Vi efterfrågar mer än mat från våra gårdar. Ett nytt beskärningsalternativ kan hjälpa till att möta efterfrågan

Mänskligheten är beroende av jordbrukssektorn för att producera vår mat, foder och fiber, och den efterfrågan fortsätter att växa. Vi ser i allt högre grad till grödor som mer klimatvänliga källor för bränslen, plast och andra "biomaterial". Utmaningen är att möta denna mångsidiga och växande efterfrågan utan att köra bil markanvändningsförändring (LUC)- omvandling av tidigare oodlade marker till gårdar. LUC leder till förlust av biologisk mångfald och en massiv utsläpp av koldioxid från dessa jordar. Genom förfining av jordbruksmetoder och användning av ny teknik har produktiviteten för många stora grödor ökat stadigt (se diagram nedan), men klimatförändringarna kan äventyra den trenden.

Det finns ett annat sätt att utöka växtodlingen utan att lägga till ny mark – en jordbruksmetod som kallas "dubbel odling". I tempererade klimat skördas det normalt en gröda från varje hektar varje år. Dubbel odling innebär att två grödor som kan odlas i rygg mot rygg perioder på samma jordskifte under samma växtsäsong. Till exempel vintervete är ofta dubbelskuren med sojabönor i stater som Kentucky och Ohio.

Det finns en nyutvecklad version av en gröda som heter Camelina som kommer att tillåta dubbel beskärning på nordliga breddgrader där det tidigare inte var möjligt. Den har potential att planteras på miljontals hektar efter grödor som majs och sojabönor eller raps i prärieprovinserna i Kanada och i den norra delen av USA:s delstater.

Dubbel beskärning är också i linje med konceptet "Regenerativt jordbruk" genom att det håller olika arter växande på marken under så stor del av året som möjligt, vilket bygger upp markens hälsa. "Täckgrödor" är ett liknande alternativ men i så fall är plantering inte för en andra skörd. Med tiden ökar båda dessa metoder jordens motståndskraft mot torka och buffring av näringsämnen, och i kombination med no-till management dessa system resulterar i en långsiktig lagring av mer kol i marken, vilket skulle kunna ge mervärde genom en koldioxidkompenserad marknad. Det finns en avkastning och avkastningsstabilitet från den förbättrade markhälsan, men det kan ta flera år att samla in och det är därför svårt att motivera kostnaden för utsäde och bränsle för en icke-skördad täckgröda. En kontant dubbelskörd genererar inkomst samtidigt som den ger samma fördelar. Dubbelodling och täckgrödor ger också andra ”ekosystemtjänster” genom att de aktiva rotsystemen förhindrar erosion och näringsavrinning under den del av året som följer efter skörden av den primära kassagrödan. Även om Camelina inte kräver bin för pollinering, är dess blommor en utmärkt fodertillgång för bin och dess gyllengula blommande fält är vackra att se. Som ett erkännande av de många fördelarna med dubbel beskärning har USDA extra täckning för praktiken i sitt skördeförsäkringsprogram.

Det finns ett förnyat intresse för biobränslen och incitament för den sektorn ingår bland klimatförändringsinitiativen i det nyligen antagna och Inflationsreduktionslagen. Detta har väckt intresse hos stora aktörer som letar efter alternativa transportbränslen. I denna miljö blir Camelina ett logiskt alternativ för vidareutveckling.

Camelina är faktiskt en uråldrig gröda som var en vanlig källa till lampolja och djurfoder i Europa i början av 20-talet^th århundrade. Det valdes nyligen ut som en kandidat för förbättring av ett företag som heter Utbyte-10 Biovetenskap. Med de avancerade förädlingsverktyg som finns tillgängliga idag är det möjligt att ta en relativt oförbättrad gröda som Camelina och snabbt utveckla förbättrade versioner för att passa moderna behov. Yield10:s initiala fokus har varit att utveckla versioner med mycket hög avkastning och hög oljehalt som skulle kunna användas för att tillverka biodiesel och flygbränsle. Yield10:s ledande vinterkultivarer för detta ändamål har skalats upp för plantering på större areal i höst och företaget har en stark pipeline av egenutvecklade genetiska egenskaper i pipelinen för att ytterligare öka fröavkastningen och fröoljehalten. Det finns också en fodermjölsbiprodukt så det finns också ett mattillskott i den här historien. Yield10 riktar för närvarande sina linjer till bönder i Montana, Idaho och södra Alberta och Saskatchewan.

Det är intressant att jämföra banan för Camelinas förbättring med den för Canola, en besläktad art som från och med andra världskriget övergick från Raps (en källa för smörjolja för ångfartyg) till en hälsosam matolja och animaliskt proteinfodergröda för människor genom en konventionell förädlingsprocess i flera decennier i Kanada. Mycket snabbare framsteg var möjliga med Camelina på grund av avancerad genetisk teknologi som "markörassisterad uppfödning" och genredigering. De förbättringar som Yield10 har kunnat uppnå är dramatiska även om denna art har ett komplext allohexaploid genom (3 subgenom, övervägande 6 kopior av varje gen) vilket gör att många kopior av varje målgen behöver redigeras för att uppnå önskad egenskap. Att inse att herbicidtolerans är en nyckelegenskap för bönder som vill odla Camelina i en kontinuerlig no-till system, Yield10 har en transgen version med den egenskapen som arbetar sig igenom regleringsprocessen.

I en inte alltför avlägsen framtid, Camelina-dubbelgrödor kan också inkludera sorter som drar fördel av den artens höga Omega-3-fettinnehåll, och Yield10 har rättigheterna till brittiska patenterade metoder för att öka det extra hälsofrämjande EPA- och DHA-innehållet i oljan. Detta kan vara en bra källa till vegetabilisk olja för mänsklig mat och det skulle vara ett utmärkt vattenfoder.

Så totalt sett finns det anledning att vara optimistisk om jordbrukets förmåga att möta efterfrågan på biobränslen och andra biobaserade material utöver sin traditionella roll i att tillhandahålla mat, foder och fibrer. Detta nya dubbelbeskärningsalternativ kan vara en del av den lösningen.