中国の主要なトウモロコシ生産地域における穀物微量栄養素濃度の地理的空間的変動の主要な要因を特定する。

Identifying key drivers for geospatial variation of grain micronutrient concentrations in major maize production regions of China.

• Qing-Yue Zhao
• Shi-Jie Xu
• Wu-Shuai Zhang
• Zhe Zhang
• Zhi Yao
• Xin-Ping Chen
• Chun-Qin Zou

抄録

微量栄養素の欠乏は世界中で蔓延している健康問題である。トウモロコシの穀物中の微量栄養素の適切な濃度を維持することは、人間の健康にとって極めて重要である。我々は、中国のトウモロコシ粒に含まれる微量栄養素の全体的な状態と地理的変動を調査し、その主要な要因を特定した。2017年に中国の4つの主要なトウモロコシ生産地で、農家の畑から980組の土壌と穀物サンプルを採取して現地調査を実施した。全国規模では、穀物の亜鉛（Zn）、鉄（Fe）、マンガン（Mn）、銅（Cu）の濃度は大きく変動し、平均値はそれぞれ17.4、17.3、4.9、1.5"Zs_A0"mg"Zs_A0"kgであり、穀物のZnとFeの濃度とバイオ強化目標値との間には確固たるギャップがあることが示唆された。穀物中のZn、Mn、Cuの濃度には有意な地域差が見られましたが、鉄ではなく、中国南西部でははるかに高い濃度が見られました。Zn、Fe、Cu の栄養収量は、エネルギーと Mn の収量よりも低く、現在のトウモロコシ生産システムでは、エネルギーと微量栄養素のバランスが取れていないことを示しています。穀物の Zn、Fe、Mn、Cu は、ほとんどの試験地域でトウモロコシの収量と負の相関があった。窒素（N）率の増加は穀物の Zn と Cu に正の影響を与え、リン（P）率の増加は穀物の Zn と Fe に負の影響を与えた。鉄以外では、土壌中の利用可能な Zn、Mn、Cu は、それぞれ穀物の Zn、Mn、Cu 濃度に有意な正の影響を与えた。土壌pHの低下と有機物含有量の増加は、穀物中の鉄とマンガンの蓄積を増加させる可能性がある。穀物中の Zn と Cu 濃度は、土壌中の利用可能な P が減少するにつれて増加した。本研究で考慮された要因のうち、穀物の収量、N と P の割合、土壌 pH、有機物は穀物の微量栄養素の状態に影響を与える主な要因であり、トウモロコシの穀物の生産と栄養の品質におい て、より広範囲に考慮されるべきである。

Micronutrient deficiencies are prevalent health problems worldwide. The maintenance of adequate concentrations of micronutrients in maize grain is crucial for human health. We investigated the overall status and geospatial variation of micronutrients in Chinese maize grains and identified their key drivers. A field survey was conducted in four major maize production areas of China in 2017 with 980 pairs of soil and grain samples collected from famers' fields. At a national scale, grain zinc (Zn), iron (Fe), manganese (Mn) and copper (Cu) concentrations varied substantially, with average values of 17.4, 17.3, 4.9, and 1.5 mg kg, respectively, suggesting a solid gap between grain Zn and Fe concentrations and the biofortification target values. Significant regional difference in the concentrations of Zn, Mn and Cu, but not Fe, were observed in grain, with much higher levels in Southwest China. The nutritional yields of Zn, Fe and Cu were lower than the energy and Mn yields, indicating an unbalanced output between energy and micronutrients in current maize production system. Grain Zn, Fe, Mn and Cu correlated negatively with maize yield in most test regions. Increased nitrogen (N) rate positively affected grain Zn and Cu, while increased phosphorus (P) rate negatively affects grain Zn and Fe. Apart from Fe, available Zn, Mn and Cu in soil exerted significant positive effects on grain Zn, Mn and Cu concentrations, respectively. Decrease in soil pH and increase in the organic matter content may increase the accumulation of Fe and Mn in grain. Grain Zn and Cu concentrations increased as available soil P decreased. Of the factors considered in this study, grain yield, N and P rates, soil pH and organic matter were the main factors that affect grain micronutrient status and should be more extensively considered in the production and nutritional quality of maize grain.

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