Omvandlingen av skogar till åkermark erkänns som en stor bidragande faktor till stigande halter av växthusgaser. Och ändå har det inte varit klart hur man bäst kan minimera förlusten av sekvestrerat kol i atmosfären. Är det bättre att maximera jordbrukets avkastning för att totalt sett använda mindre mark? Eller bör gårdar drivas så att de kan behålla mer kol på plats, även på bekostnad av skörden? Forskare som rapporterar in Nuvarande biologi den 26 juli säger att, baserat på deras omfattande studier av jordbruksverksamhet i de fuktiga tropikerna i Ghana, den torra tropiska skogen i Mexiko, och tempererade våtmarker och skogar i Polen, den bästa vägen i alla fall är att begränsa omvandlingen av naturliga livsmiljöer till åkermark, en strategi som kallas marksparande. Det innebär att maximera avkastningen på befintliga jordbruksmarker.

"I ena ytterligheten, bönder kan försöka producera all sin mat från en så liten areal av jordbruksmark som möjligt, genom att ha mycket hög avkastning, säger David Williams från University of California, Santa Barbara. "Detta kommer förmodligen att minska mängden kol som lagras på deras jordbruksmark, men tillåter beslutsfattare och bönder att frigöra mer utrymme för att bevara naturliga livsmiljöer, där det sannolikt finns mycket kol lagrat. I den andra ytterligheten, bönder kan försöka använda jordbruksmetoder med lägre avkastning för att öka kol som lagras på jordbruksmark, vilket kommer att minska arean av naturliga livsmiljöer som är tillgängliga för bevarande. Och så finns det alla däremellan strategier som använder en blandning av hög- och lågavkastande jordbruksmark.

"Vi fann att den första strategin - det vi kallar "marksparande" - resulterade i att en större mängd kol lagrades än någon annan. lite kontraintuitivt, försök att spara kol på jordbruksmark resulterade i att mindre kol lagrades över hela landskapet. Detta berodde på att det resulterade i lägre skördar och så krävde större ytor för att producera samma mängd mat, och därför innebar att mindre mark kunde skonas för naturliga livsmiljöer."

För att undersöka effekterna av olika markanvändningsstrategier, forskarna behövde ha studieplatser över alla möjliga markanvändningar, från naturliga livsmiljöer med nollavkastning via jordbruk med låg avkastning och sedan till platser med hög avkastning. Dessa platser måste också vara jämförbara:ha samma jordar, klimat, backe, och mer. De behövde också pålitliga sätt att mäta avkastningen – hur mycket mat varje plats producerade per ytenhet – och kolet som lagras på varje plats.

Williams och medförfattarna Ben Phalan och Claire Feniuk genomförde fältundersökningar av över 11, 000 träd. De genomförde också djupintervjuer med bönder tillsammans med att använda befintliga jordbruksdata för att utvärdera de potentiella effekterna av olika jordbruksstrategier på kollager ovan jord i en mängd olika jordbruks- och natursystem. För att säkerställa att deras resultat skulle vara brett tillämpliga, de inkluderade agroskogsbruk och oljepalmplantager i de fuktiga tropikerna i Ghana, boskapsrancher i torr tropisk skog i Mexiko, och åkerodling i tempererade våtmarker och skogar i Polen.

"Vi blev lite förvånade över hur konsekvent och hur starkt resultatet blev, " säger Williams. "De tre systemen vi undersökte är väldigt olika både när det gäller de naturliga livsmiljöerna och jordbrukssystemen, men i varje fall var det tydligt att marksparande – att kombinera högavkastande jordbruk med att bevara eller återställa naturliga livsmiljöer – konsekvent hade potentialen att lagra större mängder kol än något annat system."

Bevisen visade tydliga potentiella fördelar med marksparande för att minska förlusten av kollager totalt sett. Det mönstret höll oavsett hur mycket (eller hur lite) mat som producerades. Självklart, han säger, dessa fördelar gäller endast om marken som är "sparad" faktiskt används för att bevara naturliga livsmiljöer.

Fynden belyser vikten av att beakta hela landskapet, inte bara jordbruksmark.

"When you assess the impacts of different types of agriculture, it is vital to look at the off-farm, as well as the on-farm impacts:lower-yield farmland consistently held more carbon than high-yield farms, so it is tempting to think that it would be better for overall carbon stocks, " Williams says. "But, once you account for the greater land use required, you see that the opposite is true. We've got to make sure that we look at all of the impacts of food production, no matter where they are."

Regardless of which land-use strategies are chosen going forward, the researchers say that there are sure to be big losses of carbon into the atmosphere if the amount of food produced increases. That means efforts to reduce food demand, including reducing food waste and meat consumption, will be also essential for conserving carbon stocks across the world.

Williams says they are now working to uncover policy approaches with potential to alleviate threats to biodiversity at the global scale. "Many of these revolve around reducing the area of farmland that we will need to feed the 10 billion people that the world is likely to hold in the next few decades, " he says. "So things like increasing agricultural yields, reducing meat consumption, and even leveraging trade to concentrate production in high-yield regions could all be important.