Nouvelles

Oct 09, 2023

Climat

Nature Nourriture tome 4, pages

Nature Food volume 4, pages 61–73 (2023)Citer cet article

4075 accès

1 Citations

31 Altmétrique

Détails des métriques

Une correction de l'éditeur à cet article a été publiée le 12 janvier 2023

Cet article a été mis à jour

Les systèmes alimentaires durables exigent que la malnutrition et le changement climatique soient traités en parallèle. Ici, nous estimons les émissions de gaz à effet de serre autres que le CO2 résultant de la réduction du déficit alimentaire mondial en nutriments - celui entre l'approvisionnement en nutriments au niveau national et les besoins de la population - pour l'énergie, les protéines, le fer, le zinc, la vitamine A, la vitamine B12 et le folate sous cinq climats -scénarios d'intervention favorables en 2030. Nous montrons que l'amélioration de la productivité des cultures et de l'élevage et la réduction de moitié des pertes et gaspillages alimentaires peuvent combler le déficit en nutriments avec jusqu'à 42 % d'émissions en moins (3,03 Gt CO2eq an-1) par rapport aux modèles d'approvisionnement habituels. avec un déficit persistant en nutriments (5,48 Gt CO2eq an−1). L'augmentation de la production et du commerce de légumes, d'œufs, de racines et de tubercules peut combler le déficit en nutriments avec les émissions les plus faibles dans la plupart des pays, avec une augmentation ≤23 % de la production calorique totale requise pour 2030 par rapport à 2015. Nous concluons que le déficit mondial en nutriments pourrait être fermé sans dépasser les objectifs climatiques mondiaux et sans modifier drastiquement les paniers alimentaires nationaux.

La syndémie mondiale - pandémies synchrones de malnutrition et de changement climatique - représente une menace croissante pour l'humanité1, la pandémie de COVID-19 exacerbant ces effets2. Dans le même temps, les systèmes alimentaires sont responsables d'un tiers (14–22 Gt CO2eq an−1 en 2015) des émissions mondiales de gaz à effet de serre (GES), dont environ 33 % sont des émissions directes sans CO2 (c'est-à-dire du CH4 et N2O) survenant à la ferme3. Le rôle critique des systèmes alimentaires dans la limitation de l'augmentation moyenne de la température à 1,5 °C est désormais bien établi4,5, tandis que les nations se sont engagées à mettre fin à toutes les formes de malnutrition d'ici 20306.

Malgré un doublement de la production alimentaire en termes caloriques entre 1995 et 2015, plus de 40 % de la population mondiale continue de vivre dans des pays dont les apports en micronutriments (par exemple, vitamines et minéraux) sont insuffisants pour répondre aux besoins physiologiques au niveau de la population en raison de paniers alimentaires actuels largement dominés par les céréales7,8. Le déficit entre les besoins et l'offre en nutriments alimentaires (micro et macronutriments), au niveau national, est appelé déficit en nutriments9,10, ce qui implique qu'une nutrition adéquate n'est pas possible même avec une répartition égale au sein des pays. Les régions présentant des carences nutritionnelles plus importantes, telles que l'Afrique subsaharienne et l'Asie du Sud, ont tendance à avoir une intensité d'émissions de GES beaucoup plus élevée par kilogramme de protéines animales en raison d'une faible productivité11. On s'attend également à ce qu'ils aient la croissance démographique la plus élevée12 et qu'ils soient confrontés à un approvisionnement insuffisant en fruits et légumes13. Par conséquent, assurer un approvisionnement adéquat en nutriments sans exacerber le réchauffement climatique nécessite des politiques soigneusement conçues et éclairées par des indicateurs appropriés14,15,16.

Des évaluations récentes se sont largement concentrées sur la demande axée sur les revenus17,18 et les changements alimentaires massifs (par exemple, vers des régimes flexitariens ou végétariens)19,20 plutôt que sur les besoins physiologiques et les carences nutritionnelles spécifiques à chaque pays. Certains travaux ont intégré les limites environnementales dans la recherche de régimes optimaux qui fournissent les quantités recommandées de protéines21, de matières grasses10 et d'autres nutriments22. Les études basées sur la production ont intégré des indicateurs composites de productivité liant les éléments nutritifs à la terre14,23 et à l'eau24. Cependant, ils ont souvent été limités à des régions et/ou des produits spécifiques. L'approche de «l'évaluation nutritionnelle du cycle de vie» a été appliquée pour comparer les différences régionales dans les impacts environnementaux de la production de nutriments, soulignant l'importance d'un angle nutritionnel pour des comparaisons mieux informées25. Les analyses des nutriments et des émissions intégrés dans les déchets alimentaires des ménages ont suggéré que le gaspillage alimentaire mondial équivaut à 15 % de l'apport énergétique et en vitamine A recommandé, et à 6,6 % de la limite de GES sans CO2 liée à l'alimentation pour maintenir le réchauffement climatique en dessous de 2 °C26 . Dans l'ensemble, il est maintenant urgent d'identifier les besoins en nutriments manquant dans les approvisionnements alimentaires nationaux et de combler ces lacunes avec les émissions les plus faibles27.

Ici, nous fournissons des estimations détaillées des émissions de GES autres que le CO2 associées à la réduction du déficit en éléments nutritifs pour traiter deux dimensions de la malnutrition, à savoir la dénutrition et les carences en micronutriments, dans le cadre de cinq scénarios d'intervention respectueux du climat. Nous avons développé un indicateur composite de l'intensité des émissions de la production de nutriments pour estimer les émissions autres que le CO2 associées à la réduction des carences en énergie, en protéines, en fer, en zinc, en vitamine A, en vitamine B12 et en folate (c'est-à-dire la satisfaction des besoins en nutriments ajustés en fonction de la population) des populations dans 2030, conformément à l'Objectif de développement durable (ODD) 2.2—« D'ici 2030, mettre fin à toutes les formes de malnutrition ». Nous avons utilisé la programmation linéaire pour optimiser la production ou le commerce alimentaire supplémentaire afin de minimiser les émissions résultant de la réduction du déficit en nutriments. Étant donné que nous nous concentrons sur la production agricole primaire et les émissions au niveau de l'exploitation, nous n'avons pas pris en compte la contribution de l'enrichissement aux apports en nutriments. Nous avons optimisé les approvisionnements alimentaires sur la base des paniers alimentaires actuels très désagrégés7 qui reflètent les préférences alimentaires nationales afin d'éviter des changements fondamentaux dans les régimes alimentaires. Notre optimisation couvre 156 produits végétaux et 40 produits animaux (terrestres) pour 128 pays. Quatre des cinq scénarios respectueux du climat impliquent une augmentation de la production nationale associée à une réduction de moitié des pertes et du gaspillage, et à une amélioration de la productivité des cultures et de l'élevage, tandis qu'un scénario suppose un commerce alimentaire international respectueux du climat (tableau 1).

