Le champ d'orge d'hiver de Don Wyse était généralement vide au printemps.

Il y a huit ans, un dixième seulement du grain survivait à l'hiver dans ce champ expérimental de Saint-Paul. Mais cette année, après avoir affiné à plusieurs reprises la génétique de la plante, le champ était rempli d'épis jaune pâle qui se balançaient.

L'hiver est le premier obstacle que les chercheurs de la Forever Green Initiative de l'Université du Minnesota doivent franchir alors qu'ils tentent de créer de nouvelles cultures capables de couvrir les champs agricoles toute l'année et, ce faisant, d'améliorer la qualité de l'eau dans tout l'État.

Pendant des années, le Minnesota a lutté pour réduire la pollution agricole provenant des engrais et d'autres sources qui se déversent dans les ruisseaux, les lacs, le fleuve Mississippi et, éventuellement, le golfe du Mexique.

Wyse, un spécialiste des cultures qui a fondé et co-dirige désormais Forever Green, a déclaré qu'il avait observé pendant des années tout le financement de la recherche sur la pollution agricole consacré à la description du problème. "Il n'y a pas eu d'investissement très important dans les solutions."

Ainsi, les sélectionneurs de Forever Green travaillent sur 16 cultures annuelles vivaces et hivernales pour aspirer cette pollution nutritive avant qu'elle ne s'échappe. Les scientifiques de l'alimentation et les commerçants du programme tentent de développer des utilisations pour ces cultures et, espérons-le, de fournir de nouveaux revenus aux agriculteurs.

Les cultures vivaces ne sont pas une idée nouvelle - des groupes comme le Land Institute à but non lucratif, à Salina, au Kansas, font la promotion du concept depuis des décennies. Elle détient la marque déposée de Kernza, une céréale vivace qu'elle développe en partenariat avec les scientifiques de Forever Green.

Mais des défis subsistent dans le problème de la poule ou de l'œuf de développement d'un marché pour ces cultures. Pour que les cultures soient utilisées dans des produits à grande échelle, il faut qu'il y ait beaucoup de production; mais pour que les agriculteurs parient sur eux, ils doivent être convaincus qu'il existe un marché.

Porté dans l'eau

Dans les champs fertiles du Midwest, le maïs et le soja dominent :les deux cultures annuelles couvraient 63 % des 25 millions d'acres agricoles du Minnesota en 2021, selon le département américain de l'Agriculture. Dans d'autres États, la proportion est encore plus élevée :ils couvrent 76 % des terres agricoles dans l'Iowa et 80 % dans l'Illinois.

Dans ces opérations de cultures en rangées, les agriculteurs labourent et plantent généralement des semences au printemps, récoltent à l'automne et laissent le sol nu jusqu'à la prochaine saison de croissance.

Les pluies qui tombent entraînent facilement les nutriments hors de ces champs en jachère et dans les cours d'eau à proximité. Le phosphore qui s'écoule avec l'érosion des sols agricoles nourrit les algues dans les lacs du Minnesota; l'azote s'infiltre dans les eaux souterraines, encrassant les puits d'eau ruraux.

"C'est ce vilain problème qui étouffe nos rivières", a déclaré Whitney Clark, directrice exécutive des Amis du fleuve Mississippi. Il y a « trop d'acres de cultures annuelles en rangs qui fuient ».

L'azote descend le fleuve Mississippi jusqu'au golfe du Mexique, où il contribue à alimenter une explosion et une mortalité annuelles d'algues qui sapent l'oxygène de l'eau, provoquant une "zone morte" massive. Cette année, la National Oceanic and Atmospheric Administration a prévu que la zone morte serait de 5 364 milles carrés, soit presque la taille du Connecticut.

Le dernier plan d'action pour réduire cette zone morte, datant de 2008, recommandait à chaque État riverain du bassin fluvial de réduire de 45 % sa pollution par l'azote et le phosphore. Mais les niveaux restent élevés.

David Wall, chercheur à l'Agence de contrôle de la pollution du Minnesota, a déclaré que l'État avait réduit les quantités de phosphore entre 20 et 35 %, principalement grâce à l'amélioration des stations d'épuration des eaux usées et à certaines mesures de gestion des terres cultivées.

Mais les niveaux d'azote sont restés les mêmes ou, dans certains cas, ont augmenté, a déclaré Wall.

Une solution consiste à garder les racines des plantes dans le sol plus longtemps, où elles stabiliseront le sol et aspireront l'azote avant qu'il ne s'échappe.

Kernza - une plante épaisse ressemblant à de l'herbe - produit bien pendant environ trois ans, sortant du sol chaque printemps et mûrissant pour la récolte à la fin de l'été ou à l'automne. En restant en place toute l'année, les recherches évaluées par des pairs de Forever Green ont montré qu'il capte 99 % de l'azote qui autrement s'échapperait par rapport au maïs annuel.

"Le seul moyen d'empêcher l'azote de pénétrer dans le sol est de faire en sorte que les racines interceptent cet azote", a déclaré Lee DeHaan, responsable scientifique de la domestication de Kernza au Land Institute.

