Evaluating Growth and Productivity of Heirloom Tomato Variety in Diverse Ecological Farming Approaches
Date
2024-01-04
Authors
Saleh Yousef Saeed Abulebda
صالح يوسف سعيد أبو لبده
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
Background: The escalating global population has brought unprecedented demands for resources, amplifying strains on natural reserves, and pressuring agriculture to amplify output. In Palestine, the agricultural sector's decline in contribution to the GDP, coupled with land constraints and water scarcity due to geopolitical factors, has significantly impacted food security. The solution lies in sustainable and urban agriculture, especially when heirloom seeds are used.
Objectives: To analyze and compare the growth patterns and yield performance of Heirloom Tomato plants across different cultivation systems, including aquaponics, ecoponics, raised beds, and hydroponics.
Methods: The experiment was initiated in 2019, utilizing a greenhouse for the growth of young tomato plants, which were subsequently transferred to distinct farming systems. Harvesting and analytical procedures encompassed a comprehensive assessment of plant parts, including stem, leaves, roots, and fruits. Laboratory tests were conducted to evaluate chlorophyll content, pH, total dissolved salts, nutrient levels (NPK), and soil characteristics in the raised bed system. Statistical analyses performed using SAS software. Pearson correlations were calculated to explore relationships between traits and fruit yield, further complemented by subsequent multiple regression studies to validate findings.
Results: The SPAD measurements revealed varied chlorophyll content, showcasing higher values in the raised bed system compared to aquaponics at the end of the production cycle. Stem diameter was notably larger in raised beds, followed by hydroponics, while internode length and plant height exhibited differences across systems. Raised beds displayed the highest total dry weight, while the NFT section of the aquaponics showed maximum root dry weight. Leaves dry weight was highest in raised beds and lowest in hydroponics. Analysis of fruit yield parameters indicated significant variations among systems. Raised beds yielded the highest number of fruits per plant, while hydroponics produced the least. However, the NFT section of the aquaponics
2
exhibited the highest number of fruits per cluster and highest fruit weight per plant, and lowest in hydroponics. Fruit color index was highest in the ecoponic system and lowest in hydroponics. Pearson correlation analysis highlighted positive relationships between fruit yield and certain growth and yield parameters across systems. Total fruit yield showed positive correlations with total dry weight, leaves dry weight, and several fruit-related characteristics. Nutrient content showed varying associations with fruit yield across systems, with notable correlations observed in specific components of aquaponics, hydroponics, and raised beds.
Conclusion and Recommendations: The raised bed system generally showed superior growth metrics, while aquaponic systems displayed better fruit dimensions. Nutrient content significantly affected yield but varied across systems. Recommendations include further exploration of nutrient management strategies tailored to different cultivation systems to optimize yield while maintaining fruit quality.
