Редактиран от Б. Л. Търнър, Държавен университет в Аризона, Темпе, Аризона, и одобрен на 8 март 2012 г. (получено за преглед на 15 октомври 2011 г.)

глобални

Резюме

В целия свят земеделието осигурява на човешкото общество храна. След появата на мащабно селско стопанство тази решаваща дейност е отговорна за най-големите въздействия на околната среда върху хората върху природните системи: в момента най-големите дялове на човешка земя и използване на сладководни води (1, 2), усвояване на биомаса (3) и промяната на глобалните азотни и фосфорни цикли (4, 5) и значителен принос за използването на енергия и емисиите на парникови газове (6) са свързани с осигуряването на храна. В селското стопанство земеделските земи заемат централна и често ограничаваща роля. Тези земи обикновено са с високо качество и, като генерират хранителни и фуражни култури, те осигуряват лъвския дял от глобалното предлагане на храни: през 2005 г. повече от 90% от всички хранителни калории и приблизително 80% от всички хранителни протеини и мазнини, налични в светът е получен от земеделски земи [Организация за прехрана и земеделие (FAO) на ООН, http://faostat.fao.org/].

Количеството обработваеми площи, необходимо за снабдяване на обществото с храна, зависи от броя на населението, вида на храненето и произведената храна на единица земя. Населението, диетите и производствените техники се променят с течение на времето и показват големи пространствени вариации. Със социално-икономическото развитие темповете на растеж на населението намаляват (7) и диетите се променят: обикновено се увеличава консумацията на животински протеини, растителни масла, плодове и зеленчуци, докато скорбялните скоби стават по-малко важни (8). Тези промени от основни към по-богати диети предполагат, че търсенето на средни диети като цяло ще се увеличи (9). За разлика от това, въвеждането на нови технологии води до подобрения в производителността на земеделските площи във времето (10).

В това проучване ние оценяваме интегрирания ефект на тези промени върху количеството обработваеми площи, необходимо за хранене на човек в различни части на света през периода от 46 години. Първо описваме неотдавнашните промени в диетите, добивите и броя на населението, като подчертаваме разликите в тези двигатели между субконтинентите и времето и тяхното влияние върху развитието на търсенето на земя. Това е последвано от анализ на структурното разлагане, извършен за количествено определяне на въздействието на трите движещи сили поотделно. Нашите резултати дават представа за това как прогнозираните промени в тези двигатели вероятно ще повлияят на бъдещото търсене на обработваеми площи в световен мащаб и на субконтинентални нива.

Резултати

Глобални тенденции в предлагането на храни и изискванията за земя за храна.

Горните редове на фиг. 1 изобразяват развитието на предлагането на храни на глава от населението (в ккал на човек и ден) в целия свят от 1961 до 2007 г., според данните на FAOSTAT за хранителния баланс (http://faostat.fao.org/). Централните редове на фиг. 1 показват колко обработваема земя е била необходима, за да се осигури това снабдяване с храна, т.е. земята, необходима за хранене на един човек в дадена обстановка (в m 2 площ, събрана на човек на година). Долните редове на фиг. 1 изобразяват общите потребности от обработваеми площи за храна на съответните региони (в Mha), като по този начин се отчита броят на популацията.

Развитие в предлагането на храна на глава от населението (Горен), изискванията за обработваеми земи на глава от населението за храна (Средно) и общите изисквания за обработваеми земи за храни (Долни) на глобално и субконтинентално ниво за периода от 1961 до 2007 г .; стойностите са представени според 11 категории храни; точните числа могат да бъдат намерени в Dataset S1.

Що се отнася до доставките на храни, на глобално ниво най-поразителното развитие беше непрекъснатото увеличаване на средното количество калории за храна на човек през последните десетилетия (от приблизително 2250 до приблизително 2750 kcal/човек/ден). Темповете на промяна са различни за различните категории храни: в абсолютно изражение най-силно нарастване се наблюдава при зърнените култури, последвани от растителните масла и животинските продукти. Относително изразено, категориите храни, свързани с богата диета, показват по-високи темпове на нарастване (например стимуланти, растителни масла, зеленчуци, плодове и животински продукти), в сравнение с по-основните хранителни продукти, които показват по-бавно относително увеличение (например зърнени храни) или дори намаляване (напр. корени, грудки и бобови растения). Глобалната картина показва относителни постепенни и непрекъснати промени.

