在土地使用和生物多样性之间的权衡方面，慕尼黑大学的地理学家们模拟了农业的土地节约潜力。随着全球对用作食品、饲料和生物能源的农业商品需求的增加，土地的压力也在增加。同时，土地是应对21世纪主要挑战的重要资源--生物多样性的丧失和全球气候变化。解决这一冲突的一个办法是提高农业生产力，从而减少所需的耕地。
在一项基于模型的跨学科研究中，慕尼黑大学的地理学家Julia Schneider和Florian Zabel博士与巴塞尔大学和霍恩海姆大学的研究人员一起，分析了通过更有效的生产方式可以在全球范围内节省多少土地面积，以及这将产生什么样的经济影响--例如，对价格和贸易的影响。正如作者在《PLOS ONE》杂志上报告的那样，他们的建模显示，在优化的条件下，目前的耕地可以节省多达近一半。由于效率的提高，所有地区的农产品价格将下降，全球农业产量将增加2.8%。
Schneider说：“我们工作的出发点是目前的科学辩论，即在更多的土地上更广泛地耕种或在更少的土地上更密集地耕种，对保护生物多样性是否更好，以及各自的优点和缺点。在这种情况下，我们对从农业生产中抽出土地的实际潜力以及实施这种节约土地的做法会产生什么样的经济效果感兴趣。”为了回答这个问题，科学家们为15种全球重要的粮食和能源作物使用了一个基于过程的生物物理作物模型，以分析通过农业集约化可以获得何种土地节约潜力。在分析中，他们假设通过更有效的耕作方法--如有效使用肥料和优化播种日期或病虫害控制--可以将目前的产量和可能获得的产量之间的差距缩小80%，并且农产品的总体数量应与今天的产量相当。
作者得出的总体结论是，在这些条件下，目前全球的耕地需求可以减少37%到48%。从地区来看，节约土地的潜力各不相同。例如，在欧洲和北美，节省土地的潜力很小，因为农业已经严重工业化，集约化程度很高。共同作者 Zabel说：“根据既定的耕作体系，在某些情况下几乎达到了可能的最大产量。相比之下，在撒哈拉以南非洲等地区，目前的产量大多远远低于基于当地环境条件和优化耕作方法所能达到的产量。”根据模型模拟，印度和拉丁美洲部分地区的情况也是如此，尽管其程度略低于撒哈拉以南非洲地区。因此，更有效的生产可以在这些地区带来巨大的土地节约潜力。关于个别作物，研究人员发现高粱和小米等谷物的节地潜力特别大，这些作物目前主要由产量差距较大的地区的小农户种植。然而，对于经济作物，如油棕榈或甘蔗，这些已经被非常密集地种植的作物，模型显示几乎没有节省土地的潜力。
作为他们的下一步，科学家们将区域土地节约潜力纳入由巴塞尔大学和霍恩海姆大学开发的经济模型，以调查减少耕地的经济效果。Schneider说：“这表明，更有效地利用土地将导致所有地区和所有作物的价格下降。在一些地区，这可能对粮食安全产生积极影响。然而，模拟结果显示，效率的提高反过来又会促使一些地区的农民增加产量，使全球农产品的产量增加2.8%。”
土地压力大的地区经济效果最强
在被调查的地区之间，节约土地的经济效应存在很大差异。“令人惊讶的是，我们发现最强的经济效应--即价格、生产和贸易流动的最大变化--并没有发生在土地节约潜力最大的地区，而是发生在人口稠密、土地压力大的地区，如马来西亚和印度尼西亚以及南美洲的部分地区。”Schneider说：“在这些国家，土地是一种特别稀缺的资源，因此也是一种昂贵的资源，因此在总生产成本中占了很大一部分。通过全球化的农业市场和国际贸易，节约土地的效果可以在空间上相距甚远的地区得到体验。例如，全球价格下跌可能导致中东和北非部分地区的进口量增加约30%，因为它们变得比国内生产更便宜。”
计算出的节约土地的潜力可以作为一个起点，评估腾出的土地的其他用途的潜力，如通过造林和重新造林以缓解气候变化的碳封存。通过量化通过恢复自然植被而节约的土地上的碳封存潜力，研究人员发现，在节约的土地上可能会额外封存11400万至151000万二氧化碳。作为比较，目前全球年排放量约为4200万吨二氧化碳。对节约下来的土地进行替代性利用的其他选择可以是种植生物能源作物或保护生物多样性，例如通过建立自然保护区和类似措施。Schneider表示：“在全球人口不断增长、消费和饮食模式不断变化的背景下，扩大现有耕地仍被作为增加农业生产的一项战略来讨论。我们的研究表明，这需要进行批判性的讨论，因为更有效地利用现有耕地可以帮助减少对土地资源的压力。此外，我们看到了综合和全球研究方法的重要性，它能够确定粮食安全、减缓气候变化和保护生物多样性之间的潜在权衡和共同利益。因此，它们在调和21世纪可持续发展的重要目标方面发挥着重要作用。”