{"id":8113,"date":"2026-04-03T11:32:35","date_gmt":"2026-04-03T11:32:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/joy-adiele\/"},"modified":"2026-04-23T09:02:07","modified_gmt":"2026-04-23T09:02:07","slug":"joy-adiele","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/joy-adiele\/","title":{"rendered":"Joy Adiele"},"content":{"rendered":"","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":8,"featured_media":14114,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-8113","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Growing out of hunger: Towards an improved understanding of the water and nutrient limited yield of cassava","samenvatting":"Er bestaan veel studies die het belang van cassave voor voedselzekerheid en economische groei onderstrepen. Desondanks is onbekend hoeveel cassave in potentie kan opbrengen; de huidige gemiddelde opbrengsten per hectare zijn al gedurende vele jaren laag. Bemesting zou de productiviteit van cassave enorm kunnen verhogen, zoals aangetoond door de grote opbrengsten die met bemestingen zijn behaald in Zuid-Amerika, Azi\u00eb en Australi\u00eb. Om dit te testen in de context van West-Afrika (WA) is er een tweejarige studie gedaan op velden van boeren tussen 2016 en 2018. De onderzoeksvelden bevonden zich in drie agro-ecologische zones (AEZs) in Nigeria (regenwoud \u2013 Cross River State, overgangsregenwoud \u2013 Edo State, en Guinea savanne \u2013 Benue State). Als behandelingen zijn de meststoffen N, P, K, secundaire en micronutri\u00ebnten in verschillende hoeveelheden en combinaties gegeven aan cassave cultivar TME 419. De respons van cassave op de N, P en K gift was groot in elk van de AEZs, en de hoogste gemeten wortelopbrengst was 35 t droge stof ha-1. De nutri\u00ebntenterugwinning en de productie namen toe wanneer er meer K werd gegeven, in combinatie met grote hoeveelheden N en P. Deze resultaten tonen aan dat de agronomische en de fysiologische gebruikseffici\u00ebntie van nutri\u00ebnten hoger is voor cassave dan voor granen. Dat betekent dat het risico op nutri\u00ebntenverliezen naar het milieu lager is voor cassave dan voor granen, maar dat er wel een risico is op bodemverarming door de relatief grote nutri\u00ebntenopname, met name als stengels en bladeren van het veld gehaald worden.\n\nDe gerealiseerde opbrengsten van cassave waren hoger dan die gemeten in eerdere experimenten en simulaties in gewasmodellen. Dit betekende dat de gewasparameters in simulatiemodellen opnieuw gekalibreerd moesten worden. Dit is gedaan voor het LINTUL-Cassava model aan de hand van de data uit 2016 van het experiment in Edo, waar wij ook gegevens hebben verzameld over de lichtonderschepping, de lichtbenuttingseffici\u00ebntie en de verdeling van assimilaten over de plantorganen van cassave onder optimale omstandigheden. De voorspellingkracht van het model is vervolgens getest met de data van de andere experimenten. Gedurende het groeiseizoen was de gemiddelde gemeten benuttingseffici\u00ebntie van onderschept licht in fotosynthetisch actieve golflengten 2.8 g DM MJ-1, de licht extinctieco\u00ebffici\u00ebnt (k) 0.67, en de gemiddelde lichtonderschepping 80%. Deze waarden waren groter dan eerder gerapporteerd voor cassave. Met gekalibreerde parameters kon het LINTUL-Cassava model de cassave-opbrengsten aan het eind van het groeiseizoen onder water-gelimiteerde condities nauwkeurig berekenen.\n\nEr is slechts beperkt informatie beschikbaar over de nutri\u00ebntenopname en -verdeling door cassave gedurende de groeicyclus, met name onder West-Afrikaanse condities. Deze kennis is echter noodzakelijk om de nutri\u00ebntengift aan te kunnen passen aan de vari\u00ebrende vraag van cassave, om daarmee nutri\u00ebntentekorten en -overschotten te voorkomen. We onderzochten daarom hoe nutri\u00ebntenopname van cassave afhing van de nutri\u00ebntengift en kwantificeerden de verdeling van N, P en K over de plantorganen en bepaalden daarmee verdunningscurves en indicatoren voor de nutri\u00ebntenstatus in cassave. De verdunning van nutri\u00ebnten was groter voor cassave dan voor de meeste andere gewassen. Met deze gegevens kunnen gewasmodellen verbeterd worden om beter te begrijpen hoe gewasgroei afhangt van de beperkte beschikbaarheid van nutri\u00ebnten en water, onder diverse omstandigheden, om daarmee onder andere de bemesting van cassave verder te optimaliseren.