Pathways to future cropland : Assessing uncertainties in socio-economic processes by applying a global land-use model

Detta är en avhandling från Department of Physical Geography and Ecosystem Science, Faculty of Science, Lund University

Sammanfattning: Den globala jordbruksproduktionen har de senaste fem decennierna nästan tredubblats. Produktionsökningen beror på ett allt intensivare jordbruk samt konvertering av naturliga ekosystem till jordbruksmark. Intensifieringen av jordbruket har skett genom ökad användning av högavkastande grödor, mekanisering, bevattning, konstgödsel och bekämpningsmedel. Både intensivare jordbruk och expansionen av jordbruksmark kan dock leda till miljöförstöring och risker för människors hälsa. Att ställa om till ett hållbart jordbruk samtidigt som efterfrågan på jordbruksprodukter och mark ökar, utgör en av 20:e århundradets stora utmaningar. Viktiga drivkrafter bakom ökad efterfråga är en växande befolkning, ekonomisk tillväxt men även ökad efterfråga på bioenergi. Bioenergiproduktion ses som en av många strategier för att minska utsläppen av växthusgaser. Klimatförändringar förväntas att ytterligare förstärka de utmaningar som samhället och inte minst jordbruket kommer att behöva tackla. I denna avhandling undersöks hur osäkerheterna i socioekonomiska processer och klimatförändringar kan komma att påverka framtida markanvändning. De socioekonomiska processerna omfattar till exempel befolkningsutveckling, förändrade mönster i kött- och mjölkkonsumtion, teknisk utveckling inom jordbrukssektorn och produktion av bioenergi. Framtida utveckling av socioekonomiska drivkrafter och klimatförändringar beskrivs av nya scenarier som används inom miljöforskningen, de så kallade ”Shared Socio-economic Pathways” (SSP) och ”Representative Concentration Pathways” (RCP). Förändringar i drivkrafter och deras effekter på markanvändningen studeras med en global markanvändningsmodell, ”Parsimonious Land Use Model” (PLUM). PLUM, som på ett förenklat sätt representerar det globala jordbrukssystemet och kopplar till de bakomliggande drivkrafterna, visade sig kunna reproducera observerad global markanvändning på global skala för tidsperioden 1991-2010. Globala förändringar i jordbruksmark visade sig vara mycket känsliga för antaganden om teknisk utveckling inom jordbrukssektorn. I en efterföljande modellversion uppskattades därför den potentiella utvecklingen av spannmålsskördar med hjälp av en global dynamisk vegetationsmodell, som tar hänsyn till effekterna av klimatförändringarna på skörden. Genom simuleringar av scenarier med PLUM uppskattades den framtida jordbruksmarken ligga mellan 970 2280 Mha år 2100, jämfört med dagens 1500 Mha. Den stora spridningen kan förklaras av de olika antagande om de bakomliggande drivkrafterna i de olika scenarierna. Spridningen är i linje med andra uppskattningar av framtida jordbruksmark som nyligen publicerades i en vetenskaplig artikel. Osäkerheterna relaterade till hur man tolkar socioekonomiska processer och drivkrafter ökade spridningen till 890-2380 Mha (± en standardavvikelse) år 2100. Det är därför viktigt att även ta hänsyn till osäkerheter relaterade till tolkning av ett scenario, liksom till osäkerheter som uppstår genom användning av olika markanvändningsmodeller. Vidare, när bioenergi inkluderas som en strategi för att minska klimatförändringarna, ökar den uppskattade efterfrågan av jordbruksmark med 603-1115 Mha år 2100. Det finns dock stora osäkerheter kopplade till hur mycket mark som använts för bioenergi i framtiden, relaterad till skördar, bioenergiteknologier, och tillgång till jordbruksmark. Kontinuerlig expansion av jordbruksmark på bekostnad av naturliga ekosystem, vilket sker i scenarier med stark befolkningstillväxt och låg teknisk utveckling eller scenarier med en stor produktion av bioenergi, resulterade i att biosfären till och med kan skifta från att vara en kolsänka till att vara en kolkälla. För att undvika de långsiktigt ohållbara konsekvenserna av ökad markanvändning har det tidigare uppskattats att den globala åkermarken inte bör överskrida 15% av all isfri mark globalt. Denna avhandling visar att om åkermarken hålls inom denna gräns, så är det omöjligt att säkra livsmedelsförsörjningen år 2050 och samtidigt producera bioenergi som bidrar till en minskad klimatpåverkan, om man i stort bibehåller dagens befolknings-, inkomst- och konsumtionsutveckling. Livsmedelsförsörjning kommer att vara i riskzonen under framtida socioekonomisk utveckling i ett lokalt till regionalt sammanhang, vilket här demonstrerades för länderna i Sahelregionen i Afrika. För närvarande är efterfrågan på resurser ifrån vegetationen mindre än tillgången vilket gör att försörjningsbalansen i Sahel är positiv, men den visade sig bli negativ under de kommande decennierna för fyra av fem studerade scenarier. För att säkra framtida livsmedelsförsörjning är det viktigt att globalt implementera hållbara jordbruksmetoder samt att säkra tillgång till den globala marknaden för alla länder. Totalt sett så bidrar osäkerheter i befolkningsutvecklingen, den tekniska utvecklingen, konsumtionsmönster och omfattning av markförstöring till en mycket stor spridning av våra uppskattningar av framtida användning av jordbruksmark.

  KLICKA HÄR FÖR ATT SE AVHANDLINGEN I FULLTEXT. (PDF-format)