Culturas de fungos comestíveis através de micoflorestas, potencial para produção de alimentos com carbono negativo e mitigação de conflitos alimentares e florestais
A demanda por terras agrícolas é um poderoso impulsionador acelerador do desmatamento global, apresentando vários problemas interativos em diferentes escalas espaço-temporais.
Distribuição global de três espécies de Lactarius com potencial de cultivo. L. deliciosus (amarelo) , L. indigo (rosa) e L. subindigo (azul) compilados a partir de registros georreferenciados do Global Biodiversity Information Facility ( 11 ). A atividade anual de florestamento para o período de 2010 a 2020 dos cinco principais países em termos de taxas de plantio ( 1 ) medida em hectares também é exibida, juntamente com os resultados potenciais se todos os plantios incluíssem EMF. O número de pessoas apoiadas é baseado em uma necessidade calórica diária de 2.250 por pessoa e uma produção calórica anual por hectare de 316.206,72. Todos os números são milhões.Aqui, mostramos que a inoculação do sistema radicular do estoque de plantação de árvores com fungos ectomicorrízicos (EMF) comestíveis pode reduzir o conflito de uso da terra entre alimentos e florestas, permitindo que as plantações florestais manejadas adequadamente contribuam para a produção de proteínas e calorias e potencialmente aumentem o sequestro de carbono. Embora, quando comparado a outros grupos de alimentos, mostramos que o cultivo de EMF é ineficiente em termos de uso da terra com uma área necessária de ~668 m 2 y kg −1 de proteína, os benefícios adicionais são vastos. Dependendo do tipo de habitat e da idade da árvore, as emissões de gases de efeito estufa podem variar de −858 a 526 kg CO 2 -eq kg−1 e o potencial de sequestro contrasta fortemente com nove outros grandes grupos de alimentos. Além disso, calculamos a oportunidade perdida de produção de alimentos por não incorporar o cultivo de EMF nas atividades florestais atuais, uma abordagem que poderia aumentar a segurança alimentar de milhões de pessoas. Dada a biodiversidade adicional, o potencial socioeconômico rural e de conservação, pedimos ação e desenvolvimento para obter os benefícios sustentáveis do cultivo de EMF.
Muitas das florestas do mundo estão altamente degradadas e, apesar das atividades significativas de reflorestamento, a perda líquida de área florestal permanece alta em cerca de 4,7 milhões de hectares por ano (dados de 2010 a 2020) ( 1 ) . A demanda por terras agrícolas é o maior impulsionador do desmatamento global, e prevê-se que isso acelere ( 1 ).
O desmatamento apresenta múltiplas questões interativas em diferentes escalas espaço-temporais. As florestas abrigam grande parte da biodiversidade terrestre ( 1 ), sequestram cerca de 2 Gt de carbono por ano e cerca de 75% da água doce acessível no mundo provém de suas bacias hidrográficas ( 2 ). Ao mesmo tempo, a mudança climática apresenta um risco acelerado para os sistemas de produção de alimentos. O aumento de eventos climáticos extremos, tendências para ciclos climáticos menos previsíveis que reduzem o rendimento das colheitas e a desertificação causada pelas mudanças climáticas impactam negativamente a produção agrícola, arriscando a necessidade de mais terras para manter os níveis existentes de produção agrícola.
Existem caminhos para reduzir esses conflitos inerentes ao uso da terra. A agrossilvicultura, envolvendo a adição de árvores a paisagens agrícolas ou agricultura em paisagens florestais, é uma abordagem bem estabelecida ( 3 ), mas tais sistemas não recriam florestas naturais e a economia normalmente favorece monoculturas com práticas agrícolas comerciais. No entanto, o cultivo de fungos ectomicorrízicos comestíveis (EMF) ( 4 – 6 ) em micoflorestas apresenta uma tecnologia emergente promissora que combina a produção de alimentos com o reflorestamento, ao mesmo tempo em que atende às prioridades de conservação e biodiversidade.
