《Journal of Agriculture and Food Research》:Food system enablers and constraints of biofortified cassava in Sub-Saharan Africa: a systematic review
木薯生物强化(biofortification)为解决撒哈拉以南非洲(SSA)持续存在的微量营养素缺乏症提供了一种有前景的策略,在该地区,由于气候变化、贫困和膳食多样性有限,粮食和营养不安全问题仍然严峻。本系统综述(systematic review)综合了关于SSA生物强化木薯现状的证据,特别关注影响其开发、推广和潜在推广的粮食系统(food-system)促进因素(enablers)和制约因素(constraints)。遵循PRISMA 2020指南,在AJOL、Scopus、Research4Life、PubMed及其他相关来源进行了全面检索,并使用Mendeley Desktop进行文献管理。符合条件的研究考察了SSA粮食系统背景下的生物强化木薯。共有52项研究符合纳入标准,研究集中在尼日利亚(n = 46),以及来自其他SSA国家(包括加纳[n=2]、肯尼亚[n=2]、乌干达[n=1]和塞拉利昂[n=1])的额外研究。所有研究均聚焦于维生素A原生物强化(provitamin A-biofortified)木薯。行动者层面的制约因素包括:认知有限、投入成本高、市场和信贷壁垒、社会文化偏好以及获得推广服务、土地和金融的不平等。系统层面的制约因素——种子体系薄弱、基础设施不足、政策支持有限以及气候相关干扰——进一步阻碍了推广努力。关键促进因素包括:营养意识提高、定期推广接触、合作社会员资格以及消费者和市场对生物强化木薯产品日益增长的兴趣。生物强化木薯可以为SSA的营养改善和粮食系统韧性做出有意义的贡献,但其影响取决于解决持续存在的系统层面和行动者层面的障碍。加强营养意识、种子和推广系统、价值链能力、政策支持和可持续融资,对于促进生物强化木薯更广泛的开发、推广、潜在推广及其融入区域粮食系统至关重要。
1.0 引言
生物强化(Biofortification)已成为一种可持续、具成本效益且基于食物的策略,用于应对微量营养素缺乏症,尤其是在难以获得工业强化食品和补充计划的农村人群。与在食品加工过程中添加营养素的传统强化不同,营养生物强化通过选择性育种或生物技术将必要的维生素和矿物质(如维生素A、铁和锌)整合到植物的遗传组成中,从而在作物生长期间提高其微量营养素含量。这一方法使社区能够通过其常规农业实践和饮食习惯获得营养丰富的食物,将营养直接嵌入粮食系统,并有助于长期公共卫生改善。
在撒哈拉以南非洲(SSA),微量营养素营养不良仍然是一个重大公共卫生挑战。粮农组织(FAO)等的全球估计显示,只有三分之一的儿童和三分之二的妇女达到最低膳食多样性,SSA的水平甚至更低。关键微量营养素(包括维生素A、铁和锌)的缺乏影响着数百万人,导致生长迟缓、免疫力受损以及对可预防疾病的易感性增加。为此,全球和区域研究计划(包括HarvestPlus、国际热带农业研究所(IITA)和国际热带农业中心(CIAT))已优先开发和推广生物强化主食作物。这些努力集中于提高广泛消费的作物(如玉米、豆类、甘薯、珍珠粟和木薯)的营养价值。其中,木薯(Manihot esculenta Crantz)因其在SSA高依赖木薯消费地区(包括西非[如尼日利亚和加纳]、中非[如刚果民主共和国DRC]和东非[如乌干达])的粮食安全、生计和国民经济中的核心作用而受到特别关注。作为一种耐旱、富含热量的块根作物,木薯为向SSA地区脆弱人群提供必需微量营养素提供了战略载体。
