Strategiese kluster 4 - Tegnologieë vir volhoubaregewasbedrywe in semi-droë streke

Afrika het 'n agterstand begin ontwikkel teenoor die res van die ontwikkelende wêreld ten opsigte van ekonomiese en sosiale ontwikkeling, en is die kontinent met die hoogste voorkoms van armoede.   Hierdie is in 'n groot mate uitdagings ten opsigte van natuurlike hulpbronne, insluitende chroniese waterskaarste.  In die lig van huidige tendense in ekonomiese en sosiale ontwikkeling sal min Afrika-lande waarskynlik die Millennium-ontwikkelingsdoelstellings (MOD) bereik teen hulle teikenjaar (2015), en Afrika sal die enigste streek wees waar die aantal arm mense teen 2015 hoër sal wees as in 1990. Een van die hoofredes vir Afrika se huidige dilemma is die onderprestasie van sy lewensnoodsaaklike landbousektor. Per kapita-voedselproduksie in Afrika het oor die laaste vier dekades afgeneem, en dit is die enigste kontinent waar die voorkoms van wanvoeding onder kinders toeneem. Honger, armoede en siekte is onlosmaaklik aan mekaar verbind, en elkeen van hierdie faktore dra by tot the aanwesigheid en blywendheid van die ander twee.   Wanvoeding en honger is die vernaamste risikofaktore vir siekte wêreldwyd.  In sub-Sahara Afrika veroorsaak honger die dood van meer kinders as die aansteeklike siektes MIV/VIGS, malaria en tuberkulose saam.  Die landbou voorsien omtrent 30% van sub-Sahara Afrika se Bruto Binnelandse Produk (BBP), minstens 40% van uitvoerwaarde, en ongeveer 70-80% van werkgeleenthede.  Hierbenewens is twee derdes van vervaardigingstoegevoegde waarde in die meeste Afrika-lande gegrond op rou landboumateriale. Die landbousektor, en veral gewasproduksie, is dus van integrale belang vir enige ontwikkelingsmodel.

Toekomstige landbounavorsing sal voedsel- en akkerboustelsels moet toepas wat aangepas is by semi-droë streke, en terselfdertyd ook ekologies gesond en ekonomies lewensvatbaar is. Hierdie doelwitte kan slegs bereik word indien gewasproduksie uitgebrei en geïntensifiseer word deur nuwe tegnologieë te benut in ooreenstemming met die “Trippel-P-konsep”, naamlik “People, Planet and Profit” (Mense, Planeet en Profyt.)  Hierdie kluster sal dus ondersoek instel na sosio-ekonomiese, omgewings- en agro-ekologiese faktore wat 'n impak het op verskaffingskettings vir voedsel, met die oog daarop om dit te inkorporeer by volhoubare gewasproduksiestelsels vir semi-droë of droëlandstreke.  Deur waardekettinganalise op geselekteerde gewasse uit te voer, sal navorsers omgewingsbeperkings identifiseer wat aangespreek moet word deur 'n kombinasie van biotegnologiese intervensies en toepassings, asook organisatoriese innoverings. Biotegnologie word beskou as die enkele belangrikste metodologie om die opbrengste van landbou op volhoubare wyse te verbeter.

Die Vrystaat-provinsie het die grootste persentasie landbougrond, en word eerste geplaas in die rangorde van fisiese hulpbronne in Suid-Afrika. Die provinsie is die vernaamste produsent van konvensionele gewasse in die land, en die Universiteit van die Vrystaat word erken as 'n leier op die gebied van navorsing op sowel konvensionele as onderbenutte gewasse.  Onderbenutte plantspesies word verbeter en hulle benutting word aktief bevorder ten einde die probleem van voedseltekorte aan te spreek. Hierdie ‘nuwe gewasse’ kan help om armoede in landelike gemeenskappe te verlig deur die ontwikkeling van nuwe waardetoegevoegde produkte en voedselverskaffingskettings aan te moedig.  Hierdie navorsingskluster is dus in terme van geografiese ligging uniek geposisioneer om 'n belangrike rolspeler te wees in navorsing wat gerig is op die oplossing van probleme wat eie is aan die spesifieke streek, asook probleme wat oor die algemeen kenmerkend is van semi-droë streke. 