Avec une approche respectueuse du climat et sensible à la nutrition, nous avons optimisé les modèles d'approvisionnement alimentaire pour minimiser les émissions supplémentaires tout en comblant le déficit en nutriments (c'est-à-dire tous les déficits en nutriments) à l'aide d'une programmation linéaire. Nous avons utilisé une gamme de sources de données pour calculer les émissions spécifiques aux produits. La portée de notre analyse est limitée aux émissions agricoles directes autres que le CO2 (CH4 et N2O) conformément à la classification du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC)28 en raison d'un manque de données sur les émissions spécifiques aux produits provenant de l'utilisation des terres et des sols. utiliser le changement. Parmi les émissions agricoles directes, nous avons également exclu les émissions provenant des eaux usées appliquées aux sols, du chaulage et de l'épandage d'urée, qui n'ont pas d'attribution spécifique aux cultures et représentent moins de 1 % des émissions agricoles à l'échelle mondiale3. Notre concentration sur les émissions autres que le CO2 est conforme à la littérature existante sur les taxes climatiques29 et les empreintes carbone30,31, car les émissions de CO2 des activités en amont et en aval (par exemple, la consommation d'énergie) sont attribuées à d'autres secteurs, notamment l'énergie, la transformation et le transport. selon la classification du GIEC.

Nous avons d'abord évalué des scénarios basés sur la production nationale, qui comprenaient des interventions sur la productivité et les pertes et gaspillages alimentaires (tableau 1). Ensuite, un scénario commercial a été introduit pour explorer le potentiel d'exploitation de l'avantage comparatif en minimisant les émissions tout en comblant le déficit en éléments nutritifs. Nous avons présenté nos résultats sur la base des facteurs d'émissions par défaut de la méthode de niveau 1 du GIEC28, complétés par des quantiles inférieur et supérieur entre parenthèses (voir Estimations de l'incertitude). Pour interpréter nos résultats dans le contexte des objectifs climatiques mondiaux, nous les avons comparés à ce que nous appelons les émissions autorisées de la production alimentaire. Le terme fait référence aux émissions sans CO2 de l'agriculture, de la foresterie et d'autres utilisations des terres (AFOLU) en 2030 compatibles avec l'Accord de Paris32 (voir Accord de Paris et émissions autorisées de la production alimentaire), que nous avons réduites en fonction du périmètre de cette étude (par exemple , population et sources d'émission).

La juxtaposition des carences en nutriments au niveau des pays et des émissions de GES agricoles a révélé que les pays présentant de grandes carences en nutriments, principalement concentrées en Afrique subsaharienne et en Asie du Sud, avaient également tendance à avoir une forte intensité d'émissions de production (Fig. 1). Sur la base des estimations démographiques de la variante moyenne des Nations Unies pour 2030, nous avons estimé que les besoins totaux en nutriments augmenteraient d'environ 21 % pour l'énergie et d'environ 29 % pour les protéines, la vitamine A, la vitamine B12 et le folate (Source Data Fig. 1). En revanche, les besoins en fer et en zinc diminueraient de 36 % en raison de la baisse des taux de natalité et des réductions associées du nombre de grossesses dans les pays à forte population tels que la Chine, l'Inde et l'Indonésie.

Les pays sont regroupés en quartiles et colorés en conséquence pour faciliter la comparaison. Par exemple, le violet clair (« très faible ») représente les pays dans le quartile de carence en éléments nutritifs le plus bas (voir Source Data Fig. 1), tandis que le rouge foncé (« très élevé ») représente les pays dans le quartile le plus élevé pour l'intensité des émissions de la production totale pour un nutriment donné. Une intensité d'émissions plus élevée de la production de vitamine B12 à partir de sources animales, telles que le lait de vache (voir Source Data Fig. 1), suggère en particulier une faible productivité dans la production animale. La prédominance de la viande de ruminants et des produits laitiers entraîne une intensité d'émissions élevée/très élevée de la production totale d'éléments nutritifs dans des pays comme l'Australie et le Brésil, malgré une productivité élevée de l'élevage dans ces pays, car les émissions liées à l'élevage représentent l'essentiel des émissions agricoles et leur prédominance dans les émissions nationales. paniers alimentaires détermine les volumes d'émissions totaux. Les cartes ont été dessinées à l'aide du package tmap R79.

Données source

Les émissions totales de non-CO2 provenant des activités agricoles dans 128 pays couvrant 89 % de la population mondiale ont atteint 4,62 (4,27–6,26) Gt CO2eq an−1 en 2013–2015 (Fig. 2). Cela représente environ 77 % des émissions totales de l'AFOLU, y compris les émissions de CO2 provenant des sols organiques drainés, des terres forestières et de la conversion nette des forêts, dans 229 pays. En supposant des émissions constantes basées sur la production par habitant et l'adéquation des éléments nutritifs (c'est-à-dire l'approvisionnement en éléments nutritifs/les besoins au niveau de la population) dans le futur (scénario de statu quo ; BaU) se traduirait par 5,48 (4,76–7,02) Gt CO2eq an−1 en 2030, dépassant le 75e centile des estimations d'émissions admissibles compatibles avec l'Accord de Paris. Cependant, les différences entre les pays dans l'intensité des émissions de la production de nutriments étaient jusqu'à 200 fois plus élevées pour les produits de ruminants tels que le lait de vache (Source Data Fig. 1). Une telle hétérogénéité dans l'intensité des émissions de la production a déterminé l'efficacité des scénarios de productivité et de commerce.

Les barres montrent les émissions totales pour 128 pays, c'est-à-dire n = 128, le haut de la barre correspondant au mode comme mesure par défaut de la tendance centrale. Les résultats sont fournis pour cinq scénarios (tableau 1) et les modèles d'approvisionnement actuels extrapolés aux populations de 2030 (BaU). Par conséquent, le déficit en éléments nutritifs persiste sous BaU. Les barres d'erreur montrent les 25e et 75e centiles et sont asymétriques négativement (voir Estimations de l'incertitude). La zone ombrée en orange représente la répartition des émissions non-CO2 autorisées pour la production alimentaire en 2030 (25e centile (Q1) : 4,33 Gt CO2eq an-1 et 75e centile (Q3) : 5,31 Gt CO2eq an-1). La ligne continue rouge représente la médiane (Q2) (4,67 Gt CO2eq an−1). Les émissions admissibles sont calculées sur la base d'un ensemble de modèles32,77 comme décrit dans la section Accord de Paris et émissions admissibles de la production alimentaire. Les valeurs indiquées ici sont mises à l'échelle en fonction de l'étendue des sources d'émission et de la population totale couverte par cette étude. Voir Source Data Fig. 2 pour les résultats complets.

