb dieser Einfluss bei den verschiedenen untersuchten Behandlungen unverändert, mit Ausnahme der alleinigen Blattanwendung von Kh oder der Hgd + Kh-Behandlung. Darüber hinaus wurde der maximale Anstieg der Anzahl der Karottenblätter bei der alleinigen Blattanwendung von K2SO4 bei Verwendung von GWR100 % (14) erzielt, die deutlich GWR100 % x den kombinierten Anwendungen von Hsp + K2SO4 (11) entsprach.

Wie in (Abb. 4C) zu sehen ist, wurde festgestellt, dass die kombinierten Blattanwendungen von Hgd x Blattanwendungen von Kh den Durchmesser der Karottenwurzel bei Verwendung von GWR100& 80 % signifikant verringerten, obwohl dies deutlich dem Kontroll-GWR100& 80 % ohne GWR100& 80 % entsprach Hilfsanwendungen. Auf der anderen Seite zeigten beide kombinierten Anwendungen von Hsp + K2SO4 oder Hgd + K2SO4, dass sie die höchsten Wurzeldurchmesserwerte unter GWR100&80 % erreichten.

Andererseits ist die Überlegenheit von Hgd-Anwendungen mit begrenzter Bewässerung (GWR80 %) im Vergleich zu Hsp immer noch ausgeprägt, was zu einer Zunahme der Karottenwurzellänge, des Frischgewichts der Triebe und des Gewichts der Karottenwurzeln führt, wie in (Abb. 4D, E) zu sehen ist ,F). Den Ergebnissen der Varianzanalyse zufolge waren die individuellen und interaktionellen Auswirkungen der untersuchten Bewässerungsniveaus K und H auf die Wurzellänge signifikant; Die Wechselwirkungen von Bewässerung + K oder Bewässerung + H waren jedoch nicht signifikant. Ebenso waren die individuellen und Wechselwirkungen der untersuchten Bewässerungsniveaus K und H auf das Frischgewicht der Triebe signifikant, jedoch waren die individuellen Auswirkungen der Bewässerung oder die Wechselwirkungen von Bewässerung + K auf das Gewicht der Karottenwurzeln nicht signifikant. Die Ergebnisse zeigten, dass die höchste Zunahme der Karottenwurzellänge (20 cm) bei der kombinierten Anwendung von Hgd + Kh bei Verwendung von GWR80 % erzielt wurde. Ebenso wurde durch die kombinierte Anwendung von Hgd + Kh-Anwendungen unter GWR80 % das höchste Frischgewicht der Triebe (1207 g Pflanze-1) erreicht, obwohl dies deutlich GWR100 % x kombinierte Anwendung von Hgd + Kh (1177 g Pflanze-1) entsprach. Darüber hinaus wurde durch die kombinierte Anwendung von Hgd + K2SO4-Anwendungen unter einem GWR von 80 % das höchste Gewicht an Karottenwurzeln (142 g Pflanze-1) erreicht, obwohl dies deutlich GWR100 % x kombinierte Anwendung von Hgd + K2SO4 (121 g Pflanze-1) entsprach. .

Den Ergebnissen der Varianzanalyse zufolge wirkten sich die individuellen und interaktionellen Auswirkungen der untersuchten Bewässerungsniveaus, K und H offensichtlich auf den Karottenertrag aus. Im Vergleich zum untersuchten Bewässerungsniveau bei der Kontrollbehandlung ohne jegliche Hilfsanwendungen wurde der Karottenertrag durch die Verwendung von GWR100 % des Bewässerungsniveaus im Vergleich zu GWR80 % gesteigert (Abb. 5A). Allerdings gab es bei der Einführung von GWR80 % eine Verbesserung durch die Anwendung von Hilfsanträgen als alleinige oder kombinierte Formen. Im Vergleich zur Kontrollvollbewässerungsbehandlung (GWR100 %) stieg der Karottenertrag um 105,0, 30,0, 104,8, 2,7, 163,1, 54,1, 208,9 und 246,4 % für Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hgd + K2SO4, Hsp, Hsp + Kh, Hsp + K2SO4. Ebenso stieg der Karottenertrag im Vergleich zur kontrollierten begrenzten Bewässerungsbehandlung (GWR80 %) um 222,2, 89,2, 261,4, 178,0, 374,0, 144,3, 349,9 und 292,3 % für Kh, K2SO4, Hgd, Hgd + Kh, Hgd + K2SO4, Hsp , Hsp + Kh bzw. Hsp + K2SO4. Der höchste Karottenertrag wurde bei der Blattapplikation von Hsp + K2SO4 bei einem GWR von 100 % (40.183 kg ha−1) beobachtet. Ebenso erreichte der Karottenertrag den niedrigsten gemessenen Wert (7865 kg ha−1), wenn das GWR80%-Bewässerungsniveau ohne jegliche Hilfsanwendungen übernommen wurde. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die kombinierte Anwendung von Hgd + Kh zu einem geringeren Karottenertrag führte, insbesondere bei einem GWR von 100 %.