木薯在SSA广泛种植,是超过2亿人口的关键食物和收入来源。其广泛种植主要得益于对贫瘠土壤、干旱和其他恶劣环境条件的卓越耐受性。这些特性使木薯成为应对粮食短缺和气候或经济冲击的可靠缓冲,特别是对脆弱家庭而言。近期区域趋势的综合分析表明,2000年至2023年间,尼日利亚、DRC、莫桑比克、坦桑尼亚和加纳等主要生产国的木薯产量稳步增长,反映了人口增长、气候变率以及木薯相对于其他主食作物的耐受性。在几个SSA国家,木薯为近40%的人口提供了主要膳食能量来源,人均消费量高达每天每人800克,凸显了其在区域饮食和粮食安全中的核心作用。随着人口增长和气候变率的加剧,对木薯的依赖预计将增加,这凸显了通过生物强化提高其营养价值的紧迫性。
尽管木薯是SSA的主要主食,但传统的白肉品种能量密度高但必需微量营养素(如维生素A、铁和锌)含量低,使膳食多样性有限的人群面临缺乏风险。为弥补这一缺口,育种计划开发了富含维生素A原的“黄色”木薯,并正在推进增加铁和锌含量以及减少氰苷化合物以提高食品安全性的工作。尽管有这些创新以及生物强化木薯已被证实的营养益处,但与其他生物强化作物(如橙色果肉甘薯(OFSP)和高铁豆类)相比,其推广仍然有限。
虽然一些综述研究了中低收入国家以及特定国家背景(如尼日利亚)下生物强化木薯的可接受性、使用和推广,但这些研究主要集中于单项维度,包括农艺表现、消费者接受度或采用驱动因素,通常是孤立的。因此,对影响推广的系统性因素以及这些因素如何在SSA的生产、加工、分销、消费和政策环境中相互作用的更广泛理解仍然有限。在此背景下,本综述利用粮食系统视角综合了SSA生物强化木薯现状的证据,特别关注影响其开发、推广和潜在推广的促进因素和制约因素。通过整合跨粮食系统领域的证据并将其与营养、健康和福利结果联系起来,本综述旨在为正在进行的努力提供信息,以加强生物强化木薯在改善营养、增强韧性以及支持该地区更可持续和更公平的粮食系统方面的作用。
2.0 材料与方法
本系统综述(systematic review)依据《系统综述和荟萃分析优先报告条目》(PRISMA 2020)声明的指南进行。鉴于本研究旨在理解影响SSA生物强化木薯开发、推广和潜在推广的粮食系统促进因素和制约因素,采用SPIDER(样本、感兴趣现象、设计、评估、研究类型)框架来指导资格标准的制定和数据提取。该框架特别适合综合定性研究和混合方法研究,这些研究在农业研究中占主导地位。表1展示了SPIDER框架及其在本研究中的应用。
2.1 关键概念的操作性定义
为确保证据综合的清晰性和一致性,本综述对核心概念采用了操作性定义。这些术语用于指导数据提取和主题分析。表2展示了各概念的定义及说明性指标。
2.2 资格标准
纳入研究的标准包括:考察影响SSA生物强化木薯推广、采用、获取、加工、分销、营销或使用的粮食系统任何方面;且涉及至少一个SSA关键利益相关者群体(如农民、消费者、政策制定者、推广人员、研究人员、加工者、贸易商或其他价值链行动者),以确保研究结果反映真实的粮食系统动态。排除标准包括:缺乏SSA地理相关性、未聚焦于生物强化木薯、或仅报告纯技术或实验室结果而未将其与粮食系统条件联系的研究。表3展示了本综述的纳入和排除标准。
2.3 信息来源和检索策略
为识别关于SSA木薯生物强化的同行评审文献和灰色文献,进行了全面文献检索。首先在四个索引数据库(PubMed、Scopus、Research4Life和非洲在线期刊(AJOL))中进行检索,以确保农业和区域研究成果的广泛覆盖。检索策略由有经验的人员制定,使用了相关关键词和索引术语的组合,包括生物强化木薯、维生素A木薯、维生素A原木薯、黄色木薯、微量营养素强化木薯、铁生物强化木薯、锌生物强化木薯、木薯品种、改良木薯、木薯育种和生物强化块根作物。应用布尔运算符(AND, OR)为每个数据库定制语法(表4)。
