Date of Award

4-2024

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Horticulture

Department

Integrative Agriculture

First Advisor

Dr. Zienab Ahmed

Abstract

As the adoption of soilless production systems escalates to meet the rising demand for safe and healthy fresh produce, the growing environmental awareness and consumer’s preference for sustainable production systems are stimulating the reduction of synthetic inputs. A greenhouse study using an auto-pot zero-runoff hydroponic system and lettuce (Lactuca sativa L.) as a model vegetable crop was conducted to evaluate the potential of substituting synthetic fertilizer Nutrient Solutions (NS) with organic-based NS. The use of organic NS resulted in lettuce plants with fewer leaves and a smaller leaf area, plant height, stem diameter, and fresh biomass compared to those grown with inorganic fertilizer. Among the organic NS used, NS B from fish farm waste (159.8 g) and E from plant sources (157.9 g) ensured crop yield performance slightly lower than the inorganic fertilizer NS (175.1 g), but higher than the other humic acid based-organic NS C and D. In organic lettuce, the amounts of chlorophyll and carotene were higher compared to regular lettuce. Chlorophyll levels were 0.81 and 0.93 mg/g, while carotene levels were 0.23 and 0.26 mg/g in organic lettuce. In regular lettuce, the levels were lower, with chlorophyll at 0.95 mg/g and carotene at 0.17 mg/g. Furthermore, plants grown organically in NS C and D had greater phenolic levels (3.36 and 3.22 g/100 g, respectively) as compared to those nourished with inorganic fertilizer (2.28 g/100 g). All organically grown lettuce plants had lower levels of Ca, K, and Mg, and higher P compared to the control. Moreover, all organic NS resulted in lower leaf nitrate levels (ranging from 3.2 to 8.7 mg/kg) compared to the inorganic NS (259.8 mg/ kg) based on dry weight. Our findings suggest that organic liquid fertilizers may enable the sustainable production of safe, nutritious, and healthy vegetable crops. However, further study is required to improve and overcome the limitations of such systems.

Arabic Abstract


المغذيات العضوية: طريقة مستدامة لإنتاج الخضروات في نظام الزراعة المانية بدون تربة

مع تصاعد اعتماد أنظمة الإنتاج بدون تربة لتلبية الطلب المتزايد على المنتجات الطازجة الآمنة والصحية، فإن الوعي البيئي المتز ايد وتفضيل المستهلك لأنظمة الإنتاج المستدامة يحفز على تقليل المدخلات الاصطناعية فى انظمة الزراعة. لذلك تم إجراء دراسة داخل البيوت المحمية باستخدام نظام الزراعة المائية المغلقة لزراعة نباتات الخس ‎(Lactuca sativa L.) كنموذج ممثل للخضروات لتقييم إمكانية استبدال محاليل مغذيات الأسمدة الكيميائية بمحاليل من مصادر عضوية مختلفة. أظهرت النتائج ان استخدام المحاليل العضوية ادت إلى انتاج نباتات خس بأوراق أقل ومساحة ورقية أصغر الى حد ما مقارنة بتلك المزروعة باستخدام الأسمدة غير العضوية. من بين الأسمدة العضوية المستخدمة، المحلول B‏ من مخلفات المزارع السمكية (159.8 جم) والمحلول ‎E ‏ من المصادر النباتية (157.9 جم) حيث اعطت نتائج أقل قليلاً من الأسمدة غير العضوية (175.1 جم)، ولكنها أعلى من غيرها من الأسمدة العضوية من مصادر اخرى مثل حمض الهيوميكمحلول C ومحلول D ومع ذلك كانت مستويات الكلوروفيل الكلي ‎ (0.81 و 0.93 ملغم / جم على التوالي) والكاروتين (0.23 و 0.26 ملغم / جم، على التوالي) أعلى في الخس المزروع عضوياً مقارنة بالكنترول (المحلول المغذى الكيميائي (0.95 0.17 ملغم / جم). علاوة على ذلك، فإن النباتات المزروعة عضوياً في المحلول ‎C و D لديها مستويات عاللية من المركبات الفينولية (3.36 و 3.22 جم/100 جم، على التوالي) مقارنة بتلك التي تتغذى على الأسمدة غير العضوية (2.28 جم / 100 جم). تحتوي جميع نباتات الخس المزروعة عضوياً على مستويات أقل من الكالسيوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم، وأعلى من الفسفور مقارنةً بالكنترول. علاوة على ذلك، أدت جميع المحاليل العضوية إلى انخفاض مستويات النترات فى الأوراق حيث كانت تتراوح من 3.2 إلى 8.7 ملجم/ كجم مقارنة بالـ المحاليل المغذية الغير عضوية (259.8 ملجم / كجم). تشير النتائج التي توصلت إليها الدراسة الحالية إلى أن الأسمدة السائلة العضوية قد تمكن من الإنتاج المستدام لمحاصيل الخضروات بطريقة امنة وتكون هذه النباتات مغذية وصحية اكثر. ومع ذلك، هناك حاجة إلى المزيد من الدراسة للتحسين والتغلب على التحديات التى واجهت هذة الانظمة لانتاج الخضروات بطريقة مثلى ومستدامة.

Download

Included in

Agriculture Commons

COinS