Interregional Grain Flows and Carbon Responsibility in China: Two-Stage Network DEA and Allocation Optimization for Low-Carbon Agricultural Governance

Stellen Sie sich ein riesiges, vernetztes System vor, in dem Lebensmittel an einem Ort angebaut, über hunderte von Meilen transportiert und an einem anderen Ort gegessen werden. In diesem System verbleibt die Umweltbelastung des Anbaus – wie etwa die Kohlenstoffemissionen durch Traktoren und Düngemittel – beim Bauern, während der Nutzen der Lebensmittel in einer fernen Stadt ankommt. Seit Jahrzehnten kämpfen Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger damit, zu messen, wer wirklich für die Umwieldenwirkungen unserer Lebensmittelversorgung verantwortlich ist. Traditionelle Methoden betrachten oft eine einzelne Region isoliert, wie einen geschlossenen Raum, und zählen nur die Verschmutzung, die innerhalb ihrer Grenzen entsteht. Dieser Ansatz schafft einen blinden Fleck: Er lässt Städte, die Lebensmittel importieren, sauber und effizient erscheinen, während er die ländlichen Regionen bestraft, die das Essen für den Rest des Landes anbauen. Da der Klimawandel uns dazu zwingt, den Umgang mit Ressourcen neu zu überdenken, ist das Verständnis der verborgenen Ströme von Umweltbelastungen zwischen den Regionen entscheidend geworden. Wenn wir das vollständige Bild davon, woher Emissionen kommen und wohin sie gehen, nicht sehen können, können wir keine fairen oder effektiven Strategien zu deren Reduzierung entwerfen.

Ein Forschungsteam der Hefei University of Technology und einer Anhui-Investmentfirma hat dieses Problem angegangen, indem es einen neuen Weg entwickelt hat, die Reise des Getreides durch China abzubilden. Sie konzentrierten sich auf das massive Netzwerk der Getreideproduktion und des Getreideverbrauchs im Land, in dem einige Provinzen weit mehr produzieren, als sie selbst benötigen, und den Überschuss in andere Regionen versenden. Die Forscher entwickelten ein computergestütztes Framework, das den Transport von Getreide nicht nur als Handelsgeschäft, sondern als Transfer von ökologischer Verantwortung betrachtet. Anstatt jede Provinz als eine separate Insel zu betrachten, verbindet ihr Modell die Punkte zwischen der Anbauphase, in der Inputs wie Wasser, Düngemittel und Maschinen verwendet werden, um Nutzpflanzen anzubauen, und der Distributionsphase, in der das Getreide transportiert und zu Lebensmitteln für Konsumenten verarbeitet wird. Durch die Verfolgung des Getreides, während es von Überschussregionen zu Defizitregionen wandert, konnte das Team berechnen, wie stark die Kohlenstofflast vom Esser auf den Erzeuger verschoben wird.

Die Studie analysierte Daten aus dreißig chinesischen Provinzen über einen Zeitraum von fünf Jahren, von 2017 bis 2021. Die Forscher fanden eine klare und oft unfaire Aufteilung im System. Provinzen, die Getreide exportieren, wie etwa jene im Nordosten und in den zentralen Ebenen, arbeiten im Allgemeinen mit hoher Produktionseffizienz. Sie nutzen großflächige, mechanisierte Farmen, um enorme Mengen an Lebensmitteln anzubauen. Da sie jedoch Lebensmittel für die gesamte Nation anbauen, tragen sie auch die Hauptlast der Kohlenstoffemissionen, die mit dem Anbau verbunden sind. Im Gegensatz dazu erscheinen Provinzen, die Getreide importieren – oft entlang der wohlhabenden Ostküste gelegen –, lokal mit sehr geringen Emissionen, da sie selbst kaum Lebensmittel anbauen. Ihre lokalen Aufzeichnungen zeigen ein sauberes Umweltprofil, aber dies ist eine Illusion, die dadurch entsteht, dass sie die „schmutzige Arbeit“ der Produktion an andere Regionen ausgelagert haben. Die Forscher zeigten, dass die Kohlenstoffemissionen dieser importierenden Provinzen drastisch ansteigen würden, wenn sie gezwungen wären, all ihre Lebensmittel ohne Hilfe von Nachbarn selbst anzubauen, was die wahren Kosten ihres Konsums offenlegt.

