Хранене и устойчиви диети

Редактиран от
RAKESH BHARDWAJ

Национално бюро за растителни генетични ресурси (ICAR), Индия

Прегледан от
Jai C. Rana

Национално бюро за растителни генетични ресурси (ICAR), Индия

Рене Серритос

Национален автономен университет в Мексико, Мексико

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

по-устойчиви

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Оригинални изследвания СТАТИЯ

  • 1 Institut des Sciences de la Forêt Tempérée, Université de Québec en Outaouais, Ripon, QC, Канада
  • 2 Conservation International, Арлингтън, Вирджиния, САЩ

Въведение

Какво ядем и как го произвеждаме, определя нашата най-фундаментална връзка с планетата. През последните 200 години земеделието се превърна в най-влиятелния двигател на промяната в земеползването (Ramankutty and Foley, 1999; Steffen et al., 2015). Днес 37% от земната повърхност на планетата и над две трети от нашите сладководни ресурси са посветени на производството на храна (Foley et al., 2005; Pretty et al., 2006; Dobermann and Nelson, 2013; HLPE, 2013). Селското стопанство също се превърна във водещ източник на замърсяване с хранителни вещества (Howarth, 2008), загуба на биологично разнообразие (Lenzen et al., 2012) и емисии на парникови газове (ПГ) в световен мащаб, което представлява 10–20% от парниковите газове и 70% от промяната в земеползването емисии (Hosonuma et al., 2012; Smith et al., 2014; Tubiello et al., 2015). Заедно двойните двигатели на растежа на населението и нарастващото потребление на храна на глава от населението имат и продължават да подхранват търсенето на храна и промяната в земеползването (Tilman et al., 2001). Тъй като глобалното население се очаква да достигне и вероятно да надхвърли 9 милиарда до 2050 г. (Обединените нации DESA, 2017), са необходими нови начини на производство и потребление, за да се подхранва планетата.

Съществуват ограничен брой възможности за задоволяване на тези нарастващи потребности от храна: разширяване на площта на обработваемите площи, увеличаване на производителността на сегашната земя, управление на потребителското търсене и/или намаляване на загубата на храна по веригата на стойността (Foley et al., 2011; Springer and Duchin, 2014; Martin-Guay et al., 2017). В много региони капацитетът за увеличаване на предлагането на храни чрез по-нататъшно земеделско разрастване е ограничен (Tilman et al., 2001; Bruinsma, 2009), особено ако се надяваме да запазим местообитанието на другите видове (Dobrovolski et al., 2011). По този начин е общоприето, че ще е необходимо значително конвенционално и/или устойчиво усилване, за да се справи с търсенето на храна (FAO, 2014). Подобренията на добива са все още възможни в много недостатъчно инвестирани региони като Африка и Азия (IIASA/FAO, 2012), но проучванията показват, че дори и да е възможно да се запълнят текущите пропуски в добивите, това би било недостатъчно за осигуряване на глобални диети и резервни земи от конверсия (Ray et al., 2013; Bajželj et al., 2014; Zhao et al., 2017). Bajželj и сътр. (2014) прогнозират, че дори и при най-обещаващите сценарии за увеличаване на добива, до 2050 г. ще са необходими до 20% повече земеделски земи, за да се нахрани свят.

За да се ограничи разширяването и потенциално да се спести обработваема земя за опазване, все по-голямо внимание се обръща на възможностите за управление на храните търсене чрез промяна на диетите и намаляване на отпадъците (Bajželj et al., 2014; Mbow и Rosenzweig, 2019). Доскоро тези двигатели често бяха пренебрегвани от научноизследователските и политическите общности (Guyomard et al., 2012). През последните половин век диетите в много богати страни са се развили. От 70-те години насам средните диети в Съединените щати (САЩ) бързо надминават средните препоръки от 2000 ккал на ден (Ford и Dietz, 2013) и днес достигат до 2500 ккал на ден сред някои общности (Wright and Wang, 2010) с делът на месото и маслата в диетата нараства в тандем (Rehm et al., 2016). Това води до редица свързани с диетата отрицателни здравни резултати в САЩ (Lim et al., 2012; McEvoy et al., 2012; da Costa Louzada et al., 2015; Monteiro et al., 2018). По подобен начин много развиващи се икономики (напр. Китай, Бразилия, Индия) също претърпяват преход от растителни протеини към животински храни с нарастване на доходите (Speedy, 2003). Проучванията, сравняващи ресурсите, показват, че храните, базирани на животни, са особено ресурсоемки (Eshel et al., 2014; Tilman and Clark, 2014; van Dooren et al., 2014; Heller and Keoleian, 2015; Peters et al., 2016; Tom et al., 2016), поради ниската ефективност на преобразуване на енергия при животните (Pimentel, 1997; Eshel et al., 2014), създавайки допълнителен натиск върху производствените системи.