Données source

Des augmentations de production respectueuses du climat et ciblées sur le plan nutritionnel ont comblé le déficit en éléments nutritifs avec des émissions inférieures par rapport au BaU pour 2030 (Fig. 2). Selon les modèles actuels de productivité et de perte et de gaspillage (D-CP-FLW), les émissions ont diminué de 11 % par rapport au BaU, à 4,89 (4,52–6,70) Gt CO2eq an−1 (Fig. 2). La réduction du déficit en éléments nutritifs dans le cadre du scénario de demi-perte et gaspillage (D-CP-HLW) a entraîné une réduction de 22 % (par rapport à BaU) des émissions, avec 4,28 (3,95–5,83) Gt CO2eq an−1. La réduction de l'écart de rendement des cultures a augmenté les émissions de référence des cultures de 6 % en raison de l'utilisation accrue d'engrais, tandis que l'amélioration de la productivité du bétail a réduit les émissions de référence du bétail de 28 %. Dans l'ensemble, l'amélioration de la productivité agricole (D-IP-FLW) a réduit les émissions associées à la réduction du déficit en éléments nutritifs de 33 % à 3,65 (3,35–5,00) Gt CO2eq an−1.

Lorsque nous avons combiné la moitié des pertes et des déchets avec une productivité améliorée (D-IP-HLW), la réduction des émissions a atteint 42 %, avec 3,19 (2,93–4,34) Gt CO2eq an−1 pour 2030. Enfin, combler le déficit en nutriments grâce à l'augmentation des importations de produits respectueux du climat (T-CP-FLW) a montré une diminution de 14 % des émissions, résultant en 4,70 (4,34–6,36) Gt CO2eq an−1. Nos conclusions dans le cadre des scénarios de production nationale (D-CP-FLW) et de commerce (T-CP-FLW) étaient similaires parce que les produits alimentaires optimaux étaient principalement des sources végétales, qui présentaient des différences d'intensité d'émissions beaucoup plus faibles entre les pays par rapport au bétail. des produits. Dans l'ensemble, par rapport aux émissions de non-CO2 autorisées pour la production alimentaire d'ici 2030, la réduction du déficit en éléments nutritifs grâce à une productivité améliorée et à des scénarios de moitié des pertes et des déchets (D-CP-HLW, D-IP-FLW et D-IP-HLW) a aidé maintenir les émissions médianes du système alimentaire en dessous du 25e centile des émissions admissibles compatibles avec l'Accord de Paris.

La performance relative des scénarios respectueux du climat variait légèrement selon le niveau de revenu national (Fig. 3). En raison de différences substantielles dans le déficit en éléments nutritifs, les groupes à revenu faible et intermédiaire inférieur ont nécessité des augmentations de production plus importantes et représentaient ensemble plus de 80 % des émissions supplémentaires. La réduction de moitié des pertes et gaspillages alimentaires (D-CP-HLW) et l'amélioration de la productivité (D-IP-FLW) ont atténué les émissions dans une plus large mesure dans le groupe à faible revenu par rapport aux autres groupes de revenu. Avec la productivité actuelle et les modèles de perte et de gaspillage, l'augmentation des importations (T-CP-FLW) a montré des émissions inférieures de 13 % et 6 % par rapport à l'augmentation de la production nationale (D-CP-FLW) dans les groupes à revenu faible et intermédiaire inférieur, respectivement. D'autre part, les émissions étaient similaires dans les scénarios de production et de commerce intérieurs dans les groupes à revenu élevé et intermédiaire supérieur, ce qui peut s'expliquer par l'observation qu'ils sont les principaux partenaires commerciaux exportant vers les groupes à revenu faible et intermédiaire inférieur. .

Les barres montrent les émissions totales pour 128 pays sur la base des facteurs d'émissions par défaut, le haut de la barre correspondant au mode comme mesure par défaut de la tendance centrale. Les résultats sont fournis par niveau de revenu et à travers cinq scénarios respectueux du climat et les modèles d'approvisionnement actuels extrapolés aux populations de 2030 (BaU). Des parts plus élevées de produits de l'élevage dans leurs paniers d'approvisionnement alimentaire se traduisent par des contributions plus importantes du CH4 aux émissions totales de GES dans les pays à revenu intermédiaire de la tranche supérieure et à revenu élevé. Les barres d'erreur indiquent les 25e et 75e centiles pour les émissions totales de GES. Voir Source Data Fig. 2 pour les résultats complets. Voir Données étendues Fig. 1a pour les émissions de CH4 (Mt CH4 an−1) et Données étendues Fig. 1b pour les émissions de N2O (Mt N2O an−1).

Parmi les nutriments individuels qui manquent le plus dans les approvisionnements alimentaires nationaux, les légumes (par exemple, les carottes, les épinards et les tomates) et le lait sont les principales sources de vitamine A dans plusieurs pays à revenu faible/moyen inférieur d'Asie centrale, du Sud-Est et du Sud, tandis que les patates douces ont une contribution plus importante en Afrique subsaharienne. Pour la vitamine B12, dont les produits d'origine animale sont les seules sources alimentaires, le lait et les fruits de mer (en particulier les poissons d'origine marine) sont les principales sources. Pour combler le déficit en éléments nutritifs sans approche d'optimisation, c'est-à-dire simplement augmenter la production totale, il faudrait doubler la production mondiale car les céréales dominent les paniers d'approvisionnement existants (Fig. 5) et les céréales riches en éléments nutritifs manquants sont des groupes d'aliments sous-représentés tels que les légumes.

