Effets du phosphore

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 7268 (2022) Citer cet article

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La carence en phosphore (P) dans les sols agricoles est une préoccupation mondiale. La modification du P du biochar, un conditionneur de sol courant produit par la pyrolyse des déchets et des résidus, peut augmenter la disponibilité du P et améliorer la qualité du sol. Cette étude vise à étudier les effets du biochar P-modifié comme amendement du sol sur la croissance et la qualité d'une plante médicinale (Pseudostellaria heterophylla). P. heterophylla a été cultivé pendant 4 mois dans un sol latéritique amendé avec du biochar (coque d'arachide) modifié en P et non modifié à des doses de 0, 3 % et 5 % (en masse). Comparé au biochar non modifié, le biochar P-modifié a réduit le métal lourd Cd disponible dans le sol jusqu'à 73,0 % et l'aspiration osmotique dans la zone racinaire jusqu'à 49,3 %. L'application de biochar P-modifié à 3% et 5% a favorisé le rendement en tubercules de P. heterophylla de manière significative de 68,6% et 136,0% respectivement. Ceci était différent de celui du traitement au biochar non modifié, où le rendement en tubercules était stimulé à une dose de 3 % mais inhibé à une dose de 5 %. Les concentrations d'ingrédients actifs (c'est-à-dire les polysaccharides, les saponines) dans le tubercule ont augmenté de 2,9 à 78,8 % sous amendement au biochar modifié au P par rapport au témoin, indiquant la meilleure qualité du tubercule. Cette étude a recommandé l'application de 5% de biochar P-modifié pour favoriser le rendement et la qualité de P. heterophylla.

Le phosphore (P) est un élément essentiel pour la croissance et la productivité des plantes, en raison de son rôle vital dans de nombreux métabolismes de base, dont la photosynthèse et la respiration. Le phosphore fixé dans les sols se présente sous la forme de phosphates d'aluminium/fer ou de calcium/magnésium, qui ne sont généralement pas assimilables par les plantes1. Le phosphore disponible est rare dans 30 à 40 % des sols arables du monde2. L'application directe d'engrais phosphatés peut entraîner une faible efficacité d'utilisation du phosphore en raison de la formation de précipitations et de l'adsorption sur les particules du sol2. De plus, une utilisation élevée d'engrais phosphatés pourrait entraîner un risque plus élevé de perte de phosphore par lessivage, ruissellement et érosion des sols, ce qui pourrait entraîner des problèmes environnementaux tels que l'eutrophisation de l'eau3. Par conséquent, comment réduire la perte de P et améliorer l'efficacité de l'utilisation du P du sol mérite d'être étudié.

C'est une approche potentielle d'utiliser certains amendements organiques du sol comme le biochar pour améliorer la rétention de P du sol et donc réduire la perte de P. Le biochar est un matériau riche en carbone produit à partir de la pyrolyse de déchets de biomasse à haute température avec un apport limité en oxygène. Il a reçu une grande attention en raison de sa rentabilité et de sa nature respectueuse de l'environnement. Le biochar peut améliorer la fertilité du sol en raison des niveaux élevés de nutriments possédés4. Pendant ce temps, le biochar pourrait améliorer la capacité de rétention d'eau et immobiliser les métaux potentiellement toxiques grâce à une grande surface spécifique, des micropores accrus et des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène3. Par conséquent, la croissance des plantes et la productivité des cultures peuvent être améliorées. Les matières premières du biochar étaient principalement les résidus et les déchets de l'agriculture ou de l'industrie5. Par exemple, le rendement élevé des arachides en Chine a entraîné une production élevée de biochar de coquille d'arachide pour la réutilisation des ressources6. Cependant, une limite dans l'application du biochar de coquille d'arachide est que la teneur totale en P est généralement très faible (< 1 %)2. Cela peut entraîner une teneur en nutriments déséquilibrée, inhibant la germination des graines et la croissance des plantes7. Par conséquent, il est nécessaire d'améliorer la disponibilité de P dans le biochar.

Récemment, la modification du biochar avec du P s'est avérée améliorer efficacement l'efficacité d'utilisation du P et les performances d'adsorption3. Sur la base des études précédentes, le biochar modifié au P a été produit via deux principaux types de méthodes. Un type consistait à imprégner la charge d'alimentation dans la solution de H3PO4 ou de K3PO4 puis à la pyrolyser à une température et une durée données3,8. Une autre façon était de mélanger le biochar vierge avec la solution de Ca(H2PO4)2∙H2O ou KH2PO4 pour le charger avec P9,10,11. Par la suite, les caractéristiques physicochimiques et les microstructures du biochar modifié au P ont été mesurées pour évaluer la modification. Des groupes plus fonctionnels tels que les groupes P – O, P – C ont été produits sur la surface du biochar après modification, indiquant que le biochar est chargé par P3. L'augmentation de la porosité dans le biochar modifié au P a contribué à une plus grande capacité à posséder du P lorsqu'il était oxydé et immergé dans une solution de phosphate. Par conséquent, lors du mélange de biochar modifié au P avec du sol, le P disponible dans le biochar se libérerait, entraînant une concentration de P plus élevée dans le sol à long terme12. Zhang et al.3 ont montré que le biochar modifié au P avait une plus grande efficacité pour immobiliser le Cu et le Cd dans le sol. Cela a été attribué à la capacité d'adsorption accrue avec une capacité d'échange de cations (CEC) et une surface spécifique plus élevées après modification. Lyu et al.13 et Tan et al.11 ont souligné le taux de lixiviation réduit de l'uranium (U) lors de l'assainissement par le biochar P-modifié. Cependant, les études précédentes se concentrent principalement sur l'influence du biochar modifié au P en tant que conditionneur de sol sur l'assainissement des sols contaminés en modifiant les propriétés physiques et chimiques3,11,13. Les effets du biochar P-modifié sur la croissance et la qualité des plantes médicinales n'ont pas été étudiés.

Les plantes médicinales ont des ingrédients abondants (par exemple, des terpénoïdes et des polysaccharides), qui peuvent stimuler le développement de la thérapie médicale, du commerce, des cultures humaines et de l'écologie verte. La Pseudostellaria heterophylla (P. heterophylla), appartenant à la famille des Caryophyllacées, est l'une des plantes médicinales traditionnelles chinoises les plus utilisées. Son organe médicinal (c'est-à-dire le tubercule racinaire) possède divers ingrédients, dont des saponines, des polysaccharides et des acides aminés. Ces ingrédients ont de multiples fonctions médicinales telles que renforcer la rate, reconstituer le Qi, humidifier les poumons14,15. P. heterophylla est également sélectionné pour être l'un des médicaments chinois représentatifs pour la prévention et le traitement de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19)16. Cependant, la biomasse et la qualité de son organe médicinal (tubercule racinaire) diminuent sérieusement en raison du mal du sol après la replantation17. Par ailleurs, P. heterophylla est couramment planté dans les zones subtropicales, telles que la province du Guizhou en Chine, où les sols cultivés sont fortement contaminés par des métaux lourds (par exemple, Cd). Ces métaux lourds proviennent de processus géologiques naturels et d'activités anthropiques, menaçant la qualité des plantes médicinales et la santé publique18. Il est essentiel de favoriser la croissance et la qualité de P. heterophylla en améliorant la santé et la qualité des sols grâce à l'assainissement des sols.