През последните десетилетия проучванията предлагат преминаване към по-голяма растителна диета като средство за задоволяване на бъдещите потребности от храна, без да се увеличават земеделските площи (например, Pimentel, 2003; Foley et al., 2011; Bajželj et al., 2014). В САЩ редица проучвания изследват въздействието на променящия се състав на диетата върху използването на ресурсите (Heller and Keoleian, 2015; Peters et al., 2016; Tom et al., 2016; Birney et al., 2017; Conrad et al ., 2017, 2018; Blackstone et al., 2018). Като цяло тези проучвания установяват, че по-ниската диета на месо води до по-голяма товароносимост на земята (Peters et al., 2016) и че настоящото използване на земята, ако е по-добре организирано, може да подпомогне по-големи популации при диети с по-високо качество (Conrad et al., 2017, 2018). В същото време редица от тези проучвания показват, че преминаването към по-здравословен режим на хранене - с високо съдържание на плодове и зеленчуци - може да увеличи използването на селскостопанска вода, влагането на енергия, емисиите на парникови газове в САЩ (Heller and Keoleian, 2015; Tom et al., 2016; Birney et al., 2017). Това предполага, че могат да съществуват важни компромиси в екологични измерения, освен използването на земята в американската хранителна система. Не е ясно обаче колко обобщаващи са тези резултати за други страни с различни системи за производство на храни.

По същия начин се предполага, че настоящото и бъдещото търсене на храна може да бъде задоволено, отчасти чрез намаляване на хранителните отпадъци (Foley et al., 2011; Bajželj et al., 2014). В САЩ,

30% от цялата произведена храна се изхвърля по хранителната верига от производител до потребител, което представлява 133 милиарда паунда неизядена храна (Buzby et al., 2014). Това се равнява на 141 трилиона калории годишно (Buzby et al., 2014) или достатъчно калории, за да се хранят допълнително 154 милиона души годишно на диета с 2500 kcal/ден. Buzby и колеги (2014) установяват, че най-големите загуби на храна са в месото, птиците, рибата (30%) и млечните продукти (17%), най-интензивните групи храни, както и в по-бързо развалящите се зеленчуци (19%) . Такива загуби се изчисляват, че добавят допълнителни 1,4 kg/d CO2-еквиваленти към въглеродния отпечатък на глава от населението на средностатистическата американска диета (Heller and Keoleian, 2015) и отчитат

34–35% от използването на енергия, използването на синя вода, използването на торове и емисиите на парникови газове, свързани с диетата на индивида (Birney et al., 2017). По този начин дори умереното намаляване на хранителните отпадъци може значително да подобри ефективността на използването на ресурсите на системите за производство на храни.

Предвид големия брой проучвания с противоречащи навреме препоръки, за обикновения потребител може да е трудно да определи диетични стратегии, за да постигне своите екологични и здравни цели. Това изисква разбиране на относителното въздействие на техните диетични избори пресичат множество измерения на околната среда. За да подпомогнем информирането на потребителското решение, в тази статия ние изследваме относителните въздействия върху околната среда от (i) промяна в състава на диетата към повече храни на растителна основа, (ii) промяна в приема на калории от 2000, 2600, на 3200 kcal/d, и (iii) намаляване на хранителните отпадъци с 10, 25 и 50% от нуждите на ресурсите на три диети, очертани в Диетичните насоки за американците за периода 2015–2020 г. (USDHHS и USDA, 2015) в сравнение с настоящата американска диета. Ние противопоставяме въздействието на всяка диета по отношение на нейния отпечатък върху земята, използването на синя вода и фосфати, влагането на първична енергия, както и емисиите на амоняк и парникови газове.

И накрая, ние прогнозираме тези резултати до 2051 г., когато населението на САЩ трябва да достигне 400 милиона души, за да идентифицира диетични пътища, които осигуряват здравословна диета, като същевременно минимизират вътрешното търсене на земя за подкрепа на новото население (резултати за стойности през 2051 г., представени в Допълнителни материали SM8 .2 и таблица SM4).

