• Намерете този автор в Google Scholar
  • Намерете този автор в PubMed
  • Потърсете този автор на този сайт
  • За кореспонденция: rrwhite @ vt.edumarybeth.hall @ ars.usda.gov

Редактиран от Б. Л. Търнър, Държавен университет в Аризона, Темпе, Аризона, и одобрен на 25 септември 2017 г. (получено за преглед на 5 май 2017 г.)

парникови

Тази статия има писма. Моля виж:

  • Без животни американските фермери биха намалили производството на фуражни култури - 12 февруари 2018 г.
  • Предизвиква объркване в дебата за прехода към по-растителна диета - 12 февруари 2018 г.
  • Диета за фуражи за американци, която е резултат от неправилно посочен алгоритъм за оптимизация - 12 февруари 2018 г.

Вижте свързаното съдържание:

Значимост

Американското земеделие беше моделирано, за да определи въздействието на премахването на отглежданите животни върху адекватността на доставките на храни и емисиите на парникови газове (ПГ). Моделираната система без животни увеличи общото производство на храни (23%), променените храни, достъпни за домашна консумация, и намали селскостопанските парникови газове в САЩ (28%), но само намали общите американски парникови газове с 2,6 процентни единици. В сравнение със системите с животни, диетите, формулирани за населението на САЩ в системите само за растения, имат по-голям излишък от диетична енергия и водят до по-голям брой недостатъци в основните хранителни вещества. Резултатите дават представа защо решенията за модификации на селскостопанските системи трябва да се вземат въз основа на описание на преките и косвените ефекти на промяната и на диетична, а не на отделна хранителна основа.

Резюме

Производството на храни в Съединените щати като екосистема с транзакции между компоненти, идентифицирани в това проучване. Културите се обработват или консумират директно от животни. Преработващите продукти и странични продукти се транспортират до промишлени приложения или до животни и хора за консумация. Животните осигуряват оборски тор, използван за производство на култури, странични продукти, използвани в различни промишлени приложения, и човешка храна. Стойностите са тези, изчислени за настоящото проучване. Адаптиран с разрешение от ref. 63, copyright (1997) Американско химическо общество.

Резултати и дискусия

Принос на животните към настоящата система за производство на храни в САЩ.

Приносът на селскостопанските системи за снабдяването на хората с храни се оценява в контекста на специфични хранителни вещества, необходими на хората. Общо хранителните вещества, получени от растения и животни, произведени и използвани в Съединените щати, значително надвишават нуждите на населението на САЩ, но това варира в зависимост от хранителните вещества. В настоящата система произведените в домашни условия храни от животински произход осигуряват 24% от енергията, 48% от протеините, 23–100% от есенциалните мастни киселини и 34–67% от есенциалните аминокиселини, налични за консумация от човека в Съединените щати (фиг. 2). Повече от 50% от Ca, получена от храната; витамини А, В12 и D; холин; и рибофлавин са от животински продукти. Общите количества хранителни вещества, произведени в системи с животни, са били достатъчни, за да отговорят на изискванията на населението на САЩ, с изключение на витамини D, E и K и холин.

Общо HRY, произведени в базираните през 2013 г. системи за производство на храни в САЩ с действителни вложени храни от животински произход или моделирани без вложени храни от животински произход (само растения). Сивият вертикален правоъгълник показва броя на HRYs, необходими за удовлетворяване на изискванията на населението на САЩ. Сивите кутии показват, че производството на HRY е недостатъчно, за да отговори на изискванията на населението на САЩ. Необходимите за домашни любимци енергийни и протеинови HRY са извадени от диетата само с растения.

Въпреки че често са вторично съображение в сравнение с хората, домашните животни са част от човешкото общество. Ако приемем, че хората ще държат своите домашни животни в система без добитък, нуждите от хранителни вещества на 69,9 × 10 6 кучета, 74,1 × 10 6 котки, 8,3 × 10 6 птици и 89,4 × 10 6 други домашни любимци (11) и популация от 10,2 × 10 6 коня (12) трябва да бъдат удовлетворени. През 2010 г. топените продукти от добитък осигуряват 0,66 × 10 9 кг протеинови продукти и 0,13 × 10 9 кг мазнини, използвани за храни за домашни любимци (13). Тази консумация на копродукти, преработващи храна за животни, е равна на 37,4 × 10 6 години за нуждите на човешките хранителни вещества (HRYs; т.е. количеството хранително вещество, необходимо за подпомагане на средния човек за 1 година) и 12,3 × 10 6 енергийни HRY (14), които би трябвало да бъдат предоставени от други хранително адекватни източници при липса на животински продукти.