为解决仅依赖索引期刊可能产生的发表偏倚,还对灰色文献和机构知识库进行了额外定向检索,包括CGSpace(国际农业研究磋商组织(CGIAR)机构知识库)、HarvestPlus证据和国家报告库以及全球改善营养联盟(GAIN)出版物。这些检索聚焦于与生物强化木薯开发、推广、规模化及粮食系统整合相关的评估报告、项目文件、技术工作文件和国家层面研究。
为最大程度地检索所有潜在相关文献,未对语言、出版年份或国家设置过滤器,并且检索策略有意避免添加与粮食系统或下游结果相关的术语,以免过早限制范围。初步检索于2025年10月进行,并于2026年5月6日更新。关于生物强化木薯的补充数据(如品种名称、微量营养素浓度、发布年份和地理分布)来自HarvestPlus生物强化作物发布数据库和粮食系统仪表盘。
2.4 研究选择和数据提取
在数据库检索后,所有检索到的记录均使用Mendeley v1.19.4进行整理和管理。将四个数据库的检索结果合并到单个库中,并系统性地删除重复条目。研究选择分两个阶段进行:(1)标题和摘要筛选;(2)全文审查。首先筛选所有标题和摘要以确定可能符合条件的研究,然后根据预定义的纳入和排除标准(表3)评估全文。在全文审查期间记录排除原因以确保透明度。整个筛选和选择过程遵循PRISMA 2020指南,并使用PRISMA流程图总结结果,显示已识别、筛选(含原因)和纳入的记录。提取的数据包括:作者和出版年份、研究国家、人群、所考察的生物强化木薯类型、粮食系统促进因素和制约因素或障碍、价值链或系统层面因素以及主要发现。
2.5 偏倚风险和质量评估
根据PRISMA 2020指南,对所有纳入研究进行了全面质量评价。鉴于研究设计的多样性,根据每项研究的设计选择适当且经过验证的工具来评估方法学质量和偏倚风险。使用的工具包括:乔安娜·布里格斯研究所(JBI)准实验研究关键评价清单(JBI-QES)、Cochrane偏倚风险2工具(RoB 2)、JBI分析性横断面研究关键评价清单(JBI-ACS)、混合方法评价工具(MMAT)2018版以及改良的实验室实验研究关键评价清单(MCAC-Lab)。所有纳入研究的方法学质量均使用适合每项研究设计的工具进行评价,所得质量评级和偏倚风险评估结果总结于表5。解释时,低质量研究存在重大方法学缺陷和高偏倚风险;中等质量研究满足若干质量标准但存在显著局限性;高质量研究满足大部分或全部评价标准,因此表现出低偏倚风险。
2.6 数据综合和呈现
本综述的发现根据PRISMA 2020指南进行分析和呈现。使用PRISMA流程图说明研究选择过程。开发表格摘要以呈现纳入研究的关键特征,如研究设计、人群、来源国以及所考察的生物强化木薯品种类型。采用主题框架分析对研究结果进行系统编码和组织,从而识别文献中的重复模式、背景影响和证据缺口。主题类别通过归纳和演绎两种方式开发,包括以下核心领域:粮食系统促进因素、系统层面动态以及粮食系统制约因素或障碍。采用叙述性综合方法整合跨研究的结果,描述趋同点和分歧点。
2.7 综述概念框架
本研究基于改编的粮食安全和营养问题高级别专家小组(HLPE-FSN)框架,采用粮食系统方法。该框架以包含四个相互作用的组成部分的粮食系统界面为中心:粮食可获得性和稳定性、粮食环境、消费者行为以及饮食。这些组成部分构成了一个动态系统,生物强化木薯通过该系统被生产、获取、推广和消费。粮食稳定性反映了供应可靠性和分销情况,而粮食环境通过认知和可负担性等因素塑造获取机会。消费者行为捕捉了采用和使用决策,这些决策影响饮食结果,包括质量、多样性、数量和安全性。该界面受到更广泛驱动因素以及关键行动者(包括生产者、价值链行动者、消费者和政策制定者)的影响。生物强化木薯供应系统(育种、种子系统、生产、加工和市场)支撑着这些相互作用。这些要素共同塑造了开发、推广、潜在推广和营养结果,对更广泛的社会、经济和环境影响做出贡献。指导本研究的概念框架见图1。
3.0 结果
3.1 研究识别和选择
