Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ứng dụng các chất dinh dưỡng thứ cấp và vi lượng tăng năng suất cây trồng ở khu vực châu Phi hạ Sahara
Tóm tắt
Các chất dinh dưỡng thứ cấp và vi lượng có vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất cây trồng; tuy nhiên, chúng ít được nghiên cứu ở khu vực châu Phi hạ Sahara. Tại khu vực này, trọng tâm chính vẫn là các chất dinh dưỡng đa lượng, nhưng có những bằng chứng mới nổi tuy phân tán cho thấy năng suất cây trồng bị hạn chế do thiếu hụt các chất dinh dưỡng thứ cấp và vi lượng. Ở những nơi khác, sự thiếu hụt phổ biến của các chất dinh dưỡng này thường gắn liền với sự trì trệ của năng suất. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành một phân tích tổng hợp dựa trên 40 bài báo báo cáo sự phản ứng của cây trồng đối với các chất dinh dưỡng thứ cấp và vi lượng nhằm (1) xác định mức độ gia tăng năng suất cây trồng và hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng liên quan đến các chất dinh dưỡng này, và (2) cung cấp tổng hợp các phản ứng đối với chất dinh dưỡng thứ cấp và vi lượng ở châu Phi hạ Sahara. Nghiên cứu này sử dụng 757 hàng dữ liệu năng suất (530 từ các ấn phẩm và 227 từ Dịch vụ Thông tin Đất đai châu Phi) từ các thử nghiệm thực địa được thực hiện ở SSA giữa các năm 1969 và 2013 tại 14 quốc gia. Dữ liệu từ các ấn phẩm bao gồm phản ứng với S (49,4%), Zn (23,0%), kết hợp S và vi lượng (11,5%), và <10% cho mỗi chất Cu, Mo, Fe, và B. Dữ liệu từ Dịch vụ Thông tin Đất đai châu Phi đều là đối với S và các kết hợp vi lượng. Trong hai nguồn, phần lớn dữ liệu năng suất là từ ngô (73,6%), tiếp theo là kê (6,7%) và lúa mì (6,1%) trong khi lúa, đậu cowpea, đậu faba, tef, và đậu nành mỗi loại chiếm ít hơn 5%. Các điểm chính là: (1) việc ứng dụng S và các chất dinh dưỡng vi lượng đã tăng năng suất ngô lên 0,84 t/ha (tức là 25%) so với việc chỉ sử dụng các chất dinh dưỡng đa lượng và đạt được hiệu suất nông nghiệp (kilogram tăng thêm cho mỗi kilogram chất dinh dưỡng vi lượng bổ sung) dao động từ 38 đến 432 và (2) tỷ lệ phản ứng > 1 cho S và tất cả các chất dinh dưỡng vi lượng, tức là xác suất tỷ lệ phản ứng vượt quá 1 là 0,77 cho S và 0,83 cho Zn, 0,95 cho Cu, và 0,92 cho Fe, điều này cho thấy phản ứng tích cực của cây trồng đối với đa số nông dân. Chúng tôi kết luận rằng S và các chất dinh dưỡng vi lượng đang cản trở năng suất cây trồng, đặc biệt trên những loại đất có phản ứng kém với các chất dinh dưỡng đa lượng và rằng cần nhiều nghiên cứu hơn để làm rõ điều kiện mà việc ứng dụng S và các chất dinh dưỡng vi lượng có thể tiềm ẩn rủi ro tài chính.
