Hoolimata sellest, et tuntumate teraviljade toodang on alates möödunud sajandi keskpaigast kahekordistunud, kannatab täna iga seitsmes inimene alatoitumuse all. Maailma rahvaarv kasvab, nõudlus toidu järele suureneb, suur osa põllumajanduseks sobivast maast on juba kasutusele võetud ja toiduained konkureerivad maa pärast üha sagedamini biokütustega.

Globaalne toidujulgeolek sõltub suures osas üheaastastest taimedest ehk suvikutest – taimedest, mis idanevad seemnest, toodavad uusi seemneid ja surevad igal aastal. Suvikutest teraviljad, õliseemnetaimed ja kaunviljad katavad 70% kogu haritavast põllumaast ja annavad kombineeritult ka umbes sama suure protsendi kogu inimkonna kalorivajadusest.

Parimatel põllumaadel ei põhjusta ühe- ja kaheaastaste kultuurtaimede kasvatamine muldadele erilisi probleeme, kuid sellised põllumaad moodustavad kõigest 12,6% maismaa pinnast. Üle poole Maa elanikest saab toitu aga põldudelt, kus mulla degradeerumise risk on suvikuid kasvatades väga suur. Suvikute kasvatamine ohustab kehvemates tingimustes hädavajalikke ökosüsteemide teenuseid ja võib neist mõned koguni jätkusuutlikest piiridest välja tõugata ehk teisisõnu nende pakkumisele lõpu teha.

Mitmeaastased taimed ehk püsikud on seevastu säästlikumad – nende pikad juured aitavad mulda, vett ja väetist suvikutest paremini siduda, mis tähendab, et nende kasvatamine ei mõju keskkonnale nii laastavalt. Ameerika teadlaste arvates avardaks mitmeaastaste teraviljataimede kasutuskõlbulikuks aretamine ja laialdane kasutuselevõtt põllumajanduse võimalusi ning leevendaks toiduga seotud keskkonna- ja sotsiaalprobleeme.

Miks me valdavalt üheaastaseid taimi harime?

Robert Kunzig selgitab ajakirjas National Geographic, et inimesed tegid 10 000 aastat tagasi metsikuid taimi harima hakates valiku, mis on meie saatust tänaseni kujundanud – valisime aretamiseks üheaastased taimed. Miljardite inimeste toidulauale söödavat pakkuvad teraviljad nagu nisu, riis ja mais kuuluvad just sellesse liigitusse.

Üheaastased taimed ei olnud algselt püsitaimedest paremad, kuid hilise kiviaja farmerid aretasid nad paremaks. Esimesed põllumehed avastasid kiiresti, et kui külvata maha vaid kõige viljakamate taimede seemned, saab järgmisel aastal aastal juba suuremat saaki ja sel moel muutsid nad üheaastaseid taimi aasta-aastalt aina paremaks.

Püsikuid aga ei saanud sellise valiva aretuse abil paremaks muuta, kuna neid ei olnud vaja igal aastal uuesti mulda pista. Nende looduslikust eelisest sai aretuse seisukohalt puudus ja lõviosa meie toidulauast vallutasid kiirelt hoopis üheaastased taimed.

Vanalt ideelt pühitakse tolm

Täna on entusiastlikud teadlastekollektiivid otsustanud võtta jalge alla tee, millest me 10 000 aastat tagasi loobusime – nad proovivad välja aretada mitmeaastase nisu, riisi ja muidki teravilju. Ameerikas, Kansases tegutseva Land Institute'i (Maainstituut) kaasasutaja ja president Wes Jackson on ideed juba aastakümneid levitanud, kuid tema projektid ei ole kunagi piisavalt tähelepanu ja rahastust saanud.

Viimasel ajal on vanale ideele hakatud uut elu sisse puhuma mujalgi. Ka Argentiinas, Austraalias, Hiinas, Indias ja Rootsis on käivitatud programmid, mille käigus püütakse ühe- ja mitmeaastaste taimede ristandeid luua ja paremaks muuta.

Valdavalt on  suund võetud kaasaegsete teraviljasortide ristamisele nende püsikutest sugulastega, kuid mõnel pool püütakse metsikuid taimi ka otse kodustada. Mõlemal juhul on eesmärgiks aretada välja taimed, millal oleks püsikute peamine eelis – pikk ja tihe juurestik, mis toidab igal kevadel taimede taassündi ja muudab nad äärmiselt vastupidavaks ja tõhusaks. Samas ei taha teadlased alla jääda saagikusele, mille üheaastased taimed aastatuhandete pikkuse aretustegevuse abil tänaseks saavutanud on.

Pikad juured kaitsevad erosiooni eest

Land Institute’i teadlased on veendunud, et praegused lühikeste juurte ja kõrge saagikusega teraviljasordid lähevad meile pikas perspektiivis kalliks maksma. Üheaastaste kultuurtaimede juured sirutavad end enamasti vaid mulla pindmisesse kihti, mis seetõttu ka küllalt kiiresti toitainetest tühjaks tehakse. See sunnib põllumehi üha suuremates kogustes väetist kasutama.

