การพัฒนาการเกษตรมีความสำคัญต่อการเพิ่มขึ้นของอารยธรรม แต่ในศตวรรษที่ 21 ความต้องการอาหารที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของประชากรโลกเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้สภาพแวดล้อมของโลกเราตกอยู่ในอันตรายการทำฟาร์มคิดเป็นเกือบหนึ่งในสี่ของการปล่อยมลพิษของมนุษย์ที่ทำให้ชั้นบรรยากาศร้อนขึ้นและมากถึงครึ่งหนึ่งมาจากการไถดินเพื่อปลูกพืชเช่นข้าวสาลีข้าวโพดและถั่วเหลืองซึ่งปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และยิ่งโรงเรือนที่มีศักยภาพมากขึ้นก็ปล่อยก๊าซมีเทนและ ไนตรัสออกไซด์ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการใช้ปุ๋ย
นั่นเป็นเหตุผลที่นักวิจัยพยายามหาวิธีลดผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตรายของการเกษตร นวัตกรรมที่มีแนวโน้มอย่างหนึ่งคือธัญพืชที่มีชื่อทางการค้าว่าKernzaซึ่งมีรสชาติหวานมันและสามารถทำเป็นแป้งเพื่อใช้ในขนมปังซีเรียลอาหารเช้าและอาหารอื่น ๆ และยังเป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์ต่างๆตั้งแต่เบียร์ไปจนถึงไอศกรีม Kernza แตกต่างจากธัญพืชที่คุ้นเคยกันทั่วไป Kernza เป็นเมล็ดพืชยืนต้นที่ผลิตจากพืชที่ไม่ต้องปลูกใหม่ในแต่ละปีดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการไถพรวนประจำปี
นอกจากนี้เคอร์นซายังมีระบบรากที่ลึกถึงกว่า 10 ฟุต (มากกว่า 3 เมตร) ลงไปในดินและอาจช่วยในการกักเก็บหรือกักเก็บคาร์บอนในชั้นบรรยากาศ และระบบรากนั้นยังอาจทำให้ทนทานต่อผลกระทบของความแห้งแล้งที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในบางพื้นที่ หลังจากเก็บเกี่ยวเมล็ดพืชแล้วพื้นที่ที่ปลูกด้วย Kernza ยังสามารถใช้สำหรับการหาอาหารโดยปศุสัตว์
บทบาทของสถาบันที่ดิน
Kernza ได้รับการพัฒนาโดย The Land Institute ซึ่งเป็นองค์กรในซาลินาในรัฐแคนซัสซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 2519 เวสแจ็คสันผู้ร่วมก่อตั้ง"มีความศักดิ์สิทธิ์นี้" ราเชลสโตรเออร์หัวหน้าเจ้าหน้าที่กลยุทธ์ของสถาบันอธิบาย ปัญหาใหญ่ของการเกษตรสมัยใหม่แจ็คสันตระหนักดีคือการทำให้ดินเสื่อมโทรมโดยมุ่งเน้นไปที่การปลูกพืชเชิงเดี่ยว - การปลูกพืชชนิดเดียวในบางพื้นที่ - และการพึ่งพาพืชล้มลุก
"เราใช้พืชล้มลุกมาตั้งแต่เริ่มทำการเกษตรเมื่อ 10,000 ปีก่อนซึ่งไม่ใช่เรื่องใหม่" Stroer กล่าว แต่เมื่อการปฏิบัติดังกล่าวทวีความรุนแรงมากขึ้นในฟาร์มสมัยใหม่ข้อเสียด้านการทำลายล้างของมันก็ชัดเจนมากขึ้นเรื่อย ๆ ในรูปแบบของการกัดเซาะดินที่ทรุดโทรมซึ่งต้องใช้ปุ๋ยในปริมาณที่เพิ่มขึ้นและน้ำใต้ดินที่ปนเปื้อน
ตามที่ Stroer แจ็คสันเห็นว่าการพัฒนาธัญพืชยืนต้นเพื่อทดแทนธัญพืชประจำปีซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการแก้ปัญหาเหล่านั้น
"ระบุว่าธัญพืชทำขึ้นมากกว่าร้อยละ 70 ของการบริโภคแคลอรี่ของเราทั่วโลกและกว่าร้อยละ 70 ของที่ดินเพาะปลูกทั่วโลกของเราเปลี่ยนจากรูปแบบประจำปี extractive ไปแบบยืนต้นเป็นโอกาสที่ดีที่สุดที่เรามีเพื่อสร้างอนาคตที่อาหารการปฏิรูปอย่างแท้จริง" เว็บไซต์ที่ดินสถาบันอธิบาย
