Esta historia es producto de la Oficina de agricultura y agua de la cuenca del río Mississippi, una red de reportajes editorialmente independiente con sede en la Escuela de Periodismo de la Universidad de Missouri en asociación con Report For America y financiada por la Fundación de la Familia Walton. Wisconsin Watch es miembro de la red. Suscribirse a nuestro newsletter para recibir nuestras noticias directamente en su bandeja de entrada.
El campo de cebada de invierno de Don Wyse solía estar casi vacío en la primavera.
Hace ocho años, solo una décima parte del grano sobreviviría al invierno en este campo experimental en St. Paul. Pero este año, después de refinar repetidamente la genética de las plantas, el campo estaba lleno de espigas de grano de color amarillo pálido que se balanceaban.
El invierno es el primer obstáculo que los investigadores de la iniciativa Forever Green de la Universidad de Minnesota deben superar en su intento de generar nuevos cultivos que puedan cubrir los campos agrícolas durante todo el año y, en el proceso, mejorar la calidad del agua en todo el estado.
Durante años, Minnesota ha luchado para reducir la contaminación agrícola de los fertilizantes y otras fuentes que desembocan en arroyos, lagos, el río Mississippi y, finalmente, el Golfo de México.
Wyse, un científico de cultivos que fundó y ahora codirige Forever Green, dijo que observó durante años cómo todos los fondos para la investigación de la contaminación agrícola se dedicaban a describir el problema. “No hubo una inversión muy grande en soluciones”.
Por lo tanto, los mejoradores de cultivos de Forever Green están trabajando en 16 cultivos anuales perennes y de invierno para absorber esa contaminación de nutrientes antes de que escape. Los científicos y comercializadores de alimentos con el programa están tratando de desarrollar usos para estos cultivos y, con suerte, también proporcionan nuevos ingresos para los agricultores.
Los cultivos perennes no son una idea nueva: grupos como el Land Institute sin fines de lucro, en Salina, Kansas, han estado promoviendo el concepto durante décadas. Posee la marca registrada de Kernza, un grano perenne que está desarrollando en asociación con los científicos de Forever Green.
Lee DeHaan, el científico principal para la domesticación de Kernza en el Instituto, dijo que el trabajo de la UMN en granos perennes estaba "liderando este impulso a nivel nacional e internacional".
Pero aún quedan desafíos en el problema del huevo o la gallina de desarrollar un mercado para estos cultivos. Para que los cultivos se utilicen en productos a gran escala, se necesita mucha producción; pero para que los agricultores apuesten por ellos, necesitan estar convencidos de que hay un mercado.
Emily Heaton, profesora de ciencias de cultivos en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y directora de la Iniciativa de Agricultura Regenerativa de Illinois, dijo que los datos respaldan el trabajo que está haciendo Forever Green.
Poner plantas perennes en solo el 10 por ciento de las tierras de cultivo tendría un impacto en las medidas ambientales como la calidad del agua: pero aumentar los cultivos hasta ese punto sigue siendo un desafío, dijo.
“Las estrategias no son ciencia espacial”, dijo Heaton, quien también ha investigado por su cuenta sobre el cultivo del miscanthus herbáceo perenne. “Eso no hace que implementarlos sea fácil”.
llevado en el agua
En los campos fértiles del Medio Oeste, dominan el maíz y la soja: los dos cultivos anuales cubrieron el 63 por ciento de los 25 millones de acres agrícolas de Minnesota en 2021, según el Departamento de Agricultura de EE. UU. En otros estados, la proporción es aún mayor: cubren el 76 por ciento de las tierras agrícolas en Iowa y el 80 por ciento en Illinois.
En estas operaciones de cultivo en hileras, por lo general, los agricultores labran y plantan semillas en la primavera, cosechan en el otoño y dejan el suelo desnudo hasta la próxima temporada de crecimiento.
La lluvia que cae arrastra fácilmente los nutrientes de estos campos en barbecho hacia las vías fluviales cercanas. El fósforo que fluye con los suelos agrícolas en erosión alimenta las algas en los lagos de Minnesota; el nitrógeno se filtra hacia las aguas subterráneas y ensucia los pozos de agua rurales.
“Es este problema perverso el que está obstruyendo nuestros ríos”, dijo Whitney Clark, directora ejecutiva de Friends of the Mississippi River. Hay “demasiados acres de cultivos en hileras anuales con fugas”.