La minimisation des émissions de GES tout en comblant le déficit en éléments nutritifs a entraîné différentes priorités d'approvisionnement alimentaire au niveau des pays, en fonction des éléments nutritifs manquants et des hypothèses de scénario spécifiques. Dans tous les scénarios basés sur la production nationale, les légumes et les racines et tubercules riches en vitamine A (par exemple, les patates douces, les ignames et le manioc) figuraient parmi les options alimentaires optimales qui nécessitaient les plus fortes augmentations de production (en termes caloriques). La prédominance plus élevée des produits à base de plantes dans les paniers optimaux des pays à revenu élevé (Fig. 4) était le résultat d'une abondance de produits d'origine animale dans leurs approvisionnements alimentaires, ce qui signifie que tout déficit en vitamine B12 était effectivement très faible. En revanche, la viande de non-ruminants (par exemple, le canard, le lapin et le poulet) figurait également dans les solutions optimales pour les groupes à revenu faible, moyen-inférieur et moyen-supérieur.

Pour les compositions des groupes d'aliments, veuillez consulter le tableau de données étendu 3. La carte du monde est colorée en fonction des groupes d'aliments qui nécessitent l'approvisionnement supplémentaire le plus important, qu'ils soient produits localement ou importés, pour combler le déficit en éléments nutritifs avec les émissions les plus faibles. Les pays en gris ne sont pas inclus dans l'analyse. Les graphiques à barres montrent le nombre total de pays qui ont le groupe alimentaire respectif dans leur solution optimale, regroupés par niveau de revenu. Par exemple, dans le premier scénario (D-CP-FLW) et dans le groupe à faible revenu, il y a 40 pays avec des racines et tubercules dans leurs paniers de production optimale, tandis que 5 pays ont des œufs. Voir Source Data Fig. 3 pour les résultats complets et Tableau 1 pour les descriptions des scénarios. Les cartes ont été dessinées à l'aide du package tmap R79.

Données source

Dans le scénario commercial (T-CP-FLW), les légumes et d'autres cultures telles que les fruits ont remplacé les racines et les tubercules et ont nécessité les augmentations les plus importantes dans un plus grand nombre de pays. En effet, les pays exportateurs dans l'espace de solution optimale étaient souvent des pays à revenu plus élevé avec des climats tempérés dont les paniers de production n'incluaient pas les racines et tubercules riches en vitamine A dont leurs partenaires avaient besoin, comme les patates douces, dans leur production et/ou leur commerce. paniers. Par conséquent, d'autres sources de ces nutriments ont remplacé les racines et les tubercules. De plus, la viande de non-ruminants, par exemple la viande de poulet, a remplacé les œufs dans plusieurs pays à revenu faible et intermédiaire inférieur, car leurs pays exportateurs ont des systèmes d'élevage plus industriels avec des intensités d'émissions beaucoup plus faibles (Source Data Fig. 1).

Entre 10 % et 23 % d'augmentation de la production calorique mondiale ont suffi à combler le déficit mondial en nutriments en 2030 avec des schémas d'approvisionnement optimisés. Dans les scénarios de production nationale, les paniers de production optimaux impliquaient des augmentations allant jusqu'à 260 % ​​et 200 % de la production mondiale de racines et tubercules et d'œufs, respectivement (Fig. 5). La production mondiale de légumes devait augmenter jusqu'à 116 % dans ces scénarios. La plus forte augmentation de la production a été observée pour les légumes, de 48 %, lorsque les pays ont eu recours à l'augmentation de leurs importations (T-CP-FLW). De plus, la production mondiale de viande de non-ruminants a augmenté de 37 % dans le scénario commercial. Dans l'ensemble, tous les scénarios suggèrent une certaine réduction (jusqu'à 17 %) de la part des céréales dans le panier alimentaire mondial.

a–f, La variation en pourcentage est comparée aux niveaux de production de référence en 2015 (a). Les graphiques à barres montrent que la production mondiale d'œufs, de légumes et de racines et tubercules devait augmenter de plus de 100 % dans les scénarios basés sur la production nationale (b–e), tandis que l'augmentation se situe entre 10 % et 23 % pour la production totale de calories. provenant de toutes les sources alimentaires (y compris les oléagineux et les cultures sucrières en 2015) confondues. Les diagrammes circulaires illustrent la contribution relative de chaque groupe d'aliments à la production mondiale de calories en 2015 (a) et selon cinq scénarios respectueux du climat (b–f). Voir le tableau 1 pour les descriptions des scénarios. Icônes d'outil et de recadrage de Flaticon.com.

Données source

Au niveau des pays, des paniers alimentaires optimaux impliquent des augmentations de la production, ce qui peut être irréalisable en raison des ressources limitées. Dans ces cas, il est plus réaliste d'augmenter à la fois la production et les importations. Étant donné que les légumes et les racines et tubercules comprennent plusieurs produits individuels différents avec des profils nutritionnels distincts, un changement de composition dans les paniers de production nationaux de ces groupes d'aliments peut également réduire la nécessité d'augmentations à grande échelle. Par exemple, lorsque la proportion de patates douces, une source de vitamine A, est faible par rapport à celle des pommes de terre blanches, une forte augmentation de l'offre est nécessaire pour combler le déficit en éléments nutritifs. En revanche, avoir une plus grande part de patates douces nécessiterait de plus petites augmentations de l'offre de racines et de tubercules.

Les modèles d'approvisionnement alimentaire optimaux révélés ici aident à expliquer pourquoi le potentiel d'atténuation climatique du commerce, par rapport à la production nationale, était plus élevé dans les groupes à revenu faible et intermédiaire inférieur. Cela se produit parce que leurs partenaires commerciaux comprenaient des pays à revenu élevé où l'intensité des émissions du bétail est déjà beaucoup plus faible. Enfin, la réduction de moitié des pertes et gaspillages alimentaires a également donné de meilleurs résultats dans le groupe à faible revenu, car les produits figurant dans les solutions optimales, tels que les racines et les tubercules, les légumes et les œufs, sont soumis à une plus grande consommation à la ferme et après récolte (y compris le stockage, la distribution et transformation/conditionnement) dans ces pays.

Les pertes et le gaspillage alimentaires se produisent dans les chaînes d'approvisionnement alimentaire et les recherches actuelles mettent l'accent sur des approches d'atténuation personnalisées33,34. La prévention des déchets ménagers de légumes et de fruits pourrait être une priorité dans les pays à revenu élevé où la vitamine A est le nutriment qui manque le plus souvent. Même si l'intensité des émissions par unité de production d'éléments nutritifs provenant du bétail est souvent plus faible dans les pays développés (par exemple, la Nouvelle-Zélande, les États-Unis et la France ; Fig. 1), un volume de production élevé signifie que les niveaux absolus sont encore substantiels. Par conséquent, la lutte contre les déchets ménagers de produits d'origine animale pourrait également réduire les émissions associées à la réduction des carences en nutriments chez leurs partenaires commerciaux. À cet égard, plusieurs interventions peu coûteuses telles que des portions plus petites et encourager les consommateurs à tenir un journal de leurs déchets peuvent être efficaces34.