Từ khóa
#chất dinh dưỡng thứ cấp; vi lượng; năng suất cây trồng; châu Phi hạ Sahara; phân tích tổng hợpTài liệu tham khảo
Abbas AE, Medani W, Hamad ME, Medani W, Babiker HM, Medani W, Nour AE (2007) Effects of added phosphorus and zinc on yield and its components of corn. Gezira J Agric Sci 5(2)
Abe SS, Buri MM, Issaka RN, Kiepe P, Wakatsuki T (2010) Soil fertility potential for rice production in West African lowlands. Jpn Agric Res q 44:343–355
Abunyewa AA, Mercer-Quarshie H (2004) Response of maize to magnesium and zinc application in the semi-arid zone of West Africa. Asian J Plant Sci 3(1):1–5
Adeboye MKA (2011) Status of total and available boron and zinc in the soils of Gongola river basin of Nigeria. Savannah J Agric 6:47–57
Adesoji AG, Abubakar IU, Ishaya DB (2009) Performance of soybean (Glycine max(L.) Merrill) as influenced by method and rate of molybdenum application in Samaru, northern Guinea Savanna of Nigeria. Am-Eurasian J Sustain Agric 3(4):845–849
Admas H, Gebrekidan H, Bedadi B, Adgo E (2015) Effects of Organic and Inorganic Fertilizers on Yield and Yield Components of Maize at Wujiraba Watershed, Northwestern Highlands of Ethiopia. American J. Plant Nutr and Fert Tech 5:1–5
Afolabi SG, Adekanmbi AA, Adeboye MK, Bala A (2014) Effect of various input combinations on the growth, nodulation and yield of inoculated soybean in Minna. Nigeria Int J Agric Rural Dev 17(3):2006–2011
Allan AY (1971) Fertilizer use on maize in Kenya. In FAO. Improving Soil Fertility in Africa. FAO Soils Bulletin 14. Rome, Italy. pg 10-25.
Barret CB, Bevis LEM (2015) The micronutrient deficiencies challenge in African food system. In: Sahn DE The fight against hunger and malnutrition: the role of food, agriculture and targeted policies. Oxford University Press, 61–84
Buri MM, Masunaga T, Wakatsuki T (2000) Sulfur and zinc levels as limiting factors to rice production in West Africa lowlands. Geoderma 94:23–42. doi:10.1016/S0016-7061(99)00076-2
Chaguala PA, Nobela L, Aline S, Maria R, Buque I (2011) Maize response to macro-and micro-nutrients in two different agro-ecological zones in Mozambique. In 10th African Crop Science Conference Proceedings, Maputo, Mozambique (10-13 October 2011). Afr Crop Sci Soc.
Chianu JN, Chianu JN, Mairura F (2012) Mineral fertilizer in the farming systems of sub-Saharan Africa. A review. Agron Sustain Dev 32:545–566. doi:10.1007/s13593-011-0050-0
Chiezey UF (2014) Field Performance of Quality Protein Maize with Zinc and Magnesium Fertilizers in the Sub-Humid Savanna of Nigeria. J Agric Sci 6(3):84
Chilimba ADC, Chirwa IMD (2000) Sulphur nutrient deficiency amendment for maize production in Malawi. Report for Chitedze Research Station. Ministry of Agriculture, Lilongwe
Chude VO, Iwuafor ENO, Amapu IY, Pam SG, Yusuf AA (2003) Response of maize to zinc fertilization in relation to Mehlich III extractable zinc. In Badu-Apraku B, Fakorede MAB, Ouedraogo M, Carsky RJ, Menkir A (eds) Maize revolution in West and Central Africa, p 201-207.
Desta HA (2015) Response of maize (Zea mays L.) to different levels of nitrogen and sulfur fertilizers in Chilga district, Amhara national regional state, Ethiopia. Int J Recent Sci Res 6:5689–5698
Desta Y, Habtegebrial K, Weldu Y (2015) Inoculation, phosphorous and zinc fertilization effects on nodulation, yield and nutrient uptake of Faba bean (Vicia faba L.) grown on calcaric cambisol of semiarid Ethiopia. J Soil Sci Env Mgt 6(1):9–15
De Valenca AW, Bake A, Brouwer ID, Giller KE (2017) Agronomic biofertilization of crops to fight hidden hunger in sub-Saharan Africa. Gobal Food Sec 12:8–14