Когато се разглеждат развитието през периода на изследване, намаляването на потребностите от земя на глава от населението е обща характеристика за почти всички субконтиненти. Това показва, че производството на храни е станало по-ефективно по площ по целия свят. Темповете на намаляване обаче са различни и развитието често е нелинейно. Най-силен относителен спад е настъпил в Южна Азия и Източна Европа, два региона с високи стойности в началото на времевата редица и ограничена диетична промяна. За разлика от тях, едва ли е имало спад в Южна Европа и Източна Азия, региони, характеризиращи се с бързи диетични промени. Търсенето на обработваеми земи е доминирано от категории храни, свързани с богата диета в развитите региони. Например сумата от животински продукти, стимуланти, алкохолни напитки и растителни масла представлява приблизително 75% до 80% от нуждите на земята в цяла Европа и Северна Америка. За най-бедните региони на Източна, Средна и Западна Африка съответната стойност за тези четири категории е 25%.

Принос на населението, технологиите и хранителния режим към промените в изискванията за земя.

Фигура 1 показва добавените ефекти от диетичните промени (горни редове), технологични промени (средни редове) и прираст на популацията (долни редове) върху нуждите на обработваемата земя за храна. Структурата на нашето изчисление ни позволява да определим количествено приноса на тези три основни движещи сили. Използвахме метода на декомпозиция на Logarithmic Mean Divisia Index (LMDI) (11), за да оценим тези приноси за всички региони и три периода от време (1963–2005, 1963–1984 и 1984–2005; Методи). Таблица 1 показва резултата от анализа за общото общо и различните световни региони, подредени от региона с най-голям абсолютен прираст (Източна Азия) до региона с най-голям спад (Източна Европа); за да се даде възможност за изявления за относителни промени, общите изисквания за обработваеми площи за храна през 2005 г. са показани в таблица 1.

Добавяне на разлагане според приноса на промените в популацията, диетата и технологията към общите промени в нуждите на обработваемите площи за храна

Дискусия

Резултатите от упражнението за разлагане подчертават много силното въздействие на диетичните промени върху търсенето на земя в Източна Азия, регион, доминиран от динамиката в Китай. Икономическото развитие на Китай беше бързо в близкото минало, като средните нива на доход на глава от населението се увеличиха повече от десетократно от 1961 до 2007 г. (12). Много изследвания (13, 21) са фокусирани върху бързите промени в моделите на консумация на храна в тази нарастваща икономика. Наблюдава се общ модел: тъй като темповете на растеж на населението намаляват със социално-икономическото развитие, наличността на храна на глава от населението се увеличава и следователно моделите на средно потребление се променят значително (13, 14). По-внимателният поглед към Таблица 1 разкрива, че този модел може да бъде разпознат и в другите развиващи се региони, макар и с по-бавни темпове. В повечето региони, през втората половина на периода на изследване, приносът на нарастването на населението към променящите се нужди от земя намалява, докато приносът на диетичните промени се увеличава. Нашите резултати също показват развитие в обратната посока. В Източна Европа, след падането на комунизма, нивата на доход на глава от населението спаднаха (12) и диетичните промени допринесоха за по-ниски общи нужди от земя.

Нашите констатации имат далечни последици за оценките на бъдещото търсене на земя. Най-голямата част от световното население живее в развиващите се региони, които през следващите десетилетия вероятно ще покажат висока динамика в двигателите, които стоят зад изискванията за земя. Досега нарастващата численост на населението в световен мащаб беше основният двигател за увеличаване на използването на земята за храна. Прогнозите за стабилизиране на глобалните равнища на населението в близко бъдеще не могат да бъдат преведени директно в прогнози за стабилизиране на натиска върху земните ресурси, необходими за осигуряването на храна. Текущата диетична промяна ще постави значителни допълнителни претенции към тези ресурси. За да дадем пример, храненето на 9 милиарда души със сегашните западни диети, произведени по съвременните западни технологии, предполага необходимостта от почти два пъти повече от използваната в момента площ за обработваеми земи.

Заключение

Перспективата за стабилизиране на нивата на населението в рамките на 21 век също може да даде обещанието за по-стабилни модели на бъдещо глобално земеползване. Нашият анализ на миналата динамика на нуждите от земя показва, че социално-икономическото развитие, което помага да се забави растежът на населението, също е свързано с бързите промени в диетата. Това предполага, че натискът върху земните ресурси, свързан с осигуряването на храна, вероятно ще остане висок през следващите десетилетия, тъй като тези диетични промени засягат голям дял от световното население. И накрая, неотдавнашното повишаване на ефективността на земеползването на производството на храни, както беше подчертано в това проучване, се реализира до голяма степен чрез рязко увеличаване на използването на външни суровини, като торове, пестициди, изкопаеми горива и напоителна инфраструктура, всички от които имат значителна екологична въздействия. Последващите изследвания трябва да подобрят нашата рамка чрез последователно добавяне на временни тенденции в тези данни.

