Коли занадто багато недостатньо: чи відповідає поточне виробництво їжі світовим харчовим потребам?

Ролі Концептуалізація, курація даних, формальний аналіз, дослідження, методологія, ресурси, програмне забезпечення, перевірка, написання - оригінальний проект, написання - огляд та редагування

недостатньо

Афілійований відділ географії, довкілля та геоматики, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Ролі Концептуалізація, курація даних, формальний аналіз, методологія, написання - оригінальний проект, написання - огляд та редагування

Партнерська школа з навколишнього середовища, підприємництва та розвитку, Університет Ватерлоо, Ватерлоо, Канада

Ролі Курація даних

Філіальна школа з навколишнього середовища, підприємництва та розвитку, Університет Ватерлоо, Ватерлоо, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Афілійований відділ рослинництва, Університет Гельфа, Гельф, Канада

Ролі Написання - оригінальний проект, Написання - огляд та редагування

Філіальний факультет земельних та харчових систем, Університет Британської Колумбії, Ванкувер, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Афілійований відділ інтегративної біології, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Афілійований відділ рослинництва, Університет elвельфа, elвельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Партнерський центр стійкої системи харчування, Університет Британської Колумбії, Ванкувер, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Філія Канадського науково-дослідного інституту безпеки харчових продуктів, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Філіальна школа екологічних наук, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Афілійований відділ інтегративної біології, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Філіальна школа екологічних наук, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Дослідницький офіс філій, Університет elвельфа, elвельф, Канада, Департамент молекулярної та клітинної біології, Університет elвельфа, elвельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Філіальна школа екологічних наук, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Ролі Концептуалізація, написання - оригінальний проект, написання - огляд та редагування

Філіальна школа екологічних наук, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Афілійований відділ рослинництва, Університет Гельфа, Гельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Афілійований відділ інтегративної біології, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Ролі Курація даних

Афілійований відділ географії, довкілля та геоматики, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Афілійований відділ патобіології, Університет Гвельфа, Гвельф, Канада

Написання ролей - огляд та редагування

Філіальна школа біології, Університет Лідса, Лідс, Великобританія

Ролі Концептуалізація, написання - оригінальний проект, написання - огляд та редагування

Відділ географії, навколишнього середовища та геоматики, Університет,вельфа, elвельф, Канада, Інститут харчування Аррелла, Університет elвельфа, elвельф, Канада

  • Крішна Бахадур KC,
  • Горетті М. Діас,
  • Анастасія Веерамані,
  • Кларенс Дж. Суонтон,
  • Девід Фрейзер,
  • Дірк Штайнке,
  • Елізабет Лі,
  • Ханна Віттман,
  • Джеффрі М. Фарбер,
  • Карі Данфілд

Цифри

Анотація

Цитування: KC KB, Dias GM, Veeramani A, Swanton CJ, Fraser D, Steinke D, et al. (2018) Коли занадто багато недостатньо: чи відповідає поточне виробництво продуктів харчування світовим харчовим потребам? PLoS ONE 13 (10): e0205683. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0205683

Редактор: Пол К. Струїк, Університет Вагенінгена, НІДЕРЛАНДИ

Отримано: 26 лютого 2018 р .; Прийнято: 29 вересня 2018 р .; Опубліковано: 23 жовтня 2018 р

Наявність даних: Усі відповідні дані знаходяться в газеті та в допоміжних файлах.

Фінансування: Ця робота була підтримана ініціативою "Їжа від думки: Сільськогосподарські системи для здорової планети", Канадою першим дослідницьким чудовим фондом. Номер гранту 000054 MC. Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Дані та методи

Ми починаємо з порівняння кількості їжі, що виробляється у всьому світі, з тим, що експерти з питань харчування вважають здоровим харчуванням, а потім оцінюємо наслідки використання землі та парникових газів від переходу на дієти, рекомендовані харчовими продуктами. Для цього ми використовуємо цілий ряд баз даних про продукти харчування та врожаї [15], а також різні харчові рекомендації та рекомендації [16–23], використовуючи такі припущення.

Вибір харчових рекомендацій

Хоча всі рекомендації щодо харчування подібні тим, що вони рекомендують дієти, багаті свіжими фруктами та овочами та з низьким вмістом цукру, різні рекомендації пропонують дещо різні поради щодо білків, молочних продуктів, крохмалю та зерен. Наприклад, у порівнянні з Гарвардською тарілкою здорового харчування (HHEP) [18], Канадський продовольчий путівник (CFG) [17] пропонує на 27% менше порцій фруктів та овочів, на 34% менше порцій м’яса/білка, але на 60% більше порції молочних продуктів і на 25% більше зерен. Хоча деякі дослідження [24–28] показують, що зв'язок між загальним вмістом жиру/насиченого жиру та неінфекційними захворюваннями неоднозначна, існує чіткий консенсус у дієтичних рекомендаціях щодо того, що нам слід обмежувати цукор, насичені та трансжири, олії та прості вуглеводи, і їжте велику кількість фруктів та овочів. Крім того, є деякі припущення, що рекомендації щодо харчових продуктів можуть бути вразливими до політичного та галузевого втручання [29–30]. Враховуючи суперечності та розбіжності, у цьому дослідженні ми вирішили використовувати HHEP, оскільки це добре розглянутий посібник з питань харчування, який надає в основному послідовні рекомендації щодо харчування, але не пов’язаний з жодним національним урядом чи галуззю.