Drosdoff M (1972) Soil micronutrients. In: Soils of the humid tropics. National Academy of Sciences, Washington, D.C., pp 150–162
Eteng EU, Asawalam DO, Ano AO (2014) Effect of Cu and Zn on Maize (Zea mays L.) Yield and Nutrient Uptake in Coastal Plain Sand Derived Soils of Southeastern Nigeria. Open J Soil Sci 4:235–245
Florent Z, Kone B, Jeremie GT, Fulgence AE, Firmin KK, Joachim TM, N’ganzoua KR, Albert YK (2014) Lowland Rice Yield as Affected by Straw Incorporation and Inorganic Fertilizer Over Cropping Seasons in Fluvisol. J Adv Agri 3(1):129–141
Friesen DK (1991) Fate and efficiency of sulfur fertilizer applied to food crops in West Africa. Fert Res 29(1):35–44
Girish C, Suhas PW, Kanwar LS, Rajesh C (2015) Enhanced nutrient and rainwater use efficiency in maize and soybean with secondary and micro nutrient amendments in the rainfed semi-arid tropics. Arch Agron Soil Sci 61(3):285–298. doi:10.1080/03650340.2014.928928
Gungula DT, Garjila Y (2006) The effects of molybdenum application on growth and yield of cowpea in Yola. J Agric Environ Sci 1(2):96–101
Gurevitch J, Hedges LV (1999) Statistical issues in ecological meta-analyses. Ecology 80(4):1142–1149
Habtegebrial K, Singh BR (2006) Effects of timing of nitrogen and sulphur fertilizers on yield, nitrogen, and sulphur contents of Tef (Eragrostis tef (Zucc.) Trotter). Nutr Cycl Agroecosyst 75:213–222
Habtegebrial K, Singh BR (2009) Response of wheat cultivars to nitrogen and sulfur for crop yield, nitrogen use efficiency and protein quality in the semiarid region. J. Plant Nutr 32:1768–1787
Habtegebrial HK, Ram SB, Aune JB (2007) Wheat response to N2 fixed by faba bean (Vicia faba L.) as affected by sulfur fertilization and rhizobial inoculation in semi-arid Northern Ethiopia. J Plant Nutr Soil Sci 170(3):412–418
Habtegebrial K, Mersha S, Habtu S (2013) Nitrogen and sulphur fertilizers effects on yield, nitrogen uptake and nitrogen use efficiency of upland rice variety on irrigated Fluvisols of the Afar region, Ethiopia. J Soil Sci Env Mgt 4:62–70
Haileselassie B, Stomph TJ, Hoffland E (2011) Teff (Eragrostis tef) production constraints on Vertisols in Ethiopia: farmers' perceptions and evaluation of low soil zinc as yield-limiting factor. Soil Sci Plant Nutr 57:587–596
Hedges LV, Gurevitch J, Curtis PS (1999) The meta-analysis of response ratios in experimental ecology. Ecology 80:1150–1156
Hossard L, Archer DW, Bertrand M, Colnenne-David C, Debaeke P, Ernfors M, Jeuffroy M, Munier-Jolain N, Nilsson C, Sanford GR, Snapp SS, Jensen ES, Makowski D (2016) A meta-analysis of maize and wheat yields in low-input vs. conventional and organic systems. Agron J 108:1155–1167. doi:10.2134/agronj2015.0512
Huising J, Zingore S, Kihara J, Nziguheba G (2013) Diagnostic trials: a practical guide and instruction manual. African Soil Information Service, Nairobi, 53 p
Joy EJM, Stein AJ, Young SD, Ander EL, Watts MJ, Broadley MR (2015) Zinc-enriched fertilisers as a potential public health intervention in Africa. Plant Soil 389:1–24
Kang BT, Osiname OA (1976) Sulfur response of maize in Western Nigeria. Agron J 68:333–336
Kang BT, Osiname OA (1985) Micronutrient problems in tropical Africa. Fertil res 7(1–3):131–150
Kayode GO (1984) Effect of iron on maize yields in forest and Savanna zones of Nigeria. Exp Agric 20:335–337
Kayode GO, Agboola AA (1985) Macro and micro-nutrient effects on the yield and nutrient concentration of maize (Zea mays L.) in South Western Nigeria. Nutr Cycl Agroecosyst 8(2):129–135
Kihara J, Njoroge S (2013) Phosphorus agronomic efficiency in maize-based cropping systems: a focus on western Kenya. Field crops Res 150:1–8. doi:10.1016/j.fcr.2013.05.025