ความท้าทายในการพัฒนาพืชอาหารใหม่
การพัฒนาพืชอาหารใหม่เป็นความท้าทายที่ยากและต้องใช้เวลามาก ย้อนกลับไปในปี 1983 นักวิทยาศาสตร์จากRodale Instituteซึ่งเป็นองค์กรวิจัยอีกแห่งได้ระบุพืชชนิดหนึ่งที่เรียกว่าวีทกราสระดับกลาง (ชื่อวิทยาศาสตร์Thinopyrum intermedium ) ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับข้าวสาลีในฐานะผู้ที่มีแนวโน้มว่าจะพัฒนาเป็นเมล็ดพืชยืนต้นได้ พวกเขาทำงานร่วมกับนักวิจัยจากกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกาเพื่อขยายพันธุ์พืชและปรับปรุงความอุดมสมบูรณ์และขนาดของเมล็ดพันธุ์
ในปีพ. ศ. 2546 The Land Institute ได้เริ่มดำเนินการพัฒนาต้นข้าวสาลีระดับกลางเช่นกัน ด้วยความพยายามที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำLee DeHaanสถาบันได้ใช้เวลาหลายปีในการปรับปรุงพันธุ์พืชเพื่อพัฒนา Kernza ซึ่งเป็นชื่อทางการค้าที่จดทะเบียนสำหรับความหลากหลายของพวกมัน ( ดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องราวต้นกำเนิดของ Kernzaจากเว็บไซต์ของสถาบัน)
ในบางวิธีกระบวนการในการพัฒนาพืชใหม่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนักตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์ โดยพื้นฐานแล้วมันเกี่ยวข้องกับการผสมพันธุ์รุ่นต่อรุ่นของพืชเพื่อพยายามส่งเสริมสิ่งที่เป็นลักษณะที่พึงปรารถนาที่คุณกำลังมองหา “ คุณสร้างไม้กางเขนของพ่อแม่สองคนและปลูกทารกและดูว่าพวกเขามีลักษณะอย่างไร” Stroer กล่าว "เมล็ดที่มีเมล็ดใหญ่ที่สุดคุณเก็บไว้และคุณก็ทำแบบนั้นทุกปี"
อย่างไรก็ตามนักปรับปรุงพันธุ์พืชมีเครื่องมือบางอย่างที่คนสมัยก่อนขาด พวกเขาใช้กระบวนการที่เรียกว่าการผสมพันธุ์ระดับโมเลกุลซึ่งใช้การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมเพื่อตรวจสอบลักษณะที่พืชมีแม้กระทั่งก่อนที่มันจะโตเต็มที่เพื่อตรวจหาพืชที่มีศักยภาพในการผสมพันธุ์มากที่สุด
"เราใช้เวลา 10,000 ปีและการปรับปรุงพันธุ์สมัยใหม่ที่เข้มข้นขึ้น 200 ปีเพื่อให้ได้พืชผลที่เรามีในปัจจุบัน" Stroer กล่าว ในการเปรียบเทียบ "ต้องใช้เวลา 20 กว่า Kernza ถึงจะอยู่ที่ตรงไหนอาจต้องใช้เวลาอีก 20 ปีจึงจะสามารถแข่งขันได้ในระดับเดียวกับรายปี"
แต่ในความพยายามที่จะเปลี่ยน Kernza ให้เป็นพืชผลในเชิงพาณิชย์มีงานมากมายรออยู่ข้างหน้า Stroer กล่าวว่าขณะนี้นักวิจัยกำลังดำเนินการเพื่อเพิ่มขนาดและจำนวนเมล็ดพันธุ์ที่ผลิตโดยพืช Kernza แต่ละต้นและเพื่อเพิ่มความสูงของพืช
ความท้าทายในการเก็บเกี่ยว
ข้อเสียเปรียบประการหนึ่งของ Kernza ก็คือไม่เหมือนกับข้าวสาลีทั่วไป แต่ก็ยังไม่ได้ให้ยืมตัวเองเพื่อการนวดแบบอิสระซึ่งเมล็ดพืชที่กินได้จะคลายออกจากพืชได้ง่ายและต้องใช้ขั้นตอนอื่นที่เรียกว่า dehulling เพื่อเอาผิวของเมล็ดออกก่อนที่จะทำได้ จะกลายเป็นแป้งตาม Stroer