El nitrógeno también viaja más lejos, río abajo por el río Mississippi hasta el Golfo de México, donde ayuda a alimentar una explosión anual de algas y su muerte que agota el oxígeno de una enorme "zona muerta". Este año, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica pronosticó que la zona muerta sería de 5,364 millas cuadradas, o casi el tamaño del estado de Connecticut.
El último plan de acción para reducir esta zona muerta, de 2008, recomendó a cada estado a lo largo de la cuenca del río reducir su contaminación por nitrógeno y fósforo en un 45 por ciento. Pero a pesar de los mejores esfuerzos de algunos estados, los niveles siguen siendo altos.
David Wall, un científico investigador de la Agencia de Control de la Contaminación de Minnesota, dijo que el estado ha reducido las cantidades de fósforo entre un 20 y un 35 por ciento, principalmente debido a la mejora de las plantas de tratamiento de aguas residuales y algunas medidas de gestión de tierras de cultivo, entre otras medidas, dijo.
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Pero las lecturas de nitrógeno en los ríos de todo el estado casi no muestran reducción y, en varios casos, un ligero aumento, dijo Wall. La mayor parte de ese nitrógeno proviene de tierras de cultivo que en su mayoría están cubiertas de cultivos en hileras.
Entonces, una solución es mantener las raíces de las plantas en el suelo por más tiempo, donde estabilizarán el suelo y absorberán el nitrógeno antes de que se escape.
Incluso en el invierno, cuando las plantas perennes parecen muertas sobre el suelo o están cubiertas de nieve, debajo del suelo, sus raíces aún están vivas, dijo DeHaan, quien ha estado trabajando con el programa Forever Green para desarrollar Kernza.
La planta gruesa, similar a la hierba, produce bien durante unos tres años, brota del suelo cada primavera y madura para la cosecha a fines del verano o el otoño. Al permanecer en su lugar durante todo el año, la investigación revisada por pares de Forever Green ha demostrado que captura el 99 por ciento del nitrógeno que de otro modo escaparía en comparación con el maíz anual, dijo Jake Jungers, contraparte de DeHaan en Forever Green. Un estudio separado realizado en Michigan que incluyó a DeHaan como autor mostró que Kernza capturó el 86 por ciento del nitrógeno.
“La única forma de evitar que el nitrógeno fluya a través del suelo es hacer que las raíces intercepten ese nitrógeno”, dijo DeHaan.
En el campo
En este momento, las plantas de Kernza están produciendo solo el 20 por ciento de lo que producen las plantas de trigo en la misma superficie en pruebas de campo en Kansas, dijo DeHaan.
En los campos de la UMN en St. Paul, los criadores están trabajando para resolver ese problema. Los científicos recolectaron minuciosamente polen de plantas perennes y lo aplicaron al trigo anual tradicional. Los híbridos están creciendo ahora, y la esperanza es que tendrán tanto las cualidades perennes de Kernza como las mayores cantidades de granos del trigo normal.
El éxito o el fracaso no serán evidentes hasta la próxima primavera, dijo Wyse mientras se paraba frente a un parche de pasto de trigo verde y ondulante que resultó de las cruces. Solo si vuelven a emerger, los criadores sabrán si las plantas son realmente perennes.
Si bien el trabajo aún es minucioso, los investigadores han recibido una gran ayuda, en los últimos años, gracias a la nueva tecnología. La velocidad de la secuenciación del genoma ha acelerado la ciencia de los cultivos: una vez que los mejoradores identifican un gen para un rasgo específico como la resistencia al invierno, por ejemplo, pueden secuenciar todas las diferentes variedades que producen y eliminar las que carezcan del gen deseado antes de plantarlas. .
Tome pennycress, una maleza común al borde de la carretera que el criador David Marks está tratando de convertir en un importante cultivo básico de invierno. Marks es tan optimista sobre el potencial de pennycress para producir semillas comestibles que tiene tatuada la imagen verde claro de la planta en su antebrazo izquierdo.
Marks tiene mucho que hacer para que la cosecha esté lista para el mercado. Las vainas planas y circulares deben hacerse más duraderas para que no se rompan antes de la cosecha; las cubiertas gruesas de las semillas deben diluirse, de modo que las semillas errantes no sobrevivan en el suelo más tiempo del que un agricultor podría desear allí; y el ácido erúcico, que no es seguro para el consumo, debe eliminarse de los aceites de semillas.
Marks está entusiasmado con el potencial del cultivo como anual de invierno, no solo porque evitará que los fertilizantes ingresen al agua, sino porque amplía la ventana de crecimiento, en un momento en que la pandemia y la guerra en Ucrania han desestabilizado el mundo.