Ten einde sy doelwitte te bereik, sal die kluster die aanwending van 'n holistiese, multidissiplinêre benadering tot agro-ekosisteemontleding, probleemoplossing en produkontwikkeling bevorder.  Dit sal verder ondersteun word deur die innoverende toepassing van tradisionele of huidige tegnologieë en die ontwikkeling van nuwe tegnologieë vir die verbetering van boerderypraktyke en planteienskappe wat benodig word vir optimale opbrengste in ongunstige omgewings.  Tradisionele tegnologieë en praktyke spruit gewoonlik uit ekologiese wysheid en die sosiale tradisies van plaaslike gemeenskappe.  Moderne tegnologieë is egter daarop gemik om produktiwiteit te verhoog, gewoonlik deur die intensiewe benutting van eksterne insette, is dikwels baie kapitaal-intensief en vereis nuwe vaardighede.  Hierdie kluster is daartoe verbind om 'n toonaangewende innoveerder te word van tradisionele en nuwe tegnologieë vir gewasproduksie, asook die verskaffing of oordraging daarvan aan landelike gemeenskappe en die markplek.  Intellektuele eiendom wat deur hierdie kluster gegenereer word, en spesifiek deur Fokusarea 4.3, sal beduidende entrepreneuriese waarde hê en geskikte sakevennote sal gesoek word met die oog daarop om addisionele inkomstebronne wat die volhoubaarheid van die kluster sal verseker, te genereer. Aktiewe samewerking met relevante internasionale navorsingsnetwerke en vennootskappe met die openbare en privaatsektor, NGO’s en die informele sektor sal ook verseker dat alle tegnologieë relevant en betekenisvol is in terme van hulle impak op die samelewing. 

Fokusarea 4.1 Produksietegnologieë vir die Bestuur Van Gewasomgewings

Die gesondheid en produktiwiteit van gewasse word bepaal deur hoe hulle reageer op biotiese en abiotiese faktore in hulle omgewing.  Alle land-ekosisteme bestaan uit komplekse voedselnetwerke wat 'n groot verskeidenheid organismes insluit met 'n diepgaande direkte of indirekte uitwerking op biotiese en abiotiese interaksies bo en onder die grond, wat gewasgesondheid en -opbrengs beïnvloed. Navorsing in hierdie fokusarea sal daarna streef om 'n beter begrip te verkry van hierdie interaksies deur te ondersoek hoe plante beïnvloed word deur biologiese en fisies-chemiese beperkinge in hulle omgewing, en hoe hierdie beperkinge bestuur en/of gemanipuleer kan word tot voordeel van gewasse en die omgewing, deur middel van tradisionele of nuwe tegnologieë. 

Navorsingstemas:

4.1.1  Strategieë vir die bestuur van abiotiese stresfaktore

Vanuit 'n globale perspektief is abiotiese stresfaktore die mees algemene bedreigings vir die uitdagende taak om 'n vinnig groeiende menslike bevolking van voedsel te voorsien. Hierdie stresfaktore is belangrike bydraende faktore tot 'n gebrek aan voedselsekuriteit en armoede in honderde miljoene landelike gemeenskappe. Droogtestres is nie net die ernstigste en mees algemeen voorkomende faktor onder hulle nie, maar word dikwels geassosieer met hoëtemperatuur- en soutgehaltestres. Dit raak wêreldwyd meer as 70 miljoen hektaar rysproduserende grond. Ander abiotiese stresfaktore sluit in koue, verysing, osoon, anoksie, hoë ligintensiteit en wanbalanse ten opsigte van voedingstowwe.  Ongeveer 40% van die wêreld se landbougrond bestaan uit suur grond, terwyl lae fosfaatbeskikbaarheid meer as 60% van die grond wat tans vir landboudoeleindes gebruik word, raak. Grondtoksisiteite en -tekorte maak meer as eenhonderd miljoen hektaar landbougrond slegs gedeeltelik bruikbaar vir landboudoeleindes.  

Beoogde navorsingsonderwerpe is:

• Grondwaterbestuur
• Grondgehaltebestuur
• Bestuur van voedingstowwe

 4.1.2  Strategieë vir die bestuur van biotiese stresfaktore

Die biodiversiteit van mikro-organismes in 'n spesifieke agro-ekosisteem is die sleutel tot begrip van alle biologiese interaksies wat binne die sisteem plaasvind. In 'n akkerbousisteem is mikrobes, insekte en geleedpotiges vir talle prosesse verantwoordelik, soos ontbinding en voedingstofsiklusse, grondaggregasie en patogeniteit vir plante. 'n “Totalestelselbenadering” sal dus gevolg moet word deur die biodiversiteit van 'n spesifieke akkerboustelsel te ontleed met die doel om bio-indikators van sodanige stelsel se algehele gesondheid te ontwikkel.  Kwalitatiewe en kwantitatiewe response van biodiversiteit in tyd en ruimte op landboupraktyke soos bewerking teenoor nie-bewerking, bemesting, stoppelbewerking, besproeiing en kompostoediening, sal ondersoek word met die doel om die gehalte, produktiwiteit en volhoubaarheid van die agro-ekosisteem te verhoog. 