Par conséquent, le but de cette étude est d'étudier les effets du traitement au biochar P-modifié sur la croissance et la qualité d'une plante médicinale populaire P. heterophylla. La surface foliaire, la hauteur des pousses, les propriétés des racines et la biomasse de l'organe médicinal (tubercule racinaire) ont été mesurées pour évaluer la croissance de P. heterophylla. Les concentrations d'ingrédients actifs (c'est-à-dire les polysaccharides et les saponines) dans les organes médicinaux ont également été déterminées. Il s'agit de la première étude à révéler le rendement et la qualité d'une plante médicinale (en particulier son organe médicinal) sous traitement au biochar P-modifié à différentes doses. Les résultats ont des impacts pratiques sur l'enseignement de la plantation à grande échelle.

La figure 1 montre les résultats du microscope électronique à balayage (SEM) du biochar non modifié et P-modifié. Leur structure poreuse a pu être observée clairement. Le nombre de pores a augmenté de manière significative après la modification du biochar, indiquant le système de micropores amélioré et une plus grande surface spécifique. Outre la structure des micropores, les compositions chimiques et les groupes fonctionnels ont également été modifiés sous la modification du biochar. Les résultats de la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) dans le tableau S2 et ses déconvolutions de P 2p etc. dans la figure S1 ont analysé les compositions chimiques du biochar non modifié et modifié au P. Les concentrations de certains éléments nutritifs ont augmenté dans le biochar après modification du P de < 1 à 4,13 % (concentration massique) pour le P et de 60,1 % pour le K. Pendant ce temps, par rapport au biochar non modifié, la masse de certains autres éléments tels que Na, Al, Cl a été réduite dans le biochar modifié par le P de 31,5 à 65,3 %. Selon la Fig. S1, l'énergie maximale des N 1 à 407, 2–407, 5 eV était inférieure pour le biochar modifié au P. Cela montre que la teneur en NO3− a diminué19,20. Pendant ce temps, en remplaçant partiellement NO3−, PO43− par une énergie de liaison de 133 eV dans P 2p3,21 s'est formé sur la surface du biochar lors de la modification. Ceci était cohérent avec le pic à 531,0 eV dans le spectre O 1s pour le biochar P-modifié, qui correspondait aux atomes d'oxygène du groupe PO43-22. De plus, la Fig. S2 montre que les pics (par exemple, 3420, 1030–1090, 500–600 cm−1) ont été renforcés pour le biochar P-modifié, par rapport au spectre pour le biochar non modifié. Cela indique que plus d'hydroxy et de PO43− ont été produits lors de la modification du biochar3,23. Ce résultat était en accord avec Zhang et al.3 selon lequel le biochar modifié au P possédait plus de groupes fonctionnels contenant de l'oxygène tels que les groupes hydroxy, P – O. L'augmentation des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène dans le biochar modifié a été attribuée à l'oxydation de la surface du biochar carbonisé sous traitement au H2O224. L'imprégnation de P par la solution de K3PO4 a conduit au biochar chargé de PO43 après modification. L'augmentation de l'hydroxy dans la surface du biochar modifié pourrait améliorer la capacité de rétention d'eau du sol et immobiliser la contamination du sol3. Le PO43− pourrait améliorer l'approvisionnement en P du sol. Par conséquent, par rapport au biochar non modifié, le biochar modifié au P présentait plus d'avantages pour favoriser la croissance des plantes.

Microscope électronique à balayage (MEB) pour (a) non modifié ; (b) Biochar P-modifié.

Le pH du sol et les éléments nutritifs (par exemple, K, P, N) avec des changements significatifs après l'amendement du biochar ont été présentés dans le tableau 1. Le biochar non modifié à 3% et 5% pourrait augmenter le pH du sol de 4,45 à 4,79 et 4,93 respectivement. Le biochar modifié au P a augmenté le pH de 4,45 à 5,11–5,33, ce qui était au-dessus de la limite minimale pour la croissance de P. heterophylla25,26. Le K disponible dans le sol a augmenté de manière significative avec l'augmentation de la dose de biochar de 0 à 5 % (p < 0,05), quel que soit le biochar non modifié et modifié. Lorsque la dose d'application de biochar était de 3 à 5 %, le K disponible dans le sol a augmenté de 118,3 à 142,0 % sous le traitement au biochar modifié au P, par rapport à celui obtenu avec le biochar non modifié. Après incubation du sol amendé au biochar pendant un demi-mois, la concentration de P disponible dans le sol était relativement faible dans les groupes témoins (0, 87 mg / kg) et traités au biochar non modifié (0, 69 à 1, 15 mg / kg). Tous étaient à un niveau extrêmement rare sur la base de la spécification de l'évaluation géochimique de la qualité des terres (DZ/T 0295—2016)27. Cependant, lorsque le sol a été traité avec du biochar modifié au P, le P disponible du sol a augmenté à 8,02 (niveau rare) et 23,91 mg/kg (niveau abondant) à des doses de biochar de 3 % et 5 %, respectivement.

De plus, la concentration de N (principalement NH4+ et NO3−), S (SO42−) et Cl (Cl−) a augmenté de manière significative sous l'application de biochar, en raison de la libération directe du biochar dans la solution aqueuse du sol28,29. Par rapport aux sols sous amendement au biochar non modifié, les concentrations de N et de Cl dans le sol amendé avec du biochar modifié au P à la même dose ont été réduites de 6,2 à 8,4 % et de 25,4 à 49,9 % respectivement. En revanche, la concentration de S assimilable par les plantes (c.-à-d. SO42-) sous amendement biochar modifié a augmenté. Par conséquent, par rapport au biochar non modifié, le biochar modifié au P avec un niveau de nutriments plus élevé (c'est-à-dire K, P, S) et une concentration de Cl− plus faible était plus adapté à la croissance des plantes médicinales.

