Sustainable agriculture solution for saline soil and brackish water-based irrigation
Date
2023-11-30
Authors
Sobhi Salah Sobhi Yaghi
صبحي صلاح صبحي ياغي
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
Salinity is one of the most brutal environmental factors limiting the productivity of crop plants. High rates of evapotranspiration, excessive fertilizer use, and inadequate irrigation water quality are the key contributors to the salinization problem in Jordan Valley. On the other hand, the wastewater treatment plants could produce sludge that is a good source of plant nutrients such as nitrogen, phosphorus, and potassium.
One of the solutions is the use of Plant growth-promoting bacteria (PGPB) and plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) to utilize nutrients and modify them to be more soluble for plants in the soil to absorb that and usage. The purpose of this research is to study the effect of sludge and PGPR application on saline soil and examine the effect of irrigation with fresh and brackish water on the development of three selected crops: Wheat, Ponicam, and Corn.
For this study, twenty-four lines of pipes were distributed on 3 Dunums, where six trials/lines were used for separate treatment: control trials, PGPR trials, Sludge trials, and a mix between Sludge and PGPR trials. Each treatment contained three trials of wheat, corn, and ponicam, and was rinsed with fresh and brackish water in each trial separately.
The study was conducted at the Arab Development Society, where sludge samples were brought from the Jericho Wastewater Treatment Plant. The study spanned a duration of ninety days, during which measurements were taken from three distinct periods: 14, 30, and 90 days. Plant measurements were analyzed statistically using one-way ANOVA at p < 0.05.
Results revealed that applying all treatments had no significant mean difference at p < 0.05, where p value was greater than 0.05, for wheat and ponicam but show a significant value for corn, where p value was lower than 0.05, for each plant stem length and width, plant leaf number, plant leaf length, and width. Notably, control treatments exhibited lower measurements for all of parameters compared to the treated samples.
After being exposed to PGPR and sludge without fertigation, the plant's health and productivity was improved due to the available elements being supplied to the plant after the action of PGPR on the sludge. This enhancement was evidenced by an increased number of leaves, wider stems, and longer stems observed after a 90-day period. Salt ion measurements in plant tissues show higher sodium (Na+) and chloride (Cl-) concentrations in PGPR and sludge-treated crops compared to the control for corn, wheat, and ponicam.
The study recommends the use of PGPR and sludge with fresh water for corn irrigation and suggests further research on Plant Growth-Promoting Bacteria (PGPB) and sludge applications. In conclusion, coated seeds irrigated with brackish water exhibit efficiency in overcoming salinity stress, and the addition of sewage sludge partially alleviates the negative impact of salinity stress on plant growth.
الملوحة هي واحدة من أكثر العوامل البيئية قسوةً التي تحد من إنتاجية نباتات المحاصيل. معدلات عالية من التبخر والنقل النباتي، واستخدام الأسمدة الزائدة، وجودة مياه الري غير المناسبة هي المساهمون الرئيسيون في مشكلة التملح في وادي الأردن. يمكن أن تنتج محطات معالجة مياه الصرف الصحي طينًا يعتبر مصدرًا جيدًا للعناصر الغذائية للنباتات مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم. يمكن أن تستفيد بكتيريا تعزيز نمو النباتات (PGPB) وبكتيريا تعزيز نمو الجذر (PGPR) من هذه العناصر وتعديلها لتكون أكثر قابلية للذوبان للنباتات في التربة. هدف هذا البحث هو دراسة تأثير تطبيق الطين و PGPR على التربة المالحة وفحص تأثير الري بالماء العذب والمالح على تطوير ثلاث محاصيل مختارة: القمح والبونيكام والذرة. لهذه الدراسة، تم توزيع أربع وعشرون خطًا من الأنابيب على 3 دونمات، حيث استخدمت ست تجارب/خطوط لكل معاملة منفصلة: تجارب المراقبة، وتجارب PGPR، وتجارب الطين، ومزيج بين تجارب الطين و PGPR. كانت كل معاملة تحتوي على ثلاث تجارب للقمح والذرة والبونيكام، وكانت تُغسل بالماء العذب والمالح في كل تجربة على حدة. تمت الدراسة في جمعية التنمية العربية، حيث تم جلب عينات الطين من محطة معالجة مياه الصرف الصحي في أريحا. استمرت الدراسة لمدة تسعين يومًا، خلالها تم أخذ قياسات في ثلاث فترات متميزة: 14 و30 و90 يومًا. تم تحليل قياسات النبات إحصائيا باستخدام أناليز واي أن أو فيه واحد عند مستوى الدلالة p < 0.05. أظهرت هذه الدراسة أن تطبيق جميع المعاملات لم يكن له فارق معنوي في p < 0.05 بالنسبة للقمح والبونيكام ولكن كان هناك قيمة معنوية للذرة بالنسبة لطول وعرض ساق النبات وعدد وطول وعرض أوراق النبات. ولاحظ أن المعاملات التحكمية أظهرت قياسات أقل في جميع هذه المعايير مقارنة بالعينات المعالجة. بعد التعرض لـ PGPR والطين بدون التسميد، تحسنت صحة النبات وإنتاجيته. وقد تجلى هذا التحسن في زيادة عدد الأوراق وتوسع السيقان وزيادة طول السيقان بعد فترة قدرها 90 يومًا. قياسات أيونات الملح في أنسجة النبات تظهر تراكيزًا أعلى لأيونات الصوديوم (Na+) والكلور (Cl-) في المحاصيل التي تمت معالجتها بـ PGPR والطين مقارنة بالسيطرة للذرة والقمح والبونيكام. توصي الدراسة باستخدام PGPR والطين مع الماء العذب لري الذرة وتقترح إجراء بحوث إضافية حول تطبيق بكتيريا تعزيز نمو النباتات (PGPB) والطين. وفي الختام، تظهر البذور المغلفة والتي تروى بالماء المالح فعالية في التغلب على ظروف التوتر الملحي وإنتاج كميات أكبر من الكتلة الحيوية مقارنة بالبذور غير المعالجة، وإضافة الطين الصحي جزئيًا تخفف الأثر السلبي للتوتر الملحي على نمو النبات.