\n\nDe huidige dynamische gewasgroeimodellen voor veldgewassen zijn nog niet in staat om de interacties tussen de beschikbare nutri\u00ebnten in de bodem en de nutri\u00ebntenvraag van een gewas gedurende een groeiseizoen mee te nemen. Met de kennis opgedaan in deze studie, betreffende de gewasvraag naar N, P en K en de opnamepatronen onder verschillende omstandigheden en bemestingsregimes, is een simulatiemodel ontwikkeld: LINTUL-Cassava-NPK. Dit is een dynamisch gewasmodel dat de potenti\u00eble en de door water en nutri\u00ebnt gelimiteerde groei en opbrengst van cassave simuleert. Daarnaast schat het model de gewasopname van N, P en K. Deze schattingen van nutri\u00ebntenopname en wortelopbrengsten kwamen goed overeen met de gemeten waarden in de proeven. De resultaten van het model geven aan dat er meer N nodig is aan het begin van het groeiseizoen, en dat er meer K nodig is in een later stadium voor maximale groei en minimaal nutri\u00ebntenverlies. Het LINTUL-Cassava-NPK model draagt bij tot een beter begrip van de variaties in zowel de opname en de benuttingseffici\u00ebntie van de gegeven N, P en K door cassave in verschillende gebieden en seizoenen. Het model dient nog verder getest te worden, met name onder diverse condities van waterlimitatie.\n\nOm de cassave-opbrengsten te verhogen is grondig inzicht nodig in de factoren die de gewasgroei beperken. Voor een goede opbrengst is een optimale plantdichtheid en een goede grondbewerking nodig, bijvoorbeeld door het telen van cassave op ruggen. De initi\u00eble loofontwikkeling van cassave gaat normaal gesproken traag, het duurt ongeveer 80 dagen om een bladindex van \u00e9\u00e9n te bereiken. Dit maakt dat cassave in het nadeel is in de competitie met onkruiden om licht, water en nutri\u00ebnten. In onze studie werd een veel hogere bladindex bereikt die gedurende het seizoen op een voldoende niveau werd gehandhaafd voor goede gewasgroei in Edo en Cross River. Een goede landbewerking, gebruik van hoogwaardig plantmateriaal van verbeterde cultivars met een optimale plantdichtheid en gebalanceerde bemestingsgiften kan vroege groei stimuleren, waardoor het gewas het veld snel bedekt. Cassave wordt vaak geteeld door boeren met beperkte middelen op arme gronden. Veel boeren zijn ervan overtuigd geraakt dat het niet nodig is om cassave te bemesten omdat cassave groeit op arme gronden waar andere gewassen falen. Bemestingsproeven met kleine bemestingsgiften resulteerden in een slechte respons, doordat er vaak een ongebalanceerde N, P en K bemesting werd gegeven met een relatieve overmaat aan N. Onze resultaten laten zien dat een te kleine gift van K leidt tot een slechte opbrengstrespons van cassave op N. Een gebalanceerde nutri\u00ebntengift met voldoende N, P en K gaf een positieve synergistische interactie met extra opbrengst, door een continuerende groei in de periode met weinig regen terwijl de nutri\u00ebntopname in de drogere periode beperkt was.\n\nVerbeterde teeltmethoden die zowel de nutri\u00ebntenbenutting als de gewasproductie verbeteren zonder nadelige effecten op de langere termijn zijn essentieel: opbrengstverhoging is de sleutelstrategie voor voedselzekerheid. Onze resultaten laten zien dat het mogelijk is om met cassave een hoge benuttingseffici\u00ebntie van de gegeven bemesting te halen bij grote giften, mits de gewasvraag veel groter is dan het aanbod van beschikbare nutri\u00ebnten in de bodem en de groeiomstandigheden gunstig zijn. De agronomische effici\u00ebntie en terugwinningseffici\u00ebntie van de gegeven meststoffen was in de proeven in Benue laag ten opzichte van de proeven in Cross River en Edo. Dit geeft aan dat de bemestingsgiften aangepast moeten worden aan de groeiomstandigheden en de potenti\u00eble productie van de locatie. De huidige teeltmethoden voor cassave in WA, inclusief Nigeria, dragen bij aan de lage opbrengsten. In de praktijk hangt het tijdstip van planten af van de start van het regenseizoen. Inzichten uit onze studie laten zien dat een dergelijke strategie met planten in de periode van april tot juni en een oogst na 12 maanden leidt tot groeivertraging tijdens de periode van wortelvulling door droogte en een verminderde opbrengst door de korte groeiperiode na de droogteperiode. Zonder beregening geeft een later tijdstip van planten in het midden van het regenseizoen (augustus-september) een adequate eerste groei en een periode van sterke groei na de droogte met een hogere lichtbenutting als het gewas 7-8 maanden in het veld staat. Deze strategie geeft het gewas voldoende tijd om te herstellen van de droogte en daardoor een hogere opbrengst, zoals we hebben waargenomen in het groeiseizoen van 2016 in Benue.