La figure 2a montre les concentrations de Cd disponible dans le sol sous différents traitements. Dans le groupe témoin sans amendement au biochar, le Cd assimilable par la plante était de 0,460 mg/kg, dépassant les limites autorisées (0,3 mg/kg) proposées par l'Organisation mondiale de la santé30. Le biochar non modifié et modifié à une dose de 3 à 5 % pourrait réduire le Cd disponible dans le sol de manière significative en dessous de la limite (0,3 mg/kg) (p < 0,05). Par rapport au traitement au biochar non modifié, le Cd disponible a diminué de 0,174 à 0,084 mg/kg à une dose de 3 % de biochar modifié au P, tandis qu'il a diminué de 0,047 à 0,029 mg/kg à une dose de 5 %.

(a) Concentrations initiales de Cd métallique toxique disponible pour les plantes dans le sol et (b) aspiration totale moyenne dans le sol (zone racinaire) pendant la période de croissance des plantes soumises à différents amendements. Les données sont présentées sous forme de valeur moyenne ± écart type (n = 3). Différentes lettres au-dessus des barres indiquent des différences significatives (P < 0,05) entre les groupes sous différents traitements.

La succion totale dans la zone racinaire est également un indicateur important de la croissance des plantes. La figure 2b montre les résultats de la succion totale du sol dans la zone racinaire, qui est la somme de la succion matricielle et de la succion osmotique. La succion totale du sol dans la zone racinaire est passée de 79,9 kPa pour le sol témoin à 314,1 kPa pour le sol traité au biochar non modifié à 3 %. L'aspiration totale est devenue plus élevée avec l'augmentation de la dose de biochar. Dans le cas du sol traité avec 5% de biochar non modifié, la succion totale dans la zone racinaire s'est élevée à 440,2 kPa. La succion totale du sol a été réduite de 36,7 à 46,7 % sous les traitements au biochar modifié à 3 % et 5 %, respectivement, par rapport au traitement au biochar non modifié. En termes de succion matricielle, la succion matricielle moyenne dans la zone racinaire pendant la période de croissance des plantes a montré une légère augmentation de 5,4 à 10,5–11,7 kPa sous amendement au biochar non modifié. Il a augmenté à 13,5–16,8 kPa lorsque le sol a été traité avec du biochar P-modifié. La succion matricielle légèrement plus élevée sous amendement au biochar était peut-être due à une meilleure croissance des plantes et à une plus grande capacité d'absorption d'eau par les racines31. Par rapport à l'ampleur de la succion matricielle, la succion osmotique a joué un rôle prépondérant dans l'incidence de la succion totale sur cette figure. Par conséquent, il a montré les effets similaires de différents traitements du sol sur la succion totale dans la zone racinaire. L'amendement biochar non modifié a augmenté l'aspiration osmotique de 307,5 ​​à 475,2 % à une application de 3 à 5 %. Comparé au traitement au biochar non modifié, le biochar modifié au P a réduit l'aspiration osmotique de 38,9 à 49,3 %.

La figure 3 montre la surface foliaire et la hauteur des pousses de P. heterophylla pendant la période de croissance de 4 mois (16 semaines). Sur la Fig. 3a, la surface foliaire a augmenté de 70,6 à 165,7 % jusqu'à la 6 à la 8e semaine, puis a diminué de 64,3 à 79,4 % pour les groupes de contrôle et de biochar non modifié (3 % et 5 %). Cependant, pour les groupes de biochar modifiés au P (3 % et 5 %), il ne montre qu'une légère diminution de la surface foliaire après la 10e semaine. Au cours des 6 premières semaines, par rapport au témoin, une surface foliaire supérieure de 75,9 à 234,3 % a été observée dans les groupes avec application de biochar, quelle que soit la modification du biochar. Il n'y avait pas de différence significative entre les groupes traités au biochar non modifié et modifié au P à la même dose de biochar. Après la 6e semaine, à mesure que la surface foliaire diminuait pour les groupes de contrôle et de biochar non modifié, les avantages du biochar modifié au P pour augmenter la surface foliaire ont été mis en évidence. Après la 10e semaine, un élargissement significatif de la surface foliaire a été observé dans le groupe de biochar modifié au P par rapport aux groupes de biochar non modifié (p <0,05). Des tendances similaires ont également été observées pour la hauteur des pousses sur la figure 3b. L'amendement biochar modifié au P à la dose de 5% était le plus bénéfique pour les caractéristiques de croissance des plantes (surface foliaire et hauteur des pousses). Une différence était qu'au cours des 6 premières semaines, la hauteur des pousses de P. heterophylla sous traitement au biochar non modifié était plus élevée (< 18,9 %) que celles sous biochar modifié au P à la même dose.

Variations de (a) la surface foliaire et (b) la hauteur des pousses pendant la période de croissance de la plante (4 mois). Les données sont présentées sous forme de valeur moyenne ± écart type (n = 3). Différentes lettres au-dessus des barres indiquent des différences significatives (P < 0,05) entre les groupes sous différents traitements.

La longueur moyenne des racines (RL) et la densité de longueur des racines (RLD) sont deux paramètres morphologiques reflétant la croissance des parties souterraines, qui sont présentés dans le tableau 2. La longueur des racines parmi tous les traitements n'avait pas de différence significative (p > 0,05). La densité de la longueur des racines a augmenté sous tous les amendements au biochar, à l'exception du traitement au biochar non modifié de 5 %, qui a montré une réduction de 13,1 % par rapport au témoin. À une dose de biochar de 3 %, le biochar non modifié et modifié au P a amélioré la densité de la longueur des racines de 3,3 % et 50,5 % respectivement. Par rapport au témoin, l'augmentation la plus significative de la densité de longueur des racines de 61,1 % a été observée dans le groupe sous traitement au biochar modifié à 5 % de P (p < 0,05).

La figure 4a montre la biomasse fraîche et sèche du tubercule racinaire sous contrôle, traitements biochar non modifiés et P-modifiés. L'application de 3 % de biochar non modifié a augmenté la biomasse des tubercules de 45,4 % (de 0,134 pour le témoin à 0,195 g/pot) (p > 0,05). Lorsque la dose d'application a augmenté à 5 %, la biomasse sèche du tubercule a diminué à 0,079 g/pot. Quant à l'amendement biochar modifié au P, il a été significativement augmenté de 68,6 % et 136,0 % à des dosages de 3 % et 5 %, respectivement, par rapport au témoin (p < 0,05). Aux doses de 3 % et 5 % d'application de biochar, le biochar modifié au P a amélioré le rendement (biomasse sèche) de 16,0 % (p > 0,05) et 301,0 % (p < 0,05) respectivement, par rapport au biochar non modifié. Des tendances similaires ont également été observées dans la biomasse fraîche.

