Published April 4, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Mechanisms for nutrient interactions from organic amendments and mineral fertilizer inputs under cropping systems: a review

Creators

  • 1. Council for Scientific and Industrial Research
  • 2. Kwame Nkrumah University of Science and Technology
  • 3. International Institute of Tropical Agriculture

Description

Food security issues continue to be a challenge in most parts of the globe, especially in sub-Saharan Africa (SSA). Several research attempts on addressing this issue have mainly been on nutrient replenishment using combined nutrient application of organic amendments and mineral fertilizer inputs. However, there is limited information available on the potential mechanisms underlying nutrient interactions associated with co-application of organic amendments and mineral fertilizers. Therefore, this review focuses on the mechanisms underlying crop nutrient interactions, with particular emphasis on improved nutrient synchrony, priming effect, general soil fertility improvement and balanced proportion of nutrients required by crops. Following a brief overview of the mechanisms, the review describes four common pre-determined nutrient ratios required by plants depending on its life cycle, environment and genotypic characteristics in order to attain the crop's maximum genetic potential. The review concludes with the need for future research to understudy mechanisms causing nutrient interaction under cropping systems, so as to apply nutrients at the most appropriate time to synchronize nutrient release with crop uptake, with the utmost goal of promoting sustainable crop production and enhancing food security.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

لا تزال قضايا الأمن الغذائي تشكل تحديًا في معظم أنحاء العالم، لا سيما في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى. كانت العديد من المحاولات البحثية لمعالجة هذه المشكلة بشكل أساسي على تجديد المغذيات باستخدام تطبيق المغذيات المشتركة للتعديلات العضوية ومدخلات الأسمدة المعدنية. ومع ذلك، هناك معلومات محدودة متاحة عن الآليات المحتملة الكامنة وراء تفاعلات المغذيات المرتبطة بالتطبيق المشترك للتعديلات العضوية والأسمدة المعدنية. لذلك، تركز هذه المراجعة على الآليات الكامنة وراء تفاعلات المغذيات في المحاصيل، مع التركيز بشكل خاص على تحسين تزامن المغذيات، وتأثير التمهيد، والتحسين العام لخصوبة التربة، والنسبة المتوازنة من المغذيات التي تتطلبها المحاصيل. بعد نظرة عامة موجزة على الآليات، تصف المراجعة أربع نسب مغذيات شائعة محددة مسبقًا تتطلبها النباتات اعتمادًا على دورة حياتها وبيئتها وخصائصها الوراثية من أجل تحقيق أقصى إمكانات وراثية للمحصول. ويختتم الاستعراض بالحاجة إلى إجراء بحوث مستقبلية لدراسة الآليات التي تسبب تفاعل المغذيات في إطار نظم المحاصيل، وذلك لتطبيق المغذيات في أنسب وقت لمزامنة إطلاق المغذيات مع امتصاص المحاصيل، مع الهدف الأقصى المتمثل في تعزيز الإنتاج المستدام للمحاصيل وتعزيز الأمن الغذائي.

Translated Description (French)

Les problèmes de sécurité alimentaire continuent d'être un défi dans la plupart des régions du monde, en particulier en Afrique subsaharienne (Ass). Plusieurs tentatives de recherche visant à résoudre ce problème ont principalement porté sur la reconstitution des nutriments en utilisant l'application combinée d'amendements organiques et d'engrais minéraux. Cependant, il existe peu d'informations disponibles sur les mécanismes potentiels sous-jacents aux interactions entre les nutriments associées à la co-application d'amendements organiques et d'engrais minéraux. Par conséquent, cette revue se concentre sur les mécanismes sous-jacents aux interactions entre les nutriments des cultures, en mettant particulièrement l'accent sur l'amélioration de la synchronisation des nutriments, l'effet d'amorçage, l'amélioration générale de la fertilité du sol et la proportion équilibrée de nutriments nécessaires aux cultures. Après un bref aperçu des mécanismes, la revue décrit quatre ratios nutritionnels prédéterminés communs requis par les plantes en fonction de leur cycle de vie, de leur environnement et de leurs caractéristiques génotypiques afin d'atteindre le potentiel génétique maximal de la culture. L'examen se termine par la nécessité de recherches futures pour sous-étudier les mécanismes provoquant une interaction des nutriments dans les systèmes de culture, afin d'appliquer les nutriments au moment le plus approprié pour synchroniser la libération des nutriments avec l'absorption des cultures, dans le but ultime de promouvoir une production végétale durable et d'améliorer la sécurité alimentaire.