Beoogde navorsingsonderwerpe is:

• Grondgesondheidsbestuur
• Onkruidbestuur
• Siektebestuur
• Plaagbestuur

Fokusarea 4.2: Genetiese Tegnologieë Vir Gewasverbetering

Die genetiese verbetering van tradisionele gewasse is versterk deur belangrike vordering in nie-konvensionele molekulêre en biotegnologiese toepassings. Molekulêre en biochemiese merkers word ontwikkel om die ontwikkeling van verbeterde gewasse te versnel. Die voedingsgehalte van gewasse word toenemend belangrik, tesame met opbrengs en biotiese en abiotiese strestoleransie. 

Navorsingstemas:

4.2.1  Verbeterde opbrengs en gehalte van gewasse

Benewens die feit dat die meerderheid mense in sub-Sahara Afrika ondervoed is, ly 'n groot aantal ook aan wanvoeding, wat beteken dat hulle kwalitatief ondervoed is.  Die streek benodig nie net meer kos nie, maar ook meer voedsame kos ten einde 'n gesonde lewe te onderhou. Die ontwikkeling van hoëgehaltegraansoorte en stapelgewasse wat ryk is aan noodsaaklike aminosure en mikrovoedingstowwe soos yster en vitamines, is strategieë wat deur landbou-biotegnologie benut kan word. 

Beoogde navorsingsonderwerpe is:

• Verbetering van die voedingswaarde van mielies en kassawe
• Verbetering van proteïengehalte in graankosse
• Verbetering van die voedingswaarde van inheemse gewasse

4.2.2  Verbeterde weerstand van gewasse teen abiotiese stresfaktore

Die verbetering van gewasse ten opsigte van toleransie vir verskeie vorme van abiotiese stres en vir benutting in semi-droë streke kan teweeg gebring word deur 'n hiërargiese benadering (fenotipe tot geen), beginnende met eienskapsanalises in meervoudige omgewings. Dit behels die ontleding van gewasfenotipes vir stresfisiologie (bv. soek vir eienskappe wat verband hou met die doeltreffendheid van waterbenutting en fotosinteseverwante parameters) en agronomiese eienskappe (bv. hoë opbrengs, graangehalte) op verskillende plekke en onder verskillende groeitoestande.  Fenotipering maak dit moontlik om siftingsomgewings en -prosedures, insluitende die identifisering van toepaslike stresvlakke vir die onderskeiding van genotipes en ontwikkelingstadia wat die meeste reageer op 'n gegewe stresfaktor, in te stel.   Biotegnologie kan help met die ontwikkeling van meervoudigestres-toleransie by plantgenotipes wat geskik is vir gebruik in marginale grond.

Beoogde navorsingsonderwerpe is:

• ontwikkeling van gewasse wat tolerant is vir droogtestres
• ontwikkeling van soutbestandige gewasse
• ontwikkeling van rypbestande gewasse

4.2.3  Verbeterde weerstand van gewasse teen biotiese stresfaktore 

Die massiewe toediening van swamdoders en plaagdoders het 'n nadelige uitwerking op heilsame organismes, laat residue in voedsel agter en veroorsaak omgewingsbesoedeling.  Aangesien konvensionele gasheerplantweerstand teen plae en siektes kwantitatiewe eienskappe by verskeie lokusse behels, was vordering tot dusver stadig en moeilik haalbaar.  Die koms van genetiesetransformasie-tegnieke gebaseer op rekombinante DNA-tegnologie maak dit egter nou moontlik om genes in die plantgenoom in te voeg wat weerstand tot patogene en insekte oordra. 

Beoogde navorsingsonderwerpe is:

• ontwikkeling van insekbestande gewasse
• ontwikkeling van siektebestande gewasse

Fokusarea 4.3: Tegnologieë om waarde toe te voeg tot gewasprodukkwaliteit, en dit te verhoog

Hierdie Fokusarea sal gerig wees op die verhoging van voedsel- en nie-voedselprodukkwaliteit en -veiligheid, van die grondstowwe tot by die verbruiker (insluitende dierevoer). Dit sal vennootskappe fasiliteer om belegging in en ondersteuning vir gemeenskapsgebaseerde, ekonomies volhoubare, en omgewings- en sosiaal verantwoordelike streekfabrieksondernemings te verhoog.  Dit sal die ontwikkeling van hoëgehalteprodukte uit gewasse, vervaardigingsprosedures, verspreiding en benutting deur die kleinhandel en finale afvalbeheer insluit, waar nodig. Produkte sal eetbare produkte wat van olie afgelei is (margarien, mayonnaise, biodiesel, gliserol, ens.) insluit, asook graanprodukte en geselekteerde ander produkte vir menslike en dierlike gebruik wat van semi-droë gewasse afgelei is.

