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Cómo los cultivos durante todo el año podrían reducir la contaminación agrícola en el río Mississippi


El campo de cebada de invierno de Don Wyse solía estar casi vacío en la primavera.


por Cloe Johnson


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 la planta, 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 llegan a los arroyos, lagos, el río Mississippi y, eventualmente, al 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 del programa están tratando de desarrollar usos para estos cultivos y, con suerte, generar 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.

Pero los desafíos continúan 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.

llevado en el agua

En los campos fértiles del Medio Oeste, dominan el maíz y la soja: los dos cultivos anuales cubrieron el 63 % 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 % de las tierras agrícolas en Iowa y el 80 % 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 viaja por el río Mississippi hasta el Golfo de México, donde ayuda a alimentar una explosión y muerte anual de algas que extrae el oxígeno del agua, causando una «zona muerta» masiva. Este año, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica pronosticó que la zona muerta sería de 5364 millas cuadradas, casi el tamaño de Connecticut.

El último plan de acción para reducir esta zona muerta, de 2008, recomendó que cada estado a lo largo de la cuenca del río redujera su contaminación por nitrógeno y fósforo en un 45%. Pero los niveles siguen siendo altos.

David Wall, 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%, principalmente debido a la mejora de las plantas de tratamiento de aguas residuales y algunas medidas de gestión de tierras de cultivo.

Pero los niveles de nitrógeno se han mantenido iguales o, en algunos casos, han aumentado, dijo Wall.

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.

Kernza, una planta gruesa parecida 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% del nitrógeno que de otro modo escaparía en comparación con el maíz anual.

«La única forma de evitar que el nitrógeno fluya a través del suelo es hacer que las raíces intercepten ese nitrógeno», dijo Lee DeHaan, científico principal para la domesticación de Kernza en el Land Institute.

Pero las plantas de Kernza están produciendo solo el 20% de lo que producen las plantas de trigo en la misma superficie en las pruebas de campo de Kansas, dijo DeHaan.

En el campo

En los campos de la U 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 regular.

El éxito o el fracaso no serán aparentes hasta la próxima primavera, dijo Wyse. Solo si vuelven a emerger, los criadores sabrán si las plantas son realmente perennes.

Por ejemplo, pennycress, una maleza común al borde de la carretera que el biólogo y criador de plantas 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 consumir debe eliminarse de los aceites de semillas.

Marks dijo que el potencial del cultivo como anual de invierno no solo evita que los fertilizantes entren al agua, sino que también amplía la ventana de crecimiento, en un momento en que la pandemia y la guerra en Ucrania han perturbado al mundo.

Marks dijo que le preocupa que la próxima interrupción «será una amenaza para nuestra seguridad alimentaria. Estoy pensando en el futuro de lo que vendrá después».

Construyendo el mercado

De todos los cultivos de Forever Green, Kernza es quizás el más conocido y el más cercano a convertirse en productos de consumo .

Para que estos cultivos 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 agricultores 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 $763,000 en fondos para el mejoramiento de cultivos, un grupo bipartidista de legisladores de Minnesota asignó este año $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.

Kernza tiene que pasar por una limpieza exhaustiva después de la cosecha, lo que lleva unas 10 veces más que el trigo convencional, dijo Abbott. Después de eso, su compañía tuvo que experimentar cómo usar el grano, que tiene una proporción más alta de salvado y almidón que otros trigos.

Uno de los productos favoritos de Abbott es una galleta Kernza, que describió como mantecosa y escamosa. Tomó 80 iteraciones para hacerlo bien, dijo.

Los primeros en adoptar el cultivo están ansiosos por hacer que las plantaciones funcionen.

Anne Schwagerl, una agricultora en el oeste de Minnesota cerca de Beardsley, dijo que su cosecha Kernza ha requerido algunos ajustes. Schwagerl, quien plantó 40 acres de Kernza en 2020, dijo que la cosecha ahora toma dos pasadas; la hierba de trigo debe cortarse un pie del suelo y luego secarse en el campo durante unos días antes de que pueda recolectarse.

Schwagerl dijo que el nuevo grano encaja bien en su operación orgánica, que también produce soja, maíz, centeno, avena y otro cultivo de Forever Green, la camelina de invierno.

Pero debido al nuevo mercado, no pudo vender el grano que cosechó por primera vez en el otoño de 2021 hasta la primavera siguiente.

«La Kernza, tuvimos que almacenarla mucho más tiempo que con nuestra cosecha de maíz, soya o avena», dijo.

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.



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