Einfluss der alleinigen oder kombinierten Anwendung von Huminsäure- und Kaliumquellen in den Karottenpflanzen bei voller und begrenzter Bewässerung auf den Karottenertrag (A) und die Effizienz der Iwue-Bewässerungswassernutzung (B). Bei den dargestellten Werten in den Abbildungen handelt es sich um den Durchschnitt der beiden Vegetationsperioden 2019/2020 und 2020/2021. Vertikale Balken stellen ± Standardfehler (SE) des Mittelwerts dar. Balken mit unterschiedlichen Buchstaben sind bei p ≤ 0,05 statistisch signifikant. Abkürzungen: Kontrolle (mit reinem Wasser besprühen); Hgd (Anwendung von Huminsäure als Bodenanwendung); Hsp (Anwendung von Huminsäure als Blattspray); Kh (Anwendung von Kaliumhumat als Blattsprayanwendung); K2SO4 (Kaliumsulfat als Blattspray auftragen); 100 (unter Anwendung von 100 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser); 80 (bei Anwendung von 80 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser).

Wie in (Abb. 5B) zu sehen ist, verringerte sich Iwue bei begrenztem Bewässerungswasser bei der Kontrollbehandlung leicht signifikant um 2,4 kg m−3, was einem Rückgang von 14,2 % im Vergleich zu GWR100 % entspricht. Durch die Übernahme des GWR80 %-Bewässerungsniveaus stieg Iwue von 2,4 (kg m−3) für das Kontroll-GWR80 % ohne jegliche Hilfsanwendungen auf 11,4 (kg m−3) für Hgd + K2SO4. Darüber hinaus erhöhte sich durch die Einführung von GWR80 % der Iwue um 137,0 % bei Hgd + Kh und um 57,9 % bei Hgd + K2SO4 im Vergleich zu GWR100 %. Die niedrigsten Iwue-Werte von 2,81 (kg m−3) wurden durch kombinierte Blattapplikationen von Hgd + Kh und Verwendung von GWR100 % ermittelt, obwohl dies deutlich der Kontrolle von GWR100 & 80 % ohne jegliche Hilfsanwendungen entsprach. Die niedrigsten Iwue-Werte lagen bei der Kontroll-GWR80 %, gefolgt von der Kontroll-GWR100 % (2,81 kg m−3) oder unter dem gleichen Bewässerungsniveau (GWR 100 %) × (Hgd + Kh) bei 2,81 kg m−3.

Ein effizientes Wassermanagement ist in vielen Regionen der Welt für den Wasserschutz unerlässlich geworden. Die Implementierung geeigneter Bewässerungsplanungs- und Fertigationstechniken kann dazu beitragen, den Wasserverlust zu reduzieren und Iwue zu erhöhen.

In unserer Studie beobachteten wir erhebliche Ertragseinbußen bei Karottenkulturen, die einer begrenzten Bewässerung mit einem GWR von 80 % ausgesetzt waren. Dies weist darauf hin, dass bei einem GWR von 80 % das verfügbare Wasser für Karottenpflanzen entscheidend reduziert wird, was zu einer verringerten Löslichkeit und Aufnahme essentieller Makronährstoffe wie N und P (Abb. 1A, B) und einer Erhöhung der Na-Aufnahme (Abb. 2B) führt. . Insbesondere spielt P eine entscheidende Rolle beim Wurzelwachstum und der Wurzelarchitektur49,50,51. Während N und P für die Chlorophyll- und Kohlenhydratsynthese essentiell sind, wie in (Abb. 3A, C) dargestellt. Die begrenzte Verfügbarkeit dieser Nährstoffe führt dazu, dass sich die Wurzeln auf der Suche nach Wasser und Nährstoffen verlängern, was anschließend zu einer Verringerung der Pflanzenhöhe, des Wurzeldurchmessers, der Wurzellänge, des Frischgewichts der Triebe und des Gewichts der Karottenwurzeln führt. Letztendlich verringert dies die Effizienz der Karottenpflanze und spiegelt sich unter diesen Bedingungen in einem geringeren Ertrag und Ertrag wider. Diese Ergebnisse stimmen mit früheren Studien überein, wie etwa der von Ali52, die die Empfindlichkeit von Karottenpflanzen gegenüber Wasserstress, insbesondere im Anfangs- und Entwicklungsstadium, identifizierte. Darüber hinaus schlug Abdel-manly53 vor, Wasserstress während der Karottenanbausaison zu vermeiden und im schlimmsten Fall einen Bewässerungsschwellenwert von 40 % Bodenwassermangel festzulegen, um die schwerwiegenden Auswirkungen von Wasserstress auf den Karottenertrag abzumildern.

