Att säkerställa tillräcklig global livsmedelsproduktion och -försörjning med hjälp av hållbara metoder är en av de viktigaste utmaningarna vi står inför detta århundrade.

Ekologiskt jordbruk ses som en potentiell lösning på det ökande problemet med minskad biologisk mångfald. Men lägre avkastning har väckt en debatt om huruvida ekologisk odling alltid är den bästa användningen av marken.

I en färsk studie, publicerad i Ecology Letters , ett team av forskare från Xi'an Jiaotong-Liverpool University, University of Liverpool, University of Göttingen, Wageningen University, Center for Ecological Research och China Agricultural University, utvecklade en metod för att hjälpa bönder och beslutsfattare att bestämma om man byter från konventionell till ekologiskt jordbruk kommer att öka den biologiska mångfalden samtidigt som produktiviteten bibehålls.

Denna studie är den första internationella metaanalysen som kvantifierar avvägningen mellan avkastning och biologisk mångfald inom samma landområden.

Dr Yi Zou, som har studerat markanvändning i många år och är motsvarande författare till studien, säger:"Vår globala metaanalys av markanvändning hjälper till att identifiera den bästa strategin både för jordbrukare och för jorden."

Landsdelning kontra marksparande

Det ekologiska jordbrukets behov av extra mark kan ta bort de resulterande vinsterna i den biologiska mångfalden och har lett till diskussionen om "markdelning" kontra "marksparande."

En medlem av forskargruppen, Dr Jenny Hodgson, förklarar:"I marksparstrategin används jordbruksmarken intensivt för högavkastande jordbruk för att lämna så mycket mark som möjligt för att bevara hög biologisk mångfald i naturliga marker.

"Å andra sidan, i markdelningsstrategin förvaltas jordbruksmarken i stor utsträckning och hålls biologisk mångfaldsvänlig, men det krävs vanligtvis mer mark för att uppnå samma totala produktion som i intensivt jordbruk."

Forskarna analyserade avkastningen och den biologiska mångfalden av mark i 75 internationella studier för att beräkna en tröskel där ökningen av biologisk mångfald från ekologisk odling och markdelning är fördelaktig trots den extra mark som det tar upp.

Viktigt är att de visar att tröskeln beror på hur mycket biologisk mångfald som redan finns på den ytterligare mark som skulle behövas för att odla grödor för att kompensera för förlorad avkastning.

Shanxing Gong, den första författaren till studien, säger:"Våra resultat visar att en övergång till ekologisk odling i genomsnitt skulle vara en mer effektiv strategi om de obrukade markerna är mindre än 2,4 gånger så biologisk mångfald än jordbruksmarkerna. Naturligtvis , detta värde är kontextberoende och varierar från region till region.

"Detta ger oss användbara insikter för lokala beslutsfattare eller lokala förvaltningsstrategier. En övergång till ekologiskt jordbruk och markdelning kommer sannolikt att vara den optimala markanvändningen i regioner med lägre artrikedom i kvarvarande livsmiljöer utan grödor."

Beskärningsvariation

Studien fann att ekologiskt jordbruks inverkan på biologisk mångfald och avkastning är beroende av arten som mäts och grödorna som odlas.

I spannmålsgrödor, såsom havre, vete, korn och majs, liknar den totala skördeförlusten den ökade biologiska mångfalden efter en övergång till ekologisk odling. I synnerhet finns det en betydande ökning av antalet växt- och ryggradslösa arter, medan fåglar påverkades mindre.

I motsats till grödor som inte är spannmålsgrödor, såsom kaffe och grönsaker, visar övergången till ekologisk odling ingen betydande avkastningsförlust men det finns en ökning av den biologiska mångfalden.

Detta innebär att vissa typer av produkter kan odlas ekologiskt utan behov av mer mark för att uppnå samma avkastning.

"Beroende på grödan finns det en möjlighet att byta till ekologisk odling för ökad biologisk mångfald med mycket liten eller ingen avkastning", säger Dr Zou. "Under dessa förhållanden är byte till ekologisk odling en win-win-situation."

Forskarna betonar att denna tröskel bara är vägledande, eftersom andra faktorer som omgivande landskap och variation av ekologisk behandling också kan påverka fördelarna med ekologiskt jordbruk. Till exempel kan medelintensiv gödsling av ekologiska icke-spannmålsgrödor öka både skörden och den biologiska mångfalden.

"Vår studie är bara början på att förstå denna avvägning. Vi måste inkludera andra faktorer i studien som överflöd av skyddade arter, bönders inkomster och viktiga ekosystemtjänster som pollinering, kolabsorption och markskydd, säger Gong.

Dr Zou tillägger att "vi vill uppmuntra fler studier som jämför avkastning och biologisk mångfald i utvecklingsländer, eftersom de flesta befintliga studier har samlats in i utvecklade länder."

Så är ekologiskt jordbruk bättre? Det beror på - vad försöker du växa och var försöker du växa det?