الملوحة هي واحدة من أكثر العوامل البيئية قسوةً التي تحد من إنتاجية نباتات المحاصيل. معدلات عالية من التبخر والنقل النباتي، واستخدام الأسمدة الزائدة، وجودة مياه الري غير المناسبة هي المساهمون الرئيسيون في مشكلة التملح في وادي الأردن. يمكن أن تنتج محطات معالجة مياه الصرف الصحي طينًا يعتبر مصدرًا جيدًا للعناصر الغذائية للنباتات مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم. يمكن أن تستفيد بكتيريا تعزيز نمو النباتات (PGPB) وبكتيريا تعزيز نمو الجذر (PGPR) من هذه العناصر وتعديلها لتكون أكثر قابلية للذوبان للنباتات في التربة. هدف هذا البحث هو دراسة تأثير تطبيق الطين و PGPR على التربة المالحة وفحص تأثير الري بالماء العذب والمالح على تطوير ثلاث محاصيل مختارة: القمح والبونيكام والذرة. لهذه الدراسة، تم توزيع أربع وعشرون خطًا من الأنابيب على 3 دونمات، حيث استخدمت ست تجارب/خطوط لكل معاملة منفصلة: تجارب المراقبة، وتجارب PGPR، وتجارب الطين، ومزيج بين تجارب الطين و PGPR. كانت كل معاملة تحتوي على ثلاث تجارب للقمح والذرة والبونيكام، وكانت تُغسل بالماء العذب والمالح في كل تجربة على حدة. تمت الدراسة في جمعية التنمية العربية، حيث تم جلب عينات الطين من محطة معالجة مياه الصرف الصحي في أريحا. استمرت الدراسة لمدة تسعين يومًا، خلالها تم أخذ قياسات في ثلاث فترات متميزة: 14 و30 و90 يومًا. تم تحليل قياسات النبات إحصائيا باستخدام أناليز واي أن أو فيه واحد عند مستوى الدلالة p < 0.05. أظهرت هذه الدراسة أن تطبيق جميع المعاملات لم يكن له فارق معنوي في p < 0.05 بالنسبة للقمح والبونيكام ولكن كان هناك قيمة معنوية للذرة بالنسبة لطول وعرض ساق النبات وعدد وطول وعرض أوراق النبات. ولاحظ أن المعاملات التحكمية أظهرت قياسات أقل في جميع هذه المعايير مقارنة بالعينات المعالجة. بعد التعرض لـ PGPR والطين بدون التسميد، تحسنت صحة النبات وإنتاجيته. وقد تجلى هذا التحسن في زيادة عدد الأوراق وتوسع السيقان وزيادة طول السيقان بعد فترة قدرها 90 يومًا. قياسات أيونات الملح في أنسجة النبات تظهر تراكيزًا أعلى لأيونات الصوديوم (Na+) والكلور (Cl-) في المحاصيل التي تمت معالجتها بـ PGPR والطين مقارنة بالسيطرة للذرة والقمح والبونيكام. توصي الدراسة باستخدام PGPR والطين مع الماء العذب لري الذرة وتقترح إجراء بحوث إضافية حول تطبيق بكتيريا تعزيز نمو النباتات (PGPB) والطين. وفي الختام، تظهر البذور المغلفة والتي تروى بالماء المالح فعالية في التغلب على ظروف التوتر الملحي وإنتاج كميات أكبر من الكتلة الحيوية مقارنة بالبذور غير المعالجة، وإضافة الطين الصحي جزئيًا تخفف الأثر السلبي للتوتر الملحي على نمو النبات.