Jordbrukets utveckling har varit avgörande för civilisationens framväxt. Men på 2000 -talet, det ständigt ökande behovet av jordens växande befolkning för mat är en av de faktorer som har utsatt vår planets miljö för fara. Jordbruk står för nästan en fjärdedel av mänskliga utsläpp som värmer atmosfären, och så mycket som hälften av det kommer från att ploga jorden för att odla grödor som vete, majs och sojabönor, som frigör koldioxid och de mer potenta växthusgaserna metan och lustgas, den senare en biprodukt av gödningsmedel.

Därför har forskare arbetat med sätt att minska jordbrukets skadliga miljöeffekter. En lovande innovation är en säd med det varumärkesnamnet Kernza, som har en söt, nötaktig smak och kan göras till mjöl för användning i bröd, frukostflingor och andra livsmedel, och även som ingrediens i produkter som sträcker sig från öl till glass. Till skillnad från vissa mer kända korn, Kernza är ett flerårigt säd, produceras från växter som inte behöver planteras om varje år, så kräv inte årlig bearbetning.

Dessutom, Kernza har ett djupt rotsystem som når över 3 fot i jorden och kan hjälpa till att avskilja, eller fånga, atmosfäriskt kol. Och det rotsystemet kan också göra det mer motståndskraftigt mot effekterna av torka i samband med klimatförändringar i vissa områden. Efter att säd har skördats, åkrar planterade med Kernza kan också användas för boskapsuppfödning.

Landinstitutets roll

Kernza utvecklades av The Land Institute, en Salina, Kansas-baserad organisation grundades 1976. Grundare Wes Jackson "hade denna uppenbarelse, "förklarar Rachel Stroer, institutets strategichef. Det moderna jordbrukets stora problem, Jackson insåg, var att det slet ut jorden, genom att fokusera på monokultur - att odla en enda gröda i ett visst område - och förlita sig på ettåriga grödor.

"Vi har använt årliga grödor sedan jordbrukets början, 10, För 000 år sedan, så det är inte nytt, "Säger Stroer. Men när denna praxis intensifierades på moderna gårdar, dess destruktiva nackdelar blev mer och mer uppenbara, i form av erosion, sliten jord som krävde ökande mängder gödsel och förorenat grundvatten.

Enligt Stroer, Jackson såg utvecklingen av fleråriga korn för att ersätta ettåriga som en viktig del av lösningen på dessa problem.

"Med tanke på att spannmål utgör över 70 procent av vår globala kaloriförbrukning och över 70 procent av våra globala grödor, övergången från en extraherande årlig modell till en flerårig modell är den bästa chansen vi har för att skapa en verkligt regenerativ matframtid, "Landinstitutets webbplats förklarar.

Utmaningen att utveckla en ny matgröda

Att utveckla nya livsmedelsgrödor är svårt, tidskrävande utmaning. 1983, forskare vid Rodale Institute, en annan forskningsorganisation, identifierade en växt som kallas intermediärt vetegräs (vetenskapligt namn Thinopyrum intermedium ), en art relaterad till vete, som en lovande kandidat som kunde utvecklas till ett flerårigt spannmål. De arbetade med forskare från det amerikanska jordbruksdepartementet för att odla växten och förbättra dess bördighet och fröstorlek.

År 2003, Landinstitutet började också arbeta med att utveckla mellanliggande vetegräs. Med ansträngningen guidad av ledande forskaren Lee DeHaan, institutet har ägnat år åt att odla växten för att utveckla Kernza, det registrerade handelsnamnet för deras sort. (Här är mer om Kernzas ursprungshistoria från institutets webbplats.)

På vissa sätt, processen att utveckla en ny gröda har inte förändrats mycket sedan förhistorisk tid. I grund och botten, det innebär uppfödning efter generation av en växt, i ett försök att främja vad som helst är de önskvärda egenskaperna du söker. "Du korsar två föräldrar, och plantera bebisarna, och se hur de ser ut, "Säger Stroer." De med de största fröna, du behåller. Och du gör det år efter år. "

Dock, växtförädlare har några verktyg som de gamla saknade. De har använt en process som kallas molekylär uppfödning, där de använder genetisk analys för att bestämma de egenskaper som växten har, även innan den växer till full storlek, att upptäcka växter med mest avelspotential.

