En FN-rapport som släpptes förra veckan visade att en fjärdedel av världens koldioxidutsläpp kommer från livsmedelskedjan, särskilt köttodling. Detta har föranlett uppmaningar att kraftigt minska utsläppen från jordbruket och att mata världen med växtprotein.

Kan vi föda en växande global befolkning utan att öka jordbruksmarken? Det är svårt, men säkert möjligt.

Det kan fortfarande finnas en plats för köttdjur i många delar av världen som är olämpliga för odling av grödor. Men regeringar runt om i världen måste vända sig från kraftigt avtagna men proteinfattiga spannmål, och aggressivt driva baljväxtproduktion.

Hur mycket mark har vi att arbeta med?

1960, det fanns en tredjedel av en hektar jordbruksmark per person på planeten. År 2050 kommer det att ha sjunkit till 0,14 hektar, enligt forskning vid Michigan State University. Denna trend är en följd av ökande befolkning och intrång i städerna. De flesta städer var etablerade på åkermark nära vattenförsörjning, och urban expansion fortsätter att konsumera betydande produktiv mark.

Ungefär en tredjedel av de spannmål som produceras globalt nu matas till djur (främst i Europa och Nordamerika, även om detta förändras i utvecklingsländerna när inkomsterna ökar och efterfrågan på kött ökar).

Att konvertera dessa områden till livsmedelsproduktion skulle avsevärt förbättra mängden växtprotein som är tillgängligt för människor. Forskning har uppskattat att cirka 16 % av de ätbara grödorna avleds till produktion av biobränsle, och omfördelning av dessa proteiner och kalorier till människor skulle också hjälpa oerhört. Dock, biobränslen är förnybara och mindre förorenande än fossila bränslen, och har därför potential att kompensera för koldioxidutsläpp.

Ändå, vi kan inte helt bortse från animaliskt protein. Ungefär hälften av jordens landyta är markområden, täcker torr, halvtorr, och torrt subfuktigt klimat. Dessa områden är olämpliga för odling, och många boskap och får föds upp där.

De har traditionellt använts för omfattande pastoralism, och köttet som produceras där är dyrare än kött från fodergårdar, på grund av långsammare tillväxttakt och högre transportkostnader. Dock, människor är allt mer bekymrade över varifrån deras mat kommer, och kan mycket väl vara villiga att betala mer för enbart mat som produceras på ett hållbart sätt.

bönor, härliga bönor

Därefter måste vi överväga vilka grödor vi odlar på denna mark. Att fortsätta att odla majs och andra spannmålsgrödor med låg proteinhalt på mark som tidigare användes för att ge foder eller biobränsle kommer sannolikt inte att ge tillräckligt med växtbaserat protein för en växande befolkning.

Det måste ske en ökning av produktionen av baljväxter, som ärtor och bönor, som fixar sitt eget kväve och som ger näringsrika korn med mycket protein. Baljväxtkornet är 20-30% protein, jämfört med 10 % i majs, som är den mest extensivt odlade spannmålsgrödan som används för djurfoder.

Dock, Att lyfta skörden av baljväxter är en betydande utmaning eftersom utgifterna för genetisk förbättring av dessa grödor (förutom möjligen sojabönor) har minskat jämfört med utgifterna för de viktigaste spannmålen. Det är viktigt att denna komponent i det framtida globala jordbrukssystemet blir mer produktivt och hållbart.

I rotation med spannmål, baljväxter ökar produktiviteten i hela jordbrukssystemet. Enligt forskning från Pulse Breeding Australia, baljväxter bör utgöra 25 % av världens skördar. Vi är långt ifrån att nå detta mål, med bara 10 % av skörden tillägnad baljväxter.

Till skillnad från spannmål, baljväxter är svårare att odla och kräver mer skicklig förvaltning. Baljväxter är i allmänhet mer mottagliga för sjukdomar, inklusive virus och skadeinsekter, och påverkas avsevärt av extrema temperaturer och torka. När den globala uppvärmningen ökar, svårigheterna med att producera baljväxter kommer sannolikt också att öka. Mer resurser, därför, kommer att behöva investeras i forskning om baljväxtodling.

Vi kan inte se framtiden

Det finns många konsekvenser av stora förändringar i vår näringskedja. Fasas ut foderplatser för djuruppfödning, till exempel, kommer att minska avloppsvattnet som ofta förorenar vattendrag och orsakar näringstoxicitet i närliggande fält. Detta kommer att öka priset på gräsmatat kött.

De lägre skördarna av baljväxter, i kombination med statligt stöd till spannmål i många länder, för närvarande stryper deras produktion. För att öka skördarna, bönder kommer att behöva incitament tills ökad efterfrågan kan stödja högre priser. Vi måste vara beredda att betala mer för vegetabiliskt protein, och veganska alternativ kanske inte längre är bland de billigare alternativen på restaurangmenyer.

Den nuvarande övergången till köttliknande vegetabiliska proteinprodukter kommer sannolikt inte heller att vinna mycket på längre sikt eftersom kostnaden för att bearbeta dessa material kommer att minska deras attraktionskraft.

Övergången till en värld livnärd på vegetabiliskt protein kommer att ske mot en minskande mängd mark per person och en allt mer fientlig jordbruksmiljö i många områden.

Ökande temperaturer kommer att förändra sjukdomsmönster och traditionella grödor kanske inte längre är livskraftiga i vissa regioner. Regeringar kommer också att behöva omvärdera politik som gynnar produktion av högre avkastning men proteinfattiga grödor.

Att mata världen med växtbaserat protein är ett otroligt komplext förslag, med många variabler som vi inte kan förutsäga exakt. Men detta bör inte hindra oss från att försöka; det är säkert att oavsett svårigheterna, de kommer att förstoras kraftigt i en betydligt varmare värld.

Det finns mycket komplexitet kring föreställningen att vi kan mata världen på växtbaserade proteiner och många variabler som vi ännu inte kan förutsäga exakt. Dock, detta bör inte stoppa användningen från att försöka uppnå detta resultat helt eller delvis.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.