\n\nResultaten van mijn studie verbeterden het LINTUL-Cassava model onder water-gelimiteerde condities en vormden de empirische basis en een theoretische fundering van nutri\u00ebntbeperkte gewasgroeimodellering. Het LINTUL-Cassava-NPK model geeft inzicht in de interacties tussen N, P en K bemestingen en de optimale bemestingsmomenten in het groeiseizoen. Dit is belangrijk omdat hiermee de nutri\u00ebntverliezen beperkt kunnen worden bij een verbeterde gewasopbrengst, door de juiste hoeveelheid meststoffen op het goede moment toe te dienen. De verkregen inzichten kunnen de adviezen ter ondersteuning van de cassaveteelt ondersteunen en verbeteren. Cassave met hoge opbrengsten kan een sleutelrol spelen om aan de groeiende toekomstige vraag naar voedsel en landbouwproducten te voldoen vanwege de hoge nutri\u00ebnteffici\u00ebntie en een grote energetische waarde van cassavewortels. Bij een beperkte N-beschikbaarheid geeft cassave veel meer energie per kg gegeven N dan mais. Cassave wordt in Nigeria vooral geteeld voor de eigen markt. De verwachtingen voor een toenemende cassaveproductie zijn veelbelovend, omdat door de productie en export van hoogwaardige cassavezetmeel en chips buitenlandse valuta worden verdiend en de rurale en economische ontwikkelingen worden versneld. De sterke respons op bemesting laat zien dat de Nigeriaanse economie nog sterk zou kunnen verbeteren door een verhoogde productie en verwerking van cassave. Cassave kan als grondstof dienen voor een reeks aan producten waarmee zowel de binnen- als buitenlandse vraag vergroot wordt, en kan bijdragen aan economische groei en de lang nagestreefde transformatie in de landbouw van Nigeria.","summary":"Many studies have been done to elucidate the relevance of cassava for food security and economic growth. Yet, its potential yield in SSA is unknown and the productivity on a land area basis has remained low. Fertilizers can enhance cassava yield tremendously, this is confirmed by large yields reported by scientists from South America, Asia and Australia. To test this knowledge in West African (WA) environment, a two-year on-farm study was done from 2016 to 2018. The experiment fields were located in three agro-ecological zones (AEZs) (Rain Forest \u2013 Cross River, Transition Rain Forest - Edo, and Guinea Savanna - Benue). Treatments were N, P, K, secondary and micronutrients applied in different amounts and combinations to cassava cultivar TME 419. Strong responses of cassava to applied N, P and K fertilizers were obtained across the different agro-ecologies, with the largest storage root yield recorded of about 35 t ha-1. The recovery of nutrients and the yield response to K increased with increasing rates of K applied when both N and P were also applied in large amounts. The results show that agronomic and internal utilization efficiency of nutrients by cassava are larger than for cereals. This indicates that environmental risks are less, but at the same time risks of mining soil nutrient reserves are larger with cassava, especially if also stems and leaves are removed from the field.\n\nThe observed storage root yields obtained were larger than those previously recorded in experiments and simulated by crop growth models. This indicates that crop parameters used in the simulation models needed to be re-calibrated. So we sought to understand the temporal dynamics of light interception in cassava, determine radiation use efficiency and photo-assimilate partitioning of cassava under optimal conditions. Then calibrate the LINTUL-Cassava model with data from the 2016 experiment in Edo and test the yield prediction accuracy with observations from other field experiments. Measured seasonal average RUE values of 2.8 g DM MJ IPAR, light extinction coefficient (k) of 0.67 and 80 % light intercepted were much larger than reported earlier for cassava. Overall, with re-calibrated parameters the LINTUL-Cassava model accurately estimated the storage root yield at the end of the growing season under rainfed conditions.