克恩扎:要养活世界的环保型小麦作物

的发展农业对文明的兴起至关重要。但在21世纪，地球人口不断增长，对食物的需求不断增加，这是将地球环境置于危险境地的因素之一。农业占导致大气变暖的人类排放总量的近四分之一多达一半其中一部分来自于种植小麦、玉米和大豆等作物的耕地，这些作物会释放出二氧化碳和更强的温室气体甲烷和一氧化二氮，后者是一种副产品肥料使用。

这就是为什么研究人员一直在研究如何减少农业对环境的有害影响。一种有希望的创新是一种带有商标名称的谷物Kernza它有甜味和坚果的味道，可以制成面粉，用于面包、早餐麦片和其他食物，也可以作为啤酒和冰淇淋等产品的原料。与我们熟悉的一些谷物不同，Kernza是一种多年生谷物，由不需要每年重新种植的植物产生，因此不需要每年耕作。

此外，克恩扎有一个深入土壤10英尺(3米多)的深层根系，可能有助于隔离或捕获大气中的碳。根系也可能使它更能抵抗干旱与某些地区的气候变化有关。谷物收获后，种植克恩扎的田地也可以用来觅食牲畜。

土地研究所的作用

Kernza是由土地研究所开发的，该机构成立于1976年，总部位于堪萨斯州的萨利纳。联合创始人韦斯·杰克逊“有了这个顿悟，”解释说瑞秋也是他是该研究所的首席战略官。杰克逊意识到，现代农业的一个大问题是，通过集中精力，它正在消耗土壤单一文化——在特定地区只种植一种作物——并依赖一年生作物。

斯特罗尔说:“从一万年前农业开始，我们就一直在使用一年生作物，所以这并不新鲜。”但随着这种做法在现代农场的加强，其破坏性的负面影响也越来越明显，表现为侵蚀、土壤磨损，需要越来越多的肥料，以及地下水受到污染。

根据Stroer的说法，Jackson认为发展多年生谷物取代一年生谷物是解决这些问题的关键部分。

“考虑到谷物占全球热量消耗的70%以上，占全球耕地的70%以上，从每年采掘的模式过渡到多年生模式，是我们创造真正可再生食物未来的最佳机会，”土地学会的网站对此进行了解释．

开发一种新的粮食作物的挑战

开发新的粮食作物是一项困难而耗时的挑战。早在1983年罗德学院，发现了一种被称为中间麦草(学名Thinopyrum媒介)，一个与小麦有亲缘关系的物种，作为一个有希望的候选者，可以发展成为一种多年生谷物。他们与美国农业部的研究人员合作培育这种植物，提高其肥力和种子大小。

2003年，土地研究所也开始开发中间麦草。在首席科学家的指导下李DeHaan该研究所花了数年的时间培育这种植物，以开发Kernza注册商标名称他们的不同。(这是更多关于克恩扎的起源故事摘自该研究所网站。)

在某些方面，培育一种新作物的过程自史前时代以来并没有太大变化。基本上，它涉及到植物的一代又一代的繁殖，以努力促进任何你想要的特性。斯特罗说:“你把双亲杂交，然后种下婴儿，看看他们的样子。”“那些种子最大的，你就留着。你年复一年地这样做。”

然而，植物育种家有一些古人所缺乏的工具。他们采用了一种叫做分子育种在这项研究中，他们利用基因分析来确定植物在发育完全之前的特征，从而发现最有可能繁殖的植物。

斯特罗尔说:“我们花了1万年的时间和200年的现代育种，才得到我们今天的作物。”相比之下，“Kernza花了20年时间才达到现在的水平。可能还需要20年才能达到与一年生植物竞争的规模。”

但要把克恩扎变成一种商业上可行的作物，还有很多工作要做。斯特罗说，研究人员现在正在努力增加每一株克恩扎植物产生的种子的大小和数量，并增加植物的高度。

收获的挑战

Kernza小麦的一个缺点是，与传统小麦不同，它还不适合种植免费打根据斯特罗的说法，在这种方法中，可食用的谷物很容易从植物中松开，在将种子变成面粉之前，还需要另一个叫做去皮的步骤。

“从Kernza收获谷物也可能比小麦等一年生谷物更具挑战性，因为Kernza的茎在谷物成熟后仍保持绿色，而小麦茎完全衰老(或变老和枯萎)，更容易通过联合耕作，”康奈尔大学土壤和作物科学副教授、2018年《生物科学》这篇文章的合著者马特·瑞安说Kernza栽培方法,通过电子邮件。

除了培育克恩扎，使其适合在未来自由脱粒，科学家们还在努力使克恩扎农场的产量与他们在研究地块上所能达到的产量相匹配。为此，他们正在从农民那里收集数据，以帮助弄清楚如何安排克恩扎收获的时间，什么设置是联合收割机的最佳设置，以及其他可能使田地更多产的因素。Kernza已经在成长了在15个州有2025英亩(819公顷)来自不同机构的100多名农民和53个不同的研究伙伴正在进行这项工作。

研究人员还与面包师、厨师、酿酒厂和酒商合作，开发利用Kernza的产品，以帮助创建它的未来市场。市场上已经有一种产品长根淡啤酒它的制造商巴塔哥尼亚供应公司(Patagonia Provisions)称，Kernza在营销中发挥了环保积极作用。

“我和克恩扎一起工作了10年，这是一次有趣的冒险，”史蒂夫Culman他是俄亥俄州立大学(Ohio State University)环境与自然资源学院的助理教授，也是瑞安的合著者之一。“我认为我真正开始理解的一件事是，成功驯化和培育一种新作物需要付出比任何人都能理解的更多的努力。这是一项重大的合作努力，确实需要许多人共同努力——许多学科的科学家、食物链参与者和一个准备好并想要它的消费者市场。这是一项相当艰巨的任务，但也是让我成为其中一员如此有趣的原因。”

该研究所的Kernza项目只是一个更大努力的一部分，以开发多年生作物，有朝一日可能取代传统的一年生作物。作品中还包括多年生小麦、高粱、豆类和油籽。该研究所帮助启动并资助了中国云南省的一个项目，以开发一种多年生水稻。

“最终目标当然是大胆的，但它是在全球用多年生植物取代一年生植物，”Stroer说。