Basierend auf dieser Prämisse wurde in unserer Studie die Hypothese aufgestellt, dass die Bereitstellung zusätzlicher Anwendungen für Pflanzen es ihnen ermöglichen würde, ihre Abwehrmechanismen gegen die negativen Auswirkungen von Wasserstress zu überwinden und zu verbessern.

In Bezug auf diese ergänzenden Anwendungen deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass bei vollständiger Bewässerung die kombinierte Anwendung von Huminsäure durch Blattanwendungen (Hsp) zusammen mit entweder Kh oder K2SO4 vorteilhaft war. Umgekehrt zeigten alleinige und kombinierte Anwendungen von Huminsäure durch Bodendurchnässung (Hgd) mit K2SO4 bei begrenzter Bewässerung bei einem GWR von 80 % bessere Ergebnisse bei der Steigerung des Karottenertrags. Wir postulierten, dass es bei GWR100 %-Bewässerung zu einer größeren Spaltöffnung in den Pflanzenblättern kommt54,55. Daher verbessert die Blattapplikation von Hsp in Verbindung mit Kaliumapplikationen, entweder als Kh oder K2SO4, die Nährstoffaufnahme aufgrund der synergistischen Vorteile von Kalium- und Huminsäureapplikationen. Insbesondere erleichtert Hsp die direkte Lieferung ausreichender Nährstoffe an die Produktionsstandorte (Pflanzenblätter) und gleicht so die verminderte Effizienz der Karottenwurzeln unter diesen Bedingungen aus47, was anschließend zu einer erhöhten Nährstoffaufnahme führt, wie in (Abb. 1A, C und 2A) gezeigt ,CD). Darüber hinaus führt dies zu Verbesserungen physiologischer Prozesse wie Transpiration und Wasserspeicherung in Karottenblättern, was letztendlich zu einem verbesserten Karottenertrag unter diesen Bedingungen führt (Abb. 4A). Andererseits war bei einem GWR von 80 % die alleinige Anwendung von Hgd wirksamer bei der Steigerung des Karottenertrags im Vergleich zu Hsp. In diesem Szenario haben wir die Hypothese aufgestellt, dass Pflanzen dazu neigen, ihre Aktivitäten zu reduzieren, einschließlich verringerter Transpirationsraten und erhöhtem Spaltöffnungsschluss, als Schutzmechanismus, um mit Wasserstress umzugehen und ihren Wasserstatus aufrechtzuerhalten. Unter diesen Bedingungen wird das Wurzelsystem zum Controller der Pflanzenaktivitäten47. Daher bietet die Anwendung von Hgd mehrere Vorteile, darunter ein verbessertes Wasserrückhaltevermögen des Bodens, eine verbesserte Nährstoffaufnahme sowohl in Trieben als auch in Wurzeln, ein erhöhtes vegetatives Wachstum und einen höheren Ertrag sowie einen höheren Kohlenhydrat- und Carotinoidgehalt, was mit den Ergebnissen früherer Studien übereinstimmt14 ,56.