Kihara J, Nziguheba G, Zingore S, Coulibaly A, Esilaba A, Kabambe V, Njoroge S, Palm C, Huising J (2016) Understanding variability in crop response to fertilizer and amendments in sub-Saharan Africa. Agric Ecosyst Environ 229:1–12. doi:10.1016/j.agee.2016.05.012
Koné B, Amadji GL, Aliou S, Diatta S, Akakpo C (2011) Nutrient constraint and yield potential of rice on upland soil in the south of the Dahoumey gap of West Africa. Arch Agron Soil Sci 57(7):763–774
Kone B, Fofana M, Sorho F, Diatta S, Ogunbayo A, Sie M (2014) Nutrient constraint of rainfed rice production in foot slope soil of Guinea Forest in Côte d’Ivoire. Arch Agron Soil Sci 60(6):735–746
Kurwakumire N, Chikowo R, Zingore S, Mtambanengwe F, Mapfumo P, Snapp S, Johnston A (2015) Nutrient Management Strategies on Heterogeneously Fertile Granitic-Derived Soils in Subhumid Zimbabwe. Agron J 107(3):1068–1076
Ladha JK, Pathak H, Krupnik TJ, Six J, van Kessel C (2005) Efficiency of fertilizer nitrogen in cereal production: retrospects and prospects. Adv Agron 87:85–156. doi:10.1016/S0065-2113(05)87003-8
Leonardo WJ, van de Ven GWJ, Udo H, Kanellopoulos A, Sitoe A, Giller KE (2015) Labour not land constrains agricultural production and food self-sufficiency in maize-based smallholder farming systems in Mozambique. Food Sec 7:857–874. doi:10.1007/s12571-015-0480-7
Lisuma JB, Semoka JM, Semu E (2006) Maize yield response and nutrient uptake after micronutrient application on a volcanic soil. Agron J 98(2):402–406
Lopes AS (1980) Micronutrients in soils of the tropics as constraints to food production. In: Drosdoff M, Zandstra H, Rockwood WG (eds) Priorities for alleviating soil-related constraints to food production in the tropics. International Rice Research Institute, Los Banos, pp 277–298
Manzeke GM, Mtambanengwe F, Nezomba H, Mapfumo P (2014) Zinc fertilization influence on maize productivity and grain nutritional quality under integrated soil fertility management in Zimbabwe. Field Crop Res 166:128–136
Ndakidemi PA, Semoka JMR (2006) Soil fertility survey in western Usambara Mountains, northern Tanzania. Pedosphere 16(2):237–244. doi:10.1016/S1002-0160(06)60049-0
Nesgea S, Gebrekidan H, Sharma JJ, Berhe T (2012) Effects of nitrogen sources and application time on yield attributes, yield and grain protein of rain-fed NERICA-3 rice in Gambella, Ethiopia. Int J Agro Agri Res 2(9):14–32
Nyalemegbe KK, Hotsonyame GK, Ofori F, Osakpa TY (2012) Comparative study of the efficacy of actyva compound fertilizer (N23 P10 K5 3S 2MgO 0.3 Zn) on maize cultivation in the coastal savanna and the humid forest ecologies of Ghana. Int Res J Agric Sci Soil Sci 2(1):8–16
Nziguheba G, Tossah BK, Diels J, Franke AC, Aihou K, Iwuafor EN, Nwoke C, Merckx R (. (2009) Assessment of nutrient deficiencies in maize in nutrient omission trials and long-term field experiments in the West African Savanna. Plant Soil 314(1-2):143
Ojeniyi SO, Kayode GO (1993) Response of maize to copper and sulfur in tropical regions. J Agric Sci 120:295–299. doi:10.1017/S0021859600076450
Olivier K, Cherif M, Kone B, Emmanuel D, Firmin KK (2014) Growth, yields and ratooning performance of lowland rice Nerica l14 as affected by different fertilizers. Ind J Sci Res Tech 2(2):18–24
Oseni TO (2009) Growth and zinc uptake of sorghum and cowpea in response to phosphorus and zinc fertilization. World J Agric Sci 5(6):670–674
Osiname OA, Kang BT, Schulte EE, Corey RB (1973) Zinc response of maize (Zea mays L.) grown on sandy Inceptisols in western Nigeria. Agron J 65(6):875–877