检索和筛选过程总结于图2。从数据库检索(n=5,404)和其他来源(n=1,052)共识别出6,456条记录。删除1,193条重复记录后,保留5,263条独特记录用于标题和摘要筛选。其中,4,727条记录因不相关而被排除,导致536篇文章接受了全文资格评估。在全文阶段,484项研究因各种原因被排除,包括缺乏相关结果(n=293)、地理不符合条件(n=76)、聚焦于非生物强化木薯(n=115)以及其他标准如非英语语言或无法获取全文。最终,52项研究符合纳入标准并纳入最终综合。
3.2 纳入研究的特征和质量
表6展示了本综述纳入的52项研究的特征。尼日利亚占了研究的最大份额(n=46, 88%),此外还有在加纳(n=2)、肯尼亚(n=2)、乌干达(n=1)和塞拉利昂(n=1)进行的研究。所有纳入研究均聚焦于维生素A原生物强化木薯,通常称为“黄色木薯”。经常报告的品种包括TMS 07/0593 (UMUCASS 36)、TMS 01/1368、TMS 01/1371以及多个UMUCASS系列(如UMUCASS 37–54)。补充表1总结了每项纳入研究的质量评价和相应评价工具。大多数研究显示出较强的方法学严谨性,其中41项被评为高质量(符合80-100%的评价标准)。11项研究被评为中等质量,主要由于对混杂因素的识别有限或处理不当。
3.3 生物强化木薯品种的地理分布
图3展示了基于粮食系统仪表盘数据的非洲已发布或处于试验阶段的维生素A生物强化木薯品种的地理分布。地图显示,已发布品种(绿色)存在于尼日利亚、喀麦隆、DRC、塞拉利昂、加纳和马拉维。相比之下,包括肯尼亚、乌干达、坦桑尼亚、莫桑比克、赞比亚、埃塞俄比亚在内的几个国家正处于试验阶段(橙色),表明正在评估和适应当地条件的努力仍在进行中。非洲大片地区仍为灰色,表示没有可用数据或与生物强化木薯相关的活动有限。这种分布凸显了整个非洲大陆生物强化倡议进展的不均衡,西非和中非显示出已发布品种,而东非和南非则以试验为主导。
3.4 木薯品种发布的时间趋势
图4显示了2008年至2024年间在SSA发布的维生素A生物强化木薯品种的集中度。时间线表明,尼日利亚在品种发布方面一直处于领先地位,2011年引入了三个品种,2014年又引入了三个,2022年再引入三个。加纳也取得了显著进展,2019年发布了三个品种,2020年和2024年各发布了四个品种——这是记录中单年发布量最高的。DRC于2017年发布了三个品种,而塞拉利昂和喀麦隆分别于2014年和2019年各发布了一个品种。总体而言,趋势表明2017年后品种发布加速,加纳成为继尼日利亚之后的关键贡献者。
3.5 已发布品种中维生素A含量的变异
图5显示了在SSA发布的生物强化木薯品种的维生素A浓度(以ppm计)。各品种和各国的浓度差异很大。最高水平记录在刚果民主共和国的KINDISA品种中,为51 ppm,远超所有其他品种。尼日利亚品种紧随其后,UMUCASS 52(16.8 ppm)、UMUCASS 53(15.7 ppm)和UMUCASS 54(15.7 ppm)。在加纳品种中,CRI-Peprah和CRI-Mmofra Bankye的浓度最高,为12.7 ppm,其次是CRI-Manu(10.7 ppm),而CRI-Lizzy的浓度最低,为4.1 ppm。总体而言,这些结果揭示了已发布品种之间维生素A含量的显著变异性,其中DRC领先,其次是尼日利亚和加纳。
3.6 推广生物强化木薯的关键促进因素
表7总结了支持SSA生物强化木薯开发、推广和使用的关键促进因素。最常报告的促进因素是教育和营养意识的提高,这持续改善了对生物强化木薯健康益处的理解。定期与推广人员接触也被广泛引用为促进因素,增强了获得信息、种植材料和技术支持的机会。参与农民合作社发挥了重要作用,通过改善获得培训、投入品、信贷和市场信息的渠道。此外,生物强化木薯产品日益增长的市场需求被确定为推动生产和商业化的积极因素。