Im Gegensatz dazu beobachteten wir bei der kombinierten Anwendung von Hgd + Kh negative Auswirkungen auf den Karottenertrag, insbesondere unter Vollbewässerungsbedingungen. Wir führen dies auf die hohen Huminstoffdosen zurück, die sich aus der gleichzeitigen Anwendung von Hgd + Kh unter günstigen Bedingungen ergeben. Zur Verdeutlichung: Die Blattanwendung von Kh schien erhebliche Mengen an Pflanzennährstoffbedarf zu decken und die verringerte Effizienz der Karottenwurzeln auszugleichen, insbesondere bei einem GWR von 100 %. Andererseits verbesserte die Anwendung von Hgd zwar den Gehalt an organischer Substanz im Boden (Tabelle 4) und die physikalischen Eigenschaften des Bodens10,57, bildete Chelatkomponenten mit kationischen Metallen58,59 und steigerte den Nährstoffstoffwechsel und die Photosynthese8,60, es schien jedoch vor allem die Schnelligkeit zu fördern Wachstum vegetativer Pflanzenorgane statt reproduktiver Pflanzenorgane. Dies führte zu einer verkürzten Lagerzeit im Vergleich zur Vegetationsperiode, was zu einem geringeren Wurzeldurchmesser und -gewicht führte (Abb. 4C, F), aber zu einer erhöhten Pflanzenhöhe, Anzahl der Blätter und einem höheren Frischgewicht der Triebe (Abb. 4A, B, E). . Diese Ergebnisse stimmen mit den Ergebnissen früherer Studien61 überein, die darauf hinweisen, dass hohe Dosen von Huminstoffen die physikalischen Eigenschaften des Bodens verbessern können, jedoch ungewisse Auswirkungen auf die chemischen Eigenschaften des Bodens und der Nutzpflanzen haben28. Darüber hinaus zeigten Raheem et al.62, dass eine Erhöhung der Huminsäure-Ausbringungsmenge zu dem niedrigsten Gesamtertrag von Salat führte, und Maibodi et al.63 fanden heraus, dass nur 100 mg l−1 Huminsäure verschiedene Eigenschaften von Deutschem Weidelgras verbesserten. Asri et al.64 zeigten, dass Gewicht, Durchmesser und Ertrag von Tomatenfrüchten mit steigenden Huminsäuremengen bis zu einem bestimmten Schwellenwert zunahmen, ab dem negative Auswirkungen auftraten. Ähnliche Ergebnisse wurden von10,65 gemeldet und verdeutlichen die Variabilität der Auswirkungen organischer Zusatzstoffe auf den Ernteertrag, die von Umweltfaktoren, Bodenbedingungen, der Zusammensetzung des Zusatzstoffs und der Art der Kulturpflanze beeinflusst werden. Daher unterstreichen unsere Ergebnisse die Bedeutung eines sorgfältigen Fertigationsmanagements, insbesondere bei der Anwendung organischer Ergänzungsmittel unter Vollbewässerungsbedingungen. Dieser Ansatz fördert gegenüber vegetativen Prozessen beschleunigte Produktions- und Lagerungsprozesse, was zu einem höheren Karottenertrag führt.

Basierend auf unseren Erkenntnissen verbesserte die Einführung der kombinierten Anwendung von Hgd + K2SO4 unter GWR80 % den Karottenertrag und erzielte die höchsten Iwue-Werte. Wir gehen davon aus, dass Pflanzen bei begrenzter Bewässerung einem gewissen Grad an Wasserstress ausgesetzt sind, der eine Reihe physiologischer Reaktionen auslöst. Diese Verringerung der Wasserverfügbarkeit scheint die Wurzeleffizienz zu verbessern47. Bei kontrollierten Behandlungen wirkt sich dies negativ auf den Ertrag aus. Die Anwendung von Hgd verbessert jedoch den Wasser- und Nährstoffstatus des Bodens, indem es die Nährstoffverfügbarkeit erhöht, was zu einer verbesserten Wasser- und Nährstoffaufnahme aus der Rhizosphäre führt, wie in den verfügbaren K-Werten beobachtet (Tabelle 4). Dies wiederum erhöht die agronomischen Merkmale (Abb. 4C, F), den Karottenertrag (Abb. 5A) und verbessert die Pflanzentoleranz gegenüber Wasserstress. Diese Ergebnisse stimmen mit früheren Studien14,66 überein, die die indirekten Auswirkungen von Huminsäuren auf Bodeneigenschaften wie Aggregation, Belüftung, Durchlässigkeit, Wasserhaltekapazität, Mikronährstofftransport und Verfügbarkeit67,68,69 sowie die direkten Auswirkungen gezeigt haben auf Photosynthese, Pflanzenwachstum, Pflanzenleistung und Nährstoffaufnahmerate10,70. Darüber hinaus liefert die Blattanwendung von K2SO4 erhebliche Mengen an Kalium, das durch osmotische Anpassung zur Integrität der Zellmembran beiträgt, die Stomata-Bewegung reguliert, die Zellteilung katalysiert, Ertrag und Qualität steigert, die Kohlenhydratumwandlung erleichtert und die Zuckersynthese fördert71,72,73,74 . Darüber hinaus verstärken Huminstoffe und K2SO4 die Ausscheidung organischer Säuren durch Pflanzenwurzeln (Tabelle 4) und beeinflussen durch osmotische Anpassung die Wurzellänge, die Karottengröße und die Membranintegrität, wodurch das Frischgewicht und der Ertrag der Wurzeln beeinflusst werden14,75. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit Rose et al.28, die zeigten, dass die kombinierte Anwendung von Humus- und Mineraldüngern Komplexe bildet, die Nährstoffe langsam freisetzen, was zu einem höheren Ertrag führt. Folglich führen die kombinierten Anwendungen zu höheren Erträgen bei geringeren Bewässerungsmengen, was unter diesen Bedingungen zu den höchsten Erträgen für Karotten führt.