Допълнителен и забележителен принос на животните за американското общество е икономическият. В селското стопанство на животни работят над 1,6 × 10 6 американци (15), а годишният износ на животински продукти в САЩ е на стойност 31,8 × 10 9 щатски долара, което се равнява на 22% от дохода от целия селскостопански износ (16). От глобална гледна точка износът на хранителни продукти с високо съдържание на хранителни продукти от развитите страни е определен като критичен приоритет за насърчаване на глобалната продоволствена сигурност в условията на променящия се климат (17). Макар и в по-малка степен в развитите страни, животновъдството също представлява важен източник на капитал за земеделските производители (18) и този принос към поминъка не бива да се пренебрегва.

Производство на храни и хранителни вещества в САЩ със и без животни.

Премахването на селскостопански животни от селскостопанската система на САЩ доведе до 23% увеличение на общото количество налична храна, без текущия износ (фиг. 3). Зърното представлява по-голямата част от увеличението, от което зърното на царевицата представлява 77%; 92% от бобовите култури се състоят от соя и соево брашно. Драматичното увеличение на производството на зърнени и бобови култури, отколкото на други култури, отразява разпределението на обработваемата земя въз основа на настоящите пропорции на отглежданите култури. Пропорционалното разпределение на земята, вместо по-голямото разпределение за отглеждане на зеленчуци и плодове в система само за растения, се индиректно подкрепя от настоящото потребление на плодове и зеленчуци в страната (23, 24), които са 203% и 164% от вътрешното производство. Предвид огромното вътрешно търсене на плодове и зеленчуци, ако е възможно да се произвеждат повече от тези висококачествени култури в сегашната система, това вече би се случило. Ограниченията за увеличено производство на плодове и зеленчуци могат да отразяват годността на земята, климата и инфраструктурата за отглеждане на тези култури.

Количества и пропорции на храни, налични в системи със и без животински входове. Графиките се оразмеряват пропорционално на наличните количества храна.

Общото количество вътрешни хранителни вещества се променя значително, когато храните от животински произход се отстранят от системата; хранителни фуражи, използвани преди това от животновъдството (25), се насочват за консумация от човека, а обработваемата земя се превръща в производство на храна за хора, с изключение на 1,8 × 10 6 ха, използвани за производство на сено за коне (фиг. 2). Когато животните бяха отстранени, брутните запаси от много хранителни вещества се увеличиха значително и надвишаваха вътрешните нужди. Въпреки това, без храни от животински произход, вътрешни доставки на Ca; арахидонова, ейкозапентаенова и докозахексаенова мастни киселини; и витамините А и В12 са недостатъчни, за да отговорят на изискванията на населението на САЩ. За недостига на мастни киселини и витамин В12 животинските продукти са единствените източници, които не се допълват, често срещани в диетата на човека. Министерството на земеделието на САЩ (USDA) и ФАО/Световната здравна организация (26, 27) препоръчват консумацията на ейкозапентаенова киселина (EPA) плюс докозахексаенова киселина (DHA) за ползата за здравето от намалените сърдечно-съдови заболявания и за положителните ефекти върху зрителните и когнитивно развитие на кърмачетата. Добавянето на арахидонова киселина се препоръчва за кърмачета (27); доказано е, че добавянето му с DHA подобрява зрителната острота (28).

Хранителна адекватност на човешките диети със и без животни.

Въпреки че е полезен показател, общото вътрешно предлагане на хранителни вещества не описва адекватно въздействието на промените в селскостопанската система върху адекватността на диетите за задоволяване на нуждите на хранителните вещества на населението. Хранителните вещества се намират в уникални комбинации в различни храни. Въздействието на промените в системата за производство на храни трябва да се разглежда от гледна точка на това как диетите, съставени от налични храни, могат да отговорят на нуждите на хората от хранителни вещества.

Настоящата диета в САЩ включва значителни пропорции от плодове, зеленчуци и храни от животински произход (фиг. 4). Неживотните мазнини и подсладители като захар съставляват съответно 2% и 7% от диетата. В сравнение със средните нужди на населението, протеините, много микроминерали, витамини и аминокиселини, консумирани в хранителни добавки без добавки, са в излишък в средната диета в САЩ; обаче минералите и витамините (Са, 60% от нуждите; витамин К, 75%; витамин D, 15%; холин, 73%) и незаменимите мастни киселини (линолова, 90%; а-линоленова, 71%) са с недостиг . За разлика от тях, хранителните протеини осигуряват 171% от нуждите, а консумираната енергия се равнява на 12% излишък за умерено активни хора.