Arvestatav kogus väetistest jääb aga taimedele kättesaamatuks ning jõuab jõgede kaudu merre, põhjustades seal eutrofeerumist – lämmastiku- ja fosforiühendid põhjustavad vetikate hoogsat kasvu ja kui viimased oma elutsükli lõpus merepõhja vajuvad, kulub taimejäänuste lagunemiseks nii palju hapnikku, et muud elusolendid seal enam ellu ei jää.

Juured
Üheaastase talinisu ja mitmeaastase nisuorase juurte võrdlus sügisel, talvel, kevadel ja suvel. Foto: Sciencemag.org.

Üheaastased taimed nõuavad püsikutest enam umbrohumürke ja maa hooldamist, kuna nad jätavad maa pikaks perioodiks lagedaks ja annavad seetõttu rohelise tule umbrohu sissetungiks. Maa lagedaks jätmine pärast viljakoristust ja kündmine külviajal aitab kaasa ka erosioonile. Künnivaba põllumajandus ja teised kaitsemeetmed on näiteks USA-s alates 1980ndatest vähendanud aastast mullastiku kadu küll 43% võrra, kuid sellest hoolimata muutub riigis igal aastal 1,7 miljardit tonni pinnast põllumajandusele kasutuks ning pühitakse minema.

Mõned teadlased hindavad põllumaa pinnaseerosiooni globaalsel skaalal muldade taastootmisvõimest kümneid kordi kiiremaks. Wes Jackson hoiatab, et kui selle probleemiga ei tegelda, siis „närbub inimkond nagu iga teinegi saak“. Kuna rahvastiku kasv sunnib arengumaade põllumehi rajama põlde ka järskudele nõlvadele, kus erosioon on iseäranis maias, muutub probleem üha laiaulatuslikumaks.

Püsikutest teraviljad aitaks neist probleemidest mööda hiilida. Nad kataks maad pidevalt ja vähendaks seetõttu erosiooniohtu ning vajadust umbrohutõrje järele. Püsitaimele omased pikad juured aitaks maapinda „ühes tükis“ hoida ja sobiks ka vähemviljakale pinnasele. Samuti aitaks need omadused väetist kauem kinni hoida ja vähendaksid samaaegselt nii põllumeeste kulutusi kui ka keskkonnakahju.

Püsikute eelised tulevad välja rasketes tingimustes

Land Institute’i katsepõllul kasvavast nisu ja nisuorase mitmeaastasest hübriidist saab juba jahu jahvatada, kuid selle saagikus on tavalise Kansases kasvava nisuga võistlemiseks veel liiga madal. Kuid saagikus ei ole ainus tunnus, mille põhjal üht taimesorti teisele eelistada.

Näiteks kasvatatakse maailmas nisu oluliselt suuremal territooriumil kui maisi, kuigi selle potentsiaalne saagikus on maisist madalam. Osaliselt on põhjuseks see, et nisu saab kasvatada tingimustes, kuhu mais hästi ei sobi. Sarnaselt saaks ka madalama saagikusega püsikuid kasvatada paikades, kus muidu kõrge tootlikkusega üheaastased sugulased oma täit potentsiaali realiseerida ei suuda. Seepärast katsetavadki uurijad oma hübriid-taime ka Nepaali järskudel nõlvadel ja karmis kliimas.

Kliima võib karm olla ka teispool ekvaatorit. Aafrika poolkõrbelistes regioonides Saharast lõunas on üsna tavaline, et üheaastased taimed kasutavad ära vaid kolmandiku sademetest – ülejäänu voolab ära, aurustub ja imbub pragude kaudu sügavustesse, mis on üheaastaste taimede juurte jaoks kättesaamatud. See selgitab, miks piirkonna teraviljasaagikus on sageli kõigest tonn hektari kohta. Püsikud suudavad aga vähendada pinnase ja pinnasevee kadu ning kasvada paikades, kus erosioon on väga ulatuslik.

Miks seda varem tehtud ei ole?

Varasemaid katseid aretada mitmeaastaseid teraviljasorte on piiranud peamiselt ületamatud tehnoloogilised probleemid ja ressursinappus. Endises Nõukogude Liidus ja Ameerika Ühendriikides 1960ndatel tehtud katsed mitmeaastast nisu aretada katkestati, kuna teadlaste looming osutus sageli viljatuks või oli mõne teise, põllumajanduse jaoks ebasoovitava omadusega.

Nüüd on otsa taas lahti teinud biokütuste tootjad, kes investeerivad suuri summasid püsikutest kütuse tootmise arendamiseks, kuna nad näevad püsitaimede eeliseid oma üheaastaste sugulaste ees. Kui sarnased investeeringud „tabaks“ ka toidutaimede aretajaid oleks asjal jumet.

Kuigi kollaselt lainetavad püsikutepõllud võivad ka praegu meist veel aastakümnete kaugusel olla, võimaldab odavamaks muutunud DNA-uurimine aretajatel tulemusi saavutada varasemast oluliselt kiiremini. Teadlased usuvad, et isegi kui vaid väike osa miljarditest dollaritest praegu maisiaretusse investeeritavast rahast antaks püsikute aretamise tarvis, suudaksid nad juba kümne aastaga luua mitmeaastase maisitaime, mida kõlbaks põllul testida.