Diese Forschung unterstreicht die positiven Auswirkungen der Versorgung gestresster Karottenpflanzen mit zusätzlichen Blattanwendungen von Kalium und Humuszusätzen, die zu einer verbesserten Nährstoffaufnahme und einem verbesserten Karottenertrag führen. Allerdings führte die kombinierte Anwendung von Blatt-Kaliumhumat und Bodenverbesserungsmitteln mit Huminstoff zu einem Rückgang des Karottenertrags, unabhängig davon, ob volle oder begrenzte Bewässerungsmengen angewendet wurden. Diese Ergebnisse stellen die Vorstellung in Frage, dass organische Anwendungen immer den Ertrag steigern, und legen nahe, dass die Auswirkungen von Faktoren wie der spezifischen Fertigationstechnik und den Mengen der ausgebrachten Huminstoffe beeinflusst werden. Weitere Studien sind erforderlich, um diese Auswirkungen auf andere Nutzpflanzen zu untersuchen.

Für Regionen mit Wasserknappheit wird empfohlen, kombinierte Blattanwendungen mit Kaliumsulfat und Bodenverbesserungsmitteln mit Huminstoff in Höhe von 80 % des Bruttobedarfs an Bewässerungswasser als Hilfsbehandlungen für wassergestresste Karottenpflanzen durchzuführen. Diese kombinierten Anwendungen haben gezeigt, dass sie das Potenzial haben, die Nährstoffaufnahme und den Karottenertrag zu verbessern und die Auswirkungen von Wasserstress zu mildern. Darüber hinaus ermöglichen sie eine höhere Steigerung der Wassernutzungseffizienz im Karottenanbau.

Die während der aktuellen Studie präsentierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Die Autoren danken der Water Studies and Research Complex (WSRC) Station und dem National Water Research Center (NWRC) für ihre finanzielle Unterstützung bei der Durchführung dieser Arbeit.

Open-Access-Finanzierung durch die Science, Technology & Innovation Funding Authority (STDF) in Zusammenarbeit mit der Egyptian Knowledge Bank (EKB).

Wasserstudien- und Forschungskomplex, Nationales Wasserforschungszentrum, Kairo, Ägypten

Ayman MS Elshamly

Abteilung für genetische Ressourcen, Wüstenforschungszentrum, El-Matareya, Kairo, Ägypten

Saad MA Nassar

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Alle Autoren haben zur Konzeption und Gestaltung der Studie beigetragen. Die Materialvorbereitung und die Datenerfassung wurden von [AMSE] durchgeführt. SMAN hat zum Abschnitt Statistische Analyse beigetragen. Der erste Entwurf des Manuskripts wurde von [AMSE] verfasst und alle Autoren kommentierten frühere Versionen des Manuskripts. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Ayman MS Elshamly.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Elshamly, AMS, Nassar, SMA Stimulierung des Wachstums, der Wurzelqualität und des Ertrags von Karotten, die unter vollständiger und begrenzter Bewässerung durch Humus- und Kaliumanwendungen angebaut werden. Sci Rep 13, 14260 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-41488-5

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Eingegangen: 01. Februar 2023

Angenommen: 28. August 2023

Veröffentlicht: 31. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-41488-5

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