Розрахунок фактичної та рекомендованої порції

Дієти часто описуються як "порції" різних продуктів [17], але те, що становить порцію, залежить від типу їжі. Наприклад, 125 мл свіжого або замороженого овоча вважається 1 дієтичною порцією овоча, 1 скибочка хліба - 1 порцією зерен і 75 г вареного м’яса - 1 порцією білка. Щоб розрахувати фактичну кількість дієтичних порцій, доступних у всьому світі, ми використали дані 2011 року з балансу харчових продуктів ФАО ООН [15] (таблиця S1) та класифікували окремі продукти харчування за п’ятьма широкими продовольчими категоріями HHEP: цільні зерна, фрукти і овочі, білки, молоко та олії. Враховуючи розбіжності щодо того, що становить фрукт проти овоча, ми вирішили об’єднати фрукти та овочі в одну категорію. Нарешті, оскільки цукор не входив до дієти HHEP, ми розглядали його як окрему категорію.

Далі ми визначили середню кількість калорій на дієтичну порцію для кожного виду їжі, використовуючи вказівки як Канадського продовольчого довідника [17], так і Міністерства сільського господарства США [23]. Нарешті, ми розділили доступні щоденні калорії на душу населення для кожного виду їжі на кількість калорій на порцію. Це дозволило нам розрахувати кількість доступних порцій на людину на день для кожного виду їжі.

Щоб розрахувати кількість порцій, необхідних для задоволення вимог HHEP, ми виконали наступні кроки та припущення. По-перше, ми інтерпретували модель HHEP як переклад у такі рекомендації: (1) 50% нашого раціону повинні складати фрукти та овочі; (2) 25% повинні бути цільнозерновими; (3) решта 25% повинна складатися з білка, жиру та молока. Оскільки серед дієтологів існують значні дискусії щодо конкретного рівня білка, жиру та молочних продуктів, ми припускали, що люди, які дотримуються HHEP, споживатимуть: 1 порцію жиру/олії, 1 порцію молока/молочних продуктів і 5 порцій білка, щоб становити ці 25% дієти. З огляду на те, що потрібно було робити припущення, представлені тут розрахунки представляють лише приблизне значення дієти HHEP.

Розрахунок кількості землі, необхідної для існуючих дієт проти HHEP

Статистика ФАО надає розбивку кількості їжі в кожній категорії продуктів харчування, яка використовується для споживання людиною, порівняно з кормами для худоби. Статистика також надає розподіл кількості білка, що виробляється молочним сектором, худобою у вигляді м'яса та рослинами (див. Деталі в таблиці S2). Ці статистичні дані використовувались для обчислення кількості землі, що використовується для кожного виду їжі, кількості землі, відведеної на корм для худоби, проти їжі для безпосереднього споживання людиною та для м’яса порівняно з молочними продуктами (таблиця 1). Ці розрахунки дали базову оцінку кількості земель, що використовуються цими різними видами сільського господарства за 2011 рік, коли населення світу складало приблизно 7 мільярдів людей.

Далі ми порівняли кількість землі, яка в даний час відведена для цих різних груп продуктів харчування, та кількість землі, яка потрібна за моделлю HHEP, використовуючи статистичні дані за 2011 рік. Потім був розрахований надлишок (або дефіцит) землі для кожної окремої групи продуктів харчування, а також загальна кількість необхідної ріллі, щоб продемонструвати, як зміниться наша потреба в ріллі за моделлю HHEP. Щоб врахувати зростаючу людську популяцію, ми екстраполювали вимоги до виробництва продуктів харчування та землекористування, використовуючи прогноз ООН на середню чисельність населення до 2050 року. Для врахування зростаючої технологічної досконалості ми припустили 1-річне збільшення врожаю, що відповідає історичні закономірності врожаїв у статистиці ФАО. Нарешті, ми оцінили вплив прийняття дієти HHEP на загальну кількість орних земель та загальну кількість пасовищних угідь сьогодні та в майбутньому, дотримуючись визначення ФАО пасовищ як “… землі, що використовуються постійно (п’ять років і більше) для трав’янистих кормових культур, або культивованих, або дикорослих ... ”(FAO 2018, стор. 2) [31].

