Многолетнее зерно

Зерновые культуры, которые остаются продуктивными в течение двух или более лет без повторной посадки Корни пырея промежуточного сорта, кандидата на многолетние зерна по сравнению с теми однолетней пшеницы (слева на каждой панели)

A многолетнее зерно - это зерновая культура, которая живет и остается продуктивной в течение двух или более лет, а не растет только один сезон до сбора урожая, например большинство зерновых и однолетних культур. Хотя многие фруктовые, ореховые и кормовые культуры являются долгоживущими многолетними растениями, все основные зерновые культуры в настоящее время используются в крупномасштабных сельское хозяйство - это однолетние или недолговечные многолетние растения, выращиваемые как однолетники. Ученые из нескольких стран утверждали, что можно создать многолетние версии сегодняшних зерновых культур, и что эти многолетние зерна могут сделать зерновое земледелие более устойчивым.

• 1 Обоснование
• 2 Методы выращивания многолетних культур
• 3 Преимущества многолетних культур
• 4 Потенциальные недостатки многолетних культур
• 5 Многолетние зерновые на рынке
• 6 См. Также
• 7 Ссылки
• 8 Внешние ссылки

Выращивание часто имеет негативное влияние на предоставление [экосистемных] услуг. Например, культивируемые системы, как правило, используют больше воды, увеличивают загрязнение воды и эрозию почвы, накапливают меньше углерода, выделяют больше парниковых газов и поддерживают значительно меньше среды обитания и биоразнообразия, чем экосистемы, которые они заменяют

Оценка экосистем на пороге тысячелетия

В сводном отчете 2005 года по программе оценки экосистем на пороге тысячелетия Организации Объединенных Наций сельское хозяйство названо «самой большой угрозой биоразнообразию и экосистемным функциям любой человеческой деятельности». Многолетние зерновые могут уменьшить эту угрозу согласно следующей логике:

• Большая часть сельскохозяйственных земель предназначена для выращивания зерновых культур: зерновые, масличные и бобовые культуры занимают 75% пахотных земель США и 69% мировых пахотных земель. Эти зерна включают такие злаковые культуры, как пшеница, рис и кукуруза; вместе они обеспечивают более 70% калорий, потребляемых человеком.
• Все эти зерновые культуры в настоящее время являются однолетними растениями, которые обычно высаживают в культивируемую почву.
• Частое культивирование подвергает почву риску потери и деградации.
• От этой «центральной дилеммы» сельского хозяйства, при которой текущее производство продуктов питания подрывает потенциал производства продуктов питания в будущем, можно избавиться путем выращивания многолетних зерновых культур, которые не требуют ежегодной обработки почвы. Технология No-till позволяет выращивать короткоживущие (однолетние) культуры при менее интенсивной обработке почвы, но многолетние растения обеспечивают максимальную защиту почвы.

Было предложено три способа выращивания многолетних зерновых культур:

1. Основные генофонды некоторых одомашненных зерновых культур включают многолетние типы, хотя эти культуры обычно выращиваются как однолетние. Голубиный горох - крупнозернистый зернобобовый (зернобобовый ) разновидности как короткосезонного (однолетнего), так и многолетнего (многолетнего). Если бы наиболее урожайные однолетние сорта были скрещены с наиболее долгоживущими сортами, можно было бы получить устойчивые многолетние высокоурожайные сорта.
2. Вторичный или третичный генофонд большинства одомашненных зерновых культур включает многолетние виды. Обмен генами между такими видами возможен, хотя иногда и затруднен. Гены, улучшающие агрономические характеристики диких многолетних растений, например, увеличенный размер семян, могут быть получены от домашних родственников зерна. С другой стороны, гены, увеличивающие продолжительность жизни одомашненных зерен, можно получить путем скрещивания с дикими многолетними родственниками. Например, домашний азиатский рис можно скрещивать с дикими многолетними видами риса для обмена генами многих признаков.
3. Дикие многолетние растения с семенами, богатыми маслами, углеводами или белками, можно одомашнить без какой-либо широкой гибридизации. Хотя все наши зерновые культуры были одомашнены тысячи лет назад, современная генетическая теория и молекулярно-генетические методы могут значительно ускорить этот процесс по сравнению с первоначальным процессом одомашнивания. Институт Родейла и Институт земли у каждого из них были проекты по селекции растений, в которых дикая многолетняя трава Thinopyrum intermedium подвергалась периодическим циклам отбора для улучшения свойств зерна. Институт земли с тех пор начал продавать их работу под торговым названием Кернза ®.

.