Hierdie fokus sal nie net fondse ontsluit vir die volhoubare ontwikkeling van die Kluster nie, maar sal ook navorsingsprogramme stut wat verband hou met gehalteversekering, prosesoptimalisering en HACCP (“Hazard Analysis and Critical Control Points” – Punte vir Gevaaranalise en Kritieke Beheer). 'n Strategie soortgelyk aan dié wat gebruik word om die gehalte van eetbare olies in Suid-Afrika te verbeter, sal gevolg word [verwys na die South African Fryer Oil Initiative (SAFOI); www.ufs.ac.za/myoilguide, afdeling Samelewingsdiens. SAFOI-inkomste word tans aangewend om navorsing oor eetbare olies en oksilipiene te befonds]. Die volgende aktiwiteite word in die vooruitsig gestel: 

4.3.1 Produkgehalte-opnames en -navorsing

Steekproewe van produkte wat uit geselekteerde gewasse vervaardig is sal by kleinhandelaars geneem word, en gehalte en naspeurbaarheid sal bepaal word volgens geakkrediteerde metodes soos voorgeskryf in die Wet op Voedingsmiddels, Skoonheidsmiddels en Ontsmettingsmiddels, 1972 (Wet No. 54 van 1972) – gekoppel aan die Codex Alimentarius (insluitende GMOs), asook ander regulasies waaraan nie-voedselprodukte moet voldoen.

Geleenthede vir die ontwikkeling van toepaslike en akkurate analitiese metodes vir gehalteassessering om bestaande omslagtige metodologie te vervang en nuwe produkeienskappe te beoordeel, sal nagevors word en in opnames benut word.

4.3.2 Vestiging van netwerk van vervaardigers/kleinhandelaars

Die produkte wat uit die opname bekom word en nie aan die bepaalde standaarde voldoen nie, sal geïdentifiseer word en vervaardigers asook kleinhandelaars sal ingelig word. Hierdie aktiwiteit is gerig op die ontwikkeling van vennootskappe om nie-voldoening regdeur die vervaardigingsproses te identifiseer en aan te spreek.

4.3.3 Verbetering van produkgehalte

Produkgehalte van geïdentifiseerde minderwaardige produkte sal verbeter word deur gewasnavorsing (Fokusarea 4.2) en die optimalisering van operasionale produksieprosesse, met behulp van toepaslike statistiese eksperimentele ontwerpstrategieë soos Statistical Process Control (SPC)-based Evolutionary Operations (EVOP) (Evolusionêre Operasies Gegrond op Statistieseprosesbeheer).

4.3.4 Sertifisering van produkte: Die UV se Stempel van Goedkeuring

Ten einde voldoening te verseker, sal deurlopende gehaltebeheer deur die UV ontwikkel word om interne industriële toetse te bevestig en te help met prosesoptimalisering. Die UV se Stempel van Goedkeuring (soos die een wat reeds in gebruik is in die eetbare-oliebedryf – sien voorbeeld hieronder – wat aangepas kan word om nuwe produkte in te sluit) kan dan vertoon word as bewys van egtheid. Die UV se Stempel van Goedkeuring kan gekoppel word aan die Steward-beginsel wat deur die vervaardiger beoefen word.

4.3.5 Waardetoevoeging deur bevordering van produkgehalte 

Produkgehalte en -voldoening sal bevorder word deur werkswinkels wat onder meer gerig is op verbruikers, vervaardigers en relevante regeringsorganisasies ten einde regeringsbeheer te sensitiseer. Gewasprodukte met UV-sertifisering sal bevorder word deur die pers, radio en TV, asook op 'n UV-webblad wat spesiaal vir hierdie doel saamgestel word.

4.3.6 Klusterinkomste deur middel van heffings

'n Heffing waarop onderling ooreengekom word (kontraktueel gebonde) vir die vertoon van die UV se Stempel van Goedkeuring op die gewasproduk sal ingestel word op elke eenheid/volume/massa van die produk wat verkoop word. Dit sal op 'n maandelikse basis betaalbaar wees deur die betrokke bedryf, of soos ooreengekom. Hierdie fondse sal deur die UV bestuur word, en sal teruggeploeg word in navorsing wat met die Kluster verband hou.