Oyinlola EY, Chude VO (2010) Status of available micronutrients of the basement Complex rock-derived Alfisols in northern Nigeria Savanna. Trop Subtrop Agroecosyst 12:229–237
Philibert A, Loyce C, Makowski D (2012) Assessment of the quality of meta-analysis in agronomy. Agric Ecosyst Environ 148:72–82. doi:10.1016/j.agee.2011.12.003
Rechiatu A, Ewusi-Mensah N, Abaidoo RC (2015) Response of Soybean (Glycine max L.) to Rhizobia Inoculation and Molybdenum Application in the Northern Savannah Zones of Ghana. J Plant Sci 3(2):64–70. doi:10.11648/j.jps.20150302.14
Ryan J, Rashid A, Torrent J, Kwong YS, Ibrikci H, Sommer R, Bulent EE (2013) Micronutrient constraints to crop production in the Middle East–west Asia region: significance, research, and management. Adv Agron 122:1–84. doi:10.1016/b978-0-12-417187-9.00001-2
Sahrawat KL, Wani SP, Pardhasaradhi G, Murthy KVS (2010) Diagnosis of secondary and micronutrient deficiencies and their management in rainfed agroecosystems: case study from Indian semi-arid tropics. Commun Soil Sci Plant Anal 41:346–360. doi:10.1080/00103620903462340
Sileshi G, Akinnifesi FK, Debusho LK, Beedy T, Ajayi OC, Mong’omba S (2010) Variation in maize yield gaps with plant nutrient inputs, soil type and climate across sub-Saharan Africa. Field Crops Res 116:1–13. doi:10.1016/j.fcr.2009.11.014
Sillanpaa M (1982) Micronutrients and the nutrient status of soils: a global study, Issue 48. FAO, Rome
Snapp SS (1998) Soil nutrient status of smallholder farms in Malawi. Commun Soil Sci Plant Anal 29:2571–2588. doi:10.1080/00103629809370135
Soleimani R (2012) Cumulative and residual effects of zinc sulfate on grain yield, zinc, iron, and copper concentration in corn and wheat. J Plant Nutr 35:85–92. doi:10.1080/01904167.2012.631669
Stoorvogel JJ, Smaling EMA, Hanssen BH (1993) Calculating soil nutrient balances in Africa at different scales. Fert Res 35:227–285. doi:10.1007/BF00750641
Tittonnell P, Giller KE (2013) When yield gaps are poverty traps: the paradigm of ecological intensification in African smallholder agriculture. Field Crops Res 143:76–90. doi:10.1016/j.fcr.2012.10.007
Van Asten PJA, Barro SE, Wopereis MCS, Defoer T (2004) Using farmer knowledge to combat low productive spots in rice fields of a Sahelian irrigation scheme. Land degrad Develop 15:383–396. doi:10.1002/ldr.619
Vanlauwe B, Kihara J, Chivenge P, Pypers P, Coe R, Six J (2011) Agronomic use efficiency of N fertilizer in maize-based systems in sub-Saharan Africa within the context of integrated soil fertility management. Plant Soil 339:35–50. doi:10.1007/s11104-010-0462-7
Vanlauwe B, Descheemaeker K, Giller KE, Huising J, Merckx R, Nziguheba G, Wendt J, Zingore S (2015) Integrated soil fertility management in sub-Saharan Africa: unravelling local adaptation. Soil 1:491–508. doi:10.5194/soil-1-491-2015
Voortman RL (2012) Micronutrients in agriculture and the world food system—future scarcity and implications. In: Scarcity of micronutrients in soil, food and mineral resources—background report of the platform Agriculture, innovation and society (LIS)
Weil RR, Mughogho SK (1999) Sulfur nutrition of maize in four regions of Malawi. Agron J 92(4):649–656. doi:10.2134/agronj2000.924649x
Wopereis CSM, Diagne A, Johnson DE, Seck PA (2013) Realizing Africa’s rice promise: priorities for action. In: Wopereis CSM, Johnson DE, Nourollah A, Tollens E, Jalloh A (eds) Realizing Africa’s rice promise. CAB International. CPI Group (UK) Ltd, Croydon, pp 424–436
Yerokun OA, Chirwa M (2014) Soil and foliar application of Zinc to maize and wheat grown on a Zambian Alfisol. Afr J Agric Res 9(11):963–970