\n\nInformation about nutrient uptake and dilution patterns of cassava during the growth cycle is limited, especially for WA growing conditions. This knowledge is necessary to understand the temporal nutrient demands of cassava and to identify best management practices that prevent nutrient deficiency or excess use. Hence we studied the nutrient uptake of cassava as affected by fertilizer application, quantified the proportions of N, P and K in plant-parts and established nutrient dilution curves and nutrition indices for cassava. Nutrient demand differed across the phenological stages of cassava, providing means to optimize nutritional management and timing of applications for maximum yield response. Nutrient uptake rates peaked at about four months after planting. Also, nutrient dilution curves for N, P and K were quantified for the first time in cassava. We observed stronger nutrient dilution coefficients than those reported for most crops. These insights underpin nutrient-limited crop growth models that are needed to further optimize nutrition and to understand how water and nutrient limitations interact with crop growth rates under a range of environments and nutrient availabilities.\n\nCrop growth modelling has yet to include the simulation of NPK interactions and relation between soil available nutrients and crop demand over time. The knowledge about nutrient (N, P and K) demand and uptake patterns under both ample and deficient conditions in cassava as obtained from this study were used to develop a simulation model. LINTUL-Cassava-NPK, a dynamic crop growth model for cassava that simulates potential, water limited and N, P and K limited growth was developed and tested. The model calculates the stress effects due to inadequate water availability or N, P and K supply on crop growth rates and yield of cassava, and provides estimates of total uptakes of N, P and K. The predicted uptakes of N, P and K and dry matter yields of storage roots were in good agreement with observed values. The modelling results suggest that more N is needed at the onset of the season, while more K needs to be applied at a later stage for maximum growth with minimum losses. Overall, the LINTUL-Cassava-NPK model can help to better understand variations in nutrient recovery and nutrient use efficiency of cassava across sites and seasons. However, it requires further testing, especially under a range of water limited conditions.\n\nIncreasing cassava yield requires an in-depth understanding of limitations in growth. Optimum plant population densities are required for good yield. Also, good land preparation such as \u2018the ridge land management system\u2019 enhances cassava growth. Canopy development of cassava at the initial growth stage is slow, it takes about 80 days after planting to attain an LAI of one. This makes cassava a poor competitor with weeds, for light, water and nutrients. Hence, enhancing radiation use efficiency is required to increase cassava yield. In our study, LAI and intercepted light were maintained at sufficient high levels for good crop growth. Overall, good land preparation, selection of high-quality planting material from improved cultivars, optimum planting density and appropriate and balanced fertilizer rates, can stimulate early cassava growth and rapid canopy closure. Cassava is often grown by resource-poor farmers who operate under limited resources. Its ability to produce where other crops fail has led many to believe that cassava does not require fertilizers. Fertilizer response trials on cassava show poor yield responses at low nutrient rates. Furthermore, unbalanced N, P and K rates, where in most cases too much N is applied, contribute to the limited response of cassava to applied fertilizers. Our results show that without adequate K supply, cassava responds poorly to N fertilizers. At balanced rates, there is a positive synergistic interaction between N and K on assimilate production, nutrient uptake, yield formation and stress tolerance. Therefore, poor cassava yield responses to fertilizer applications in SSA are related to imbalanced nutrient supply, low application rates, wrong timing of application, poor weed management etc.