Después de más de 9000 años de cultivo, el arroz cáscara anual ahora está disponible como una planta perenne de larga vida.
por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
El avance significa que los agricultores pueden plantar solo una vez y cosechar hasta ocho cosechas sin sacrificar el rendimiento, un cambio importante en relación con el «ratooning» o la reducción del arroz anual para obtener una segunda cosecha más débil.
Un nuevo informe en Nature Sustainability narra los resultados agronómicos, económicos y ambientales del cultivo de arroz perenne en la provincia china de Yunnan. El cultivo renovado ya está cambiando la vida de más de 55 752 pequeños agricultores en el sur de China y Uganda.
«Los agricultores están adoptando el nuevo arroz perenne porque es económicamente ventajoso para ellos hacerlo. Los agricultores en China, como en todas partes, están envejeciendo. Todo el mundo se va a las ciudades, los jóvenes se están mudando. Plantar arroz requiere mucha mano de obra y cuesta mucho dinero Al no tener que plantar dos veces al año, ahorran mucho trabajo y tiempo «, dice Erik Sacks, profesor del Departamento de Ciencias de Cultivos de la Universidad de Illinois y coautor del informe.
Sacks, junto con el autor principal Fengyi Hu y Dayun Tao, comenzaron a trabajar para desarrollar arroz perenne en 1999 en una colaboración entre la Academia de Ciencias Agrícolas de Yunnan y el Instituto Internacional de Investigación del Arroz. En los años siguientes, el proyecto creció para incluir la Universidad de Illinois, la Universidad de Yunnan y la Universidad de Queensland. Otro socio, The Land Institute, brindó experiencia en agroecología y mejoramiento de granos perennes, junto con financiamiento inicial para garantizar la continuidad del proyecto.
Los investigadores desarrollaron arroz perenne a través de la hibridación, cruzando un arroz anual domesticado asiático con un arroz perenne salvaje de África. Aprovechando las herramientas genéticas modernas para acelerar el proceso, el equipo identificó un híbrido prometedor en 2007, plantó experimentos de campo a gran escala en 2016 y lanzó la primera variedad comercial de arroz perenne, PR23, en 2018.
El equipo de investigación internacional pasó cinco años estudiando el rendimiento del arroz perenne junto con el arroz anual en fincas en toda la provincia de Yunnan. Con pocas excepciones, el rendimiento del arroz perenne [6,8 megagramos por hectárea] fue equivalente al arroz anual [6,7 megagramos por hectárea] durante los primeros cuatro años. El rendimiento comenzó a disminuir en el quinto año debido a varios factores, lo que llevó a los investigadores a recomendar volver a sembrar arroz perenne después de cuatro años.
Pero debido a que no tenían que sembrar cada temporada, los agricultores que cultivan arroz perenne emplearon casi un 60 % menos de mano de obra y gastaron casi la mitad en semillas, fertilizantes y otros insumos.
«La reducción de la mano de obra, a menudo realizada por mujeres y niños, se puede lograr sin sustituirla por equipos basados en combustibles fósiles, una consideración importante ya que la sociedad aspira a mejorar los medios de vida y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas con la producción agrícola», dice Sacks.
Los beneficios económicos del arroz perenne variaron entre los lugares de estudio, pero las ganancias oscilaron entre un 17 % y un 161 % por encima del arroz anual. Incluso en sitios y años en los que el arroz perenne sufrió caídas temporales en el rendimiento debido a las plagas, los agricultores lograron un mayor rendimiento económico que con el cultivo anual.
«Esa primera temporada, cuando plantaron el arroz anual y el perenne uno al lado del otro, esencialmente todo era igual. El rendimiento es el mismo, los costos son los mismos, no hay ventaja», dice Sacks. «Pero la segunda cosecha y todas las cosechas subsiguientes tienen un gran descuento, porque no tienes que comprar semillas, no tienes que comprar tanto fertilizante, no necesitas tanta agua y no necesitas necesito trasplantar ese arroz. Es una gran ventaja».
Al evitar la labranza dos veces al año, el cultivo de arroz perenne también brinda importantes beneficios ambientales. El equipo de investigación documentó una mayor cantidad de carbono orgánico y nitrógeno en el suelo almacenado en suelos con arroz perenne. También mejoraron otros parámetros de calidad del suelo.
«Los cultivos anuales modernos de alto rendimiento generalmente requieren la eliminación completa de la vegetación existente para establecer y, a menudo, demandan importantes insumos de energía, pesticidas y fertilizantes. Esta combinación de alteración repetida del suelo y altos insumos puede interrumpir los servicios ecosistémicos esenciales de manera insostenible, especialmente para marginales. tierras», dice Hu, profesor y decano de la Escuela de Agricultura de la Universidad de Yunnan. «El arroz perenne no solo beneficia a los agricultores al mejorar la eficiencia laboral y la calidad del suelo, sino que también ayuda a reponer los sistemas ecológicos necesarios para mantener la productividad a largo plazo».
Otra parte del estudio evaluó la tolerancia a bajas temperaturas del arroz perenne, con el objetivo de predecir su zona óptima de crecimiento en todo el mundo. Aunque la exposición significativa al frío limitó el rebrote, el equipo de investigación predice que el cultivo podría funcionar en una amplia gama de lugares libres de heladas.
Aunque ya realizaron pruebas en fincas y lanzaron tres variedades de arroz perenne como productos comerciales en China y una en Uganda, los investigadores no han terminado de refinar el cultivo. Planean utilizar las mismas herramientas genéticas modernas para introducir rápidamente rasgos deseables como el aroma, la resistencia a las enfermedades y la tolerancia a la sequía en el nuevo cultivo, expandiendo potencialmente su alcance en todo el mundo.
«Si bien los primeros hallazgos sobre los beneficios ambientales del arroz perenne son impresionantes y prometedores, se necesita más investigación y financiación para comprender el alcance total del potencial del arroz perenne», dice Tim Crews, científico jefe de The Land Institute y coautor del estudio.
«Quedan preguntas sobre el secuestro y la persistencia del carbono y los balances de gases de efecto invernadero en los sistemas de arroz con cáscara perenne. Los investigadores también deben avanzar en la perennización del arroz de las tierras altas, lo que podría frenar la erosión del suelo altamente insostenible en las tierras de cultivo en todo el sudeste asiático. Como el trabajo del grupo del Dr. Hu en La Universidad de Yunnan avanza, The Land Institute y una red cada vez mayor de colaboradores continuarán apoyando estos esfuerzos de investigación y escalado para el arroz perenne a nivel mundial».
Sacks agrega: «Creo que ahora, con el arroz perenne en los campos de los agricultores, hemos dado un giro. Hemos estado alimentando a la humanidad cultivando estos granos como plantas anuales desde los albores de la agricultura, pero no era necesariamente la mejor manera. Ahora podemos elegir conscientemente hacer una mejor cosecha y una agricultura mejor y más sostenible. Podemos corregir los errores de la historia».
El artículo, «Productividad sostenida y potencial agronómico del arroz perenne», se publica en Nature Sustainability .
Más información: Jun Lyu, Productividad sostenida y potencial agronómico del arroz perenne, Nature Sustainability (2022). DOI: 10.1038/s41893-022-00997-3 . www.nature.com/articles/s41893-022-00997-3