Le ciblage des pertes avant/après récolte (y compris la transformation et la distribution) des fruits, légumes, racines et tubercules pourrait être une priorité dans les pays à revenu faible/intermédiaire inférieur. De même, des solutions de chaîne du froid à faible coût et à faible consommation d'énergie (par exemple, des refroidisseurs par évaporation) et des méthodes de conservation améliorées pour les produits d'origine animale pourraient apporter une contribution remarquable à la réduction du déficit en vitamine B12. Cela nécessiterait des investissements dans les infrastructures, l'innovation, les machines, l'emballage et le stockage, ainsi qu'une coopération multipartite pour la sensibilisation et le transfert de technologie et de connaissances35. Les pénuries alimentaires, les phénomènes météorologiques extrêmes et les perturbations de la chaîne d'approvisionnement peuvent obliger les agriculteurs à récolter trop tôt ou trop tard, entraînant des pertes de nourriture. Par conséquent, d'autres mesures efficaces comprennent l'établissement de normes, des garanties de prix pour les agriculteurs, des systèmes d'information sur le marché et des programmes de marchés publics33,36. Enfin, ces mesures préventives peuvent être combinées avec des solutions en bout de chaîne telles que la redistribution et le don des excédents des points de vente au détail et des exploitations agricoles via des réglementations appropriées et des incitations financières33,36.

Dans les pays où les rendements potentiels ne sont pas atteints, les petits exploitants agricoles peuvent bénéficier d'une utilisation accrue d'intrants pour augmenter les rendements37,38. La diversification des exploitations et l'intégration d'animaux (poissons et bétail) dans la production végétale créent une circularité des sous-produits, de sorte que les résidus de récolte sont utilisés comme aliments pour animaux, tandis que le fumier animal est utilisé comme engrais38. Cela favoriserait également la diversification des revenus des agriculteurs et éviterait des coûts alimentaires gonflés tout en comblant les lacunes en vitamines A et B12. Pour les légumes, l'accès aux marchés et à des semences de haute qualité sont importants pour stimuler la productivité, car les petits exploitants aux ressources limitées représentent plus de la moitié de la production mondiale de légumes38,39. Les programmes de biofortification peuvent également être efficaces pour améliorer les apports en éléments nutritifs issus de la production primaire9,40. Depuis la révolution verte, les denrées de base ont reçu la plupart des subventions agricoles, des investissements du secteur privé et de la recherche agricole41,42, favorisant une croissance substantielle des rendements des principales sources d'énergie, de protéines et de matières grasses (par exemple, les céréales et les oléagineux)43. Cela a entraîné une déconnexion entre les défis émergents de la malnutrition et les politiques alimentaires41. Pour des impacts à long terme, des investissements dans les infrastructures, l'innovation, le renforcement des capacités et la recherche et le développement sont nécessaires.

La réduction des émissions provenant de la production animale a un potentiel d'atténuation substantiel, car les produits d'origine animale sont essentiels pour combler le déficit en vitamine B12. Amélioration de la gestion du bétail grâce à de meilleures pratiques d'alimentation (par exemple, amélioration de la digestibilité des aliments grâce à la supplémentation en lipides) et des services vétérinaires, amélioration de la gestion du fourrage et des prairies, gestion communautaire des parcours, modification de la proportion du troupeau consacrée à la reproduction et rajeunissement le premier vêlage fait partie des interventions les moins coûteuses disponibles44,45. L'accès à des prêts à faible taux d'intérêt peut faciliter de tels investissements, mais le régime foncier et d'autres politiques publiques de soutien doivent être garantis pour qu'ils soient bénéfiques pour les petits exploitants46. Néanmoins, la production animale durable dans les pays à faible revenu nécessite davantage de recherches qui tiennent compte des contextes agro-environnementaux locaux/régionaux spécifiques15,45. Les services de vulgarisation et de soutien, les programmes de protection de la production, la sécurité foncière, l'accès aux marchés et aux prêts abordables, et les programmes d'assurance sont tous des instruments prometteurs pour parvenir à des systèmes alimentaires sensibles à la nutrition et durables40,46.

Les forces du marché ont le potentiel de promouvoir la meilleure utilisation des ressources liées à l'alimentation si les politiques sont adaptées en conséquence47. Actuellement, le commerce alimentaire international améliore la disponibilité des éléments nutritifs dans une bien moindre mesure dans les pays à revenu faible et intermédiaire de la tranche inférieure dont la production est insuffisante7. Pour aggraver ce problème, l'intensité des émissions de la production de nutriments est beaucoup plus élevée dans la plupart de ces pays en raison de la faible productivité (Fig. 1). Par conséquent, les modèles commerciaux actuels ne sont pas optimaux pour la sécurité nutritionnelle ou l'atténuation du changement climatique. En outre, la limitation des ressources, associée au changement climatique, rend plusieurs pays à faible revenu de plus en plus dépendants des importations48. Par conséquent, la promotion des échanges entre les pays ayant des excédents de production et des intensités d'émissions plus faibles et les pays ayant des déficits de production et une intensité d'émissions plus élevée pourrait aider à combler les lacunes en éléments nutritifs à des émissions plus faibles. Les droits de douane moyens appliqués sur les produits laitiers, la viande et les fruits de mer — élevés dans la plupart des pays à faible revenu7 — pourraient être abaissés de manière sélective pour combler les lacunes en vitamine B1249. En outre, l'internalisation des émissions de produits alimentaires (par exemple, les ajustements fiscaux aux frontières et les mesures climatiques dans les accords commerciaux régionaux) pourrait faciliter les schémas commerciaux dans lesquels les nutriments circulent des pays à faible intensité d'émissions vers ceux à plus forte intensité d'émissions29. Cela inverserait la situation où moins de la moitié des flux provenaient de pays à faible intensité d'émissions vers ceux à plus forte intensité, rendant le commerce mondial des nutriments inefficace en tant que mécanisme d'atténuation50.