Variations de (a) la biomasse et (b) la morphologie (longueur moyenne et diamètre maximum moyen) du tubercule racinaire. Les données sont présentées sous forme de valeur moyenne ± écart type (n = 3). Différentes lettres au-dessus des barres indiquent des différences significatives (P < 0,05) entre les groupes sous différents traitements.

La figure 4b montre la morphologie du tubercule de P. heterophylla, y compris la longueur moyenne et le diamètre maximal moyen sous différents traitements du sol. La différence de longueur des tubercules sous divers traitements, y compris le témoin, n'a montré aucune signification statistique. Le diamètre maximal moyen du tubercule racinaire est passé de 3,65 mm pour le témoin à 2,79 mm pour une dose de 5 % de biochar non modifié. Contrairement au biochar non modifié, le biochar modifié au P a augmenté le diamètre moyen des tubercules de 35,2 % et 31,5 % à 4,93 mm et 4,80 mm, à des doses de 3 % et 5 % respectivement (p < 0,05).

La concentration des principes actifs dans l'organe médicinal est l'un des facteurs clés pour évaluer la qualité des plantes médicinales. La figure 5 montre les ingrédients actifs (polysaccharides et saponines) du tubercule de racine séché de P. heterophylla. Sur la figure 5a, par rapport au témoin, l'application de 3 % de biochar non modifié a amélioré la concentration de polysaccharides dans le tubercule de racine de 19,0 %, tandis que l'application de 5 % de biochar non modifié l'a diminuée de 20,7 %. Pour l'amendement biochar modifié au P, les concentrations de polysaccharides ont été augmentées de manière significative de 63,7 % et 78,8 % à des dosages de 3 % et 5 % respectivement, par rapport au témoin (p < 0,05). La concentration de polysaccharides dans les tubercules séchés sous tous ces traitements était supérieure à la limite minimale de 6 % proposée dans HKCMMS (2020)32. Par rapport au tubercule de semence, la concentration en polysaccharides a augmenté de 20,6 à 115,7 % sous tous les traitements au biochar, sauf à 5 % de biochar non modifié, dans lequel elle a diminué de 4,4 %. La concentration de saponines, un autre ingrédient actif important pour P. heterophylla, a été mesurée et les résultats sont présentés sur la figure 5b. Par rapport au témoin, les dosages de 3% et 5% de biochar non modifié ont diminué les concentrations de saponines dans les tubercules de racines séchées de 24,1% et 59,0%, respectivement. En revanche, les concentrations de saponines ont augmenté de 2,9 % et 27,8 % à 3 % et 5 % de traitements au biochar modifié au P, respectivement. L'application de biochar P-modifié à 5 % pourrait améliorer la concentration de saponines avec une signification statistique (p < 0,05). Le tubercule de racine sous tous ces traitements a amélioré les concentrations de saponines de 15,5 à 260,0 % par rapport à leur tubercule de semence.

Ingrédients actifs comprenant (a) des polysaccharides et (b) des saponines dans le tubercule racinaire. Les données sont présentées sous forme de valeur moyenne ± écart type (n = 3). Différentes lettres au-dessus des barres indiquent des différences significatives (P < 0,05) entre les groupes sous différents traitements.

La figure 6 montre les relations entre les caractéristiques des plantes et les propriétés physico-chimiques du sol dosées par RDA. Les deux premiers axes du RDA pourraient expliquer 78,5% de la variation totale. Le premier composant (RDA1) différait largement pour les niveaux d'éléments nutritifs du sol (par exemple, P, K, S) et le métal toxique du sol (c'est-à-dire, Cd), séparant les traitements au biochar modifié au P (points bleus et verts) du contrôle. La deuxième composante (RDA2) expliquait principalement la variabilité induite par la concentration en EC et Cl du sol, séparant les traitements au biochar non modifié (points jaunes et rouges) des autres. Comme le montrent les vecteurs dans RDA, le pH du sol et les niveaux de nutriments (K, P, S) étaient positivement liés à la plupart des caractéristiques des plantes, à l'exception de la longueur des tubercules. Cela peut être dû à l'allongement de la partie souterraine pour l'acquisition de plus de nutriments comme le P par la plante en cas de carence en P33. Parmi les éléments nutritifs du sol, P a montré la relation la plus étroite avec les propriétés de la racine et du tubercule tandis que K, S, N avaient des effets plus significatifs sur les feuilles et la tige de P. heterophylla que les autres nutriments. Par conséquent, le P, qui était principalement fourni par le biochar modifié au P, était un nutriment prometteur pour améliorer le rendement et les ingrédients actifs du tubercule de P. heterophylla avec une efficacité relativement élevée, suivi de S et K. La concentration de Cd était négativement corrélée avec la plupart des caractéristiques de la plante, en particulier la surface foliaire et la hauteur des pousses en raison de sa toxicité des métaux. Cependant, il n'a montré aucun effet négatif sur la concentration de saponines dans le tubercule, en raison de la stimulation potentielle du Cd sur la défense des plantes pour la biosynthèse des saponines26. L'EC et le Cl du sol ont montré des corrélations négatives avec les propriétés de la racine et du tubercule, mais des corrélations positives avec la longueur du tubercule de P. heterophylla.

Les relations entre les caractéristiques de la plante (flèche bleue avec police noire) et les paramètres physico-chimiques du sol (flèche rouge) mesurées dans cinq groupes sous différents traitements basés sur une analyse de redondance (RDA). Les deux premières composantes RDA pourraient expliquer 78,5 % (59,97 % + 18,48 %) de la variation totale.