Методи

Нашата оценка на глобалните и регионални изисквания за обработваеми площи за храна започна с данните на FAOSTAT за предлагането на храни като национални/регионални суми и стойности на глава от населението (http://faostat.fao.org). Тези данни показват количеството храна, достъпна за консумация от човека на ниво домакинство за повече от 90 хранителни артикула. Стойностите се оценяват чрез модел на стоковия баланс и включват отпадъци на ниво домакинство и дребно (22). Следователно те не са равни на действителния прием на храна, но често се използват и са подходящи за сравнения в различни държави от хранителна гледна точка (14). За всички вегетативни хранителни артикули свързваме тези данни за снабдяването с храна с изискванията за земя чрез добивите от реколтата, т.е. средното количество продукция на единица земя за съответната култура. За да се установи тази връзка, когато е необходимо, хранителни продукти като захар и растителни масла се превръщат в еквиваленти на култури като захарна тръстика и съответната маслена култура (подробности и използвани фактори са дадени в справка 23). В това проучване изискванията за обработваеми земи за храна се определят като площта, събрана през дадена година, за да се осигури преобладаващата диета през същата година. Тъй като няма данни, които да разглеждат последователно практиките на мултикапиране на глобално ниво, трябваше да приемем това определение, за да даде възможност за директни сравнения.

В сравнение с изискванията за земя от растителни продукти, изчисляването на търсенето на земеделски площи от животински продукти въвежда друго ниво на сложност: тези нужди от земя зависят главно от добивите от фуражните култури (24), но също така, наред с другото, ефективността на преобразуване и видовете животни. FAOSTAT предоставя данни за използването на фуражи на култури, но те не са специфични за животинските видове. За да можем да осигурим възпроизводими и сравними резултати, ние следвахме пряк подход. Предположихме, че една калория от животински източник изисква трикратно по-голямо количество обработваема площ, необходима за средна калория от растителен произход в същия регион и година. Това предположение се основава на изчисление, сравняващо общия входящ фураж от обработваеми площи в животновъдния сектор с общия добитък (в калории; http://faostat.fao.org). Това изчисление показа, че средно са необходими приблизително три вложени калории за една изходна калория и не дава ясна тенденция във времето. През 1963 г., 1984 г. и 2005 г., съответно 2,8, 3,3 и 2,9 калории фуражи от обработваеми земи са необходими за една калория продукция от животински продукт.

Данните на FAOSTAT позволяват извършването на изчисленията за 70 хранителни стоки, които могат да бъдат свързани с 49 посева. Резултатите бяха обобщени в 11 категории: зърнени култури, корени и грудки, варива, подправки, плодове, зеленчуци, захар и захарни култури, растителни масла и маслодайни култури, алкохолни напитки, стимуланти и животински продукти. Представени са разработки за 17 световни региона (25). Тъй като Съветският съюз се раздели на много различни нации през 1991 г., официалните данни разпределят част от района и населението на региона Източна Европа в други региони след тази година. За да дадем възможност за последователни времеви редове, ние коригирахме тази промяна въз основа на съответния дял от населението. Следователно държавите от бившия Съветски съюз са включени изключително в рамките на Източна Европа в това проучване. Стойностите за 1963, 1984 и 2005 в текста се отнасят за 5-годишните средни стойности за 1961 до 1965, 1982 до 1984 и 2003 до 2007, съответно. Точните цифри, на които се основава Фиг. 1, са предоставени в набора от данни S1 за справка, заедно с подробна информация за това как хранителните продукти и държавите са били групирани в категории и региони.

Анализът на разлагането, извършен за количествено определяне на приноса на населението, технологиите и диетата в развитието на общите изисквания за обработваеми площи за храни, използва адитивната версия на подхода LMDI (11). Този метод на разлагане позволява перфектно разлагане (т.е. приносът на разглежданите фактори ще се добави към общата обща промяна) и често се използва в енергийните изследвания за оценка на двигателите на промените в потреблението на енергия. Аналогичното приложение към промените в търсенето на земя беше лесно; използвахме следната идентичност като вход за метода:

Това означава, че ние оценихме нуждите от земя като продукт на броя на населението, количеството земя, необходимо за продукция в калории (т.е. технологичния фактор) и нивата на потребление на глава от населението (т.е. диетичния фактор). Последните два термина бяха разделени на 11-те категории храни, използвани в това проучване. Това обяснява факта, че промените в добива са различни в различните категории и че, например, по-високите нива на потребление на животински продукти имат различен ефект върху потребностите от земя в сравнение с подобна промяна в зърнените култури.

Ограничения и несигурности.

Благодарности

Благодарим на Майкъл Кастнер за помощта при анализа на разлагането и признаваме проницателните коментари на Ton Schoot Uiterkamp, ​​двама анонимни рефери и редактора за по-ранни версии на това проучване.

Бележки под линия

  • ↵ 1 До кого трябва да се адресира кореспонденция. Имейл: thomas.kastneraau.at .