Is there a PERENNIAL future of agriculture?

Project: Research

Project Details

Description

PERENNIAL is funded by the European Research Council (ERC Advanced Grant 2023). In this project we will investigate whether a shift from annual to perennial grain crops as the basis for food production is possible, and identify the major opportunities and obstacles for such a “perennial revolution”. Since the Neolithic Revolution the world food system has been dominated by annual crops (cereals, legumes, and oil seeds) covering 70% of global croplands. The use of annual plants disrupts agro-ecological processes every season, resulting in soil erosion, nutrient losses, and greenhouse gas emissions from machinery and soils. The costly practices of managing annuals, including a strong dependence on herbicides and mineral fertilisers, partly explain the high indebtedness and low returns in agriculture. A shift from annual to perennial grains that are planted once and harvested for many consecutive years, could revolutionise agriculture and revitalise rural society. It could solve problems associated with annuals and increase the potential for adaptation to climate change. Advances in plant breeding have shown that a shift to perennials is possible within a few decades, but it would challenge powerful vested interests. To investigate the prospects of a perennial revolution, we will: a) conduct a systematic critique of the current political economy of agriculture, b) suggest desirable, viable, and achievable perennial alternatives to annual monocultures, and c) develop a strategy for change. We complement social science expertise with that of plant breeding, agro-ecology, soil, and plant science. Social Fields Theory is applied to study the political economy of agriculture including the politics of seeds and agrochemicals and Soil Health theory to suggest alternatives. We then incorporate ecological feedbacks to develop an Agricultural Treadmill Theory and apply Transition Theory to study social change. Using mixed methods, we will conduct discourse analysis, network analysis, and modelling at multiple scales including farms, river basins, and jurisdictions.

Layman's description

Perenna grödor som återkommer år efter år utan att behöva sås på nytt kan bli en viktig komponent i för samhällets klimatmål. Preliminära studier i USA har visat att det nyligen domesticerade spannmålet Kernza är en mycket stark kolsänka. Teoretiskt skulle en övergång till Kernza på Sveriges hela spannmålsareal motsvara en kolsänka dubbelt så stor som dagens
hela utsläpp från järn och stålindustrin – det indikerar den stora potentialen. Men givetvis återstår mycket forskning för att nå dit. Utveckling av perenna sädesslag, baljväxter och oljeväxter har pågått i över 30 år och visar att det inom ca 20 år går att få fram perenna sorter som kan mäta sig med dagens högavkastande ettåriga grödor. Det finns många fördelar med perenna grödor utöver negativa utsläpp. De viktigaste är:

1/ Klimatpåverkan
FN:s klimatpanel (IPCC) visar att tiden är knapp för att stabilisera jordens klimat. Först och främst måste fossila utsläpp från kol, olja och naturgas fasas ut. Eftersom detta går trögt måste även andra åtgärder vidtas. Många sätter sitt hopp till BECCS – att fånga in och lagra CO2 genom odling av bioenergi i kombination med koldioxidavskiljning och lagring. Metoden medför dock stora risker inte bara för den globala livsmedelsförsörjningen utan även för att mänskliga rättigheter åsidosätts och biologisk mångfald hotas om jordbruksmark omvandlas till energiplantager. Perenna jordbruksgrödor gör det möjligt att kombinera matproduktion med lagring av kol i marken. När naturliga ekosystem en gång i tiden omvandlades till jordbruksmark försvann stora mängder kol som varit bundet i marken i olika former. De två viktigaste orsakerna till att markkolet förlorades är markbearbetning (främst plöjning) och att perenna växter med stora och djupa rotsystem ersattes med ettåriga växter med små och grunda rotsystem. Perenna blandkulturer kombinerar ett minimum av markbearbetning med djupa rötter – Kernza har visat sig ha upp till 15 gånger större och upp till 3 gånger djupare rotbiomassa än höstvete, kan vara en sänka på upp till 13 ton CO2 per hektar och år.

2/ Vattenkvalitet
Jordbrukets påverkan på vattenkvaliteten är en viktig anledning till att Sverige inte kommer att uppnå miljömålet ’grundvatten av god kvalitet’. Upprepad markbearbetning i kombination med spridning av gödningsämnen och bekämpningsmedel gör att jordbruket förorenar både markvatten och ytvatten som rinner ut i sjöar och hav. Grödorna tar upp endast ca hälften av all kvävegödning som sprids på åkrarna, resten hamnar i luften eller läcker ut till omgivande vatten. Stora mängder fosfor som lagrats i våra åkrar kan inte tas upp av ettåriga grödor medan forskning indikerar att perenna blandkulturer kan tillgodogöra sig fosfor mera effektivt. Det antyder att behovet av ytterligare fosforspridning kan minskas. Jordbrukets utsläpp av näringsämnen måste reduceras för att rädda Östersjön från ekologisk kollaps. Med Östersjöns längsta kust är Sverige det land som påverkas mest av tillståndet i Östersjön men vår möjlighet att påverka vattenkvaliteten är begränsad. Om vi bidrar till att göra perenna jordbruksgrödor ekonomiskt attraktiva för jordbruket i Polen, Ryssland och de Baltiska länderna, kan vi driva på en förändring.

3/ Livsmedelssäkerhet
Sveriges roll som jordbruksland kommer att öka i takt med att flera av världens viktigaste odlingsområden blir torrare och varmare. Även om Sverige sannolikt inte kommer att drabbas lika hårt krävs en anpassning av jordbruket även här – en lärdom från sommaren 2018. Perenna spannmål i blandkulturer, som Kernza samodlat med lusern eller klöver, är mindre känsliga för torka än dagens ettåriga monokulturer vilket försöksodlingar i Skåne och Uppland har visat. Perenna odlingssystem kan även drastiskt minska användningen av kemisk ogräsbekämpning.

4/ Regional ekonomi
Jämfört med andra branscher är lönsamheten i jordbruket låg speciellt i mindre företag. Inkomsten per timme för lantbrukare ligger ofta runt 60-120 kronor, långt under industrins ingångslöner. Kostnader och även skuldsättning inom jordbruket ökar snabbt. En omställning till perenna grödor skulle kunna bidra till regionalekonomiska synergieffekter genom att jordbrukets kostnader minskar för markbearbetning och insatsvaror såsom utsäde, bekämpningsmedel, konstgödning, maskiner och diesel. Minskade utlägg och tidsvinst utgör en ekonomisk resurs som kan utnyttjas för att vitalisera landsbygden.
AcronymPERENNIAL
StatusActive
Effective start/end date2023/06/012028/05/31

UN Sustainable Development Goals

In 2015, UN member states agreed to 17 global Sustainable Development Goals (SDGs) to end poverty, protect the planet and ensure prosperity for all. This project contributes towards the following SDG(s):

  • SDG 12 - Responsible Consumption and Production
  • SDG 13 - Climate Action
  • SDG 15 - Life on Land