Selon les résultats de XPS (dans le tableau S2, Fig. S1), FTIR (dans la Fig. S2) et les mesures des nutriments disponibles (dans le tableau 1), l'approvisionnement et la disponibilité de K et P ont été augmentés par le biochar P-modifié. Cela était principalement dû à l'application de la solution de K3PO4 pour la source de P lors de la modification du biochar. Plus de pores ont été créés lorsque le biochar a été oxydé par une solution diluée de H2O2 dans la procédure de modification (SEM sur la Fig. 1), conduisant au biochar avec une plus grande surface et donc une meilleure possession de K et P12. Le P a été adsorbé sur la surface du biochar modifié par remplissage des pores, attraction électrostatique, échange d'anions, précipitation de surface, etc34. Après avoir mélangé le biochar modifié avec le sol, le K et le P possédés par le biochar lors de la modification pourraient être rerelâchés dans l'eau du sol directement en tant que source de nutriments35. Ce processus était régi par la diffusion du soluté sous gradient de concentration de la phase de biochar dans la phase aqueuse36,37. Le phosphore répétable libéré dans l'eau du sol a été transporté à la surface des racines par flux massique ou diffusion pour être absorbé par les plantes38. Le biochar non modifié à une dose de 5% pourrait également augmenter légèrement la disponibilité du P en raison de la neutralisation du sol par le biochar dans un sol acide pour réduire la contrainte de l'Al échangeable du sol sur le P2 disponible du sol. Cependant, il a été partiellement contrecarré par l'augmentation potentielle de la sorption de P du sol sous un amendement au biochar non modifié. Par conséquent, l'amélioration de la disponibilité du P par le biochar non modifié n'était pas statistiquement significative. En raison de la concentration relativement faible de P disponible (0, 69 à 1, 15 mg / kg) dans les sols témoins et traités au biochar non modifié (tableau 1), la diffusion de P dans la rhizosphère est limitée. Par conséquent, les nutriments (c.-à-d. P) absorbés par la plante via l'absorption d'eau par les racines ne pouvaient pas répondre à la demande en nutriments de la plante, entraînant une réduction de la surface foliaire, de la hauteur des pousses, du RL et du RLD39. Le biochar modifié au P (3 à 5 %) a amélioré la concentration de P disponible (8,02 à 23,91 mg/kg) dans le sol. Une fois que la concentration de P dans la zone racinaire a été réduite en raison de l'absorption par les plantes, elle serait compensée à partir de la région non rhizosphérique en fonction du gradient de nutriments40. Après 4 mois de croissance des plantes, le niveau de P disponible dans la rhizosphère de P. heterophylla sous traitement au biochar modifié au P était de 4,73 à 13,70 mg/kg à la récolte. Il était encore évidemment plus élevé que celui des groupes témoins et traités au biochar non modifié (c'est-à-dire < 3 mg/kg). Cela indiquait que le biochar modifié au P pouvait désorber le P dans l'eau du sol en tant que supplément à relativement long terme (c'est-à-dire plus de 4 mois). Cela était cohérent avec la découverte de Zhang et al.12 selon laquelle le biochar modifié au P pouvait augmenter le P disponible dans le sol de < 20 mg/kg à environ 39 mg/kg et maintenir ce niveau de P disponible pendant plus de 45 jours.

Outre l'amélioration de la fertilité du sol (par exemple, P), la réduction du stress causé par le métal toxique (Cd) et la succion totale élevée du sol étaient une autre raison de la promotion de la croissance des plantes par le biochar P-modifié (Fig. 3), par rapport à un biochar non modifié. En termes de stress en Cd (Fig. 2a), premièrement, l'augmentation de la valeur du pH dans le sol amendé avec du biochar, en particulier un P-modifié (Tableau 1), était une raison importante de l'immobilisation du Cd. Sur la base de la corrélation négative entre le pH et l'éluat de Cd du sol proposée par Monhemius et al.41, l'application de biochar modifié pourrait conduire à l'immobilisation du Cd avec une plus grande efficacité dans le sol. Deuxièmement, plus de groupes fonctionnels contenant de l'oxygène (par exemple, hydroxy, carboxyle) dans le biochar3 modifié au P ont augmenté la charge négative du sol amendé, conduisant à une meilleure capacité d'adsorption au Cd. Le P relativement abondant dans le sol amendé au biochar modifié pourrait former des précipitations telles que Cd(PO3)2, Cd(OH)PO3·H2O avec Cd, entraînant une réduction de la disponibilité de Cd3. Enfin, un nombre accru de micropores et une plus grande surface spécifique de biochar modifié au P (SEM sur la Fig. 1) ont entraîné une plus grande quantité de Cd disponible adsorbé à la surface ou dans les pores. Cela a conduit à une mobilité réduite du Cd dans le sol et à une amélioration de la qualité du sol. Pendant ce temps, la croissance des plantes dans le sol traité par le biochar modifié au P pourrait être améliorée en raison d'un stress réduit en Cd avec moins de phytotoxicité et d'écotoxicité. Le Cd disponible dans le sol pourrait induire la fermeture des stomates, diminuer la teneur en chlorophylle et inhiber l'allongement des racines, entraînant une croissance réduite des plantes26. Par conséquent, le biochar modifié au P a réduit le stress lié au Cd et a donc favorisé efficacement la croissance de la partie aérienne et souterraine. L'augmentation du pH du sol était une autre raison de l'amélioration de la croissance des plantes par le traitement au biochar, en particulier le biochar modifié au P. L'acidité du sol et la toxicité des excès de H+ et Al3+ ont été atténuées, réduisant les effets négatifs sur l'élongation des racines42.

D'après l'étude précédente, le biochar possédait des nutriments abondants (K, N, P, Ca, S, Mg, etc.)43. Augmentation des ions nutritifs (par exemple, K + disponible) libérés du biochar dans l'eau du sol, entraînant une aspiration osmotique plus élevée sous les amendements de biochar non modifiés et P-modifiés44,45. Par rapport au biochar non modifié, certains ions (par exemple, Cl-) ont été réduits de manière significative au cours des processus de lavage et de filtrage en modification (tableau 1). Il pourrait en résulter une plus faible concentration d'anions dans l'eau du sol. De plus, l'augmentation des micropores dans le biochar après modification (SEM sur la figure 1) pourrait améliorer la capacité d'adsorption des ions (par exemple, Na +) 46, entraînant une réduction de l'aspiration osmotique et donc une diminution de l'aspiration totale. Comme l'ont souligné Ng et al.47, le taux d'absorption d'eau par les plantes était régi par la loi de Darcy, qui est définie comme le produit du gradient hydraulique et de la conductivité hydraulique. Le gradient hydraulique est proportionnel à la différence des charges hydrauliques (c'est-à-dire contrôlées par la succion totale) entre les racines des plantes et le sol. Une succion totale élevée dans un sol amendé au biochar non modifié a réduit le gradient hydraulique entre le sol et les racines des plantes. La conductivité hydraulique des racines des plantes a également été réduite dans le sol avec une succion totale élevée48. L'absorption d'eau par les racines a été séquentiellement inhibée47. L'absorption d'eau inhibée par les racines dans le sol avec une succion totale élevée a également réduit la croissance des plantes (par exemple, l'élongation des racines) et le métabolisme (par exemple, la photosynthèse)49. Par conséquent, par rapport au biochar P-modifié ou au biochar non modifié à une dose relativement faible (3%), 5% de biochar non modifié avec une aspiration totale plus élevée dans la zone racinaire a entraîné une baisse du rendement en tubercules. Le biochar modifié au P a diminué la succion totale dans la zone racinaire et a potentiellement amélioré l'absorption d'eau, contribuant à la croissance favorisée de P. heterophylla.

