Overvloedige oogsten op één locatie kunnen lege waterreservoirs en milieuproblemen ver van landbouwgronden betekenen. Een unieke studie in deze week Natuurcommunicatie onderzoekt hoe voedsel, energie, water en broeikasgassen vormen een enorm front in de strijd om de planeet te voeden.

Wetenschappers van de Michigan State University (MSU) en collega's hebben nieuwe wetenschappelijke tools op het gebied van duurzaamheid gebruikt om te begrijpen hoe de steeds meer irrigerende landbouwvelden om voedsel te verbouwen weergalmt door de grootste aanjagers van duurzaamheid. Verder, ze laten zien Het zijn niet alleen de landbouwgronden die de milieu-impact dragen. De effecten zijn in de verte voelbaar, aangezien massaal water energie opslokt en emissies uitspuwt. En de grootste onthulling:soms, het zijn plaatsen die geen groot aandeel hebben in het planten-water-eten-spel dat uiteindelijk een milieuprijs betaalt.

"Het waarborgen van voedselzekerheid en het beschermen van het milieu is een van de grootste uitdagingen voor de wereld van vandaag, maar omdat de wereld zo geglobaliseerd is geworden, het is een ongelooflijk ingewikkeld proces, en het verkeerd begrijpen ervan of het missen van effecten kan leiden tot grote tegenslagen bij het bereiken van duurzaamheid, " zei Jianguo "Jack" Liu, MSU Rachel Carson Leerstoel Duurzaamheid. "We moeten de nieuwe manieren om naar de wereld te kijken zo inzetten dat we de complexiteit ervan omarmen."

Dus, de wetenschappers gebruikten het raamwerk van metacoupling, die helpt om niet alleen naar de geïrrigeerde landbouwgronden te kijken, maar ook de enorme projecten om water van de ene regio naar de andere te verplaatsen. Het metacoupling-raamwerk stelt wetenschappers uit veel verschillende disciplines in staat om de interacties tussen sociaaleconomische en milieukrachten te bekijken, zoals klimaatverandering, dieet verandering, irrigatietechnologieën, strategieën voor het planten van gewassen, wateromleiding - zowel binnen als over de grenzen heen.

Ze gebruikten de Noord-Chinese vlakte (NCP), dat een belangrijke voedselproductieregio is, en de rest van China, die aanzienlijke pieken in de vraag naar voedsel heeft gezien, als demonstratie, evenals een segment van China's enorme Zuid-naar-Noord Water Transfer Project. Terwijl China de studielocatie was, de auteurs merken op dat deze methoden voor het onderzoeken van duurzaamheid toepasbaar zouden zijn in de Verenigde Staten en over de hele wereld.

Voldoen aan de stijgende voedselbehoeften, de gewassen - voornamelijk tarwe en maïs - hebben enorme hoeveelheden water nodig. 'S Werelds grootste en langste wateroverdrachtsproject in deze studie put uit de waterreserves van de provincie Hubei in het zuiden van China. De mensen in Hubei zijn geen boeren op de schaal van het NCP, evenmin kopen ze een aanzienlijk deel van hun graangewassen bij het NCP. Ze zijn wat de wetenschappers een 'spillover' noemen - wat betekent dat ze geen directe spelers zijn in dit voedselvoorzienings-/consumerend netwerk. Toch verloor Hubei aanzienlijke hoeveelheden land en water aan het project dat erop gericht was het NCP nat en groeiend te houden. De wateroverdracht genereerde ook een aanzienlijke energetische voetafdruk.

Het team van wetenschappers nam het probleem van de voedselvoorziening over van de eenvoud van het oplossen van een probleem van het produceren van voedsel door water over te brengen, tot een meer complexe die de vele oorzaken en gevolgen erkende die ver buiten de boerderijen en tafels uitwaaieren.

"Deze studie toont het belang aan van het begrijpen van onze steeds meer verbonden wereld op een manier die de vaak gemiste en niet-herkende verbindingen kwantificeert die betrokken zijn bij het voeden van de wereld, " zei Elizabeth Bloed, programmadirecteur van Ecosystem Science and Dynamics of Integrated Socio-Environmental Systems van de National Science Foundation, die het werk ondersteunden.

"De wereld is erg gefocust op het oplossen van kritieke milieuproblemen, " zei Zhenci Xu, een MSU-onderzoeksmedewerker en de eerste auteur van het papier. "We verklaren dat we het probleem dat we willen oplossen niet kunnen kiezen, omdat het verbouwen van gewassen om meer gaat dan irrigatie en meer over het stuk akkerland. Je kunt geen water op deze schaal hebben zonder energie te gebruiken en de manier waarop land wordt gebruikt te veranderen. dan betekent CO ₂ emissies ontstaan, en de klimaatverandering wordt verergerd. We zeggen dat dit ingewikkeld is, maar het is ook een kans om echte verandering teweeg te brengen."

Het document roept op tot beleid om meerdere aspecten van de milieueffecten aan te pakken in verschillende gebieden die tegelijkertijd worden beïnvloed door de overdracht van water. Ze merken ook op dat in plaats van zich alleen te concentreren op de aanbodzijde van het probleem - in dit geval de landbouwgronden - het nuttig kan zijn om ook op consumptie gebaseerd beleid op te nemen, zoals het aanmoedigen van verschuivingen in voeding die minder afhankelijk zijn van hulpbronnenintensieve gewassen.

"We moeten eraan wennen om naar de vele kanten van elk probleem te kijken en ook bereid zijn om met veel verschillende oplossingen te komen, " zei Liu. "We leven niet langer in een one-issuewereld."