在土地使用和生物多樣性之間的權衡方面，慕尼黑大學的地理學家們模擬了農業的土地節約潛力。隨着全球對用作食品、飼料和生物能源的農業商品需求的增加，土地的壓力也在增加。同時，土地是應對21世紀主要挑戰的重要資源–生物多樣性的喪失和全球氣候變化。解決這一衝突的一個辦法是提高農業生產力，從而減少所需的耕地。
在一項基於模型的跨學科研究中，慕尼黑大學的地理學家Julia Schneider和Florian Zabel博士與巴塞爾大學和霍恩海姆大學的研究人員一起，分析了通過更有效的生產方式可以在全球範圍內節省多少土地面積，以及這將產生什麼樣的經濟影響–例如，對價格和貿易的影響。正如作者在《PLOS ONE》雜誌上報告的那樣，他們的建模顯示，在優化的條件下，目前的耕地可以節省多達近一半。由於效率的提高，所有地區的農產品價格將下降，全球農業產量將增加2.8%。
Schneider說：“我們工作的出發點是目前的科學辯論，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，對保護生物多樣性是否更好，以及各自的優點和缺點。在這種情況下，我們對從農業生產中抽出土地的實際潛力以及實施這種節約土地的做法會產生什麼樣的經濟效果感興趣。”為了回答這個問題，科學家們為15種全球重要的糧食和能源作物使用了一個基於過程的生物物理作物模型，以分析通過農業集約化可以獲得何種土地節約潛力。在分析中，他們假設通過更有效的耕作方法–如有效使用肥料和優化播種日期或病蟲害控制–可以將目前的產量和可能獲得的產量之間的差距縮小80%，並且農產品的總體數量應與今天的產量相當。
作者得出的總體結論是，在這些條件下，目前全球的耕地需求可以減少37%到48%。從地區來看，節約土地的潛力各不相同。例如，在歐洲和北美，節省土地的潛力很小，因為農業已經嚴重工業化，集約化程度很高。共同作者 Zabel說：“根據既定的耕作體系，在某些情況下幾乎達到了可能的最大產量。相比之下，在撒哈拉以南非洲等地區，目前的產量大多遠遠低於基於當地環境條件和優化耕作方法所能達到的產量。”根據模型模擬，印度和拉丁美洲部分地區的情況也是如此，儘管其程度略低於撒哈拉以南非洲地區。因此，更有效的生產可以在這些地區帶來巨大的土地節約潛力。關於個別作物，研究人員發現高粱和小米等穀物的節地潛力特別大，這些作物目前主要由產量差距較大的地區的小農戶種植。然而，對於經濟作物，如油棕櫚或甘蔗，這些已經被非常密集地種植的作物，模型顯示幾乎沒有節省土地的潛力。
作為他們的下一步，科學家們將區域土地節約潛力納入由巴塞爾大學和霍恩海姆大學開發的經濟模型，以調查減少耕地的經濟效果。Schneider說：“這表明，更有效地利用土地將導致所有地區和所有作物的價格下降。在一些地區，這可能對糧食安全產生積極影響。然而，模擬結果顯示，效率的提高反過來又會促使一些地區的農民增加產量，使全球農產品的產量增加2.8%。”
土地壓力大的地區經濟效果最強
在被調查的地區之間，節約土地的經濟效應存在很大差異。“令人驚訝的是，我們發現最強的經濟效應–即價格、生產和貿易流動的最大變化–並沒有發生在土地節約潛力最大的地區，而是發生在人口稠密、土地壓力大的地區，如馬來西亞和印度尼西亞以及南美洲的部分地區。”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，因此在總生產成本中佔了很大一部分。通過全球化的農業市場和國際貿易，節約土地的效果可以在空間上相距甚遠的地區得到體驗。例如，全球價格下跌可能導致中東和北非部分地區的進口量增加約30%，因為它們變得比國內生產更便宜。”
計算出的節約土地的潛力可以作為一個起點，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。通過量化通過恢復自然植被而節約的土地上的碳封存潛力，研究人員發現，在節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。對節約下來的土地進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生物多樣性，例如通過建立自然保護區和類似措施。Schneider表示：“在全球人口不斷增長、消費和飲食模式不斷變化的背景下，擴大現有耕地仍被作為增加農業生產的一項戰略來討論。我們的研究表明，這需要進行批判性的討論，因為更有效地利用現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生物多樣性之間的潛在權衡和共同利益。因此，它們在調和21世紀可持續發展的重要目標方面發揮着重要作用。”