Multi-objective optimization identifies trade-offs between self-sufficiency and environmental impacts of regional agriculture in Baden-Württemberg, Germany

Type de document
journalArticle
Langue source
Anglais
Titre français
L'optimisation multi-objectifs identifie les compromis entre l'autosuffisance et les impacts environnementaux de l'agriculture régionale dans le Bade-Wurtemberg, Allemagne
Titre anglais
Multi-objective optimization identifies trade-offs between self-sufficiency and environmental impacts of regional agriculture in Baden-Württemberg, Germany
Auteur(s)
  • BUSCHBECK Christian
  • BITTERICH Larissa
  • HAUENSTEIN Christian
  • PAULIUK Stefan
Editeur(s)
Autre(s)
Id
RHMR5HB3
Version
2734
Date ajout
28 octobre 2020 12:38
Date modification
23 décembre 2020 17:07
Résumé français
L'approvisionnement alimentaire régional, l'agriculture biologique et l'évolution de la consommation alimentaire sont trois stratégies majeures pour réduire les impacts environnementaux du secteur agricole. Dans l'État fédéral allemand du Bade-Wurtemberg (population: 11 millions d'habitants), de multiples incitations politiques et économiques conduisent à l'adoption de ces trois stratégies, mais les évaluations quantitatives de leur potentiel global de réduction de l'impact font défaut. Ici, la question de savoir quelle quantité de nourriture peut être produite au niveau régional tout en maintenant les impacts environnementaux dans les objectifs politiques est abordée en comparant un scénario de productivité maximale à une solution optimale obtenue avec une approche d'optimisation multi-objectifs (MO). L'enquête couvre la quasi-totalité des terres productives de l'État, deux pratiques de production (biologique ou conventionnelle), quatre catégories d'impact environnemental et trois scénarios de demande (de base, végétarien et végétalien). Nous présentons un indicateur par zone pour quantifier l'autosuffisance de l'approvisionnement alimentaire régional, ainsi que la base de données nécessaire à son calcul. Les impacts environnementaux sont déterminés à l'aide de l'analyse du cycle de vie. Les objectifs gouvernementaux de réduction des impacts environnementaux de l'agriculture sont utilisés par le MO pour déterminer et évaluer plus tard les différentes solutions Pareto-efficaces, résultant en une solution optimale pour l'approvisionnement alimentaire régional sous contraintes environnementales. Dans le scénario de production maximale, l'autosuffisance de l'approvisionnement alimentaire se situait entre 61% et 66% (selon le régime alimentaire), et la plupart des objectifs politiques n'ont pas pu être atteints. D'autre part, la solution optimale a montré une part plus élevée de la production biologique (environ 40% à 80% par rapport à 0%) et des valeurs d'autosuffisance inférieures (entre 40% et 50%), mais elle est nettement plus performante pour atteindre les objectifs politiques pour la réduction de l'impact environnemental. Au niveau des comtés, l'autosuffisance varie entre 2% pour les districts urbains densément peuplés et 80% pour les comtés ruraux. Ces résultats aident les décideurs politiques à évaluer et à affiner leurs objectifs en matière d'autosuffisance régionale et de réduction de l'impact environnemental, garantissant ainsi l'élaboration de politiques efficaces pour un développement communautaire durable.
Résumé anglais
Regional food supply, organic farming, and chang­ing food consumption are three major strategies to reduce the environmental impacts of the agricul­tural sector. In the German Federal State of Baden-Württemberg (population: 11 million), multiple policy and economic incentives drive the uptake of these three strategies, but quantitative assessments of their overall impact abatement potential are lacking. Here, the question of how much food can be produced regionally while keeping environmen­tal impacts within political targets is tackled by comparing a scenario of maximum productivity to an optimal solution obtained with a multi-objective optimization (MO) approach. The investigation covers almost the entirety of productive land in the state, two production practices (organic or conven­tional), four environmental impact categories, and three demand scenarios (base, vegetarian, and vegan). We present an area-based indicator to quantify the self-sufficiency of regional food sup­ply, as well as the database required for its calcula­tion. Environmental impacts are determined using life cycle assessment. Governmental goals for reducing environmental impacts from agriculture are used by the MO to determine and later rate the different Pareto-efficient solutions, resulting in an optimal solution for regional food supply under environmental constraints. In the scenario of maxi­mal output, self-sufficiency of food supply ranged between 61% and 66% (depending on the diet), and most political targets could not be met. On the other hand, the optimal solution showed a higher share of organic production (ca. 40%–80% com­pared to 0%) and lower self-sufficiency values (between 40% and 50%) but performs substan­tially better in meeting political targets for environ­mental impact reduction. At the county level, self-sufficiency var­ies between 2% for densely popu­lated urban dis­tricts and 80% for rural counties. These results help policy-makers benchmark and refine their goalsetting regarding regional self-sufficiency and environmental impact reduction, thus ensuring effective policymaking for sustainable community development.
Note
None
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  • multi-objective optimization
  • organic farming
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Titre de la publication
Journal of Agriculture, Food Systems, and Community Development
Volume
10
Pages
1–20-1–20
Date caractères
2020/10/16
Date publication
16 octobre 2020
Doi
10.5304/jafscd.2020.101.003 Le DOI est une URL unique de référencement d'une publication. Il est donc plus fiable et permanent qu'une URL classique
Issn
2152-0801 L’ISSN est un code de 8 chiffres servant à identifier les journaux, revues, magazines, périodiques de toute nature et sur tous supports, papier comme électronique.