أدى تزايد عدد سكان العالم إلى ظهور طلب غير مسبوق على الموارد، مما أدى إلى تضخيم الضغوط على الاحتياطيات الطبيعية، والضغط على الزراعة لزيادة الإنتاج. وفي فلسطين، أثر انخفاض مساهمة القطاع الزراعي في الناتج المحلي الإجمالي، إلى جانب القيود المفروضة على الأراضي وندرة المياه بسبب العوامل الجيوسياسية، بشكل كبير على الأمن الغذائي. ويكمن الحل في الزراعة المستدامة والحضرية، خاصة عند استخدام البذور البلدية. الأهداف: تحليل ومقارنة أنماط النمو وأداء إنتاجية لنباتات البندورة البلدية عبر أنظمة الزراعة المختلفة. ويشمل ذلك تقييم معايير النمو الرئيسية، ومعايير الإنتاج، وارتباطها بالمحتوى الغذائي. منهجية البحث: بدأت التجربة في ٢٠١٩، باستخدام دفيئة لنمو نباتات البندورة، والتي تم نقلها لاحقًا إلى الأنظمة الزراعية المختلفة. وشملت إجراءات الحصاد والتحليل تقييماً شاملاً لأجزاء النبات، بما في ذلك الساق والأوراق والجذور والثمار. أجريت الاختبارات المخبرية لتقييم محتوى الكلوروفيل، ودرجة الحموضة، والأملاح الذائبة الكلية، ومستويات المغذيات (NPK)، وخصائص التربة في نظام الأحواض المرتفعة. التحليلات الإحصائية تم إجراؤها باستخدام برنامج SAS. تم حساب ارتباطات بيرسون لكشف العلاقات بين السمات وإنتاجية الفاكهة، واستكملت أيضًا بدراسات الانحدار المتعددة اللاحقة subsequent multiple regression للتحقق من صحة النتائج. النتائج: كشفت قياسات SPAD عن محتوى متنوع من الكلوروفيل، مما أظهر قيمًا أعلى في نظام الأحواض المرتفعة مقارنة بنظام الزراعة السمكية في نهاية دورة الإنتاج. كان أن قطر الساق كان أكبر بشكل ملحوظ في الأحواض المرتفعة، تليها الزراعة السمكية، في حين أظهر طول العقد الداخلية وارتفاع النبات اختلافات عبر الأنظمة. أظهرت الأحواض المرتفعة أعلى وزن جاف إجمالي، في حين أظهر قسم NFT في نظام الزراعة السمكية أقصى وزن جاف للجذور. كان الوزن الجاف للأوراق أعلى في الأحواض المرتفعة وأقله في الزراعة المائية. أشار تحليل معايير إنتاج الفاكهة إلى وجود اختلافات كبيرة بين الأنظمة. أنتجت الأسرة المرتفعة أكبر عدد من الثمار لكل نبات، في حين أنتجت الزراعة المائية أقل عدد. ومع ذلك، أظهر قسم NFT في نظام الزراعة السمكية أكبر عدد من الثمار لكل عنقود وأعلى وزن للثمرة لكل نبات، والأقل في الزراعة المائية. كان مؤشر لون الثمار هو الأعلى في نظام الزراعة المائية البيئية والأدنى في الزراعة المائية الكيميائية. أبرز تحليل ارتباط بيرسون العلاقات الإيجابية بين محصول الفاكهة وبعض معايير النمو والإنتاج عبر الأنظمة. أظهر إنتاج الثمار وجود ارتباطات إيجابية مع الوزن الجاف الكلي ووزن الأوراق الجافة والعديد من الصفات المرتبطة بالثمرة. أظهر محتوى المغذيات ارتباطات متباينة بإنتاج الفاكهة عبر الأنظمة، مع ملاحظة ارتباطات ملحوظة في مكونات محددة من الزراعة السمكية والزراعة المائية والأحواض المرتفعة. الاستنتاجات والتوصيات: أظهر نظام الأحواض المرتفعة بشكل عام مقاييس نمو فائقة، في حين أظهر نظام الزراعة السمكية وزنا وأبعادًا أفضل الثمار. أثر محتوى المغذيات بشكل كبير على المحصول ولكنه اختلف عبر الأنظمة. وتشمل التوصيات المزيد من الأبحاث الخاصة بإدارة المغذيات المصممة لأنظمة الزراعة المختلفة لتحسين الإنتاجية مع الحفاظ على جودة الثمار.
