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

Stel je een uitgestrekt, onderling verbonden systeem voor waar voedsel op de ene plek wordt verbouwd, honderden kilometers wordt verscheept en op een andere plek wordt gegeten. In dit systeem blijft de milieu-impact van het verbouwen van dat voedsel — zoals de koolstofemissies van tractoren en meststoffen — bij de boerderij, terwijl het voordeel van het voedsel terechtkomt in een verre stad. Decennialang hebben wetenschappers en beleidsmakers geprobeerd te meten wie werkelijk verantwoordelijk is voor de milieu-impact van onze voedselvoorziening. Traditionele methoden kijken vaak naar een enkele regio in isolatie, als een gesloten kamer, waarbij alleen de vervuiling wordt geteld die binnen de grenzen ervan wordt gegenereerd. Deze aanpak creëert een blinde vlek: het laat steden die voedsel importeren schoon en efficiënt lijken, terwijl het de rurale regio's die het voedsel voor de rest van het land verbouwen, straft. Nu klimaatverandering ons dwingt om anders over ons hulpbronnenbeheer na te denken, is het begrijpen van de verborgen stroom van milieubelastingen tussen regio's cruciaal geworden. Als we niet het volledige beeld kunnen zien van waar emissies vandaan komen en waar ze naartoe gaan, kunnen we geen eerlijke of effectieve strategieën ontwerpen om ze te verminderen.

Een team onderzoekers van de Hefei University of Technology en een investeringsfirma uit Anhui heeft dit probleem aangepakt door een nieuwe manier te ontwikkelen om de reis van graan door China in kaart te brengen. Ze richtten zich op het enorme netwerk van graanproductie en -consumptie in het land, waarbij sommige provincies veel meer verbouwen dan ze nodig hebben en het overschot naar anderen verschepen. De onderzoekers bouwden een computationeel kader dat de beweging van graan niet alleen beschouwt als een handelstransactie, maar als een overdracht van milieuverantwoordelijkheid. In plaats van elke provincie als een apart eiland te zien, verbindt hun model de punten tussen de landbouwfase, waar inputs zoals water, meststoffen en machines worden gebruikt om gewassen te verbouwen, en de circulatiefase, waar dat graan wordt getransporteerd en verwerkt tot voedsel voor consumenten. Door het graan te volgen terwijl het beweegt van overschotregio's naar tekortregio's, kon het team berekenen hoeveel van de koolstoflast wordt verschoven van de eter naar de groeier.

De studie analyseerde gegevens van dertig Chinese provincies over een periode van vijf jaar, van 2017 tot 2021. De onderzoekers vonden een duidelijke en vaak onrechtvaardige splitsing in het systeem. Provincies die graan exporteren, zoals die in de noordoostelijke en centrale vlaktes, werken over het algemeen met een hoge productie-efficiëntie. Zij gebruiken grootschalige, gemechaniseerde boerderijen om enorme hoeveelheden voedsel te verbouwen. Omdat zij echter voedsel voor de hele natie verbouwen, dragen zij ook de zwaarste last van de koolstofemissies die gepaard gaan met de cultivatie. In contrast hiermee hebben provincies die graan importeren, vaak gelegen langs de welvarende oostkust, een zeer lage lokale emissie omdat zij zelf weinig voedsel verbouwen. Hun lokale registers tonen een schoon milieubprofil, maar dit is een illusie gecreëerd door het feit dat zij het 'vuile werk' van de productie hebben uitbesteed aan andere regio's. De onderzoekers toonden aan dat als deze importerende provincies gedwongen zouden worden om al hun eigen voedsel te verbouwen zonder enige hulp van buren, hun lokale koolstofemissies de pan uit zouden rijzen, wat de werkelijke kosten van hun consumptie onthult.

