O campo de cevada de inverno de Don Wyse costumava ficar quase vazio na primavera.
Oito anos atrás, apenas um décimo do grão sobreviveria ao inverno neste campo experimental em St. Paul. Mas este ano, depois de refinar repetidamente a genética da planta, o campo estava repleto de espigas de grãos amarelo-pálidas e oscilantes.

O inverno é o primeiro obstáculo que os pesquisadores da Iniciativa Forever Green da Universidade de Minnesota devem superar enquanto tentam criar novas culturas que possam cobrir campos agrícolas durante todo o ano – e, no processo, ajudar na qualidade da água em todo o estado.

Durante anos, Minnesota lutou para reduzir a poluição agrícola de fertilizantes e outras fontes que correm para córregos, lagos, o rio Mississippi e, eventualmente, o Golfo do México.

Wyse, um cientista agrícola que fundou e agora co-lidera a Forever Green, disse que observou por anos como todo o financiamento para pesquisas sobre poluição agrícola foi usado para descrever o problema. "Não houve um investimento muito grande em soluções."

Assim, os criadores de culturas da Forever Green estão trabalhando em 16 culturas anuais perenes e de inverno para absorver essa poluição de nutrientes antes que ela escape. Cientistas de alimentos e profissionais de marketing do programa estão tentando desenvolver usos para essas culturas e, esperançosamente, fornecer novas receitas para os agricultores.

As culturas perenes não são uma ideia nova – grupos como o Land Institute, sem fins lucrativos, em Salina, Kansas, promovem o conceito há décadas. Detém a marca Kernza, um grão perene que está a desenvolver em parceria com os cientistas da Forever Green.

Mas os desafios permanecem no problema da galinha ou do ovo de desenvolver um mercado para essas culturas. Para que as lavouras sejam utilizadas em produtos de larga escala, é preciso que haja muita produção; mas para que os agricultores apostem neles, eles precisam estar convencidos de que existe um mercado.

Carregado na água

Nos campos férteis do Centro-Oeste, milho e soja dominam:as duas safras anuais cobriram 63% dos 25 milhões de acres agrícolas de Minnesota em 2021, de acordo com o Departamento de Agricultura dos EUA. Em outros estados, a proporção é ainda maior – eles cobrem 76% das terras agrícolas em Iowa e 80% em Illinois.

Nessas operações de cultivo em linha, normalmente, os agricultores estão lavrando e plantando sementes na primavera, colhendo no outono e deixando o solo descoberto até a próxima estação de crescimento.

A chuva que cai facilmente leva os nutrientes desses campos em pousio para os cursos d'água próximos. O fósforo que flui com a erosão dos solos agrícolas alimenta as algas nos lagos de Minnesota; o nitrogênio penetra nas águas subterrâneas, sujando os poços de água rurais.

"É esse problema perverso que está sufocando nossos rios", disse Whitney Clark, diretora executiva da Friends of the Mississippi River. Há "muitos acres de plantações anuais com vazamentos".

O nitrogênio desce o rio Mississippi até o Golfo do México, onde ajuda a alimentar uma explosão anual de algas e morte que drena o oxigênio da água, causando uma enorme "zona morta". Este ano, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica previu que a zona morta seria de 5.364 milhas quadradas, quase o tamanho de Connecticut.

O último plano de ação para diminuir essa zona morta, de 2008, recomendou que cada estado ao longo da bacia hidrográfica reduzisse sua poluição por nitrogênio e fósforo em 45%. Mas os níveis continuam altos.

David Wall, pesquisador da Agência de Controle de Poluição de Minnesota, disse que o estado reduziu as quantidades de fósforo entre 20 e 35%, principalmente devido à melhoria das estações de tratamento de esgoto e algumas medidas de manejo de terras agrícolas.

Mas os níveis de nitrogênio permaneceram os mesmos ou, em alguns casos, aumentaram, disse Wall.

Uma solução é manter as raízes das plantas no solo por mais tempo, onde elas estabilizarão o solo e sugarão o nitrogênio antes que ele escape.

Kernza – uma planta espessa e semelhante a grama – produz bem por cerca de três anos, saindo do solo a cada primavera e amadurecendo para a colheita no final do verão ou no outono. Ao permanecer no local durante todo o ano, a pesquisa revisada por pares da Forever Green mostrou que captura 99% do nitrogênio que de outra forma escaparia em comparação com o milho anual.

“A única maneira de evitar que o nitrogênio flua pelo solo é fazer com que as raízes interceptem esse nitrogênio”, disse Lee DeHaan, o principal cientista da domesticação de Kernza no Land Institute.