"Det har tagit oss 10, 000 år och intensifierade 200 års modern avel för att få de grödor vi har idag, "Säger Stroer. I jämförelse, "Det har tagit 20 för att få Kernza dit det är. Det kan ta ytterligare 20 för att få det att konkurrera i stor skala med ettåriga."

Men i ansträngningen att göra Kernza till en kommersiellt livskraftig gröda, det är mycket jobb framöver. Stroer säger att forskare nu arbetar med att öka storleken och antalet frön som produceras av varje Kernza -växt, och för att öka plantornas höjd.

Skördeutmaningen

En nackdel med Kernza är att till skillnad från konventionellt vete, det lämpar sig ännu inte till fri tröskning, där det ätliga spannmålet lätt lossnar från växten, och kräver istället ett annat steg som kallas avskalning för att ta bort fröets hud innan det kan förvandlas till mjöl, enligt Stroer.

"Att skörda spannmål från Kernza kan också vara mer utmanande än ettåriga korn som vete eftersom Kernza -stammarna förblir gröna efter att säden mognar, medan vete stammar fullt ut (eller blir gamla och vissnar) och passerar lättare, "säger Matt Ryan, en docent i mark- och grödorvetenskap vid Cornell University och medförfattare till denna 2018 Bioscience-artikel om Kernza-odlingsmetoder, via e -post.

Förutom att odla Kernza för att göra det lämpligt för fritt tröskning i framtiden, forskare arbetar för att få avkastningen från Kernza gårdar att matcha vad de har kunnat uppnå på sina forskningsplaner. För detta ändamål, de samlar in data från bönder för att ta reda på hur man ska tajma Kernza -skörden, vilka inställningar som skulle vara optimala för skördetröskor, och andra faktorer som kan göra fälten mer produktiva. Redan, Kernza odlas på 2, 025 tunnland (819 hektar) i 15 stater och mer än 100 bönder och 53 olika forskningspartners från olika institutioner arbetar med insatsen.

Forskare arbetar också med bagare, kockar, bryggerier och destillerier för att utveckla produkter som använder Kernza, att hjälpa till att skapa en framtida marknad för det. En produkt som redan finns på marknaden är Long Root Pale Ale, vars tillverkare, Patagonia -bestämmelser, citerar Kernzas miljöpositiv i sin marknadsföring.

"Jag har jobbat med Kernza i 10 år och det har varit ett roligt äventyr, "Steve Culman, en biträdande professor i skolan för miljö och naturresurser vid Ohio State University, och en av Ryans medförfattare, säger via mejl. "Jag tror att en av de saker som jag verkligen har uppskattat är att framgångsrikt inhemska och utveckla en ny gröda kräver mer arbete än någon kan uppskatta. Det är en stor samarbetsinsats som verkligen kräver att många arbetar tillsammans - forskare av många discipliner, livsmedelskedjans aktörer och en konsumentmarknad som är redo för och vill ha det. Det är en ganska skrämmande uppgift, men också det som gör det så roligt att vara en del av det. "

Institutets Kernza -program är bara en del av en större satsning på att utveckla fleråriga grödor som någon gång kan ersätta konventionella ettåriga. I arbetet finns också flerårigt vete, durra, baljväxter och oljeväxter. Institutet har hjälpt till att lansera och finansiera ett program i Kinas Yunnan -provins för att utveckla en flerårig version av ris.

"Slutmålet är vågat, men det är att ersätta ettåriga med perenner globalt, Säger Stroer.

Förra året, General Mills Cascadian Farms-märke producerade en begränsad upplaga Honey Toasted Kernza-spannmål, som den sålde för att samla in pengar till forskare. "Vi är hoppfulla att skörden i år kommer att ge en högre volym så att vi kan skapa ett spannmål som kan vara mer allmänt tillgängligt, "säger en talesperson för General Mills via e -post.