Il existe un consensus croissant sur l'importance de la transformation des systèmes alimentaires, impliquant des interventions basées sur la production et la consommation, pour lutter simultanément contre le changement climatique et la malnutrition1,18. Des mesures ciblées, étayées par des ensembles de données complets et une modélisation rigoureuse, sont essentielles pour des politiques efficaces16,51. Ici, nous avons développé un ensemble de données nationales multidimensionnelles à haute résolution qui combine les besoins en nutriments alimentaires, la production, le commerce et les émissions de GES autres que le CO2 qui en résultent. Avec un modèle d'optimisation, nous avons évalué les émissions minimales associées à la réduction du déficit en nutriments (pour l'énergie et six nutriments) dans cinq scénarios d'intervention respectueux du climat, 196 produits agroalimentaires et 128 pays. Contrairement aux changements alimentaires massifs, une approche courante dans la littérature8,31, nous avons identifié des sources alimentaires prioritaires spécifiques à chaque pays qui comblent le déficit en nutriments avec les émissions les plus faibles.

Les interventions visant à remédier aux inefficacités à la maison, par exemple, la réduction des pertes et des déchets et des émissions du bétail, avaient un potentiel plus élevé d'atténuation des émissions par rapport à l'importation du partenaire le moins intensif en émissions. De plus, lorsque les émissions du transport sont incorporées, qui peuvent atteindre jusqu'à 3 Gt CO2 an-1 à l'échelle mondiale52, combler le déficit en nutriments via le commerce peut offrir des potentiels d'atténuation plus faibles. Nos résultats indiquent que la réduction de moitié des pertes et gaspillages alimentaires et l'amélioration de la productivité agricole peuvent réduire les émissions jusqu'à 42 % tout en comblant le déficit en éléments nutritifs. Les interventions à domicile sont également susceptibles d'être favorables aux pauvres car, dans le cas contraire, la substitution des importations pourrait nuire aux producteurs des pays à faible revenu18.

En termes de sources alimentaires, notre résolution élevée sur les produits, par opposition aux bilans alimentaires agrégés8 souvent cités, offre une évaluation plus nuancée non seulement du déficit en nutriments, mais également des sources alimentaires prioritaires par pays. L'augmentation de la production de légumes, de racines et de tubercules et de viande de non-ruminants contribuerait à combler le déficit nutritionnel mondial avec les émissions les plus faibles et entraînerait une augmentation de 10 à 23 % de la production calorique mondiale d'ici 2030. Cela se traduit par une réduction de la part des céréales. dans les paniers de production/approvisionnement alimentaire, comme cela est également suggéré dans la littérature8,18,31,39,53. Nos résultats confirment l'importance de remédier aux pertes et à la productivité de la production de légumes et de fruits13,18,54.

Notre modèle suppose que toute augmentation de la production est associée à une augmentation de la productivité totale des facteurs et exclut les émissions dues au changement d'affectation des terres en raison d'un manque d'ensembles de données à haute résolution spécifiques aux produits qui permettent une cartographie prospective de différents produits avec le changement des terres cultivées et des pâturages et changements associés dans la biomasse, comme c'est la pratique courante dans les approches de modélisation dynamique19,31. Par conséquent, les émissions qui en résultent sont potentiellement sous-estimées, en particulier dans les régions proches des rendements atteignables. Néanmoins, les terres agricoles abandonnées pourraient également être remises en culture dans des régions telles que l'Amérique du Nord, l'Europe, l'Asie orientale et centrale et l'Océanie. Nos résultats peuvent également être intégrés à des modèles de culture pour cartographier où les modèles de culture sensibles au climat et à la nutrition conviennent.

Notre modèle peut être étendu pour inclure d'autres contraintes environnementales et nutritionnelles14,15,16. Étant donné que nous nous concentrons sur le double fardeau de la malnutrition, c'est-à-dire la dénutrition et les carences en micronutriments, nous n'avons ni fixé de limite supérieure ni visé à réduire les calories pour faire face à la surconsommation. Cependant, nous avons exclu les sources riches en énergie et pauvres en micronutriments, sur la base de la façon dont elles sont actuellement consommées, par exemple, les cultures sucrières et oléagineuses, de l'intrant d'optimisation, car nous visons à traiter simultanément le double fardeau de la malnutrition et ces sources alimentaires ont tendance à favoriser la surconsommation calorique. Ceci est similaire au scénario « sans sucre » dans la littérature8. Par conséquent, l'augmentation requise de la production calorique globale était comprise entre 10 % et 23 % en raison de la sélection d'aliments riches en nutriments tels que les légumes par le modèle d'optimisation. D'autre part, la lutte contre la surconsommation, en particulier de produits d'origine animale, dans les pays à revenu élevé est primordiale pour faire face à la syndémie mondiale1,8,31,55, avec une mise en garde pour les pays à faible revenu où la dénutrition et les carences en micronutriments nécessitent une consommation accrue de produits d'origine animale. produits21,31. Enfin, notre champ d'application se limite à la disponibilité, l'un des quatre piliers (c'est-à-dire la disponibilité, l'accessibilité, l'utilisation et la stabilité) de la sécurité nutritionnelle, et cet approvisionnement adéquat n'équivaut pas nécessairement à un apport adéquat8. Néanmoins, sans un approvisionnement adéquat, une distribution égale à elle seule ne suffit pas, avec la mise en garde que des mesures complémentaires, par exemple, l'enrichissement, sont également importantes pour améliorer l'approvisionnement en nutriments, tels que le fer et la vitamine A, en particulier à partir des céréales et des huiles végétales.

Le changement climatique crée de nouveaux défis pour la disponibilité des nutriments et l'accès économique à des aliments nutritifs, en particulier dans les pays à faible revenu55. Les réponses économiques et les variations potentielles des prix, de l'offre, de la demande et de l'accès doivent donc être prises en compte pour les politiques intégrées. Par exemple, on constate que les gains de productivité encouragent l'expansion des terres dans les secteurs non alimentaires18, ce qui nécessite des instruments complémentaires tels que la fiscalité18,44. Malgré les limites concernant les effets de rebond dans les modèles statiques comme le nôtre, les modèles économiques basés sur la valeur manquent d'autres dimensions telles que les limites biophysiques et la préservation des bilans de masse et d'énergie56. En incorporant des modèles de production animale et de culture, nos scénarios peuvent directement éclairer le débat sur les systèmes alimentaires durables. Par exemple, compte tenu de l'urgence de la syndémie mondiale et des difficultés à réaliser des changements alimentaires à grande échelle, quels approvisionnements alimentaires doivent être augmentés pour contribuer à la transformation du système alimentaire ?

