Published January 4, 2020
| Version v1
Publication
Open
Micronutrient deficiencies in African soils and the human nutritional nexus: opportunities with staple crops
- 1. International Center for Tropical Agriculture
- 2. Swedish University of Agricultural Sciences
Description
Abstract A synthesis of available agronomic datasets and peer-reviewed scientific literature was conducted to: (1) assess the status of micronutrients in sub-Saharan Africa (SSA) arable soils, (2) improve the understanding of the relations between soil quality/management and crop nutritional quality and (3) evaluate the potential profitability of application of secondary and micronutrients to key food crops in SSA, namely maize ( Zea mays L.), beans ( Phaseolus spp. and Vicia faba L.), wheat ( Triticum aestivum L.) and rice ( Oryza sativa L.). We found that there is evidence of widespread but varying micronutrient deficiencies in SSA arable soils and that simultaneous deficiencies of multiple elements (co-occurrence) are prevalent. Zinc (Zn) predominates the list of micronutrients that are deficient in SSA arable soils. Boron (B), iron (Fe), molybdenum (Mo) and copper (Cu) deficiencies are also common. Micronutrient fertilization/agronomic biofortification increases micronutrient concentrations in edible plant organs, and it was profitable to apply fertilizers containing micronutrient elements in 60–80% of the cases. However, both the plant nutritional quality and profit had large variations. Possible causes of this variation may be differences in crop species and cultivars, fertilizer type and application methods, climate and initial soil conditions, and soil chemistry effects on nutrient availability for crop uptake. Therefore, micronutrient use efficiency can be improved by adapting the rates and types of fertilizers to site-specific soil and management conditions. To make region-wide nutritional changes using agronomic biofortification, major policy interventions are needed.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ملخص تم إجراء توليف لمجموعات البيانات الزراعية المتاحة والأدبيات العلمية التي استعرضها الأقران من أجل: (1) تقييم حالة المغذيات الدقيقة في التربة الصالحة للزراعة في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى، (2) تحسين فهم العلاقات بين جودة/إدارة التربة وجودة تغذية المحاصيل و (3) تقييم الربحية المحتملة لتطبيق المغذيات الثانوية والمغذيات الدقيقة على المحاصيل الغذائية الرئيسية في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى، وهي الذرة ( Zea mays L.) والفاصوليا ( Phaseolus spp. و Vicia faba L.) والقمح ( Triticum aestivum L.) والأرز ( Oryza sativa L.). وجدنا أن هناك أدلة على وجود نقص واسع النطاق ولكن متفاوت في المغذيات الدقيقة في التربة الصالحة للزراعة في منطقة جنوب الصحراء الكبرى وأن أوجه القصور المتزامنة لعناصر متعددة (التواجد المشترك) هي السائدة. يهيمن الزنك (Zn) على قائمة المغذيات الدقيقة التي تعاني من نقص في التربة الصالحة للزراعة في جنوب الصحراء الكبرى. كما أن أوجه القصور في البورون (B) والحديد (Fe) والموليبدينوم (Mo) والنحاس (Cu) شائعة أيضًا. يزيد التسميد بالمغذيات الدقيقة/التقوية الحيوية الزراعية من تركيزات المغذيات الدقيقة في الأعضاء النباتية الصالحة للأكل، وكان من المربح استخدام الأسمدة التي تحتوي على عناصر المغذيات الدقيقة في 60-80 ٪ من الحالات. ومع ذلك، كان لكل من الجودة الغذائية للنبات والأرباح اختلافات كبيرة. قد تكون الأسباب المحتملة لهذا التباين هي الاختلافات في أنواع المحاصيل وأصنافها، ونوع الأسمدة وطرق استخدامها، والمناخ وظروف التربة الأولية، وتأثيرات كيمياء التربة على توافر المغذيات لامتصاص المحاصيل. لذلك، يمكن تحسين كفاءة استخدام المغذيات الدقيقة من خلال تكييف معدلات وأنواع الأسمدة مع ظروف التربة والإدارة الخاصة بالموقع. لإجراء تغييرات تغذوية على مستوى المنطقة باستخدام التقوية البيولوجية الزراعية، هناك حاجة إلى تدخلات سياسية رئيسية.Translated Description (French)
Résumé Une synthèse des ensembles de données agronomiques disponibles et de la littérature scientifique évaluée par des pairs a été réalisée pour : (1) évaluer l'état des micronutriments dans les sols arables d'Afrique subsaharienne (Ass), (2) améliorer la compréhension des relations entre la qualité/gestion des sols et la qualité nutritionnelle des cultures et (3) évaluer la rentabilité potentielle de l'application de micronutriments secondaires et de micronutriments aux principales cultures vivrières en Ass, à savoir le maïs ( Zea mays L.), les haricots ( Phaseolus spp. et Vicia faba L.), le blé ( Triticum aestivum L.) et le riz ( Oryza sativa L.). Nous avons constaté qu'il existe des preuves de carences en micronutriments répandues mais variables dans les sols arables d'Afrique subsaharienne et que des carences simultanées en plusieurs éléments (co-occurrence) sont prévalentes. Le zinc (Zn) prédomine dans la liste des micronutriments déficients dans les sols arables d'Afrique subsaharienne. Les carences en bore (B), en fer (Fe), en molybdène (Mo) et en cuivre (Cu) sont également courantes. La fertilisation par micronutriments/biofortification agronomique augmente les concentrations de micronutriments dans les organes végétaux comestibles, et il était rentable d'appliquer des engrais contenant des éléments micronutriments dans 60 à 80 % des cas. Cependant, la qualité nutritionnelle et le profit des plantes présentaient de grandes variations. Les causes possibles de cette variation peuvent être des différences dans les espèces de cultures et les cultivars, le type d'engrais et les méthodes d'application, le climat et les conditions initiales du sol, et les effets de la chimie du sol sur la disponibilité des nutriments pour l'absorption des cultures. Par conséquent, l'efficacité de l'utilisation des micronutriments peut être améliorée en adaptant les taux et les types d'engrais aux conditions de sol et de gestion spécifiques au site. Pour apporter des changements nutritionnels à l'échelle régionale en utilisant la biofortification agronomique, des interventions politiques majeures sont nécessaires.Translated Description (Spanish)