Розрахунок викидів парникових газів

Глобальний коефіцієнт викидів для риби був оцінений на основі споживання палива світовим риболовним флотом [35], оскільки це основне джерело викидів парникових газів у ланцюгу постачання риби, що виловлюється в дикому вигляді. Риба від аквакультури не розглядалася через відсутність глобально репрезентативних даних про цю систему. Викиди ПГ, пов'язані з виробництвом великої рогатої худоби, залежать від способу вирощування великої рогатої худоби, тому середній коефіцієнт викидів був розроблений, щоб наблизити як "найкращі", так і менш ефективні практики управління у основних країнах-виробниках великої рогатої худоби [36–37]. Передбачалося, що 50% великої рогатої худоби перебувало під найкращим управлінням, а 50% - за традиційними та менш ефективними методами. Це, ймовірно, занижує викиди, оскільки більше 50% великої рогатої худоби знаходиться в Бразилії чи Індії [38], де практика все ще є відносно неефективною.

Нарешті, оскільки коефіцієнти викидів у базах даних ДМС базуються на живій вазі, для порівняння маси туші та живої маси використовувались наступні перерахунки: 52% для м’яса великої рогатої худоби, 56% для овець та кіз, 72% для птиці [39] 50% для риби [40]. Бази даних ДМС, що використовуються для отримання викидів парникових газів, не включають усіх видів продуктів харчування, про які повідомляється у харчових балансах ФАО. Тому щоразу, коли якийсь тип їжі відсутній, маса цього виду їжі перерозподіляється між наявними продуктами харчування. Наприклад, їстівні субпродукти та баранина/коза не перелічені в базі даних ДМС, тому кількість цих продуктів була перерозподілена серед наявних продуктів тваринного походження.

Щорічне споживання масово кожної їжі для двох чисельних популяцій та HHEP у порівнянні з діючою дієтою визначалося на основі існуючої методології [16], модифікованої з урахуванням кількості порцій, необхідних для дотримання дієти HHEP. Крім того, ми встановлюємо пропорції різних продуктів харчування у раціоні HHEP, щоб відповідати пропорціям у даних про виробництво ФАО; наприклад, якщо яловичина складала 50% від загального білка тваринного походження у статистиці виробництва ФАО за 2011 рік, ми підтримували однаковий коефіцієнт у дієті HHEP, хоча HHEP рекомендує червоне м’ясо лише 2 рази на тиждень. Отже (як обговорюється нижче) аналіз переоцінює вплив м’яса, оскільки воно зберігає поточні пропорції червоного м’яса. Хоча включення риби в раціон харчування не впливає на схему землекористування, воно має суттєві наслідки для парникових газів. Однак харчові рекомендації щодо ідеальної кількості риби різняться: HHEP рекомендує 1-2 порції риби з високим вмістом омега на тиждень [41], а дієтичні рекомендації Мічиганського університету пропонують 2–4 порції [42]. Тут ми використовували 2 порції на тиждень, що означало 9% необхідних порцій білка.

Загалом, ці припущення вносять певну невизначеність в абсолютну величину розрахунків викидів ПГ. Тим не менше, цей підхід забезпечує корисні відносні значення для порівняння.

Аналіз сценарію

Нарешті, щоб дати приблизну оцінку наслідків різних можливих стратегій, ми оцінюємо вплив чотирьох можливих майбутніх сценаріїв:

  • Сценарій, коли все споживання худоби замінюється білками рослинного походження;
  • Сценарій, коли споживачі зменшують споживання худоби до 20% їх білка (що відповідає поточному співвідношенню м’яса: рослинного білка в Індії);
  • Науково-технічний сценарій, коли нові технології збільшують урожайність сільськогосподарських культур;
  • Сценарій зменшення побутових харчових відходів.

Припущення та обмеження

Щоб оцінити деякі наслідки переходу до збалансованої за поживним харчуванням глобальної дієти, ми зробили кілька припущень, які потрібно враховувати при інтерпретації результатів:

Результати

Порівняння сценаріїв доступного та здорового харчування

В даний час виробництво продуктів харчування у всьому світі перевищує 2750 кілокалорій на людину на день [15], що перевищує кількість, необхідну для годування світового населення. Хоча ці дані враховують відходи на рівні ферм, вони не включають, за оцінками, 20% побутових харчових відходів [44]. Отже, наявні в даний час калорії, ймовірно, становитимуть близько 2200 кілокалорій на людину на день, що є достатнім для сучасного населення світу [23].

Однак, коли глобальне виробництво розділене на різні групи продуктів, виникає кардинально інша картина. Зокрема, глобальне сільське господарство в даний час виробляє 12 порцій зернових, 5 фруктів та овочів, 3 олії та жиру, 3 білка, 1 молока та 4 порції цукру на людину на день (рис. 1). На відміну від цього, використовуючи HHEP, ми вважаємо, що глобальне сільськогосподарське виробництво має забезпечити 8 порцій цільного зерна, 15 порцій фруктів та овочів, 1 порцію олії, 5 порцій білка та 1 порцію молока на людину на день, щоб забезпечити дієтично збалансована дієта (рис. 1). Таким чином, в даний час у світі надмірно виробляється зерно, жири та цукри, в той час як фрукти та овочі та, в меншій мірі, білки значно недоотримують (рис. 1).