Материали и методи

Изграждане на диетични сценарии

За да изградим представителни сценарии на диета, ние използваме препоръчителните дневни стойности на приема (т.е. порции) от Диетичните насоки за американците за периода 2015–2020 г. за три налични режима на хранене: здравословна, средиземноморска и вегетарианска диета. Здравословната диета предоставя препоръки за подходящия баланс на ежедневния прием на плодове, зеленчуци, зърнени храни, протеини и мазнини и включва растителни и животински протеини с акцент върху сухоземните животински протеинови източници (месо и млечни продукти). Средиземноморската диета има сходни или малко по-високи нива на прием на плодове, зеленчуци, зърнени храни и морски дарове, но по-малък акцент върху наземните животински продукти. При вегетарианската диета месото и морските дарове се заменят с по-висок прием на ядки, бобови растения и продукти от тофу. Тези три модела представляват диети в намаляващ спектър от прием на животински протеини. От тези три модела на диета създаваме сценарии за прием на три калорични нива (2000, 2600 и 3200 kcal/d) въз основа на препоръчителните стойности на прием в Диетичните насоки за периода 2015–2020 г. Тези нива на прием са избрани да представят световно препоръчителния прием (2000 kcal/d), средния прием в САЩ (2600 kcal/d) и най-високия наличен прием, включен в Диетичните насоки (3200 kcal/d).

За да представим настоящите действителни диети на американското население, ние извличаме данни от Rehm et al. (2016 г.) относно моделите на хранителен прием сред възрастни американци, анкетирани през 2012 г. в Националното проучване за здравни и хранителни изследвания (NHANES) (2012), което е приблизително 2 600 kcal/d диета. Rehm et al. (2016) представя обобщени количества прием за всяка група храни от данните за изземване на храните от напречен разрез на американското население. Използваме агрегирани количества за прием за всички възрастни, взети от пробите. Ние мащабираме отчетените средни размери на порции за всяка група храни, за да пресъздадем настоящата американска диета на 2000 и 3200 kcal/d, за да съответства на другите сценарии на диета.

Както за настоящата диета, така и за диетичните сценарии, ние избрахме по един хранителен продукт за всяка група хранителни насоки от 2015–2020 г. (напр. Плодове) и подгрупа (т.е. Зеленчуци - тъмно зелено), за да съставим диетата (Таблица 1) . Хранителните продукти бяха избрани въз основа на културата или животинския продукт във всяка група храни с най-голямата обща площ на земята, предназначена за производство в Съединените щати през 2014 г., като се използват данни на национално ниво в FAOSTAT (FAO, 2014). Това беше направено, за да представи най-добре връзките между моделите на настоящото земеползване в страната и вероятните предпочитания към храните. За повече подробности относно изграждането на сценарии за диета (вж. Допълнителни материали SM8.1).

маса 1. Порции на група храни за текущата диета и три препоръчани режима на хранене при три нива на калории.

Оценка на земния отпечатък на диетичните сценарии

За да изчислим площта на земята, необходима за производството на всяка диета, първо изчисляваме общото годишно търсене на капитал в kg/глава от населението/година за всяка хранителна стока въз основа на дневните реални или препоръчителни норми на прием (g/d). Ние превеждаме тези стойности в земната площ, като умножаваме общото годишно търсене на глава от населението (кг) по национални стойности на производителността на културите (т.е. добив/ха) за всяка хранителна стока. Стойностите на производителността за месо и животински протеини (яйца и млечни продукти), както и захари и масла са взети от (Davis, 2017), докато данните за производителността на културите са извлечени от базата данни FAOSTAT за 2014 г. Ние определяме производителността от категорията FAOSTAT “ Карфиол и броколи “за броколи, тъй като не е докладвано отделно. Оценките за земния принос за производството на морски дарове са взети от оценките на земеделските суровини за фуражи от Meier и Christen (2012). Тествахме чувствителността на нашата изчислителна рамка към конкретните избрани хранителни продукти, като заместихме всеки хранителен продукт с друг широко произведен домашен хранителен продукт в сегашната средна диета (вж. Таблица SM1).