Resumen Se realizó una síntesis de los conjuntos de datos agronómicos disponibles y la literatura científica revisada por pares para: (1) evaluar el estado de los micronutrientes en los suelos cultivables del África subsahariana (SSA), (2) mejorar la comprensión de las relaciones entre la calidad/manejo del suelo y la calidad nutricional de los cultivos y (3) evaluar la rentabilidad potencial de la aplicación de micronutrientes secundarios y micronutrientes a cultivos alimentarios clave en SSA, a saber, maíz ( Zea mays L.), frijoles ( Phaseolus spp. y Vicia faba L.), trigo ( Triticum aestivum L.) y arroz ( Oryza sativa L.). Encontramos que hay evidencia de deficiencias de micronutrientes generalizadas pero variables en los suelos cultivables SSA y que prevalecen las deficiencias simultáneas de múltiples elementos (co-ocurrencia). El zinc (Zn) predomina en la lista de micronutrientes que son deficientes en suelos arables SSA. También son comunes las deficiencias de boro (B), hierro (Fe), molibdeno (Mo) y cobre (Cu). La fertilización con micronutrientes/biofortificación agronómica aumenta las concentraciones de micronutrientes en los órganos comestibles de las plantas, y fue rentable aplicar fertilizantes que contienen elementos micronutrientes en el 60–80% de los casos. Sin embargo, tanto la calidad nutricional de las plantas como el beneficio tuvieron grandes variaciones. Las posibles causas de esta variación pueden ser las diferencias en las especies y cultivares de los cultivos, el tipo de fertilizante y los métodos de aplicación, el clima y las condiciones iniciales del suelo, y los efectos de la química del suelo en la disponibilidad de nutrientes para la absorción de los cultivos. Por lo tanto, la eficiencia en el uso de micronutrientes se puede mejorar adaptando las tasas y los tipos de fertilizantes a las condiciones del suelo y de manejo específicas del sitio. Para realizar cambios nutricionales en toda la región utilizando la biofortificación agronómica, se necesitan intervenciones políticas importantes.Files
s10653-019-00499-w.pdf.pdf
Files
(1.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c28f442bf6d1c293cf49e64b05edb1f2
|
1.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نقص المغذيات الدقيقة في التربة الأفريقية والصلة التغذوية البشرية: الفرص مع المحاصيل الأساسية
- Translated title (French)
- Les carences en micronutriments dans les sols africains et le lien nutritionnel humain : opportunités avec les cultures de base
- Translated title (Spanish)
- Las deficiencias de micronutrientes en los suelos africanos y el nexo nutricional humano: oportunidades con los cultivos básicos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2997398953
- DOI
- 10.1007/s10653-019-00499-w
References
- https://openalex.org/W107294724
- https://openalex.org/W1117116014
- https://openalex.org/W1542331385
- https://openalex.org/W1571777198
- https://openalex.org/W1966539261
- https://openalex.org/W1966841891
- https://openalex.org/W1970178059
- https://openalex.org/W1975145572
- https://openalex.org/W1978331315
- https://openalex.org/W1979927260
- https://openalex.org/W1980810950
- https://openalex.org/W1982246471
- https://openalex.org/W1989669342
- https://openalex.org/W1991304217
- https://openalex.org/W1991461198
- https://openalex.org/W1996311451
- https://openalex.org/W2015693645
- https://openalex.org/W2018198277
- https://openalex.org/W2031706169
- https://openalex.org/W2033340748
- https://openalex.org/W2036133324
- https://openalex.org/W2039238954
- https://openalex.org/W2039300416
- https://openalex.org/W2063572259
- https://openalex.org/W2064349216
- https://openalex.org/W2073047915
- https://openalex.org/W2073780450
- https://openalex.org/W2074758034
- https://openalex.org/W2079539236
- https://openalex.org/W2088772215
- https://openalex.org/W2090521269
- https://openalex.org/W2105542030
- https://openalex.org/W2123994412
- https://openalex.org/W2124959353
- https://openalex.org/W2126902408
- https://openalex.org/W2130600976
- https://openalex.org/W2135632077
- https://openalex.org/W2140731247
- https://openalex.org/W2147970915
- https://openalex.org/W2150029187
- https://openalex.org/W2155544089
- https://openalex.org/W2158327289
- https://openalex.org/W2162434537
- https://openalex.org/W2162731200
- https://openalex.org/W2170143194
- https://openalex.org/W2233815167
- https://openalex.org/W2263610156
- https://openalex.org/W2264225278
- https://openalex.org/W2332329872
- https://openalex.org/W2345622964
- https://openalex.org/W2552035859
- https://openalex.org/W2565360522
- https://openalex.org/W2567671698
- https://openalex.org/W2600019921
- https://openalex.org/W2613648266
- https://openalex.org/W2732054142
- https://openalex.org/W2741922227
- https://openalex.org/W2792612555
- https://openalex.org/W2801363667
- https://openalex.org/W2908631100
- https://openalex.org/W2908896180
- https://openalex.org/W2909629686
- https://openalex.org/W2940521977
- https://openalex.org/W2946135810
- https://openalex.org/W4206365113
- https://openalex.org/W4206575651
- https://openalex.org/W4236149509
- https://openalex.org/W4240253817
- https://openalex.org/W4317929536