Sans imposer de changements drastiques dans les paniers alimentaires actuels (et donc dans les régimes alimentaires), l'augmentation de la production de produits à faible intensité d'émissions qui fournissent l'ensemble des nutriments manquant dans les approvisionnements nationaux pourrait combler les lacunes en nutriments et atténuer considérablement le climat. Cela implique une image différente de celle suggérée par la plupart des modèles de demande alimentaire mondiale. Alors que la littérature suggère jusqu'à 30 % d'augmentation de la demande alimentaire totale (calories) liée au revenu entre 2010 et 203017, nous proposons une approche basée sur les besoins physiologiques47. Nos résultats suggèrent qu'une augmentation de la production inférieure à 24 % par rapport à 2015 suffirait à combler le déficit mondial en nutriments d'ici 2030, avec 42 % d'émissions de GES en moins par rapport au scénario BaU, dans lequel le déficit en nutriments persiste.

De nombreux pays ne produisent pas et/ou n'importent pas suffisamment de nutriments pour répondre à l'apport nutritionnel recommandé, une estimation de l'apport quotidien nécessaire pour répondre aux besoins de 97,5 % des individus en bonne santé dans un groupe de population différencié par l'âge et le sexe, pour leurs populations7. Nous avons obtenu l'ensemble de données pour la production, le commerce et l'approvisionnement totaux de nutriments au niveau national à partir de la réf. 7 et méthodologie pour estimer les besoins en nutriments au niveau de la population à partir de la réf. 57. Ceux-ci couvrent l'apport en éléments nutritifs (énergie, protéines, fer, zinc, vitamine A, folate et vitamine B12) provenant des cultures, de l'élevage et des produits de la mer. Les estimations de l'apport de nutriments tiennent compte de la part des cultures qui sont données aux animaux (voir réf. 57 pour plus de détails). Pour une meilleure représentation des approvisionnements en éléments nutritifs, nous avons converti les graines oléagineuses en huiles végétales sur la base de la part des graines oléagineuses transformées par rapport à leur approvisionnement national par produit respectif (tableau de données étendu 4). Enfin, nous avons soustrait la part des utilisations non alimentaires, en utilisant les bilans alimentaires58, en raison de l'utilisation de volumes importants d'oléagineux et de leurs dérivés pétroliers (par exemple, l'huile de lin, l'huile de soja et l'huile de colza) à des fins de carburant (c'est-à-dire biodiesel).

Nous avons estimé les futurs besoins en nutriments au niveau de la population sur la base des prévisions démographiques médianes pour 203012 et en suivant une approche établie d'adéquation des nutriments qui compare les approvisionnements en nutriments au niveau des pays aux besoins ajustés en fonction de l'âge et du sexe57. Étant donné que les besoins en zinc et en fer doublent presque pour le zinc et quadruplent pour le fer pendant la grossesse, des taux de fécondité plus faibles diminuent les besoins globaux en ces nutriments.

La différence entre les approvisionnements en éléments nutritifs (c'est-à-dire l'offre = la production intérieure + le commerce net − les pertes et le gaspillage alimentaires) et les besoins a fourni des écarts d'approvisionnement au niveau national pour chaque élément nutritif, comme le montre l'équation (1). Nous avons quantifié l'approvisionnement en éléments nutritifs en 2015 selon les schémas actuels de perte et de gaspillage alimentaires (c'est-à-dire, FLW) en utilisant les taux de perte et de gaspillage spécifiques à la région et au groupe d'aliments fournis par la réf. 59 où p représente les nutriments, a représente les pays et c représente les produits alimentaires (C étant le nombre total de produits alimentaires). Dans l'équation (1), la production de nutriments, c'est-à-dire \({\mathrm{NP}}_{a,c}^p\), fait référence au poids avant les pertes agricoles moins les exportations, que nous avons ajusté en ajoutant les valeurs déclarées en excluant les pertes de récolte par l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAOSTAT).

L'équation (1) considère les cinq différents types de perte et de gaspillage (LW) comme des valeurs proportionnelles. Par exemple, si la perte agricole est de 5 % de la production, alors le LW pour la perte agricole, \({\mathrm{LW}}_{a,c}^{{\mathrm{FL}}}\), devient 0,95 . Les types de pertes et de déchets comprennent : les pertes agricoles (FL), les pertes après récolte (PHL), les pertes de traitement et d'emballage (PPL), les pertes de distribution (DL) et les ordures ménagères (HW). Nous avons supposé un approvisionnement constant, donc des écarts d'approvisionnement, pour chaque scénario. Par conséquent, les émissions associées à la réduction du déficit en éléments nutritifs variaient en fonction (1) de l'augmentation de la production nécessaire pour combler ces écarts et/ou (2) de l'intensité des émissions de la production.

Nous avons développé un indicateur composite pour quantifier l'intensité des émissions hors CO2 à la ferme de la production agricole nationale à utiliser comme intrant pour l'optimisation (équation (5)). Réf. 60 fournit un ensemble de données complet sur les émissions du cycle de vie de 188 produits de 119 pays. Cependant, la plupart des cultures (à l'exclusion du maïs) et des produits de l'élevage dans cet ensemble de données proviennent des principaux pays producteurs, ce qui ne permet pas de révéler les différences entre les pays à différents niveaux de revenu. Par conséquent, nous avons choisi d'utiliser des estimations d'émissions basées sur les processus selon l'approche de niveau I du GIEC (2006)28 et de tenir compte de l'hétérogénéité des facteurs d'émissions dans différentes régions agro-écologiques.

Nous avons obtenu les données de la base de données FAOSTAT (révision 2020)61. Les estimations des émissions de FAOSTAT suivent l'approche de niveau I des lignes directrices du GIEC pour les inventaires nationaux de GES28. Nous nous sommes concentrés sur les émissions de GES autres que le CO2 provenant de l'agriculture, en excluant les émissions dues au changement d'affectation des terres (par exemple, la conversion des forêts en terres cultivées/prairies) en raison de l'absence d'attribution spécifique au produit qui nous permettrait de lier la croissance de la production (par exemple, augmentation de la production de légumes) avec un changement d'affectation des terres correspondant. En revanche, les émissions provenant des résidus de culture et de l'utilisation d'engrais sont directement attribuables aux produits sources.

Nous avons inclus 128 pays (tableau de données étendu 1) avec des données comparables pour la production, le commerce bilatéral au niveau des produits et les émissions de GES. Nous avons utilisé les valeurs moyennes des émissions de GES pour la période 2013-2015 afin de lisser les fluctuations annuelles61. Nous avons utilisé la mesure la plus largement utilisée, le potentiel de réchauffement planétaire sur 100 ans (GWP100), du sixième rapport d'évaluation (AR6) du GIEC dans nos calculs (CH4 d'origine non fossile : 27 ; N2O : 273)62.