Um zu testen, wie sehr dieser interregionale Handel das ökologische Bild tatsächlich verändert, erstellten die Forscher ein „Was-wäre-wenn“-Szenario, in dem Getreide nicht zwischen den Provinzen bewegt werden kann. In dieser Simulation eines geschlossenen Systems berechneten sie, was passieren würde, wenn jede Provinz ausschließlich auf ihr eigenes Land angewiesen wäre. Die Ergebnisse waren drastisch. Ohne die Möglichkeit, Getreide von Überschuss- zu Defizitgebieten zu versenden, würden die Kohlenstoffemissionen aus der Landwirtschaft in den importierenden Regionen massiv ansteigen. So stellte die Studie beispielsweise fest, dass die landwirtschaftlichen Kohlenstoffemissionen einer großen Importprovinz wie Peking auf etwa das Sechzigfache ihres derzeitigen Niveaus ansteigen würden, wenn sie ihr gesamtes Getreide selbst produzieren müsste. Umgekehrt würden die Exportregionen ihre Emissionen deutlich senken, da sie nicht mehr für ferne Städte Lebensmittel anbauen müssten. Dieser Vergleich bewies, dass das aktuelle System des Getreidetransports zwar hilft, die gesamte Menge der bei der Landwirtschaft entstehenden Kohlenstoffemissionen im ganzen Land zu senken, dies jedoch durch die Konzentration der Last auf die Erzeugerregionen geschieht.

Die Forscher stellten daraufhin eine praktischere Frage: Wenn wir die gesamte Getreideproduktion für das Land exakt gleich halten müssen, können wir die Verantwortlichkeiten für den Anbau so umverteilen, dass die Emissionen noch weiter reduziert werden? Sie nutzten ihr Modell, um eine Simulation der Verschiebung der Produktionsverantwortlichkeiten unter den Provinzen durchzuführen, die bereits exportieren. Das Ziel war es, den Anbau verstärkt in die effizientesten Regionen zu verlagern und in den weniger effizienten Regionen zu reduzieren, ohne die gesamte Nahrungsmittelversorgung zu verändern. Die Simulation zeigte, dass eine solche strategische Neuzuweisung die nationalen kulturbedingten Kohlenstoffemissionen um fast 5 Prozent senken könnte. Konkret könnten die Gesamtemissionen aus der Landwirtschaft von 55,65 Millionen Tonnen auf 52,91 Millionen Tonnen sinken. Diese Reduktion würde erreicht, indem mehr Produktion in Provinzen gelenkt wird, die über große, zusammenhängende Agrarflächen und fortschrittliche Maschinen verfügen, wodurch Getreide mit weniger Kohlenstoff pro Tonne angebaut werden kann, während Provinzen mit fragmentierten Flächen oder höheren Kosten dazu aufgefordert werden, etwas weniger anzubauen.

Die Studie untersuchte auch, was diese Unterschiede in der Effizienz antreibt. Sie fanden heraus, dass Regionen mit einem höheren Anteil an Getreidekulturen und stärkerer Urbanisierung tendenziell effizienter sind, was wahrscheinlich auf den besseren Zugang zu Technologie und Märkten zurückzuführen ist. Sie stellten jedoch auch fest, dass strenge Umweltschutzmaßnahmen, wie etwa große Naturschutzgebiete, die Erzielung hoher Effizienzwerte manchmal erschwerten. Dies liegt daran, dass Landwirte in diesen Gebieten gezwungen sind, auf weniger geeignetem Land anzubauen, was mehr Düngemittel und Wasser erfordert, um den gleichen Ertrag zu erzielen. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass ein Einheitsansatz für die Umweltpolitik nicht funktionieren wird. Eine Provinz, die Lebensmittel importiert, steht vor anderen Herausforderungen als eine, die sie exportiert. Importierende Regionen müssen sich auf Logistik und die Reduzierung von Abfällen in der Lieferkette konzentrieren, während exportierende Regionen Unterstützung benötigen, um ihre landwirtschaftlichen Techniken zu verbessern und die schwere Umweltlast zu bewältigen, die sie für den Rest des Landes tragen.

Letztendlich bietet diese Forschung eine neue Art, über Fairness in der Klimagovernance nachzudenken. Sie legt nahe, dass wir nicht einfach eine Karte der Emissionen betrachten und davon ausgehen können, dass die Zahlen die ganze Geschichte erzählen. Die Verantwortung für den CO2-Fußabdruck unserer Lebensmittel ist über das gesamte Netzwerk von Produktion und Konsum verteilt. Die Studie schlägt vor, dass politische Maßnahmen dieser Realität Rechnung tragen sollten, indem sie Buchhaltungssysteme schaffen, die die Belastung der Exportregionen anerkennen. Es wird vorgeschlagen, dass Regionen, die von Getreideimporten profitieren, zu den Umweltkosten der Regionen beitragen sollten, die ihre Lebensmittel anbauen. Durch das Verständnis dieser verborgenen Ströme können politische Entscheidungsträger bessere Strategien entwerfen, die Emissionen reduzieren, ohne die Nahrungsmittelversorgung zu gefährden, und so sicherstellen, dass die Kosten der Versorgung der Nation gerechter und effektiver getragen werden.