"การเก็บเกี่ยวเมล็ดพืชจากเคอร์นซาอาจเป็นเรื่องที่ท้าทายกว่าเมล็ดพืชประจำปีเช่นข้าวสาลีเพราะก้านของเคิร์นซาจะยังคงเป็นสีเขียวหลังจากที่เมล็ดข้าวเจริญเติบโตเต็มที่ในขณะที่ข้าวสาลีลำต้นแก่เต็มที่ [หรือแก่และเหี่ยวเฉา] และผ่านไปได้ง่ายกว่า" แมตต์ไรอันกล่าว รองศาสตราจารย์ด้านดินและวิทยาศาสตร์พืชที่ Cornell University และผู้ร่วมเขียนบทความ Bioscience ปี 2018 เกี่ยวกับวิธีการเพาะปลูก Kernzaผ่านทางอีเมล
นอกเหนือจากการปรับปรุงพันธุ์ Kernza เพื่อให้เหมาะสำหรับการนวดข้าวฟรีในอนาคตแล้วนักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามทำให้ผลผลิตที่ผลิตโดยฟาร์ม Kernza ตรงกับสิ่งที่พวกเขาสามารถทำได้ในแปลงวิจัยของพวกเขา ด้วยเหตุนี้พวกเขากำลังรวบรวมข้อมูลจากเกษตรกรเพื่อช่วยในการหาเวลาเก็บเกี่ยว Kernza การตั้งค่าใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผสมผสานและปัจจัยอื่น ๆ ที่อาจทำให้ฟิลด์มีประสิทธิผลมากขึ้น ขณะนี้ Kernza กำลังเติบโตบนพื้นที่ 2,025 เอเคอร์ (819 เฮกตาร์) ใน 15 รัฐและมีเกษตรกรมากกว่า 100 รายและพันธมิตรด้านการวิจัย 53 แห่งจากสถาบันต่างๆกำลังดำเนินการอยู่
นักวิจัยยังทำงานร่วมกับคนทำขนมปังพ่อครัวผู้ผลิตเบียร์และโรงกลั่นเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ใช้ Kernza เพื่อช่วยสร้างตลาดในอนาคต ผลิตภัณฑ์หนึ่งในตลาดที่มีอยู่แล้วคือLong Root Pale Aleซึ่งเป็นผู้ผลิต Patagonia Provisions อ้างถึงผลดีด้านสิ่งแวดล้อมของ Kernza ในด้านการตลาด
"ฉันทำงานกับ Kernza มา 10 ปีแล้วและมันก็เป็นการผจญภัยที่สนุก" สตีฟคัลแมนผู้ช่วยศาสตราจารย์ในโรงเรียนสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรธรรมชาติที่มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตตและหนึ่งในผู้เขียนร่วมของไรอันกล่าวผ่านอีเมล "ฉันคิดว่าสิ่งหนึ่งที่ฉันรู้สึกซาบซึ้งจริงๆก็คือการปลูกพืชและพัฒนาพืชผลใหม่ให้ประสบความสำเร็จนั้นต้องทำงานมากกว่าที่ใคร ๆ จะสามารถชื่นชมได้มันเป็นความร่วมมือครั้งสำคัญที่ต้องใช้คนจำนวนมากทำงานร่วมกัน - นักวิทยาศาสตร์จากหลาย ๆ คน สาขาวิชานักแสดงห่วงโซ่อาหารและตลาดผู้บริโภคที่พร้อมสำหรับและต้องการมันเป็นงานที่น่ากลัว แต่ก็เป็นสิ่งที่ทำให้สนุกมากที่ได้เป็นส่วนหนึ่งของมันด้วย "
โปรแกรม Kernza ของสถาบันเป็นเพียงส่วนหนึ่งของความพยายามที่ยิ่งใหญ่กว่าในการพัฒนาพืชยืนต้นซึ่งสักวันหนึ่งสามารถแทนที่พืชประจำปีแบบเดิมได้ นอกจากนี้ในงานยังมีข้าวสาลียืนต้นข้าวฟ่างพืชตระกูลถั่วและเมล็ดพืชน้ำมัน สถาบันได้ช่วยเปิดตัวและให้ทุนโครงการในมณฑลยูนนานของจีนเพื่อพัฒนาข้าวยืนต้น
“ เป้าหมายสูงสุดคือความกล้าหาญอย่างแน่นอน แต่ก็คือการแทนที่ต้นไม้ประจำปีด้วยไม้ยืนต้นทั่วโลก” Stroer กล่าว
ตอนนี้เจ๋งมาก
เมื่อปีที่แล้วแบรนด์ Cascadian Farms ของ General Mills ได้ผลิตซีเรียล Honey Toasted Kernzaจำนวน จำกัดซึ่งขายเพื่อระดมทุนให้กับนักวิจัย "เราหวังเป็นอย่างยิ่งว่าการเก็บเกี่ยวในปีนี้จะให้ผลผลิตในปริมาณที่มากขึ้นเพื่อที่เราจะสามารถสร้างธัญพืชที่สามารถหาซื้อได้ในวงกว้างมากขึ้น" โฆษกของ General Mills กล่าวผ่านอีเมล
