多年生穀物 Kernza:替代小麥,養活全球?

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非牟利組織「土地研究院」開發出多年生穀物 Kernza,被認為有望幫助解決糧食危機。 圖片來源:The Land Institute/Facebook

全人類攝取的卡路里,近半數來自米、小麥和粟米。但過度依賴少數作物,導致農業易受害蟲、疾病和水土流失影響,也失去其他農作物在抵禦乾旱等天災時所表現的復原力。糧食供應緊張之際,Kernza 這種多年生穀物受到注目。從美國的「華盛頓郵報」到日本的「朝日新聞」,均對此小麥替代品作專題報道。英國「衛報」甚至形容,「為氣候危機而培育」的 Kernza,有望在愈發酷熱的地球中幫助養活世界。

絕大部分經濟作物也是逐年收成,然後翻土、除草再種植。以工業規模種植這類糧食,往往耗用大量的水、肥料和能源,非但破壞土壤,還助長氣溫升高。美國非牟利組織「土地研究院」推出以野生穀物「中間小麥草」(Thinopyrum intermedium)開發的 Kernza,卻由同一株植物年復一年提供糧食。這類穀物形成的深根,能將儲在土壤及防止侵蝕;它還可與其他作物一同種植,減少對肥料的需求,並為野生動物提供棲息地。

「土地研究院」所在的堪薩斯州為美國主要小麥產地,每年卻損失約 1.9 億噸肥沃表土。氣候變化使當地在夏季變得更熱更乾,卻也令暴雨更加強烈,把泥土沖到周邊溪流。院長 Rachel Stroer 指出:「我們賴以為生、卻因我們而退化的土壤,是由多年生(即壽命超過兩年的植物)和多樣化生態系統構成。我們試圖將這兩個特徵帶回農業。」該院希望以多年生混養取代一年生單一栽培,「建立以自然為成功標準的農業系統來養活人類」。

「土地研究院」與明尼蘇達大學合作,從混種 Kernza 田地採集土壤樣本後進行研究,以確定田裡礦化了多少氮,從而學習和改進有機種植技術。 圖片來源:The Land Institute/Facebook

2000 年代初,「土地研究院」的科學家種植首批中間小麥草,待成熟後便選出最好的一批重新種植,然後不斷重複來馴化作物。雖然植物的莖更強壯、種子更大,但礙於氣候變化,他們需要加快進度,於是改用基因排序、人工智能及超級電腦,識別出與某些特徵相關的遺傳標記。經過 20 年 11 個週期,該院馴化了一種小麥草,種子較其野生祖先的大兩至三倍,若條件理想,可提供傳統小麥 3 成的產量,其註冊商標正是 Kernza。

根據「土地研究所」的說法,在種植 Kernza 的首 4 年,1 英畝地可把空氣中約 6.5 噸二氧化碳吸收到其深根。該院農作物管理主任 Tessa Peters 表示:「種植者立即明白了多年生植物對鄉間的好處。對那些在糧食產區工作的人來說,Kernza 極具吸引力。」研究人員仍在致力提高產量,而截至去年 10 月,在堪薩斯州、明尼蘇達州和蒙大拿州的農地,已經種植了接近 4,000 英畝 Kernza。

農四代 Brandon Kaufman 就在其田裡嘗試種植菊苣、苜蓿、四葉草和 Kernza。雖然它們較難以機器收割及加工,每平方呎的利潤也較低,還要與繁茂雜草鬥爭,但他相信多年生混養方式有利可圖。因為 Kernza 能固定土壤中的氮,而每年兩次帶牛來吃菊苣,能藉其排泄及踐踏省去施肥工序,加上甲蟲和雀鳥會吃害蟲,便減少對殺蟲劑的需求。Kaufman 寄望實驗成功,為子女留下更健康的農場甚至世界。

含有 Kernza 的榖片、烘焙食品和啤酒現已面世,但目前多數產品也很昂貴,譬如每磅麵粉就叫價 11 美元以上,較普通中筋麵粉高出 10 倍。Kernza 也還未能完全取代普通小麥,麵包師兼自由記者 Jenny Starrs 指其麵粉的麩質較弱,令麵包較難保持形式,麵粉也相對多麩皮。但她指:「很高興看到有人推動更多可持續農業,希望可以證明這有市場。」植物生物學家 Lee DeHaan 則與各地同業研究,以期令葵花籽、大豆、高粱變成多年生。「我們更有信心,實現曾經以為無法實現的目標。」

市面上已有多種 Kernza 產品,包括啤酒麵食。 圖片來源:The Land Institute/Facebook