EMF são simbiontes de plantas, trocando nutrição por carboidratos derivados de plantas através de uma estrutura com o sistema radicular da planta hospedeira conhecida como micorriza , e incluem mais de 900 espécies comestíveis ( 6 ). Desde a década de 1970, a trufa do Périgord ( Tuber melanosporum ), um EMF mediterrâneo sensível ao clima, tem sido amplamente cultivada com sucesso ( 7 , 8 ). Além do gênero Tuber , o cultivo de EMF tem sido um campo pouco pesquisado e, embora tenha havido progresso com os gêneros cosmopolitas Suillus e Astraeus ( 5 ), o maior avanço ocorreu no amplamente distribuído Lactariusgênero ( Fig. 1 ) e principalmente com o apreciado europeu Lactarius deliciosus . A experimentação com L. deliciosus apresenta rendimentos anuais de até 1.089 kg ha -1 , dependendo dos métodos empregados ( 5 ). Experimentos adicionais também foram bem-sucedidos na França ( 9 ) e na Nova Zelândia, onde um número de produção significativamente maior de 3.000 kg ha -1 foi relatado, embora este último relatório careça de detalhes ( 10 ). No entanto, o valor de 1.089 kg ha -1 dá uma boa indicação do que é possível ( 5), e à medida que o campo for expandido, espera-se que mais espécies sejam identificadas com diferentes preferências bioclimáticas e potenciais de produção. Embora o campo seja incipiente, ele mostra grande promessa e um roteiro completo foi recentemente publicado sugerindo implementação nos neotrópicos, para combinar biodiversidade e objetivos conservacionistas com produção de alimentos e reflorestamento usando Lactarius indigo ( 4 ). A colheita de EMF pode desempenhar um papel importante no desenvolvimento socioeconômico rural, fornecendo uma fonte significativa de alimento ( 4 , 6 ). Outro grande benefício potencial é o sequestro de carbono e a capacidade de ajudar a mitigar as emissões antropogênicas de gases de efeito estufa (GEE) e o impacto resultante no clima ( 4– 6 ). O cultivo de EMF proposto envolve o plantio de árvores como sistemas semelhantes a pomares ( 5 ) ou métodos mais próximos do reflorestamento com objetivos conservacionistas ( 4 ), mas em ambos os métodos a compreensão do fluxo de GEE do componente planta-parceira era desconhecida anteriormente.
Nós estimamos o potencial de cultivo de EMF integrando números de produção com dados atuais sobre o fluxo de GEE de sistemas arborizados ( 12 ).
Combinando dados de 637.000 parcelas terrestres e 707.561 observações de detecção e alcance de luz em forma de onda (LiDAR) juntamente com dados adicionais de satélite, cada hectare manejado como uma cultura de árvores em sistemas boreais pode sequestrar cerca de 12,8 t CO 2 e y − 1 , enquanto em ecossistemas temperados isso é provável ser em torno de 6,1 t CO 2 e y − 1 e em sistemas tropicais o fluxo pode ser muito diferente com, em vez disso, uma taxa de emissão de 3,8 t CO 2 e y − 1 ( Tabela 1). Essa diferença é amplamente impulsionada pelo conjunto de dados que incorpora as emissões de carbono em ambientes arborizados, como o desmatamento causado por commodities, que está globalmente concentrado no domínio do clima tropical ( 12 ). Embora precisos para os ambientes socioeconômicos atuais, esses números podem ser uma sub-representação significativa do armazenamento de carbono para florestas produtivas de EMF, pois provavelmente serão cobiçadas por beneficiários locais e, portanto, menos suscetíveis ao desmatamento.
Usando uma abordagem de cultivo diferente, semelhante à criação de floresta secundária, o sequestro de carbono em todos os tipos de habitat é reduzido e/ou as emissões aumentam nos primeiros 20 anos de estabelecimento, após o que a taxa de sequestro é aumentada em sistemas temperados e subtropicais, com os sistemas tropicais se tornando um sumidouro líquido de 2,2 t CO2 e y − 1 em vez de uma fonte. Se o sequestro de carbono é o objetivo, diferentes abordagens podem ser usadas em diferentes domínios climáticos para maximizar o potencial. Indo além, o fluxo de GEE para diferentes métricas nutricionais pode ser calculado.
Para cada quilograma de proteína EMF produzida, o fluxo de GEE varia de 526 a −858 kg CO 2 e y − 1 ( Tabela 2 ) e para cada caloria o intervalo é de 24 a −39 g CO 2 e y − 1 ( Tabela 1 ).
Os números positivos são novamente em grande parte impulsionados pelo desmatamento nos trópicos ( 12) e, portanto, essas estimativas de fluxo podem ser uma subestimação significativa do potencial de sequestro de carbono.
A comparação com outros itens alimentares é gritante ( Tabela 2 ). Por exemplo, as leguminosas são nossa categoria de produção mais eficiente, mas ainda apresentam uma emissão líquida na faixa de 4 a 10 GEE kg CO 2 -eq kg − 1 .
Em comparação com nossas nove categorias de alimentos mais importantes, apenas a produção de EMF pode apresentar um sequestro líquido de GEE durante a produção. Visto em termos de uso da terra, o cultivo de EMF é menos eficiente, apresentando um uso de terra de 668 m 2 y kg − 1proteína. Isso é maior do que todas as categorias de produção de alimentos, exceto a produção de carne bovina, que inclui sistemas pastoris extensivos com um valor superior de 2.100 m 2 anos kg − 1 de proteína ( Tabela 2 ).
No entanto, os números do uso da terra devem ser interpretados no contexto do cultivo de EMF, fornecendo serviços ecossistêmicos adicionais, produção de alimentos eficiente em GEE e, ao mesmo tempo, reduzindo o conflito de uso da terra entre alimentos e florestas.
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