Сравнение на дневния състав на диетата, емисиите на CO2e, приема, разходите и адекватността на хранителните вещества на настоящата диета в САЩ в сравнение с поредица от оптимизирани диети със и без (моделирани) храни от животински произход. Стълбовите графики показват адекватността на хранителните вещества на конкретни хранителни вещества по сценарий; лилаво показва текущата диета, синьото обозначава диета с животни, жълтото означава диета само с растения. „Други“ представлява ядки, бобови растения, мазнини и подсладители. ArachA, арахидонова киселина.

Симулираните диети с най-ниски разходи, базирани на наличните храни, се различават значително по състав на храните от настоящата диета в САЩ при сценарии, при които наличното предлагане на храна се състои от (i) консумирана в момента вътрешна продукция плюс внос или (ii) консумирана и изнесена вътрешна продукция (Фиг. 4). Нито една диета не съдържа рафинирани захари. В сравнение с настоящия модел на потребление, на базата на сурови съставки, когато бяха включени животински продукти, пропорциите на храни и зърнени храни, получени от животни, се увеличиха, докато тези на зеленчуците и плодовете намаляха. В системата само за растения делът на зърното се е увеличил 10 пъти и всички други видове храни са намалели. Въпреки опитите да се задоволят нуждите от хранителни вещества само от храни в рамките на дневен прием под 2 кг храна, определени изисквания не могат да бъдат изпълнени от наличните храни. Във всички симулирани диети витамините D, E и K са с недостиг. Холинът е бил дефицитен във всички сценарии, с изключение на системата с животни, които са използвали домашна консумирана в момента и изнесена продукция. При диетите само с растения по-голям брой хранителни вещества са били с недостиг, включително Ca, витамини А и В12 и EPA, DHA и арахидонова киселина.

Друга разлика между хранителните системи на растителна и животинска основа, доказана от диетите, получени в настоящата работа, е количеството твърди хранителни вещества, които трябва да бъдат изядени, за да отговорят на изискванията за наличните храни. Тези количества се различават между диетите и могат да повлияят на осъществимостта на консумацията на диети. Диетичните количества сурови съставки, намалени за съдържанието на вода, доведоха диетите до твърдо или сухо вещество за сравнение; водата може да се добавя или премахва от храните, но твърдите вещества са частта, която съдържа хранителните вещества, които трябва да бъдат усвоени или преминали. Симулираните диети съдържат между 183 и 774 g повече твърди хранителни вещества от сегашната диета в САЩ (фиг. 4). В рамките на всеки сценарий за наличие на храна диетите само с растения изискват 444–522 g повече твърди хранителни вещества от тези с животински продукти, за да отговорят на нуждите от хранителни вещества. Този по-нисък прием на твърди вещества е доказателство за по-високата хранителна плътност на хранителните продукти на животински произход, което също е установено чрез изследвания, фокусирани върху подобряването на хранителната плътност на диетите в развиващите се страни и коренното население (37, 38).

Разходи, парникови газове и износими хранителни вещества за човешки диети със и без животни.

Повишените протеини и Lys HRY, достъпни за износ в системата само за растения, се дължат главно на наличието на соево брашно за консумация от човека. Както са описани подробно от Zaheer и Humayoun Akhtar (44), хората от векове консумират умерени количества соев протеин без вредни ефекти върху здравето; съществува обаче сериозна загриженост относно това дали високата консумация на соеви продукти ще доведе до повишени нива на плазмен изофлавон, което може да насърчи свързаните с хормоните здравословни нарушения. Понастоящем ни липсват данни за определяне на максимално препоръчителната дневна консумация на соеви продукти, което би било от полза при по-нататъшната оценка на здравните последици от диетите, разработени в настоящото проучване.

Като се има предвид фиксираната земна маса, увеличаването на броя на хората, хранени от дадена система за производство на храни, е от решаващо значение, като се вземат предвид общите и основни хранителни вещества. Може би най-критичното е, че бъдещата работа трябва да отчита качеството на земята, наличността на земята и максимизирането на производството на хранителни вещества на единица обща земя за каквато и цел да се използва земята. Премахването на животни от селскостопанската система отстрани 168 × 10 6 ха нестилими пасища и пасища от производството на храни (45). Като се има предвид, че в Съединените щати има само 158 × 10 6 ха обработваема земя, използването на този допълнителен поземлен ресурс за производство на храни може да бъде критичен компонент за увеличаване на вътрешното предлагане на храни и потенциално износими хранителни вещества. Важно е да се има предвид обаче, че само преживни животни могат да се възползват от тази недистилна земя, а системите за производство на животни за преживни животни допринасят значително за парниковите газове. Бъдещата работа трябва да обмисли компромиси, свързани с използването на преживни животни на тази маргинална земя по отношение на оптимизиране на наличността на храна и ефективността на земеползването, като същевременно се правят опити за минимизиране на ПГ.

Въздействие на ПГ върху добитъка.