3.7 影响SSA生物强化木薯的粮食系统制约因素
3.7.1 影响SSA生物强化木薯的行动者层面制约因素
表8总结了纳入研究中报告的行动者层面制约因素。最常被识别的问题是缺乏认知或错误信息,其次是高昂的投入成本(由昂贵的种植茎和运输挑战驱动)。几项研究还注意到市场相关制约因素,包括市场准入薄弱、价格波动和商业化程度低。信贷限制被普遍报告,同时还有加工挑战,如营养损失、劳动密集型方法以及收获后技术不足。额外的制约因素包括对白肉木薯的强烈文化偏好、获得推广服务的机会有限、基于性别的土地和信贷获取差距以及土地保有权挑战,所有这些都限制了农民和消费者层面参与生物强化木薯。
3.7.2 影响SSA生物强化木薯的系统层面制约因素
表9总结了影响SSA生物强化木薯的系统层面制约因素。最常报告的限制因素是市场准入受限和缺乏正式种子系统,反映了商业化途径薄弱、市场联系分散以及种植材料分配无组织。基础设施薄弱(包括道路不足、储存和加工设施有限以及机械化程度低)也被广泛记录为高效分销和推广的障碍。几项研究强调了政策支持薄弱,表现为政府承诺不一致、激励有限和机构协调不力。额外的系统层面制约因素包括气候相关压力、基于性别的资源不平等以及价值链发展投资不足,所有这些都破坏了生物强化木薯的可持续扩张。
3.8 生物强化木薯的营养和健康结果
表10总结了选定研究中生物强化木薯的营养和健康结果。来自随机对照试验和实地观察研究的证据表明,生物强化(维生素A原)木薯在膳食维生素A摄入量、生化指标和选定健康结果方面带来了一致的改善。针对学龄前儿童的随机喂养试验表明,用生物强化黄色木薯替代白色木薯显著增加了中位维生素A摄入量,并降低了相对于估计需求量的摄入不足发生率。这些摄入增长转化为营养状况的统计学显著改善,包括在持续食用生物强化木薯后血清视黄醇浓度的增加。其他研究记录了生物强化木薯产品在满足儿童和妇女每日维生素A需求量方面的贡献,以及在常见消费加工形式中高类胡萝卜素保留率,支持了生物强化木薯沿典型价值链的营养相关性。
3.9 生物强化木薯的经济、生产力和福利影响
表11总结了选定研究中生物强化木薯的经济、生产力和福利影响。补充证据表明,生物强化木薯的采用为小农户和家庭带来了经济上有意义的收益。在多项研究中,生物强化木薯种植持续盈利,采用者实现了更高的净收入、有利的投资回报率以及相对于非采用者或常规品种更强的技术或经济效益指标。经常报告的生产力收益(包括更高的产量和产出)直接促进了收入增长。几项研究进一步记录了与采用相关的更广泛福利效应,包括贫困发生率降低、人均食物支出增加、膳食多样性改善以及自产食物消费持续时间延长。
4.0 讨论
4.1 生物强化木薯研究的地理集中性和性状焦点
本综述通过粮食系统视角综合了SSA生物强化木薯的证据,重点关注影响其开发、推广和推广的促进因素和制约因素。证据基础的一个显著特征是地理上集中在尼日利亚,尽管生物强化木薯品种已在多个SSA国家发布或试点。这种集中不仅仅反映研究偏见,更反映了各国粮食系统将品种开发转化为推广、采用、评估和推广的能力不均衡。尼日利亚的主导地位体现了相对成熟的木薯创新系统,其特点是持续投资、强大的国家和国际研究机构(尤其是IITA和国家根茎作物研究所)以及通过HarvestPlus等计划进行的长期捐助者参与。这些条件使研究能够超越育种和发布,进入推广、采用研究和粮食系统评估。相比之下,加纳、马拉维和喀麦隆等国家显示出品种发布的证据,但发布后研究相对有限,表明育种管道与下游证据生成之间存在脱节。在某些情况下(如马拉维),品种挫折(如与疾病相关的已发布材料召回)进一步限制了推广轨迹。这些模式表明,尼日利亚作为系统层面的案例,而非特定国家的焦点,说明了制度协调和连续性如何塑造证据生成、推广和扩展结果。
