Cultivar várias culturas alimentares juntas é uma prática agrícola mais sustentável, imitando comunidades de plantas selvagens altamente produtivas. Esse processo, conhecido como consórcio, aproveita características complementares de diferentes tipos de culturas para maximizar a produção e minimizar a necessidade de fertilizantes e outras práticas prejudiciais ao meio ambiente. Por exemplo, os povos indígenas da América do Norte cultivam há muito tempo milho, feijão e abóbora juntos para maximizar o rendimento de cada planta e reduzir a necessidade de rega ou fertilizante.
"A maioria das culturas comerciais, no entanto, foram criadas para características que as tornam altamente produtivas em ambientes de cultivo único", explica a principal autora Laura Stefan, ex-Ph.D. estudante da ETH Zurich e agora pesquisador de pós-doutorado no Agroscope, Instituto de Pesquisa Agrícola da Confederação Suíça. "Essas culturas podem não ser adequadas para o cultivo em sistemas de cultivos múltiplos, o que pode reduzir os benefícios do consórcio."

Para saber mais sobre a capacidade de adaptação de diferentes culturas, a equipe cultivou espécies de trigo, aveia, lentilha, linho, camelina e coentro em pequenas parcelas. As parcelas incluíram 13 combinações de duas espécies, quatro misturas de quatro espécies diferentes, plantas crescendo individualmente ou em parcelas de uma única espécie, em parcelas adubadas ou não. A equipe repetiu os experimentos por três anos consecutivos, todos os anos usando sementes coletadas nas parcelas do ano anterior para avaliar os efeitos geracionais do cultivo em diferentes sistemas. No terceiro ano, mediram as características e a produtividade das plantas.

Eles descobriram que as plantas cultivadas no mesmo ambiente de várias culturas por duas gerações se adaptaram para competir menos e cooperar mais entre si. No entanto, a vantagem de rendimento dessas culturas multiespécies em relação às culturas de monocultura só foi aumentada em parcelas adubadas. Ao longo de duas gerações, as plantas cultivadas juntas em monoculturas ou parcelas de espécies mistas ficaram mais altas. Eles também produziram folhas "mais baratas", ou mais finas, indicando uma estratégia de crescimento associada à rápida produção de biomassa.

"Nosso estudo mostra que as culturas anuais se adaptam rapidamente para serem mais cooperativas em apenas duas gerações, mas isso não leva a maiores vantagens de rendimento sem fertilizantes", diz a coautora Nadine Engbersen, que trabalhou no estudo como Ph.D. estudante do Instituto de Ciências Agrárias da ETH Zurique, Suíça. “Inesperadamente, todas as plantas cresceram para ter características mais semelhantes, em vez de se especializar para preencher um nicho único”.

Os autores sugerem que o curto período de tempo do estudo - mais de três anos - pode explicar por que não ocorreu mais diferenciação. É improvável que muitas mudanças genéticas tenham acontecido durante esse período. No entanto, a seleção genética de genótipos particulares pode ter ocorrido para aquelas espécies com variação genotípica existente. Além disso, modificações epigenéticas que ativam ou desativam genes podem explicar algumas das adaptações observadas nas plantas. Micróbios ou recursos de nutrientes passados ​​de uma geração de planta para outra por meio de sementes também podem explicar algumas dessas rápidas adaptações.

Estudos de longo prazo podem observar mais adaptações causadas por mutações genéticas ou recombinação genética, o rearranjo de sequências de DNA de plantas. Os resultados atuais sugerem que a reprodução seletiva pode dar origem a características que otimizam a cooperação e o rendimento em parcelas multiespécies.

"Nossas descobertas têm implicações importantes para a mudança para uma agricultura mais diversificada", conclui o autor sênior Christian Schöb, chefe do Grupo de Ecologia Agrícola, anteriormente na ETH Zurique e agora na Universidade Rey Juan Carlos. “Eles sugerem que a criação de plantas para crescer em parcelas de espécies mistas pode melhorar ainda mais os rendimentos e reduzir a necessidade de fertilizantes e outras práticas prejudiciais”.

A pesquisa foi publicada em eLife . + Explorar mais

Culturas mistas para maior rendimento