Mais les plants de Kernza ne produisent que 20 % de ce que font les plants de blé sur la même superficie lors des essais sur le terrain au Kansas, a déclaré DeHaan.

Sur le terrain

Sur les champs de l'U à St. Paul, les sélectionneurs travaillent pour résoudre ce problème. Les scientifiques ont minutieusement collecté le pollen de plantes vivaces et l'ont appliqué au blé annuel traditionnel. Les hybrides poussent maintenant, et l'espoir est qu'ils auront à la fois les qualités pérennes de Kernza et les quantités de grains plus élevées du blé ordinaire.

Le succès ou l'échec ne seront pas apparents avant le printemps prochain, a déclaré Wyse. Ce n'est que s'ils réapparaissent que les sélectionneurs sauront si les plantes sont vraiment vivaces.

Prenez le pennycress, une mauvaise herbe commune en bordure de route que le biologiste et sélectionneur David Marks essaie de transformer en une culture de base hivernale majeure. Marks est tellement optimiste quant au potentiel de l'abricot à produire des graines comestibles qu'il s'est fait tatouer la ressemblance vert clair de la plante sur son avant-bras gauche.

Marks a beaucoup à faire pour préparer la récolte pour le marché. Les gousses plates et circulaires doivent être rendues plus durables afin qu'elles ne se brisent pas avant la récolte; les téguments épais doivent être éclaircis, de sorte que les graines errantes ne survivent pas dans le sol plus longtemps qu'un agriculteur ne les voudrait; et l'acide érucique dangereux à consommer doit être éliminé des huiles de graines.

Marks a déclaré que le potentiel de la culture en tant qu'annuelle d'hiver n'empêche pas seulement les engrais de pénétrer dans l'eau, mais élargit également la fenêtre de croissance, à un moment où la pandémie et la guerre en Ukraine ont perturbé le monde.

Marks a dit qu'il craignait que la prochaine perturbation "ne soit une menace pour notre sécurité alimentaire. Je pense à l'avenir de ce qui va suivre."

Construire le marché

De toutes les cultures de Forever Green, Kernza est peut-être la plus connue et la plus proche d'être transformée en produits de consommation.

Pour que ces cultures fassent une différence, elles doivent être adoptées à grande échelle, a déclaré Wyse.

"Nous devons avoir de grands marchés pour obtenir suffisamment de ces plantes dans le paysage pour protéger le fleuve Mississippi", a déclaré Wyse.

Il existe actuellement quelques produits sur le marché, comme une céréale Kernza vendue dans les magasins Whole Foods par Cascadian Farm, une marque de General Mills.

Mais les agriculteurs ont déclaré que le Kernza qu'ils cultivent ne se vend pas aussi vite que les autres cultures.

Une partie de l'argent de l'État a récemment été budgétisée pour aider à cette mise à l'échelle. En plus d'un financement de 763 000 $ pour la sélection des cultures, un groupe bipartite de législateurs du Minnesota a alloué cette année 500 000 $ pour aider à financer les entreprises de la chaîne d'approvisionnement qui acheminent le grain des champs jusqu'aux étagères des magasins.

Le développement de la chaîne d'approvisionnement a nécessité un travail intense, a déclaré Christopher Abbott, président de Perennial Pantry. La startup se concentre sur la vente d'aliments utilisant des cultures vivaces et de couverture.

Kernza doit subir un nettoyage approfondi après la récolte, ce qui prend environ 10 fois plus de temps que le blé conventionnel, a déclaré Abbott. Après cela, son entreprise a dû expérimenter comment utiliser le grain, qui a un rapport son/amidon plus élevé que les autres blés.

L'un des produits préférés d'Abbott est un craquelin Kernza, qu'il décrit comme beurré et feuilleté. Il a fallu 80 itérations pour réussir, a-t-il déclaré.

Les premiers utilisateurs de la culture sont impatients de faire fonctionner les plantations.

Anne Schwagerl, une agricultrice de l'ouest du Minnesota près de Beardsley, a déclaré que sa récolte de Kernza avait nécessité quelques ajustements. Schwagerl, qui a planté 40 acres de Kernza en 2020, a déclaré que la récolte prend désormais deux passes; l'herbe de blé doit être coupée à un pied du sol puis séchée dans le champ pendant quelques jours avant de pouvoir être récoltée.

Schwagerl a déclaré que le nouveau grain s'intègre bien dans son exploitation biologique qui cultive également du soja, du maïs, du seigle, de l'avoine et une autre culture Forever Green, la caméline d'hiver.

Mais à cause du nouveau marché, elle n'a pu vendre le grain qu'elle a récolté pour la première fois à l'automne 2021 qu'au printemps suivant.

"Le Kernza, nous avons dû stocker beaucoup plus longtemps qu'avec notre récolte de maïs ou de soja ou d'avoine", a-t-elle déclaré.

Il y a aussi eu des avantages. Ce printemps, les agriculteurs ont eu du mal à planter leurs semences dans la majeure partie de l'État, car la saison froide et humide a retardé les semis.

Schwagerl n'a pas eu à se soucier de la plantation; son herbe Kernza était déjà là, avec des racines profondes de plusieurs pieds.