在不同背景下,文献绝大多数关注富含维生素A原(“黄色”)木薯,反映了其作为应对广泛维生素A缺乏症的优先选择,以及在SSA已推进到品种发布和大规模推广的现状。相比之下,其他性状(如铁和锌生物强化木薯)的证据仍然仅限于实验和商业前研究。尽管田间试验和基因型水平评估显示了显著的微量营养素增益,但这些性状尚未推进到监管批准、农民采用或粮食系统大规模整合。这一对比突显了品种开发与实际粮食系统部署之间更广泛的转化差距,强化了将技术可行性转化为制度、监管和市场准备的重要性。
4.2 推广和扩展生物强化木薯的粮食系统促进因素
本综述中确定的促进因素并非孤立驱动因素,而是通过相互作用的粮食系统和采用机制运作。借鉴创新扩散和粮食系统框架,生物强化木薯的推广和采用取决于感知相对优势、与现有实践的兼容性、可信的信息渠道以及涵盖从生产到消费的制度支持。在报告的促进因素中,营养知识和意识成为塑造农民和消费者行为的一致主导因素。研究一致表明,认知和营养信息通过将根颜色从感知的质量缺陷重新定义为营养价值的信号,强烈影响黄色木薯的接受度,从而改善感官接受度和采用。然而,仅靠认知是不够的;其有效性取决于通过可信中间人的反复接触以及与当地饮食文化的契合度。推广服务代表了第二个关键促进因素,但其有效性在不同背景下差异显著。在推广服务嵌入现有公共系统、农民组织或种子繁殖网络的地方,特别是在尼日利亚,信息传播、种植材料获取和持续推广更为一致。相比之下,基于项目或短期的推广努力往往未能产生持久的采用,反映了制度连续性的薄弱。这一模式与采用理论一致,该理论强调持续互动和信任是行为改变的前提。
参与农民合作社和生产者组织进一步增强了推广、扩展和采用的效果,降低了交易成本,促进了投入品和信贷的获取,并加强了市场联系。重要的是,合作社还作为集体学习和风险分担的平台,减少了与新品种相关的不确定性。总之,这些发现表明,制度嵌入性(而非仅仅推广或培训的存在)决定了促进因素是否能够转化为可扩展的结果。
4.3 塑造生物强化木薯推广和扩展的社会和文化决定因素
社会因素,特别是消费者偏好、性别关系和文化规范,在塑造推广、扩展和采用路径中发挥着核心作用,但它们的影響往往被理论化不足。证据表明,对维生素A原(“黄色”)木薯的抵制超越了感官偏好,反映了更深层次的文化关联,这些关联将白色与产品质量、纯度和真实性联系起来。在优先考虑白色gari或面粉的加工传统中,颜色的偏差通常被解释为劣质指标。然而,持续的认知和需求创造努力可以将生物强化木薯的黄色着色从感知的质量缺陷重新定义为营养益处的信号,从而增强消费者接受度、支付意愿和采用结果。
性别动态进一步中介了扩展结果。妇女通常主导木薯加工和营销,而男性则通常控制土地所有权、生产决策和推广服务的获取,反映了木薯价值链中根深蒂固的性别角色。这种不对称性造成了结构性障碍:即使妇女认识到营养益处,她们也可能缺乏采用新品种或获取种植材料的权威。成功的干预措施通过针对妇女群体、将生物强化木薯与创收机会相结合以及将营养信息整合到加工和营销渠道中来应对这一制约因素,从而加强了采用和需求。这些发现强调,性别并非附属问题,而是粮食系统绩效的结构性决定因素。
4.4 系统层面制约因素:识别主要瓶颈
尽管报告了广泛的制约因素,但证据表明,并非所有制约因素都具有同等重要性。三个结构性制约因素在不同背景下最一致地出现并发挥最强的限制作用。首先,种子和种植材料系统薄弱是基础性瓶颈。木薯种子系统中质量不一致、繁殖能力有限和分销网络薄弱已被证明会破坏生物强化木薯的推广、采用、扩展和品种保真度,即使农民需求和认知很高。其次,市场和价值链限制,包括加工基础设施不足和需求信号薄弱,制约了生物强化木薯持续生产的激励因素。如果没有黄色木薯产品的可靠市场,推广和采用仍然脆弱。第三,政策和制度碎片化,表现为支持不一致、资金周期短以及农业、营养和贸易部门之间的协调薄弱,通过限制长期投资、降低项目连续性和削弱系统层面整合,破坏了扩展努力的持久性。次要制约因素,如运输基础设施缺陷、气候冲击和政治不稳定,加剧了这些核心瓶颈,但依赖于具体背景。总之,这些发现表明,推广和扩展生物强化木薯受到的不是农民意愿的限制,而是系统层面协调失败的制约,这些失败将育种成功与交付、市场和消费脱节。