A Marks le preocupa que la próxima interrupción “será una amenaza para nuestra seguridad alimentaria”, dijo. “Estoy pensando en el futuro de lo que viene después”.
Construyendo el mercado
De todos los diferentes cultivos de Forever Green, Kernza es quizás el más conocido y el más avanzado en el proceso de convertirse en productos de consumo.
Y para que estos cultivos realmente marquen la diferencia, deben adoptarse a gran escala, dijo Wyse.
“Tenemos que tener grandes mercados para tener suficiente de estas plantas en el paisaje para proteger el río Mississippi”, dijo Wyse.
Hay algunos productos en el mercado en este momento, como un cereal Kernza vendido en las tiendas Whole Foods por Cascadian Farm, una marca de General Mills.
Pero los productores dijeron que el Kernza que cultivan no se vende tan rápido como otros cultivos.
Recientemente se ha presupuestado algo de dinero estatal para ayudar con esta ampliación. Además de los $763,000 en fondos para el mejoramiento de cultivos, este año un grupo bipartidista de legisladores de Minnesota asignó $500,000 para ayudar a financiar los negocios de la cadena de suministro que llevan el grano de los campos a los estantes de las tiendas.
Desarrollar la cadena de suministro ha requerido un trabajo intenso, dijo Christopher Abbott, presidente de Perennial Pantry. La puesta en marcha se centra en la venta de alimentos que utilizan cultivos perennes y de cobertura, y comenzó en 2020.
Kernza tiene que pasar por una limpieza exhaustiva después de la cosecha, y lleva unas diez veces más que el trigo convencional, dijo Abbott. Después de eso, su empresa tuvo que experimentar cómo usar realmente el grano, que tiene una mayor proporción de salvado y almidón que otros tipos de trigo.
Uno de los productos favoritos de Abbott es una galleta Kernza, que describió como mantecosa y escamosa; tomó 80 iteraciones para hacerlo bien, dijo.
Hasta ahora, la mayoría de los clientes que compran harina, galletas saladas, mezcla para panqueques o pasta de Perennial Pantry están familiarizados con la historia ambiental detrás de los productos, dijo Abbott.
“Desearía que eso lo llevara más lejos en el mundo, pero creo que, de manera realista, por las razones por las que las personas compran alimentos, el sabor y la salud generalmente marcan el camino”, dijo Abbott.
Dijo que la compañía tiene acceso a suficiente Kernza para los productos que fabrica en este momento. Y aunque los agricultores quieren cultivar más y sacar provecho de ello, el mercado se encuentra en un delicado punto de inflexión. Jungers, criador de Kernza de Forever Green, dijo que si la demanda aumenta considerablemente, es posible que la producción no esté a la altura.
“Lo que me preocupa es que un día General Mills quizás lance un producto y requiera millones de libras de Kernza, y hay un esfuerzo frenético para hacer crecer eso”, dijo Jungers.
Sin embargo, los primeros en adoptar el cultivo están ansiosos por hacer que las plantaciones funcionen.
Anne Schwagerl, una agricultora de la parte occidental de Minnesota cerca de Beardsley, dijo que había estado "al margen, observando con entusiasmo los cultivos de Forever Green durante varios años".
Pero su cosecha Kernza ha requerido algunos ajustes. Schwagerl plantó 40 acres de Kernza en 2020, dijo que la cosecha ahora requiere dos pasadas; las cabezas de las semillas de la hierba de trigo se deben podar y dejar secar en el campo durante unos días antes de poder recolectarlas.
Schwagerl dijo que el nuevo grano encaja bien en su operación orgánica, que también cultiva soja, maíz, trigo y avena.
Pero debido al nuevo mercado, no pudo vender el grano que cosechó por primera vez en el otoño de 2021 hasta la primavera siguiente.
“Tuvimos que almacenar la Kernza durante mucho más tiempo que con nuestra cosecha de maíz, soja o avena”, dijo Schwagerl.
También ha habido beneficios. Esta primavera, los agricultores lucharon para poner sus semillas en el suelo en gran parte del estado, ya que la estación fría y húmeda retrasó la siembra.
Schwagerl no tuvo que preocuparse por plantar; su hierba Kernza ya estaba allí, con raíces de varios pies de profundidad.
Esta historia es producto de la Oficina de agricultura y agua de la cuenca del río Mississippi, una red de reportajes editorialmente independiente con sede en la Escuela de Periodismo de la Universidad de Missouri en asociación con Report For America y financiado por la Fundación de la Familia Walton.
Walton también financió The Land Institute, una fuente en esta historia.
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