Было опубликовано несколько заявлений:

1. Большой доступ к ресурсам в течение более длительного сезона. Многолетние растения обычно появляются весной раньше, чем однолетние, и переходят в состояние покоя осенью, после гибели однолетних растений. Более продолжительный вегетационный период позволяет лучше улавливать солнечный свет и осадки. Например, в Миннесоте однолетние всходы сои всходят из почвы в начале июня. К этому времени многолетняя люцерна разрослась настолько, что готова к первому урожаю. Следовательно, к тому времени, когда посевы сои только начали фотосинтезировать, поле люцерны уже произвело около 40% урожая за сезон.
2. Более широкий доступ к ресурсам благодаря более глубокой корневой зоне. Самые долгоживущие растения. строить более крупные и глубокие корневые системы, чем у короткоживущих растений, адаптированных к тому же региону. Более глубокие корни позволяют многолетним растениям ежегодно «добывать» больший объем почвы. Большой объем почвы, доступный для эксплуатации на единицу пахотной земли, также означает, что больший объем почвенной воды служит резервуаром в периоды без осадков.
3. Более эффективное использование питательных веществ почвы. Выщелачивание азота из удобрений было было обнаружено, что этот показатель намного ниже под многолетними культурами, такими как люцерна (люцерна), чем под однолетними культурами, такими как кукуруза. Аналогичное явление наблюдается на не удобряемых полях, заготавливаемых для заготовки дикого сена. В то время как соседние пшеничные поля требовали ежегодного внесения удобрений, дикие многолетние травы продолжали давать богатое азотом сено в течение 75-100 лет без заметного снижения продуктивности или плодородия почвы. Предположительно, более крупные корневые системы многолетних растений и микробное сообщество, которое они поддерживают, перехватывают и циркулируют питательные вещества, проходящие через систему, гораздо более эффективно, чем эфемерные корневые системы сельскохозяйственных культур.
4. Устойчивое производство на маргинальных землях. Кассман. и другие. (2003) писали, что на больших площадях в бедных регионах мира «ежегодное выращивание зерновых… вряд ли будет устойчивым в долгосрочной перспективе из-за серьезного риска эрозии. Многолетние культуры и системы агролесоводства лучше подходят для этих сред ». Существующие многолетние культуры и системы агролесоводства не дают зерна. Зерно обеспечивает большую продовольственную безопасность, чем фураж или фрукты, потому что его могут напрямую употреблять в пищу люди (в отличие от кормов), и его можно хранить (в отличие от фруктов) для потребления зимой или в сухой сезон.
5. Снижение эрозии почвы США Лесная служба и др. ссылаются на многолетние травы как на средство предотвращения эрозии почвы. Многолетние растения всех видов создают толстую корневую систему, которая связывает почву и предотвращает эрозию поверхности ветром и водой. Поскольку сток воды замедляется, у нее больше времени, чтобы впитаться и попасть в систему грунтовых вод. Чистый приток воды в ручьи незначительно уменьшается из-за притока грунтовых вод, но это также снижает высокие скорости потока в ручьях, связанные с быстротечной эрозией русел из-за воды..
6. Увеличение популяций диких животных США Forest Service и все ссылаются на более медленный сброс воды в ручьи, что делает уровни воды более постоянными, вместо того, чтобы чередовать засушливые и внезапные паводки, характерные для пустынь. Постоянный уровень воды способствует увеличению популяций рыб, амфибий, водоплавающих и млекопитающих в дикой природе, зависящих от постоянного источника воды.
7. Снижение конкуренции с сорняками »- Минимизация обработки почвы и применения гербицидов.
8. Улучшение микробиомов почвы - Многолетнее зерно посевы могут питать полезные почвенные микробиомы, поскольку частое нарушение почвы, необходимое для ежегодного производства сельскохозяйственных культур, разрушительно для этих микробиомов.
9. Улавливание большего количества углерода - Многолетние зерна могут улавливать больше углерода из-за лучшего управления ландшафтом и сохранения больше пахотных земель в производстве.