将生物强化木薯与其他生物强化主食(如OFSP、生物强化豆类和玉米)进行比较,为观察到的促进因素和制约因素是作物特异性还是系统性的提供了重要见解。与木薯类似,这些作物的成功扩展依赖于强大的推广系统、持续的需求创造努力以及协调的制度支持。然而,木薯面临与无性繁殖和疾病易感性相关的独特挑战,这增加了对稳健种子系统、高质量种植材料和收获后创新的依赖。相比之下,以种子为基础的作物(如玉米和豆类)受种植材料系统的限制较小,但仍面临与市场开发和信息传播相关的类似障碍。推广质量、市场激励和性别动态在不同作物中的持续重要性表明,本综述中确定的许多制约因素是系统性的而非木薯特有的,从而强化了这些发现对SSA生物强化策略的更广泛 relevance。
4.5 生物强化木薯的综合营养、经济和福利影响
来自随机和准实验研究的证据表明,生物强化木薯通过相互强化的途径带来了营养和福利益处。随机试验显示,用生物强化品种替代常规木薯可使每日维生素A摄入量增加数百微克视黄醇活性当量,并改善生化指标,包括血清视黄醇和血红蛋白,效应量约为在17-18周内血清视黄醇增加0.04-0.06 μmol/L。这些数量级落在其他生物强化主食(特别是OFSP)观察到的范围内,其中社区层面和大规模干预使血清视黄醇增加了0.076-0.100 μmol/L,并大幅降低了维生素A摄入不足的发生率。
虽然OFSP通常每份提供更高的维生素A原剂量,但生物强化木薯通过一种以更大数量和更稳定跨季节消费的主要主食贡献了每日维生素A摄入量的相当份额,通常约占40%。关于类胡萝卜素保留的证据进一步表明,在常见消费的加工木薯产品中,25-95%的维生素A原得以保留,支持了在实际价值链条件下木薯生物强化的有效性,类似于OFSP报告的保留模式。
来自OFSP的下游健康证据为解释木薯影响提供了重要基准。大规模OFSP干预使幼儿腹泻患病率降低了11-19个百分点(39-52%),并缩短了疾病持续时间,其效果与高剂量维生素A补充剂相当或更大。尽管生物强化木薯的直接发病率结局尚未量化,但摄入量和生物标志物增益的相似性支持了持续木薯消费可在高缺乏环境下产生可比健康益处的生物学合理性。
经济证据加强了这些营养增益的可持续性。在多项研究中,生物强化木薯的采用与更高的农场净收入、有利的投资回报和生产力增益相关,其效果受到采用强度和支持条件(如信贷获取、加工能力和市场整合)的影响。这些模式与OFSP计划的发现相似,其中收入增长和市场参与补充了营养影响。总之,证据支持生物强化的一个核心前提:当营养强化作物同时产生明确的经济回报时,营养增益最有可能持续。生物强化木薯类似于OFSP,展示了在改善微量营养素摄入的同时支持小农生计的能力,但通过一种高消费主食实现,使其特别适用于依赖木薯的粮食系统。继续投资于信贷获取、加工和市场发展对于实现木薯生物强化的全部营养和福利潜力至关重要。
4.6 推进生物强化木薯:前进方向与可行路径
木薯生物强化仍然是减少SSA微量营养素缺乏症的有前景策略,特别是在气候变化、人口增长和经济不稳定加剧营养不安全性的背景下。木薯产量在尼日利亚、DRC和马拉维等国家大幅增长,强化了其作为微量营养素交付战略载体的潜力。然而,与OFSP等作物相比,生物强化木薯获得的投资和政策整合相对有限,制约了其覆盖范围和影响。解决这些差距需要协调一致的多部门行动,并在生产、市场和消费系统中明确界定实施路径。
1. 加强营养教育和推广系统:为提高采用和消费者接受度,政府和开发伙伴应超越一般性的认知宣传活动,将营养信息嵌入现有的推广和社区交付平台。可通过以下方式实现:培训推广人员提供农业-营养综合信息而非仅作物指导;与社区卫生工作者、学校和地方非政府组织(NGOs)合作,通过多种渠道加强信息传达;利用示范田、农民间学习和参与式烹饪活动将颜色(黄色木薯)与营养益处联系起来。