أدى تزايد عدد سكان العالم إلى ظهور طلب غير مسبوق على الموارد، مما أدى إلى تضخيم الضغوط على الاحتياطيات الطبيعية، والضغط على الزراعة لزيادة الإنتاج. وفي فلسطين، أثر انخفاض مساهمة القطاع الزراعي في الناتج المحلي الإجمالي، إلى جانب القيود المفروضة على الأراضي وندرة المياه بسبب العوامل الجيوسياسية، بشكل كبير على الأمن الغذائي. ويكمن الحل في الزراعة المستدامة والحضرية، خاصة عند استخدام البذور البلدية. الأهداف: تحليل ومقارنة أنماط النمو وأداء إنتاجية لنباتات البندورة البلدية عبر أنظمة الزراعة المختلفة. ويشمل ذلك تقييم معايير النمو الرئيسية، ومعايير الإنتاج، وارتباطها بالمحتوى الغذائي. منهجية البحث: بدأت التجربة في ٢٠١٩، باستخدام دفيئة لنمو نباتات البندورة، والتي تم نقلها لاحقًا إلى الأنظمة الزراعية المختلفة. وشملت إجراءات الحصاد والتحليل تقييماً شاملاً لأجزاء النبات، بما في ذلك الساق والأوراق والجذور والثمار. أجريت الاختبارات المخبرية لتقييم محتوى الكلوروفيل، ودرجة الحموضة، والأملاح الذائبة الكلية، ومستويات المغذيات (NPK)، وخصائص التربة في نظام الأحواض المرتفعة. التحليلات الإحصائية تم إجراؤها باستخدام برنامج SAS. تم حساب ارتباطات بيرسون لكشف العلاقات بين السمات وإنتاجية الفاكهة، واستكملت أيضًا بدراسات الانحدار المتعددة اللاحقة subsequent multiple regression للتحقق من صحة النتائج. النتائج: كشفت قياسات SPAD عن محتوى متنوع من الكلوروفيل، مما أظهر قيمًا أعلى في نظام الأحواض المرتفعة مقارنة بنظام الزراعة السمكية في نهاية دورة الإنتاج. كان أن قطر الساق كان أكبر بشكل ملحوظ في الأحواض المرتفعة، تليها الزراعة السمكية، في حين أظهر طول العقد الداخلية وارتفاع النبات اختلافات عبر الأنظمة. أظهرت الأحواض المرتفعة أعلى وزن جاف إجمالي، في حين أظهر قسم NFT في نظام الزراعة السمكية أقصى وزن جاف للجذور. كان الوزن الجاف للأوراق أعلى في الأحواض المرتفعة وأقله في الزراعة المائية. أشار تحليل معايير إنتاج الفاكهة إلى وجود اختلافات كبيرة بين الأنظمة. أنتجت الأسرة المرتفعة أكبر عدد من الثمار لكل نبات، في حين أنتجت الزراعة المائية أقل عدد. ومع ذلك، أظهر قسم NFT في نظام الزراعة السمكية أكبر عدد من الثمار لكل عنقود وأعلى وزن للثمرة لكل نبات، والأقل في الزراعة المائية. كان مؤشر لون الثمار هو الأعلى في نظام الزراعة المائية البيئية والأدنى في الزراعة المائية الكيميائية. أبرز تحليل ارتباط بيرسون العلاقات الإيجابية بين محصول الفاكهة وبعض معايير النمو والإنتاج عبر الأنظمة. أظهر إنتاج الثمار وجود ارتباطات إيجابية مع الوزن الجاف الكلي ووزن الأوراق الجافة والعديد من الصفات المرتبطة بالثمرة. أظهر محتوى المغذيات ارتباطات متباينة بإنتاج الفاكهة عبر الأنظمة، مع ملاحظة ارتباطات ملحوظة في مكونات محددة من الزراعة السمكية والزراعة المائية والأحواض المرتفعة. الاستنتاجات والتوصيات: أظهر نظام الأحواض المرتفعة بشكل عام مقاييس نمو فائقة، في حين أظهر نظام الزراعة السمكية وزنا وأبعادًا أفضل الثمار. أثر محتوى المغذيات بشكل كبير على المحصول ولكنه اختلف عبر الأنظمة. وتشمل التوصيات المزيد من الأبحاث الخاصة بإدارة المغذيات المصممة لأنظمة الزراعة المختلفة لتحسين الإنتاجية مع الحفاظ على جودة الثمار.