Translated Description (Spanish)

Los problemas de seguridad alimentaria siguen siendo un desafío en la mayor parte del mundo, especialmente en el África subsahariana (SSA). Varios intentos de investigación para abordar este problema se han centrado principalmente en la reposición de nutrientes utilizando la aplicación combinada de nutrientes de enmiendas orgánicas e insumos de fertilizantes minerales. Sin embargo, hay poca información disponible sobre los posibles mecanismos subyacentes a las interacciones de nutrientes asociadas con la aplicación conjunta de enmiendas orgánicas y fertilizantes minerales. Por lo tanto, esta revisión se centra en los mecanismos subyacentes a las interacciones de los nutrientes de los cultivos, con especial énfasis en la mejora de la sincronía de nutrientes, el efecto de cebado, la mejora general de la fertilidad del suelo y la proporción equilibrada de nutrientes requeridos por los cultivos. Tras una breve descripción de los mecanismos, la revisión describe cuatro proporciones de nutrientes comunes predeterminadas requeridas por las plantas según su ciclo de vida, entorno y características genotípicas para alcanzar el máximo potencial genético del cultivo. La revisión concluye con la necesidad de futuras investigaciones para estudiar los mecanismos que causan la interacción de nutrientes en los sistemas de cultivo, a fin de aplicar los nutrientes en el momento más apropiado para sincronizar la liberación de nutrientes con la absorción de los cultivos, con el objetivo máximo de promover la producción sostenible de cultivos y mejorar la seguridad alimentaria.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
آليات تفاعلات المغذيات من التعديلات العضوية ومدخلات الأسمدة المعدنية تحت أنظمة المحاصيل: مراجعة
Translated title (French)
Mécanismes d'interaction des nutriments provenant des amendements organiques et des apports d'engrais minéraux dans les systèmes de culture : un examen
Translated title (Spanish)
Mecanismos para las interacciones de nutrientes a partir de enmiendas orgánicas e insumos de fertilizantes minerales en sistemas de cultivo: una revisión

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4362559199
DOI
10.7717/peerj.15135

Is supplement to
https://openalex.org/W4380234389 (Other)
https://openalex.org/W4242245217 (Other)
https://openalex.org/W3090139670 (Other)
https://openalex.org/W3082024786 (Other)
https://openalex.org/W2743336466 (Other)
https://openalex.org/W2378564528 (Other)
https://openalex.org/W2300748121 (Other)
https://openalex.org/W2151725496 (Other)
https://openalex.org/W2065246974 (Other)
https://openalex.org/W1540846356 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ghana

References

  • https://openalex.org/W1488574179
  • https://openalex.org/W1523384469
  • https://openalex.org/W1532005811
  • https://openalex.org/W1608455597
  • https://openalex.org/W1970010130
  • https://openalex.org/W1984412649
  • https://openalex.org/W1991786119
  • https://openalex.org/W2012761572
  • https://openalex.org/W2034199236
  • https://openalex.org/W2061687428
  • https://openalex.org/W2073496766
  • https://openalex.org/W2091955716
  • https://openalex.org/W2148979181
  • https://openalex.org/W2169641100
  • https://openalex.org/W2242778679
  • https://openalex.org/W2608362929
  • https://openalex.org/W2739164205
  • https://openalex.org/W2765080338
  • https://openalex.org/W2772525232
  • https://openalex.org/W2789725586
  • https://openalex.org/W2891534347
  • https://openalex.org/W2915265015
  • https://openalex.org/W2948564815
  • https://openalex.org/W2967974637
  • https://openalex.org/W3012241690
  • https://openalex.org/W3097846681
  • https://openalex.org/W3134898053
  • https://openalex.org/W3144337211
  • https://openalex.org/W3161566003
  • https://openalex.org/W3175427822
  • https://openalex.org/W3196528885
  • https://openalex.org/W4214770609
  • https://openalex.org/W4236907351
  • https://openalex.org/W4247194329
  • https://openalex.org/W4285719527
  • https://openalex.org/W9411391