Reduction in global habitat loss from fossil-fuel-dependent increases in cropland productivity

Conserv Biol. 2021 Jun;35(3):766-774. doi: 10.1111/cobi.13611. Epub 2020 Dec 30.

Abstract

Terrestrial biodiversity loss and climate change, driven mainly by loss of habitat to agriculture and fossil fuel (FF) use, respectively, are considered among the world's greatest environmental threats. However, FF-dependent technologies are currently essential for manufacturing synthetic nitrogen fertilizers (SNFs) and synthetic pesticides (SPs) critical to increasing agricultural productivity, which reduces habitat loss. Fossil fuel use increases CO2 levels, further enhancing agricultural productivity. Based on estimates of global increases in yields from SNFs, SPs, and atmospheric CO2 fertilization, I estimated that FF-dependent technologies are responsible for at least 62.5% of current global food production (GFP) from cropland. Thus, if FF use is eschewed in the future, maintaining current GFP means croplands would have to increase from 12.2% of global land area (GLA) excluding Antarctica to 32.7%. The additional 20.4% of GLA needed exceeds habitat lost currently to cropland (12.2% of GLA) and cumulative conservation areas globally (14.6% of GLA). Thus, although eliminating FF use could reduce climate change, its unintended consequences may be to significantly exacerbate biodiversity loss and indirectly increase food costs, reducing food security which, moreover, disproportionately affects the poor. Although it may be possible to replace SNFs and SPs with FF-free technologies, such substitutes have not yet been demonstrated to be sufficiently economical or efficient. In the interim, meeting global food demand and keeping food prices affordable would increase habitat conversion and food prices. These trade-offs should be considered in analyses of climate change policies.

Reducción de la Pérdida Mundial de Hábitat a Partir de Incrementos Dependientes de Combustibles Fósiles en la Productividad de los Terrenos de Cultivo Resumen La pérdida de la biodiversidad terrestre y el cambio climático, causados principalmente por la pérdida del hábitat debido a la agricultura y al uso de combustibles fósiles (CF) respectivamente, están consideradas entre las más grandes amenazas ambientales a nivel mundial. Sin embargo, las tecnologías dependientes de los CF son actualmente de mucha importancia para la manufactura de fertilizantes sintéticos de nitrógeno (FSN) y de pesticidas sintéticos (PS) fundamentales para el incremento de la productividad agrícola, lo cual reduce la pérdida del hábitat. El uso de los CF incrementa los niveles de CO2 , mejorando todavía más la productividad agrícola. Con base en los estimados de los incrementos mundiales de producción de FSN, PS y la fertilización por CO2 atmosférico estimé que las tecnologías dependientes de los CF son las responsables de al menos el 62.5% de la producción mundial de alimentos (PMA) en las tierras de cultivo. Por esto, si en el futuro se evita el uso de los FF, para mantener la PMA actual los terrenos de cultivo tendrían que incrementar de 12.2% del área global de suelo (AGS) (excluyendo a la Antártida) a 32.7%. El 20.4% adicional del AGS necesaria excede a los hábitats perdidos hasta ahora por terrenos de cultivo (12.2% del AGS) y a las áreas acumuladas de conservación (14.6% del AGS) en todo el mundo. Por lo tanto, mientras que la eliminación de los CF podría reducir el avance del cambio climático, las consecuencias imprevistas de esto podrían exacerbar significativamente la pérdida de la biodiversidad e indirectamente incrementar el costo de los alimentos, reduciendo así la seguridad alimentaria. Aunque puede ser posible reemplazar los FSN y los PS con tecnologías libres de CF, no se ha demostrado que dichos sustitutos sean suficientemente económicos o eficientes. Mientras tanto, cumplir la demanda mundial de alimentos y mantener costeables los precios alimentarios incrementa la conversión de los hábitats. Estas compensaciones deberían ser consideradas en los análisis de las políticas para el cambio climático.

陆地生物多样性丧失和气候变化被认为是全球最严重的环境威胁, 它们的主要成因分别是农业及使用化石燃料所导致的栖息地丧失。然而, 依赖化石燃料的技术目前对能够明显提高农业生产力、减少栖息地丧失的合成氮肥和合成杀虫剂制造至关重要。使用化石燃料还会增加二氧化碳水平, 从而进一步提高农业生产力。本研究基于对合成氮肥、合成杀虫剂和大气二氧化碳施肥效应的全球产量增长的估计, 分析得出依赖于化石燃料的技术至少支撑着目前全球 62.5% 的农田粮食产量。因此, 如果未来避免使用化石燃料, 要保持目前的全球粮食产量就意味着农田面积将从全球陆地面积 (不包括南极洲) 的 12.2% 增加到 32.7% 。额外需要的 20.4% 全球陆地面积已超过农田引起栖息地丧失的面积 (占全球陆地面积 12.2%) 和全球累积保护地大小 (占全球陆地面积 14.6%) 。因此, 虽然杜绝化石燃料的使用可以减少气候变化, 但这可能会意外地严重加剧生物多样性丧失, 并间接增加粮食成本, 降低粮食安全。虽然或能使用无化石燃料的技术来生产合成氮肥和合成杀虫剂, 但目前尚未证明这些替代品足够经济或有效。在此期间, 要满足全球粮食需求和保持可负担的粮食价格将引起栖息地转化增加和粮食价格增长。在分析气候变化政策时, 应该考虑这些权衡关系。【翻译:胡怡思;审校:聂永刚】.

Keywords: agricultura; agriculture; biodiversidad; biodiversity; carbon dioxide; conservación; conservation; cosechas de cultivos; crop yields; dióxido de carbono; economización de terrenos; fertilizantes; fertilizers; land saving; pesticidas; pesticides; 二氧化碳; 作物产量; 保护; 农业; 化肥; 土地节约; 杀虫剂; 生物多样性.

MeSH terms

  • Agriculture
  • Antarctic Regions
  • Conservation of Natural Resources*
  • Crops, Agricultural*
  • Ecosystem
  • Fossil Fuels

Substances

  • Fossil Fuels