Un excès de concentration de Cl dans le biochar non modifié était une autre raison possible conduisant à une période de croissance des plantes plus courte et à une croissance moindre des plantes, par rapport au biochar modifié au P. Un excès de Cl dans le sol pourrait entraîner une absorption inhibée par les plantes de certains anions nutritifs (par exemple, NO3-, H2PO4-) par les racines par antagonisme, contribuant ainsi à une amélioration limitée de la croissance des plantes50. Il a également induit la brûlure de l'extrémité des feuilles avec une photosynthèse limitée51. Au fur et à mesure que la plante grandissait, les niveaux réduits de nutriments et l'absorption continue de Cl causée par la transpiration ont entraîné une accumulation plus élevée de Cl dans la plante avec une toxicité plus sévère52. Par conséquent, le biochar modifié au P avec une teneur réduite en Cl a montré des caractéristiques de croissance des plantes améliorées.

Une croissance améliorée des pousses avec une surface foliaire élargie (Fig. 3) sous traitement au biochar modifié au P a amélioré la capacité photosynthétique, produisant plus de glucides. Outre les composés organiques utilisés par la croissance et le métabolisme des plantes, d'autres en tant que produits de stockage ont été transférés et accumulés dans les organes comme le tubercule de la racine53. En raison du stockage accru des glucides dans le tubercule via la promotion de la photosynthèse, la croissance du tubercule racinaire de P. heterophylla a été améliorée dans les groupes traités au biochar modifié au P54. Comme pour les groupes traités au biochar non modifié, une application à forte dose (c.-à-d. 5 %) a réduit la surface foliaire après la 6e semaine. Par conséquent, le déclin de la croissance des feuilles à une période relativement précoce a conduit à un stockage inférieur des glucides dans le tubercule racinaire et donc à un rendement moindre en P. heterophylla. De plus, les hormones végétales régulées à la hausse pour la formation des racines (y compris les racines adventives) par le biochar ont peut-être contribué à l'augmentation du rendement en tubercules55.

La concentration de polysaccharides dans le tubercule racinaire était positivement corrélée à la croissance et au rendement des plantes, sur la base de la Fig. 6. L'étude précédente a souligné que l'accumulation de biomasse et la production de polysaccharides les plus élevées ont également été observées simultanément dans les mêmes conditions pour une autre plante médicinale Callerya speciosa56. Les polysaccharides étaient des macromolécules d'hydrates de carbone polymères dans la plante, qui étaient dérivés d'hydrates de carbone via des réactions carbonées de la photosynthèse57. La photosynthèse promue a produit plus de glucides comme matière première pour la synthèse des polysaccharides, ce qui a peut-être conduit à une concentration plus élevée de polysaccharides dans le tubercule. Par conséquent, l'inhibition de la croissance des feuilles et de l'absorption d'eau sous 5% de biochar non modifié causée par une aspiration totale élevée dans la zone racinaire a entraîné une réduction de la photosynthèse et donc de la concentration de polysaccharides dans le tubercule. Comparé au biochar non modifié, le biochar modifié au P a fourni des niveaux plus élevés de nutriments (par exemple, P) et réduit la succion totale dans la zone racinaire, ce qui a entraîné une accumulation accrue de polysaccharides et donc une meilleure qualité des plantes. La diminution de la concentration de saponines dans le tubercule de P. heterophylla avec l'augmentation de la dose de biochar non modifié est probablement due à l'expression génique régulée en vertu de l'amendement biochar55. Viger et al.55 ont découvert que l'ajout de biochar pourrait induire la régulation à la baisse de gènes liés à la défense des plantes, comme la biosynthèse de l'acide jasmonique et des métabolites secondaires. Par conséquent, une stimulation réduite de la formation de saponines par l'acide jasmonique inhibé a entraîné une diminution de la concentration de saponines dans le tubercule.

Cependant, le biochar modifié au P améliore la synthèse des principes actifs (polysaccharides et saponines) de P. heterophylla dans le tubercule de deux manières possibles. Premièrement, le P (par exemple, le phosphate) fourni par le biochar P-modifié (indiqué dans les résultats XPS, FTIR, etc.) a eu un impact vital sur l'accumulation d'ingrédients actifs (polysaccharides et saponines) directement58. Yin et al.59 ont conclu que l'accumulation de polysaccharides et de saponines pour les racines adventives de P. heterophylla était accrue lorsque l'apport de phosphate augmentait de 0 à 2,5 mM. L'absorption de P par les plantes pourrait jouer un rôle important dans la formation de certaines enzymes ou précurseurs liés à la synthèse des saponines60. L'approvisionnement relativement abondant en P et l'absorption par les plantes sous le traitement au biochar modifié au P ont stimulé la synthèse des ingrédients actifs dans le tubercule de P. heterophylla et ont donc amélioré sa qualité. Indirectement, la morphologie du tubercule racinaire modifiée par l'amendement au biochar pourrait également affecter l'accumulation de polysaccharides et de saponines. Les tubercules plus dodus avec moins de longueur et un diamètre plus grand sous traitement au biochar modifié au P avaient tendance à avoir une concentration plus élevée d'ingrédients actifs que les plus minces dans les groupes traités au biochar témoin et non modifié26.

En conclusion, le biochar modifié au P a amélioré le P disponible dans le sol. Pendant ce temps, il a diminué le stress des éléments potentiellement toxiques (c'est-à-dire, Cd, Cl) et la forte aspiration osmotique du sol, par rapport au traitement au biochar non modifié. Le biochar modifié au P a montré une plus grande efficacité dans la promotion du rendement de P. heterophylla de 16,0 à 301,0 % par rapport au biochar non modifié. Cela indiquait que le biochar P-modifié pouvait minimiser les effets négatifs causés par des doses élevées de biochar non modifié et fournir plus de nutriments pour l'absorption des plantes. Par rapport aux groupes témoins et traités au biochar non modifié, les deux ingrédients actifs (c'est-à-dire les polysaccharides et les saponines) dans le tubercule ont été significativement améliorés par le biochar modifié au P. Par conséquent, cette étude révèle que le biochar P-modifié est un amendement de sol prometteur dans la plantation d'herbes. Une application de 5% de biochar modifié au P en masse est recommandée pour améliorer la croissance et la qualité de P. heterophylla avec un rendement et une production d'ingrédients actifs plus élevés. Dans l'étude ultérieure, il est nécessaire d'effectuer plus d'analyses (DRX, etc.) du biochar modifié pour approfondir la compréhension de ses propriétés et caractérisations modifiées. De plus, un plus grand nombre de répétitions pour les expériences en laboratoire et les essais sur le terrain devrait être envisagé pour une culture ultérieure à grande échelle.