2. 建设功能性种子系统并降低获取成本:为解决种植材料相关制约因素,政府和NGOs应优先通过分散化系统实现优质茎的最后一公里交付:建立基于社区的茎繁殖系统和经认证的苗圃,与国家研究机构相连;提供有针对性的补贴或代金券计划,降低小农户获取改良种植材料的成本;将木薯纳入国家种子政策和监管框架,包括质量保证和认证。
3. 将政策转化为可执行的计划:政府应通过有预算、有时限的计划来操作化策略,而非宽泛的政策承诺,包括:将生物强化木薯纳入国家粮食安全和营养战略,并设定可衡量的目标;将生物强化木薯嵌入学校供餐和社会保护计划,设定生物强化木薯产品的采购配额,并将学校与农民合作社和当地供应商联系起来。
4. 加强市场联系和价值链激励:为创造持续需求和产生激励,利益相关者应聚焦于市场发展和商业化路径:支持集散中心和农民合作社以减少交易成本并改善市场准入;促进合同农业安排,将生产者与加工者和机构买家(如学校、医院)联系起来;为小规模加工者和中小企业(SMEs)提供激励(如信贷),投资于黄色木薯产品。
5. 促进性别敏感和包容性交付模式:为解决结构性不平等,扩展策略应瞄准包容性:通过妇女团体和合作社渠道提供种植材料、培训和信贷,承认其在加工和营销中的作用;设计将生物强化木薯与妇女创收机会(如增值产品)联系起来的干预措施;确保平等获得推广服务、投入品和决策平台。
6. 推进区域协调和研究公平:为解决证据和扩展的地理不平衡,支持跨国试点计划,测试尼日利亚以外的交付模式,并促进各国在种子系统、市场和政策实施方面的知识交流。
4.7 研究优势与局限性
本综述具有若干优势,包括遵循PRISMA标准、使用多个数据库(AJOL、Scopus、Research4Life和PubMed)及其他相关来源(如CGIAR)以捕捉区域相关文献,以及整合来自HarvestPlus生物强化作物发布数据库和粮食系统仪表盘的补充数据集,这增强了背景解释和证据三角验证。研究人员承认,将纳入范围限制在英语出版物可能引入了语言偏见;虽然筛选了具有英文标题或摘要的研究,但完全以其他语言发表的研究可能被遗漏。此外,尽管本综述采用了SSA范围的视角,但纳入研究的地理分布高度不均衡,相当大比例来自尼日利亚。这种集中反映了当前的实证证据基础,因为尼日利亚一直是生物强化木薯计划的主要背景,这些计划超越了品种开发,包括推广、采用、膳食摄入和营养相关结果。相比之下,来自其他SSA国家的证据仍然有限,且主要局限于改良品种性状、实验室分析或品种发布研究。因此,将研究结果推广到SSA多样化的农业生态和社会经济背景时应谨慎。同时,这种不平衡凸显了关键研究缺口,并强调需要在代表性不足的国家(包括马拉维、莫桑比克和坦桑尼亚)扩大生物强化木薯的评估。尽管存在这一局限性,本综述提供了稳健且与政策相关的综合,支持未来的研究、项目设计和战略投资,以加强生物强化木薯在SSA营养敏感粮食系统中的作用。
5.0 结论
生物强化木薯可以为SSA的营养和粮食系统韧性做出有意义的贡献,但其影响取决于跨粮食系统的整合,而不仅仅是育种进展。本综述表明,生物强化木薯的开发、推广和扩展受到相互作用的行动者层面障碍(如认知有限、投入成本高、信贷和土地保有权限制以及社会文化偏好)以及系统层面瓶颈(包括种子系统薄弱、基础设施和市场联系不足、政策支持不一致以及气候相关冲击)的制约。同时,营养意识提高、持续的推广参与、合作社参与以及新兴市场需求一致被视为关键促进因素。因此,优先事项包括加强种子和推广系统、改善政策连贯性和跨部门协调、为市场行动者降低融资风险以及推进育种和收获后创新以保障营养交付。解决这些相互作用的制约因素将能够更有效地推广和扩展生物强化木薯,从而在该地区实现更可靠的营养增益。