Det har skett en betydande ökning av livsmedelsproduktionen under de senaste 50 åren, men det har åtföljts av en avsmalning i mångfalden av odlade grödor. Ny forskning visar att diversifiering av växtodlingen kan göra livsmedelsförsörjningen mer näringsrik, minska efterfrågan på resurser och utsläpp av växthusgaser, och förbättra klimattålighet utan att minska kaloriproduktionen eller kräva mer mark.

Den gröna revolutionen – eller tredje jordbruksrevolutionen – innebar en uppsättning initiativ för överföring av forskningsteknologi som introducerades mellan 1950 och slutet av 1960-talet. Detta ökade markant jordbruksproduktionen över hela världen, och särskilt i utvecklingsvärlden, och främjade användningen av högavkastande frösorter, bevattning, gödselmedel, och maskiner, samtidigt som man betonar att maximera produktionen av matkalorier, ofta på bekostnad av närings- och miljöhänsyn. Sedan dess, mångfalden av odlade grödor har minskat avsevärt, med många producenter som väljer att flytta bort från mer näringsrika spannmål till högavkastande grödor som ris. Detta har i sin tur lett till en tredubblad börda av undernäring, där en av nio människor i världen är undernärda, en av åtta vuxna är överviktiga, och en av fem personer drabbas av någon form av mikronäringsbrist. Enligt författarna till en ny studie, strategier för att förbättra hållbarheten hos livsmedelssystem kräver kvantifiering och bedömning av avvägningar och fördelar över flera dimensioner.

I deras tidning publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), forskare från IIASA, och flera institutioner i USA och Indien, kvantitativt bedömde resultaten av alternativa produktionsbeslut över flera mål med Indiens risdominerade monsunspannmålsproduktion som exempel, eftersom Indien var en av de största förmånstagarna av gröna revolutionsteknologier.

Att använda en serie optimeringar för att maximera näringsproduktionen (dvs. protein och järn), minimera utsläpp av växthusgaser (GHG) och resursanvändning (d.v.s. vatten och energi), eller maximera motståndskraften mot extrema klimat, forskarna fann att diversifiering av växtodlingen i Indien skulle göra landets livsmedelsförsörjning mer näringsrik, samtidigt som efterfrågan på bevattning minskar, energianvändning, och utsläpp av växthusgaser. Författarna rekommenderar specifikt att ersätta några av de risgrödor som för närvarande odlas i landet med näringsrika grova spannmål som hirs och sorghum, och hävdar att en sådan diversifiering också skulle förbättra landets klimattålighet utan att minska kaloriproduktionen eller kräva mer mark. Forskare från IIASA bidrog med utformningen av optimeringsmodellen och energi- och växthusgasintensitetsbedömningarna.

"För att göra jordbruket mer hållbart, det är viktigt att vi tänker längre än att bara öka mattillgången och även hittar lösningar som kan gynna kost, bönder, och miljön. Den här studien visar att det finns verkliga möjligheter att göra just det. Indien kan på ett hållbart sätt förbättra sin matförsörjning om bönder planterar mindre ris och mer näringsrika och miljövänliga grödor som fingerhirs, pärlhirs, och sorghum, " förklarar studiens huvudförfattare Kyle Davis, en postdoktor vid Data Science Institute vid Columbia University, New York.

Författarna fann att plantering av mer grova spannmål i genomsnitt kunde öka tillgängligt protein med 1 % till 5 %; öka järntillgången med mellan 5 % och 49 %; öka klimatmotståndskraften (1 % till 13 % färre kalorier skulle gå förlorade under tider av torka); och minska växthusgasutsläppen med 2 % till 13 %. Diversifieringen av grödor skulle också minska efterfrågan på bevattningsvatten med 3 % till 21 % och minska energianvändningen med 2 % till 12 %, samtidigt som man bibehåller kaloriproduktionen och använder samma mängd odlingsmark.

"En viktig insikt från den här studien var att trots att grova korn har lägre avkastning i genomsnitt, det finns tillräckligt med regioner där detta inte är fallet. En icke-trivial förskjutning bort från ris kan därför ske utan att den totala produktionen minskar, " säger studiens medförfattare Narasimha Rao, en forskare inom IIASA Energy Program, som också är på fakulteten vid Yale University School of Forestry and Environmental Studies.

Författarna påpekar att den indiska regeringen för närvarande främjar den ökade produktionen och konsumtionen av dessa näringsspannmål – ansträngningar som de säger kommer att vara viktiga för att skydda jordbrukarnas försörjning och öka den kulturella acceptansen av dessa spannmål. Med nästan 200 miljoner undernärda människor i Indien, tillsammans med omfattande grundvattenutarmning och behovet av att anpassa sig till klimatförändringarna, att öka utbudet av näringsspannmål kan vara en viktig del av att förbättra landets livsmedelssäkerhet.