Le sol latéritique testé a été prélevé à Bijie, province du Guizhou (27° 24′ N, 105° 20′ E), qui est le premier producteur et exportateur de médecine chinoise en Chine. Une fois le sol du champ séché à l'air, il a été tamisé à travers un maillage de 4,75 mm pour la plantation. Le pH de l'échantillon de sol testé a été mesuré par un pH-mètre conformément à la norme ASTM D4972-01 (2007)61. La conductivité électrique (CE) des échantillons de sol a été déterminée par un conductivimètre62. La capacité d'échange cationique (CEC) a été analysée selon la méthode proposée par Gillman et Sumpter63. Le carbone total et le carbone inorganique dans le biochar ont été mesurés par un analyseur de carbone organique total (Shimaszu, TOC-VCPH). Les nutriments disponibles pour les plantes (c'est-à-dire K, P, Mg, Ca, Cu, Zn) dans les échantillons de sol ont été extraits par la méthode d'extraction Mehlich 364. Les propriétés physicochimiques de base détaillées du sol testé sont résumées dans le tableau supplémentaire S1 dans les informations supplémentaires.

Le biochar a été fourni par Sanli New Energy Co., Ltd. à Shangqiu, dans la province du Henan, et il a été produit à partir de coquilles d'arachides à une pyrolyse à 500 °C. Après avoir été tamisé à travers une maille de 2 mm, les teneurs en biochar avec une granulométrie < 0,075 mm, 0,075–0,425 mm, > 0,425 mm étaient respectivement de 7,7 %, 48,1 % et 44,2 %. La production de biochar modifié au phosphore (biochar modifié au P) était basée sur Zhang et al.12. Tout d'abord, une solution de phosphate de potassium (K3PO4) à 10 g/L a été préparée, qui a été mélangée avec le peroxyde d'hydrogène dilué (8 % en masse). La solution mélangée a été ajoutée au biochar broyé et tamisé (< 2 mm) selon le rapport massique de 2: 1 pendant environ 24 h. Le peroxyde d'hydrogène a été utilisé dans cette procédure pour l'oxydation afin d'augmenter la surface de biochar et l'adsorption de P. Après filtration, le biochar modifié a été séché dans une étuve à une température de 60 °C pendant 24 h. Après l'avoir refroidi à température ambiante, le processus de modification était terminé. Les résultats au microscope électronique à balayage (SEM) du biochar non modifié et modifié au P étaient présents sur la figure 1. On observe que le nombre accru de pores dans le biochar après modification. La spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) a été utilisée pour analyser les compositions chimiques du biochar non modifié et P-modifié et les résultats sont présentés dans le tableau supplémentaire S2. Des déconvolutions XPS de N1, P2p, O1, C1 ont également été effectuées et les résultats sont présentés dans la Fig. S1 supplémentaire. Les groupes fonctionnels de surface du biochar avant et après modification ont été déterminés par une spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Après correction de la ligne de base, les spectres FTIR sont illustrés à la Fig. S2.

Le biochar non modifié (B3, B5) et le biochar P-modifié (PB3, PB5) à 3% et 5% (en masse) ont été appliqués. Ils ont ensuite été mélangés au sol latéritique en continu jusqu'à uniformisation de la couleur65. Les échantillons mélangés avec une teneur en eau de 40 % ont été incubés pendant un demi-mois à 25 °C66. Le sol sans amendement au biochar a été défini comme témoin (CK). Le pH du sol, la CE et la CCE, les nutriments disponibles pour les plantes (par exemple, K, P) ont été déterminés61,62,63,64. L'EC du sol a été considérablement améliorée de 309,7 à 521,2 % sous biochar non modifié. Comparé au biochar non modifié, le biochar modifié au P a réduit la CE du sol de 31,2 à 33,3 %. L'azote extractible du sol (provenant de NO3−, NO2−, NH4+, etc.) a été évalué selon les méthodes proposées par Carter et Gregorich67, Jones et Willett68. Les anions disponibles (c.-à-d. Cl−, NO3−, SO42−, F−) dans le sol ont été mesurés à l'aide du chromatographe ionique proposé par Dick et Tabatabai69. La concentration de Cd métallique toxique assimilable par les plantes dans le sol a été déterminée par la méthode d'extraction au NH4NO366.

Les tubercules de semences de P. heterophylla dans cette étude ont été fournis par Changhaojinhuang Traditional Chinese Medicine Co. LTD de la province de Guizhou, en Chine. Sept tubercules de semence ont été plantés à 60 mm de profondeur avec un espacement horizontal de 60 mm dans chaque pot. Les pots de cette étude étaient cylindriques avec un diamètre de 240 mm et une hauteur de 160 mm26. Le sol dans chaque pot a été compacté à un compactage relatif de 65 % avec une profondeur de 130 mm. Pour ces cinq différents traitements (CK, B3, PB3, B5, PB5), chaque condition de sol avait trois pots répétés (21 plants au total). Le nombre de répétitions adopté suivait les suggestions de Shetty et Prakash70, Silambarasan et al.71 et Zhou et al.72. Un tensiomètre à pointe miniature et un capteur d'humidité ont été installés à 90 mm de profondeur pour surveiller respectivement la succion du sol et la teneur en eau volumétrique (VWC) dans la zone de profondeur des racines73.

Tous les pots préparés ont été placés dans un local technique avec une température de 28 ± 2 °C et une humidité de 60 ± 5 %. Les lampes fluorescentes blanc froid avec une intensité lumineuse de 200 μmol m2/s et une longueur d'onde de 400 à 700 nm ont été placées au sommet des pots comme source lumineuse74. Les lumières des plantes ont été allumées pendant 12 h et éteintes pendant 12 h chaque jour. Au cours de la période de croissance des plantes de 4 mois, la teneur en eau volumétrique de tous les pots de sol végétalisés a été contrôlée (c'est-à-dire ~ 40 %) par l'irrigation tous les 4 jours. Aucun engrais supplémentaire (phosphore, etc.) n'a été apporté pendant la croissance des plantes. Aucun changement significatif de la texture du sol n'a été observé au cours de l'expérience.

Pendant la période de croissance de la plante (4 mois), le nombre de feuilles, la surface foliaire et la hauteur des pousses ont été contrôlés toutes les 2 semaines. La surface foliaire a été obtenue par ImageJ sur la base de photographies tandis que la hauteur des pousses a été mesurée par une règle. Après 4 mois, les plantes ont été récoltées et divisées en différents organes. La partie souterraine des plantes a été délicatement lavée par de l'eau Milli-Q pour éliminer les particules de sol, ce qui peut minimiser les dommages potentiels. La longueur des racines a été mesurée par ImageJ. La densité de longueur des racines a été déterminée en divisant la longueur totale des racines par le volume du sol75.

