As plantações de cactos removem carbono da atmosfera, fornecem biocombustível, alimentos e rações para o gado

Os modelos de mudança climática global prevêem que eventos de seca de longo prazo aumentarão em duração e intensidade, resultando em temperaturas mais altas e níveis mais baixos de água disponível. Muitas culturas, como arroz, milho e soja, têm um limite máximo de temperatura, e outras culturas tradicionais, como alfafa, requerem mais água do que poderá estar disponível no futuro.

“As áreas secas vão secar devido à mudança climática”, disse o professor de Bioquímica e Biologia Molecular John Cushman, da Faculdade de Agricultura, Biotecnologia e Recursos Naturais da Universidade. “No final das contas, veremos mais e mais problemas de seca que afetarão safras como milho e soja no futuro.”

Abastecimento de energia renovável

Como parte da unidade da Estação Experimental da Universidade, Cushman e sua equipe publicaram recentemente os resultados de um estudo de cinco anos sobre o uso de nopal sem espinha como uma cultura comercial de alta temperatura e baixa água. O estudo, financiado pela Estação Experimental e pelo Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, foi o primeiro teste de campo de longo prazo com espécies de Opuntia nos Estados Unidos como matéria-prima bioenergética escalonável para substituir o combustível fóssil.

Os resultados do estudo, que foi conduzido no Laboratório de Campo do Sul de Nevada na Estação Experimental de Logandale, Nevada, mostrou que Opuntia ficus-indica teve a maior produção de frutas e usou até 80% menos água do que algumas culturas tradicionais. Os co-autores incluem Carol Bishop da unidade de Extensão Universitária, o pesquisador de pós-doutorado Dhurba Neupane e os alunos de graduação Nicholas Alexander Niechayev e Jesse Mayer.

“Milho e cana-de-açúcar são as principais culturas bioenergéticas no momento, mas usam de três a seis vezes mais água do que a pera espinhosa”, disse Cushman. “Este estudo mostrou que a produtividade da pera espinhosa está no mesmo nível dessas importantes safras de bioenergia, mas elas usam uma fração da água e têm uma tolerância maior ao calor, o que as torna uma cultura muito mais resistente ao clima.”

Nopal funciona bem como uma cultura bioenergética porque é uma cultura perene versátil. Quando não está sendo coletado para biocombustível, funciona como um sumidouro de carbono terrestre, removendo o dióxido de carbono da atmosfera e armazenando-o de forma sustentável.

“Cerca de 42% da área terrestre do mundo é classificada como semi-árida ou árida”, disse Cushman. “Há um enorme potencial para plantar cactos para sequestro de carbono. Podemos começar a cultivar cactos em áreas abandonadas que são marginais e podem não ser adequadas para outras culturas, expandindo assim a área que é usada para produção de bioenergia”.

Alimentando pessoas e animais

A cultura também pode ser usada para consumo humano e alimentação de gado. O nopal já é usado em muitas áreas semi-áridas em todo o mundo como alimento e forragem devido à sua escassez de água em comparação com as culturas mais tradicionais. A fruta pode ser usada para compotas e geleias devido ao seu alto teor de açúcar, e as almofadas são consumidas frescas e enlatadas. Como as almofadas das plantas são feitas de 90% de água, a cultura também funciona muito bem como ração para o gado.

“Esse é o benefício desta cultura perene”, explicou Cushman. “Você colheu a fruta e as almofadas para a alimentação, então você tem essa grande quantidade de biomassa no solo que está sequestrando carbono e pode ser usada para a produção de biocombustível”.

A Cushman também espera usar os genes da pera espinhosa para melhorar a eficiência do uso da água em outras culturas. Uma das maneiras de o nopal reter água é fechando seus poros durante o calor do dia para evitar a evaporação e abrindo-os à noite para respirar. Cushman quer pegar os genes da pêra espinhosa que lhe permitem fazer isso e adicioná-los à composição genética de outras plantas para aumentar sua tolerância à seca.

Bishop, Educadora de Extensão para Northeast Clark County, e sua equipe, que inclui alunos da Moapa Valley High School, continuam a ajudar a manter e colher as mais de 250 plantas de pera espinhosa ainda cultivadas no laboratório de campo em Logandale. Além disso, durante o estudo, os alunos ganharam uma experiência valiosa ajudando a divulgar o conhecimento sobre o projeto, seus objetivos e os benefícios e usos potenciais da planta. Eles produziram vídeos, artigos, brochuras e receitas; deu visitas ao laboratório de campo; e deu aulas, incluindo aulas de colheita e culinária.

Promover novas pesquisas

Em 2019, Cushman deu início a um novo projeto de pesquisa de pera espinhosa na Unidade de Recursos Genéticos de Plantas da Terra Árida Nacional do Serviço de Pesquisa Agrícola do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos em Parlier, Califórnia. Além de continuar medindo quanto a cultura do cacto irá produzir, a equipe de Cushman, em colaboração com Claire Heinitz, curadora da unidade, está analisando quais acessos, ou amostras únicas de tecido vegetal ou sementes com características genéticas diferentes, fornecem o maior rendimento e otimizar as condições de cultivo da cultura.

“Queremos uma pera espinhosa sem espinhos que cresça rápido e produza muita biomassa”, disse Cushman.

Um dos outros objetivos do projeto é aprender mais sobre a doença de nanismo Opuntia, que faz com que pequenas almofadas e frutas cresçam em cactos. A equipe está colhendo amostras das plantas infectadas para examinar o DNA e o RNA para descobrir o que causa a doença e como ela é transferida para outros cactos no campo. A esperança é usar as informações para criar uma ferramenta de diagnóstico e tratamento para detectar e prevenir a propagação da doença e resgatar as partes utilizáveis ​​de plantas doentes.