1. Сегодня не решает проблему продовольственной безопасности. Многолетние зерновые культуры находятся на ранних стадиях развития, и может потребоваться много лет, прежде чем они достигнут урожайности, эквивалентной урожайности однолетних культур.
2. Усложняет севооборот. Севооборот с многолетними системами возможен, но полный севооборот обязательно займет больше времени. Например, Посевы ренникового сена, такие как люцерна, обычно чередуются с однолетними культурами или другими многолетними культурами сена через 3-5 лет. Более медленные темпы севооборота - по сравнению с однолетними культурами - могут способствовать большему накоплению патогенов, вредителей или сорняков на многолетней фазе севооборота.
3. Создает органическое вещество почвы за счет продуктивности растений. При отсутствии обработки почвы и на почвах с обедненным органическим веществом культуры с крупной корневой системой могут накапливать органическое вещество до такой степени, что почти весь почвенный азот и фосфор иммобилизуются. Когда это происходит, продуктивность может снижаться до тех пор, пока органическое вещество не достигнет уровня, при котором будет достигнуто равновесие между минерализацией питательных веществ и иммобилизацией питательных веществ, или пока в систему не будут добавлены удобрения.
4. Гидрологические воздействия. Многолетние растения могут перехватывать и использовать больше поступающих осадков. чем однолетние растения каждый год. Это может привести к падению уровня грунтовых вод и / или уменьшению поверхностного стока рек.
5. Уменьшение поступления питательных веществ в фермы, расположенные ниже по течению. Широкая замена однолетних растений многолетними на сельскохозяйственных ландшафтах может стабилизировать почвы и снизить вымывание нитратов до такой степени, что доставка наносов и растворенного азота в ландшафты, расположенные ниже по течению, может быть уменьшена. Фермеры в этих районах в настоящее время могут полагаться на эти питательные вещества. С другой стороны, другие секторы могут выиграть от улучшения качества воды.
6. Улучшение среды обитания для вредителей. Если поля не будут оставлены голыми в течение части года, популяции грызунов и насекомых могут увеличиться. Выжигание стерни многолетних зерен может уменьшить эти популяции, но сжигание может быть запрещено в некоторых областях. Кроме того, грызуны и насекомые, живущие под землей, переживут горение, тогда как обработка почвы разрушает их среду обитания.

Кернза ®, пырей промежуточного уровня, разрабатываются для использования как зерновая культура с 1980-х гг. С 2001 г. д-р Ли ДеХаан из некоммерческой организации The Land Institute руководил разработкой этой культуры, придумав в 2009 году торговую марку Kernza.

В последнее время работа над Kernza быстро расширилась. включить более 25 ведущих ученых в различных областях, работающих на трех континентах. Эта международная команда разработала методы выращивания и значительно улучшила такие характеристики, как сопротивление растрескиванию, размер семян и урожай, что позволяет выращивать и продавать урожай в небольших масштабах. Институциональные партнеры Kernza в США теперь включают Университет Миннесоты, Университет Висконсина, Мэдисон, Корнеллский университет, штат Огайо, штат Канзас, а также многочисленные международные университеты в Канаде и Европе, включая Университет Миннесоты, Университет Лунда и ISARA.

Как первая многолетняя зерновая культура, выращенная на севере США, исследователи надеются, что Kernza поможет кардинально изменить практику ведения сельского хозяйства, сделав пахотные земли многофункциональными за счет производства продуктов питания и экосистемных услуг.

Земельный институт разработал зарегистрированный товарный знак зерна Kernza®, чтобы помочь идентифицировать промежуточное зерно пырея, которое сертифицировано как многолетнее растение с использованием самых передовых типов семян T. intermedium.

Patagonia Provisions была первой компанией, разработавшей коммерческий розничный продукт из многолетнего зерна Kernza® для основного рынка. Patagonia пошла на значительный риск, преодолев первоначальный барьер для разработки новых продуктов и выхода на рынок с Long Root Ale.

Инициатива и инвестиции со стороны Patagonia Provisions по выводу Long Root Ale на рынок помогли проложить путь для других партнерских отношений и того, что потенциальные продукты Kernza® станут более доступными для потребителей.

В настоящее время существует ряд ресторанов, где подают продукты, приготовленные из Kernza®, в том числе Birchwood Cafe в Миннеаполисе, The Perennial в Сан-Франциско, Cafe Gratitude в метро Лос-Анджелеса и Avalanche Pizza в Афинах, штат Огайо.

Городская пивоварня Hopworks в Портленде, штат Орегон, и Ванкувер, Вашингтон, варили эль Long Root Ale для Patagonia Provisions и продают его на разлив в дополнение к элю в банках по четыре упаковки, продаваемому в Whole Foods в Калифорнии. Бац! Пивоваренная компания в Сент-Поле, штат Миннесота, предлагает пиво Kernza®, как и пивоварня Blue Skye рядом с нами в Салине, штат Канзас.

Innovative Dumpling Strand производит макаронные изделия Kernza®, которые они продают на фермерских рынках в районе городов-побратимов.

Кроме того, Cascadian Farm планирует включить Kernza® в некоторые из своих продуктов питания, и ожидается, что продукты, изготовленные с использованием Kernza®, будут доступны на розничных рынках к концу 2019 года. Обязательства Cascadian Farm по закупкам стимулировали исследователей и фермеров сажать на промышленных полях по сравнению с участками экспериментального размера, выращиваемыми в настоящее время.

• Многолетний рис
• Многолетний подсолнечник
• Thinopyrum intermedium
• Селекция растений
• Продовольственное зерно
• Натуральное сельское хозяйство

• Многолетний высокогорный рис пустит корни Статья Пола Кокса в журнале New Agricist
• Silphium
• The Global Inventory Project
• Пшеница многолетняя
• Сорго многолетнее