\n\nImproved crop management practises that improve both NUE and productivity without negative consequences for the long term are essential: increasing yields is the key strategy for food security. Our results show that it is possible to achieve high NUE with cassava at relatively large fertilizer rates, but only when crop nutrient demand is much larger than the indigenous supply and growing conditions are favourable. The lowest agronomic efficiency (AE) and recovery efficiency (RE) obtained from Benue (Guinea Savanna) reflects the need for adjustment of fertilizer applications to the production potential of the different locations (agro-ecologies) as well as to improve management of other factors. Current management practices for growing cassava in WA, for instance Nigeria may be contributing to the low yields. In practice, the most suitable planting time of cassava in a particular locality is usually determined by onset of rains. Insights from our study show that cassava planted with the first rains (April \u2013 June) with the intention to harvest at 12 MAP, undergoes enormous yield losses due to the regrowth that occurs with the return of rains from April of the following year. Under rainfed conditions, planting cassava in the middle of the rainy season (August \u2013 September) would allow for adequate crop establishment before the onset of the seasonal dry period. Crop growth continues with rapid regeneration and higher photosynthetic capacity with the return of rains, when the crop is still about 7 or 8 months old. This allows an adequate time for recovery from drought and consequently a large yield at harvest, as was the case in Benue during the 2016 growing season.\n\nResults from our study improved the performance of LINTUL-Cassava model under rain-fed systems and formed the empirical and theoretical foundations of nutrient-limited cassava growth modelling. The LINTUL-Cassava-NPK model provides insight in best times of nutrient application in the season. This will help to reduce nutrient losses and maximize yield by applying the required amounts at the proper time. The knowledge provided will be useful and can improve agricultural decision support tools. High-yielding cassava can play a key role towards meeting the increasing demand for food and agro-based products, because of its high energy content and efficiency. Under limited N availability, applying fertilizer to cassava results in more energy per kg N applied with lower environmental risks than for maize. Cassava is produced mainly for the domestic market in Nigeria. Outlook for increased cassava production is promising as it can spur rural and economic development through production, marketing and export of high quality cassava starch and chips to earn foreign exchange. The large yield response obtained in this study indicates that Nigeria economy could still be improved through cassava production. Cassava could become the raw material base for an array of processed products that would increase the demand and contribute to the long sought agricultural transformation and economic growth in Nigeria. Most especially, findings from our work will be useful in developing technologies for good agronomic practices that will support sustainable cassava production.","auteur":"Joy Adiele","auteur_slug":"joy-adiele","publicatiedatum":"30 juni 2020","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/joyadiele?iframe=true","url_download_pdf":"","url_epub":"","ordernummer":"FTP-202604031128","isbn":"978-94-6395-420-4","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":14114,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/8113","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8113"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/8113\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8116,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/8113\/revisions\/8116"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/14114"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8113"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=8113"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}