印第安纳州西拉斐特——最新的突破性研究表明，在地方范围内，农业研究和发展如何导致作物品种的改良，从而为环境和粮食系统的可持续性带来全球利益。普渡大学的这项研究发表在最新一期的《美国国家科学院院刊》上。
普渡大学农业经济学研究副教授Uris Baldos领导的研究小组报告说：“在全球范围内，我们看到这些技术改进减少了耕地的使用，从而增加了陆地碳储量，避免了濒危动植物物种的损失。”。
这项研究是第一次进行细尺度分析早在20世纪60年代初。分析纳入了大约100000个网格单元的全球数据。每个电池覆盖的面积在赤道处为27.2平方公里（10.5平方英里）。由于地球的曲率，赤道以北和以南更远的网格单元变得更小。
“要解决生物多样性问题，你需要这种空间分辨率，因为生物多样性并不是均匀分布的，”该研究的合著者、杰出的农业教授托马斯·赫特尔（Thomas Hertel）说。另一方面，研究揭示了农业土地利用变化如何影响生物多样性。分析发现，在全球范围内，由于作物品种改良而减少的农业用地节省了1043种动植物。
保存的植物种类有818种，以及225种两栖动物、鸟类、哺乳动物和爬行动物。“我们发现，在我们的模型中绘制的34个生物多样性热点中，大约80%避免的植物物种损失位于31个，”Baldos和他的合著者报道。
农业约占世界土地面积的37%，产生的温室气体排放量占人类排放量的四分之一。研究发现，从1961年到2015年，改良作物品种减少了耕地面积。全球耕地减少了3900多万英亩，作物产量增加了2.26亿吨。同时，由于农作物品种的改良，农作物价格下降了近2%。
该研究还量化了国际农业研究咨询小组（CGIAR）开发的新作物品种的影响。CGIAR是一个由15个中心组成的全球创新网络，于2021年成立50周年。
Baldos和他的合著者报告说，从1961年到2015年，“全球来看，CGIAR技术贡献了发展中国家采用改良作物品种所带来的总产量收益的47%。这些CGIAR技术还显著减少了耕地使用、温室气体排放和生物多样性损失。
研究人员利用普渡大学的农业、土地利用和环境全球模型得出了他们的研究结果，该模型被称为农业价格、土地利用和环境的简化国际模型——网格化模型，简称SIMPLE-G。该模型包含了一个新的长达数十年的品种采用和农场级作物产量数据集，该数据集由合著者、美国农业部经济研究服务处经济学家基思·富格利提供。
Baldos说：“对于这个版本的SIMPLE-G来说，关键的驱动因素是人口增长和生产力增长。”。该模型包括网格单元水平上的作物生产，包括肥料、劳动力和水等输入因素。
研究人员将有关陆地碳和耕地可用性的卫星数据纳入了他们的SIMPLE-G模型。《简单G：地球土地和水资源可持续性分析的网格化经济方法》一书提供了该模型的各种版本。SIMPLE-G是普渡大学全球贸易分析项目开发的一系列模型之一。
由于数据限制，以往的研究侧重于国家和大陆尺度的区域，以评估农业进步的历史土地利用效应。这些研究发现，改进农业技术的应用使撒哈拉以南非洲和拉丁美洲等地区的农业更加有利可图，同时在某些地区助长森林砍伐和其他对环境有害的影响。
但是，正如普渡大学农业经济学家多年来反复研究的那样，还有一个全球性的方面。Hertel指出：“改进的技术通常能在全球范围内节省资源，因为你能养活多少人，而且效率更高。”。
此前的研究，包括Hertel和Baldos在2014年进行的PNAS研究，考察了改进农业技术对土地利用和温室气体排放的影响。这是第一个这样的研究，展示了几十年来农业经济模型的运行数据，以及气候科学家多年来所做的工作。
2014年的研究和新的研究一样，将情景追溯到1961年，然后再向前，有没有新的作物品种。赫特尔说：“如果我们把这项技术拿走，事情会变成什么样子呢？”。在这项新的研究中，他补充道：“我们重复了早期研究中的一些创新，但现在通过精细尺度分析，我们可以获得生物多样性和陆地碳。”
早些时候的研究讨论了绿色革命对非洲的未来影响。“这些改良品种在非洲产生了巨大的影响。这是一个好消息，”赫特尔说。
许多早期的绿色革命成果与亚洲和一些拉丁美洲有关。但是，在最近各种私营和政府组织的资助下，撒哈拉以南非洲的研究机构已经开始开发新的区域重要作物品种，如块茎和豆科作物。
巴尔多斯说：“过去，这些国家没有国家研究机构能够使改良品种适应当地条件。”。他指出，近几十年来，私营部门也开发了新品种，例如南美的转基因大豆。
该研究小组得出结论，正在进行的研究投资“有助于维持世界各地的农业生产率增长，加强全球粮食安全，并在未来几十年内减轻农业的环境足迹。”
这项研究得到了美国国际开发署（U.S.Agency for International Development）弹性和粮食安全局（Bureau for Resility and Food Security）以及美国农业部经济研究服务局（USDA Economic research Service）的支持。