Om te testen hoeveel deze interregionale handel het milieubeeld daadwerkelijk verandert, creëerden de onderzoekers een "wat als"-scenario waarin graan niet tussen provincies kan bewegen. In deze simulatie van een gesloten systeem berekenden zij wat er zou gebeuren als elke provincie uitsluitend op haar eigen land moest vertrouwen. De resultaten waren schokkend. Zonder de mogelijkheid om graan van overschot naar tekort te verschepen, zouden de koolstofemissies uit de landbouw in importerende regio's drastisch stijgen. Zo merkte de studie op dat een belangrijke importerende provincie zoals Beijing ongeveer zesentwintig keer haar huidige niveau aan landbouwgerelateerde koolstofemissies zou zien stijgen als zij al haar eigen graan moest produceren. Omgekeerd zouden de exporterende regio's een significante daling in hun emissies zien, omdat zij niet langer voedsel voor verre steden hoeven te verbouwen. Deze vergelijking bewees dat het huidige systeem van het verplaatsen van graan de totale hoeveelheid koolstof die door landbouw wordt uitgestoten feitelijk helpt te verlagen, maar dat dit gebeurt door de last te concentreren op de producerende regio's.

De onderzoekers stelden vervolgens een meer praktische vraag: als we de totale hoeveelheid graan die voor de natie wordt geproduceerd exact gelijk moeten houden, kunnen we dan de productieverantwoordelijkheden herverdelen om emissies nog verder te verminderen? Ze gebruikten hun model om de simulatie van verschuivende productieverantwoordelijkheden onder de provincies die al exporteren. Het doel was om meer van de teelt te verplaatsen naar de meest efficiënte regio's en minder naar de minder efficiënte regio's, zonder de totale voedselvoorraad te veranderen. De simulatie toonde aan dat een dergelijke strategische herallocatie de nationale koolstofemissies gerelateerd aan de cultivatie met bijna 5 procent kon verminderen. Specifiek zou de totale uitstoot van de landbouw kunnen dalen van 55,65 miljoen ton naar 52,91 miljoen ton. Deze vermindering zou worden bereikt door de productie meer te richten naar provincies met grote, aaneengesloten landbouwgrond en geavanceerde machines, die graan met minder koolstof per ton kunnen verbouwen, terwijl provincies met gefragmenteerd land of hogere kosten gevraagd wordt om iets minder te verbouwen.

De studie keek ook naar wat deze verschillen in efficiëntie aanstuurt. Ze vonden dat regio's met een hoger aandeel graangewassen en meer verstedelijking de neiging hadden om efficiënter te zijn, waarschijnlijk door een betere toegang tot technologie en markten. Ze vonden echter ook dat strikte milieubescherming, zoals grote natuurreservaten, de efficiëntie soms moeilijker maakte om een hoge score te behalen. Dit komt omdat boeren in deze gebieden gedwongen worden om voedsel op minder geschikte grond te verbouwen, wat meer meststoffen en water vereist om dezelfde opbrengst te krijgen. De onderzoekers concludeerden dat een 'one-size-fits-all'-benadering voor het milieubeleid niet zal werken. Een provincie die voedsel importeert, staat voor andere uitdagingen dan een provincie die exporteert. Importerende regio's moeten zich richten op logistiek en het verminderen van verspilling in de toeleveringsketen, terwijl exporterende regio's ondersteuning nodig hebben om hun landbouwtechnieken te verbeteren en de zware milieulast te beheren die zij voor de rest van het land dragen.

Uiteindelijk biedt dit onderzoek een nieuwe manier om over rechtvaardigheid in klimaatbestuur na te denken. Het suggereert dat we niet simpelweg naar een kaart van emissies kunnen kijken en ervan uit kunnen gaan dat de cijfers het hele verhaal vertellen. De verantwoordelijkheid voor de koolstofvoetafdruk van ons voedsel wordt gedeeld over het netwerk van productie en consumptie. De studie stelt voor dat beleid deze realiteit moet weerspiegelen door controlesystemen te creëren die de last erkennen die op exporterende regio's wordt gelegd. Het suggereert dat regio's die profiteren van graanimporten moeten bijdragen aan de milieukosten van de regio's die hun voedsel verbouwen. Door deze verborgen stromen te begrijpen, kunnen beleidsmakers betere strategieën ontwerpen om emissies te verminderen zonder de voedselvoorziening in gevaar te brengen, waardoor wordt gewaarborgd dat de kosten voor het voeden van de natie eerlijker en effectiever worden gedeeld.