За да представим по-добре ресурсите, необходими за подпомагане на тези диети, ние отчитахме количеството загубена храна след прибиране на реколтата на нива на дребно и потребителите в САЩ въз основа на наличната храна, коригирана към загубите на САЩ (LAFA) [САЩ Служба за икономически изследвания на Министерството на земеделието (USDA-ERS), 2016]. За да постигнем това, умножихме изчисленото изискване за площ на всяка хранителна стока с 1+% специфична степен на загуба на храна по LAFA. След това изискванията за коригирана земна площ, коригирани към загубите, бяха сумирани за всички хранителни продукти, за да се изчисли брутната площ на земята, необходима за подпомагане на един човек на всяка диета за 1 година. Ние екстраполираме тези стойности на броя на населението на САЩ през 2016 г. (324 милиона) и очаквания брой на населението през 2051 г. (400 милиона), за да изчислим общата площ на земята, необходима годишно (ха/г) за всеки сценарий на диета. Резултатите от анализите до 2051 г. са показани в таблица SM4.

Оценка на екологичния отпечатък на диетичните сценарии

Ние също така оценяваме въздействието върху околната среда на диетичните сценарии по отношение на необходимото количество синя вода (m 3), нанесен фосфат (kg), използвана енергия (GJ), както и амоняк (kg) и парникови газове (eCO2 tn) до произвеждат храните, като използват съставени оценки на въздействието върху жизнения цикъл (LCIA) от Meier and Christen (2012). Meier и Christen (2012) използват ограничена LCIA за съхранение, за да изчислят ресурсите, необходими за производството на 1 кг от всяка група храни, включително преработка, опаковане и транспорт и се основават предимно на проучвания от немската хранителна система. Използваме стойностите на LCIA от Meier и Christen, вместо отделни проучвания на LCIA за отделни продукти, тъй като те предоставят сравними оценки на интензивността на използване на ресурсите по шест общи екологични показателя. Изчислените годишни количества на всеки капитал от всеки хранителен продукт от нашите диетични сценарии се умножават по специфичните LAFA стойности на хранителните продукти и тези стойности на LCIA и се сумират в рамките на диети. След това общите ресурси и изходи на сценарийните диети бяха сравнени с тези на настоящата диета, за да се илюстрира относителната промяна в използването на ресурсите, свързана както със състава на диетата, така и с изменението на приема на калории.

Въздействие на намаляването на хранителните отпадъци по търговската верига

В допълнение към оценката на промяната в показателите за околната среда с различни диетични състави и нива на калориен прием, ние изследваме относителното въздействие на намаляването на хранителните отпадъци по веригата на търговия от производител до потребител. За всеки сценарий на диета изчисляваме промяна в ресурсите, необходими за съставяне на диетата, ако хранителните отпадъци са намалени с 10, 25 и 50% за всички хранителни продукти, като се използват стойности, посочени в таблиците с коригирани загуби на USDA [САЩ Служба за икономически изследвания на Министерството на земеделието (USDA-ERS) (2016)]. След това те се противопоставят по отношение на земеползването и използването на ресурси с промени в състава на диетата и приема на калории.

Резултати

Приблизителният прием на енергия (kcal) от нашите действителни и препоръчани диети съответства добре на очакваните калории. Във всяка от изследваните диети изчисленият енергиен прием, базиран на енергийната плътност на хранителните продукти и консумираните или препоръчани количества, води до диети, които падат в рамките на 100 kcal от целевите нива на прием (Таблица 1). Идентичността на хранителните артикули, избрани за всяка група храни, е имала само незначително влияние върху въздействията върху сушата. Обмяната на всяка култура и млечни хранителни продукти за втората най-широко произвеждана хранителна стока (а не първата) в сегашната средна диета само увеличи очакваното търсене на земя с около 4%. Размяната на всички култури в която и да е категория хранителни групи доведе до промени в общия отпечатък на земята по ключови думи: състав на диетата, хранителни отпадъци, калориен прием, използване на земята, екологичен отпечатък, устойчивост

Цитиране: Wood SLR, Alam M и Dupras J (2019) Множество пътища към по-устойчиви диети: промени в състава на диетата, прием на калории и хранителни отпадъци. Отпред. Издържайте. Системна храна. 3:89. doi: 10.3389/fsufs.2019.00089

Получено: 26 април 2019 г .; Приет: 23 септември 2019 г .;
Публикувано: 23 октомври 2019 г.

Ракеш Bhardwaj, Национално бюро за растителни генетични ресурси (ICAR), Индия

Джай Чанд Рана, Национално бюро за растителни генетични ресурси (ICAR), Индия
Рене Серритос, Национален автономен университет в Мексико, Мексико