La mesure de la morphologie du tubercule, y compris la longueur du tubercule et le diamètre maximal du tubercule, a été réalisée par ImageJ26. La longueur du tubercule a été déterminée comme la distance axiale entre le sommet du tubercule et la queue du tubercule. Le diamètre maximum a été mesuré dans la section avec le plus grand allongement latéral. Selon la norme Hong Kong Chinese Materia Medica32, le diamètre et la longueur minimum du tubercule sont respectivement supérieurs à 2 mm et 10 mm. La biomasse humide et sèche de l'organe médicinal (tubercule racine) a été mesurée avant et après le séchage au four à 60 ° C pendant 24 h, respectivement. La biomasse sèche du tubercule racinaire a été utilisée comme indicateur du rendement17.

Après séchage au four des tubercules racinaires et broyage en poudre, les ingrédients actifs ont été dosés pour évaluer la qualité de P. heterophylla. Les polysaccharides totaux dans le tubercule de P. heterophylla ont été mesurés selon la méthode à l'acide sulfurique anthrone proposée par HKCMMS (2020)32. Une solution d'acide sulfurique d'anthrone a été préparée en dissolvant de l'anthrone (0,1 g) dans de l'acide sulfurique à 80 % (100 ml). Tout d'abord, les échantillons en poudre de tubercule racinaire ont été mélangés avec de l'eau distillée pour l'extraction des polysaccharides au bain-marie pendant 60 min. Après centrifugation, le surnageant est récupéré. Ce processus d'extraction a été répété deux fois de plus. Après avoir combiné les surnageants, de l'éthanol a été ajouté pour obtenir le mélange à 4 ° C pendant 12 h pour la précipitation des polysaccharides. Le résidu a été dissous dans de l'eau distillée pour obtenir les échantillons de solution d'essai. Ensuite, la solution standard et la solution d'essai (2 ml) ont été mélangées avec une solution d'acide sulfurique anthrone (6 ml) dans un bain-marie (60 ° C) pendant 15 min. Après refroidissement dans un bain d'eau glacée pendant 15 min supplémentaires, le mélange a pu être mesuré par spectromètre UV/Visible à 625 nm. Sur la base de la norme HKCMMS (2020)32, les concentrations de polysaccharides (calculées en tant que glucose anhydre) dans les échantillons de plantes séchées ne doivent pas être inférieures à 6,0 %.

Les saponines totales dans le tubercule de P. heterophylla ont été mesurées par la méthode vanilline-éthanol proposée par Zhang et al.76. Les échantillons séchés et réduits en poudre mélangés avec de l'éthanol absolu ont été conduits par extraction par ultrasons. Le ginsénoside Re (10 mg) a été dissous dans du méthanol (100 ml) pour la série standard. Après séchage de l'extraction (2 ml) et de la solution standard avec différents volumes, une solution de vanilline-éthanol à 8% (0, 2 ml) et de l'acide sulfurique à 60% (5 ml) ont été ajoutés séquentiellement à 60 ° C pendant 20 min. Enfin, les concentrations de saponines dans les échantillons de plantes testés ont pu être analysées après refroidissement par spectromètre UV/Visible à 560 nm.

La succion totale dans le sol de la zone racinaire a été déterminée par la somme de la succion matricielle et de la succion osmotique77. La succion matricielle a été surveillée par un tensiomètre pendant la période de croissance des plantes et, par conséquent, sa valeur moyenne pendant la période de croissance a pu être obtenue. Des échantillons de sol dans la zone racinaire au début et à la fin de la croissance des plantes ont été prélevés. Les succions osmotiques de ces échantillons de sol ont été estimées par l'équation suivante. 62 :

où \(\pi\) est la succion osmotique du sol (kPa) à la teneur en eau gravimétrique moyenne (\(\omega_{act}\), %) du sol pendant la période de croissance des plantes. \(EC_{meas}\) est la conductivité électrique mesurée (dS/m) de l'extraction du sol de la zone racinaire à la teneur en eau gravimétrique de référence (\(\omega_{ref}\), %) avec le mélange sol/eau 1:5.

Le progiciel statistique SPSS 20 (2011), le progiciel R (version 4.0.3) et le logiciel Canoco 5.0 ont été utilisés pour l'analyse statistique de cette étude. Les différences statistiques entre les données de différentes conditions de sol ont été évaluées avec une analyse de variance unidirectionnelle (ANOVA) à l'aide du progiciel statistique SPSS 20 (2011). La différence honnêtement significative (HSD) post-hoc de Tukey a été utilisée dans cette analyse. Les corrélations ont été testées par l'analyse de corrélation de Pearson. Les résultats ont été considérés comme statistiquement significatifs lorsque la valeur p était inférieure à 0,05, correspondant à un intervalle de confiance à 95 %. Différentes lettres (par exemple, a, b et c) ont été utilisées pour indiquer la signification statistique de la différence (p < 0,05) entre les groupes. L'analyse de redondance (RDA) a été implémentée dans Canoco 5.0.

Toutes les données générées ou analysées dans cette étude sont incluses dans cet article publié et ses fichiers d'informations supplémentaires.

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Les auteurs reconnaissent les subventions de recherche, 51778166 et U20A20320 accordées par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine. Cette étude expérimentale était conforme aux directives et législations institutionnelles, nationales et internationales pertinentes. La Déclaration de politique générale de l'UICN sur la recherche impliquant des espèces menacées d'extinction et la Convention sur le commerce des espèces de faune et de flore sauvages menacées d'extinction ont été respectées dans cette recherche.

Département de génie civil et environnemental, Université des sciences et technologies de Hong Kong, Clear Water Bay, RAS de Hong Kong, Chine

Charles Wang Wai Ng, Yu Chen Wang, Jun Jun Ni et Pui San So

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CWWN, conceptualisation, méthodologie, supervision. JOC, enquête, ressources, rédaction-ébauche originale, visualisation. JJN, validation, rédaction-révision et édition, visualisation. PSS, validation, rédaction-revue et édition.

Correspondance avec Yu Chen Wang ou Jun Jun Ni.

Les auteurs déclarent qu'ils n'ont pas d'intérêts financiers concurrents ou de relations personnelles connus qui auraient pu sembler influencer le travail rapporté dans cet article.

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Réimpressions et autorisations

Ng, CWW, Wang, YC, Ni, JJ et al. Effets du biochar modifié au phosphore comme amendement du sol sur la croissance et la qualité de Pseudostellaria heterophylla. Sci Rep 12, 7268 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-11170-3

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Reçu : 29 novembre 2021

Accepté : 18 avril 2022

Publié: 04 mai 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-11170-3

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