Mas as plantas de Kernza estão produzindo apenas 20% do que as plantas de trigo fazem na mesma área em testes de campo do Kansas, disse DeHaan.

No campo

Nos campos da U em St. Paul, os criadores estão trabalhando para resolver esse problema. Os cientistas coletaram meticulosamente o pólen de plantas perenes e o aplicaram ao trigo tradicional anual. Os híbridos estão crescendo agora, e a esperança é que eles tenham as qualidades perenes de Kernza e as maiores quantidades de grãos do trigo comum.

Sucesso ou fracasso não serão aparentes até a próxima primavera, disse Wyse. Somente se emergirem novamente os criadores saberão se as plantas são realmente perenes.

Veja o pennycress, uma erva daninha comum à beira da estrada que o biólogo e criador David Marks está tentando transformar em uma importante cultura básica de inverno. Marks está tão otimista sobre o potencial do pennycress para produzir sementes comestíveis que ele tem a imagem verde-clara da planta tatuada em seu antebraço esquerdo.

Marks tem muito o que fazer para deixar a colheita pronta para o mercado. As vagens planas e circulares devem ser mais duráveis ​​para que não se abram antes da colheita; as cascas grossas das sementes devem ser diluídas, para que as sementes errantes não sobrevivam no solo por mais tempo do que um agricultor poderia querer; e o ácido erúcico inseguro para consumo deve ser eliminado dos óleos das sementes.

Marks disse que o potencial da safra como anual de inverno não está apenas impedindo que os fertilizantes entrem na água, mas também expandindo a janela de cultivo, em um momento em que a pandemia e a guerra na Ucrânia perturbaram o mundo.

Marks disse que se preocupa que a próxima interrupção "será uma ameaça à nossa segurança alimentar. Estou pensando no futuro do que está por vir".

Construindo o mercado

De todas as culturas da Forever Green, Kernza é talvez a mais conhecida – e a mais próxima de ser transformada em produtos de consumo.

Para que essas culturas façam a diferença, elas precisam ser adotadas em grande escala, disse Wyse.

"Temos que ter grandes mercados para obter o suficiente dessas plantas na paisagem para proteger o rio Mississippi", disse Wyse.

Existem alguns produtos no mercado agora, como um cereal Kernza vendido nas lojas Whole Foods pela Cascadian Farm, uma marca da General Mills.

Mas os agricultores disseram que a Kernza que cultivam não está vendendo tão rápido quanto outras culturas.

Algum dinheiro do estado foi recentemente orçado para ajudar nessa expansão. Além de US$ 763.000 em financiamento para o melhoramento agrícola, um grupo bipartidário de legisladores de Minnesota alocou este ano US$ 500.000 para ajudar a financiar os negócios da cadeia de suprimentos que levam os grãos dos campos para as prateleiras das lojas.

O desenvolvimento da cadeia de suprimentos exigiu um trabalho intenso, disse Christopher Abbott, presidente da Perennial Pantry. A startup está focada na venda de alimentos que utilizam culturas perenes e de cobertura.

Kernza tem que passar por uma limpeza extensiva após a colheita, que leva cerca de 10 vezes mais do que o trigo convencional, disse Abbott. Depois disso, sua empresa teve que experimentar como usar o grão, que tem uma proporção maior de farelo para amido do que outros trigos.

Um dos produtos favoritos de Abbott é um biscoito Kernza, que ele descreveu como amanteigado e escamoso. Levou 80 iterações para acertar, disse ele.

Os primeiros adeptos da cultura estão ansiosos para fazer as plantações funcionarem.

Anne Schwagerl, agricultora no oeste de Minnesota, perto de Beardsley, disse que sua colheita de Kernza exigiu alguns ajustes. Schwagerl, que plantou 40 acres de Kernza em 2020, disse que a colheita agora leva duas passagens; a grama de trigo deve ser cortada a trinta centímetros do solo e depois seca no campo por alguns dias antes de ser coletada.

Schwagerl disse que o novo grão se encaixa bem em sua operação orgânica, que também cultiva soja, milho, centeio, aveia e outra safra da Forever Green, a camelina de inverno.

Mas por causa do novo mercado, ela não conseguiu vender os grãos que colheu pela primeira vez no outono de 2021 até a primavera seguinte.

"A Kernza, tivemos que armazenar muito mais tempo do que com nossa safra de milho ou soja ou aveia", disse ela.

Também houve benefícios. Nesta primavera, os agricultores lutaram para colocar suas sementes no solo em grande parte do estado, pois a estação fria e chuvosa atrasou o plantio.

Schwagerl não precisava se preocupar com o plantio; sua grama Kernza já estava lá, com raízes de vários metros de profundidade.