在一項(xiàng)基于模型的跨學(xué)科研究中，慕尼黑大學(xué)的地理學(xué)家Julia Schneider和Florian Zabel博士與巴塞爾大學(xué)和霍恩海姆大學(xué)的研究人員一起，分析了通過更有效的生產(chǎn)方式可以在全球范圍內(nèi)節(jié)省多少土地面積，以及這將產(chǎn)生什么樣的經(jīng)濟(jì)影響--例如，對價格和貿(mào)易的影響。正如作者在《PLOS ONE》雜志上報(bào)告的那樣，他們的建模顯示，在優(yōu)化的條件下，目前的耕地可以節(jié)省多達(dá)近一半。由于效率的提高，所有地區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品價格將下降，全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)量將增加2.8%。

Schneider說：“我們工作的出發(fā)點(diǎn)是目前的科學(xué)辯論，即在更多的土地上更廣泛地耕種或在更少的土地上更密集地耕種，對保護(hù)生物多樣性是否更好，以及各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在這種情況下，我們對從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中抽出土地的實(shí)際潛力以及實(shí)施這種節(jié)約土地的做法會產(chǎn)生什么樣的經(jīng)濟(jì)效果感興趣。”為了回答這個問題，科學(xué)家們?yōu)?5種全球重要的糧食和能源作物使用了一個基于過程的生物物理作物模型，以分析通過農(nóng)業(yè)集約化可以獲得何種土地節(jié)約潛力。在分析中，他們假設(shè)通過更有效的耕作方法--如有效使用肥料和優(yōu)化播種日期或病蟲害控制--可以將目前的產(chǎn)量和可能獲得的產(chǎn)量之間的差距縮小80%，并且農(nóng)產(chǎn)品的總體數(shù)量應(yīng)與今天的產(chǎn)量相當(dāng)。

作者得出的總體結(jié)論是，在這些條件下，目前全球的耕地需求可以減少37%到48%。從地區(qū)來看，節(jié)約土地的潛力各不相同。例如，在歐洲和北美，節(jié)省土地的潛力很小，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)已經(jīng)嚴(yán)重工業(yè)化，集約化程度很高。共同作者 Zabel說：“根據(jù)既定的耕作體系，在某些情況下幾乎達(dá)到了可能的最大產(chǎn)量。相比之下，在撒哈拉以南非洲等地區(qū)，目前的產(chǎn)量大多遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于基于當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件和優(yōu)化耕作方法所能達(dá)到的產(chǎn)量。”根據(jù)模型模擬，印度和拉丁美洲部分地區(qū)的情況也是如此，盡管其程度略低于撒哈拉以南非洲地區(qū)。因此，更有效的生產(chǎn)可以在這些地區(qū)帶來巨大的土地節(jié)約潛力。關(guān)于個別作物，研究人員發(fā)現(xiàn)高粱和小米等谷物的節(jié)地潛力特別大，這些作物目前主要由產(chǎn)量差距較大的地區(qū)的小農(nóng)戶種植。然而，對于經(jīng)濟(jì)作物，如油棕櫚或甘蔗，這些已經(jīng)被非常密集地種植的作物，模型顯示幾乎沒有節(jié)省土地的潛力。

作為他們的下一步，科學(xué)家們將區(qū)域土地節(jié)約潛力納入由巴塞爾大學(xué)和霍恩海姆大學(xué)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)模型，以調(diào)查減少耕地的經(jīng)濟(jì)效果。Schneider說：“這表明，更有效地利用土地將導(dǎo)致所有地區(qū)和所有作物的價格下降。在一些地區(qū)，這可能對糧食安全產(chǎn)生積極影響。然而，模擬結(jié)果顯示，效率的提高反過來又會促使一些地區(qū)的農(nóng)民增加產(chǎn)量，使全球農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量增加2.8%。”

土地壓力大的地區(qū)經(jīng)濟(jì)效果最強(qiáng)

在被調(diào)查的地區(qū)之間，節(jié)約土地的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)存在很大差異。“令人驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)最強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)--即價格、生產(chǎn)和貿(mào)易流動的最大變化--并沒有發(fā)生在土地節(jié)約潛力最大的地區(qū)，而是發(fā)生在人口稠密、土地壓力大的地區(qū)，如馬來西亞和印度尼西亞以及南美洲的部分地區(qū)。”Schneider說：“在這些國家，土地是一種特別稀缺的資源，因此也是一種昂貴的資源，因此在總生產(chǎn)成本中占了很大一部分。通過全球化的農(nóng)業(yè)市場和國際貿(mào)易，節(jié)約土地的效果可以在空間上相距甚遠(yuǎn)的地區(qū)得到體驗(yàn)。例如，全球價格下跌可能導(dǎo)致中東和北非部分地區(qū)的進(jìn)口量增加約30%，因?yàn)樗鼈冏兊帽葒鴥?nèi)生產(chǎn)更便宜。”

計(jì)算出的節(jié)約土地的潛力可以作為一個起點(diǎn)，評估騰出的土地的其他用途的潛力，如通過造林和重新造林以緩解氣候變化的碳封存。通過量化通過恢復(fù)自然植被而節(jié)約的土地上的碳封存潛力，研究人員發(fā)現(xiàn)，在節(jié)約的土地上可能會額外封存11400萬至151000萬二氧化碳。作為比較，目前全球年排放量約為4200萬噸二氧化碳。對節(jié)約下來的土地進(jìn)行替代性利用的其他選擇可以是種植生物能源作物或保護(hù)生物多樣性，例如通過建立自然保護(hù)區(qū)和類似措施。Schneider表示：“在全球人口不斷增長、消費(fèi)和飲食模式不斷變化的背景下，擴(kuò)大現(xiàn)有耕地仍被作為增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)戰(zhàn)略來討論。我們的研究表明，這需要進(jìn)行批判性的討論，因?yàn)楦行У乩矛F(xiàn)有耕地可以幫助減少對土地資源的壓力。此外，我們看到了綜合和全球研究方法的重要性，它能夠確定糧食安全、減緩氣候變化和保護(hù)生物多樣性之間的潛在權(quán)衡和共同利益。因此，它們在調(diào)和21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要目標(biāo)方面發(fā)揮著重要作用。”