Notre champ d'émissions couvrait la riziculture (CH4 provenant de la décomposition de la matière organique dans les rizières), les engrais synthétiques (émissions directes de N2O provenant de la nitrification et de la dénitrification, et émissions indirectes provenant des processus de volatilisation/redépôt et lessivage), les résidus de culture (N2O provenant de la décomposition des résidus laissés sur les sols), brûlage des résidus de culture (CH4 et N2O provenant de la combustion des résidus de culture), fermentation entérique (CH4 provenant de la rumination dans le tube digestif), gestion du fumier (CH4 et N2O provenant de la décomposition du fumier), fumier appliqué sur sols (émissions directes de N2O dues à la nitrification et à la dénitrification, émissions indirectes dues aux processus de volatilisation/redépôt et de lessivage du fumier appliqué sur les terres cultivées) et fumier laissé sur les pâturages (émissions directes de N2O dues à la nitrification et à la dénitrification, et émissions indirectes des processus de volatilisation/re-déposition et de lessivage du fumier laissé sur les pâturages par les animaux en pâturage)61. Le fumier appliqué sur les sols est considéré comme un engrais organique et affecté aux émissions provenant de la production agricole.

Bien que des évaluations récentes montrent que la part des émissions totales du système alimentaire mondial liées à la consommation d'énergie augmente3,63, nous avons exclu les émissions liées à la consommation d'énergie dans cette étude car les données mondiales spécifiques aux produits manquaient. Les interventions visant à atténuer les émissions liées à la consommation d'énergie sont similaires à celles d'autres secteurs économiques tels que l'industrie et les transports, de sorte que leurs intensités d'émissions sont principalement déterminées par le mix énergétique, qui peut être décarboné en augmentant la quantité d'énergies renouvelables et d'innovations technologiques telles que l'électrification des transports.

Les émissions des cultures couvrent la partie non fourragère utilisée pour la consommation humaine directe et sont différenciées par produit et par pays. La part des cultures dans l'alimentation du bétail a été obtenue à partir des bilans alimentaires de FAOSTAT (voir réf. 57 pour plus de détails). Nous avons également soustrait la quantité de cultures utilisées comme aliments pour l'aquaculture (c'est-à-dire les aliments aquacoles). Comme toute l'aquaculture n'est pas nourrie, nous avons utilisé plusieurs sources différentes pour assurer une comptabilisation fiable et complète des émissions. Réf. 64 fournit la part de l'aquaculture qui est nourrie pour 11 espèces de poissons : carpes, tilapias, crevettes, silures, poissons marins, saumons, crustacés d'eau douce, autres poissons diadromes, chanos, truites et anguilles. L'étude fournit également des données sur la part des sources de poisson (farine et huile de poisson) dans leurs aliments composés en plus des ratios poisson-dans-poisson-sortie. Sur la base de ces informations, nous avons calculé la part provenant de sources autres que le poisson, car nous nous intéressons aux émissions de GES provenant des cultures en croissance utilisées comme aliments pour animaux. Réf. 65 ont estimé la part des sources de cultures individuelles (maïs, soja, blé, légumineuses et autres cultures oléagineuses) dans les aliments aquacoles au niveau régional. Cependant, les aliments aquacoles ne sont pas entièrement constitués de ces sources végétales. Pour corriger cela, nous avons combiné les ratios65 de cet aliment régional à base de cultures avec la part des sources végétales dans l'aquafeed64. Le tableau de données étendu 8 montre les ratios d'utilisation d'aliments aquatiques qui en résultent pour les produits à base de maïs, de soja, de blé, de légumineuses et d'autres cultures oléagineuses pour l'aquaculture nourrie.

Enfin, nous avons estimé l'équivalent en culture primaire des sources d'aliments aquacoles à partir du soja et d'autres cultures oléagineuses souvent utilisées comme sous-produits (par exemple, farine et tourteau) dans les aliments aquacoles66. Le tableau de données étendu 9 montre les facteurs de conversion qui sont utilisés dans ces calculs67. Nous avons utilisé la moyenne pondérée des principaux producteurs (dont la production cumulée représente ≥80 % de la production mondiale). Nous avons supposé que les autres utilisations aquacoles des cultures oléagineuses étaient principalement le colza et les graines de tournesol. Par conséquent, nous avons dérivé les ratios aliments aquacoles/approvisionnement par culture et par pays (βc,a), que nous avons utilisés pour estimer le déficit en éléments nutritifs.

Émissions totales de GES provenant des résidus de culture (\({\mathrm{GHG}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Crop}}\,{\mathrm{residues}}}\)), brûlage des résidus de culture (\({\mathrm{GES}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Culture}}\,{\mathrm{résidus}},\,{\mathrm{brûlure}}}\)) et la culture du riz (\({\mathrm{GHG}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Paddy}}\,{\mathrm{riz}}}\)) ont été calculés pour chaque produit végétal ( c), pays (a) et scénario(s) d'intervention. Nous avons attribué les émissions des (\({\mathrm{GHG}}_{s,\,a,c}^{{\mathrm{Synthetic}}\,{\mathrm{engrais}}}\)) et organiques ( \({\mathrm{GES}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Organique}}\,{\mathrm{engrais}}}\)) engrais aux sources alimentaires respectives sur la base des données sur l'utilisation des engrais par cultures68 comme détaillé dans le tableau de données étendu 2. Les émissions totales des cultures au niveau national ont été calculées selon l'équation (2) où θc,a représente le ratio alimentation animale/approvisionnement pour un pays et un produit donnés (calculé sur la base des bilans alimentaires58 et βc,a montre le rapport aquafeed (c'est-à-dire les aliments pour l'aquaculture) à l'offre (voir le tableau de données étendu 7) pour un pays et un produit donnés 64, 65. Le rapport des cultures qui ne sont pas détournées vers le bétail ou l'aquaculture est donné par γ .

Les émissions du bétail comprenaient celles de la fermentation entérique (\({\mathrm{GHG}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Enteric}}\,{\mathrm{fermentation}}}\)), la gestion du fumier \(\left( {{\mathrm{GES}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Fumier}}\,{\mathrm{gestion}}}} \right)\), fumier laissé sur pâturage \(\left( {{\mathrm{GHG}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Fumier}}\,{\mathrm{left}}\,{\mathrm{on}}\ ,{\mathrm{pâturage}}}} \right)\), les engrais appliqués aux prairies (\({\mathrm{GHG}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Synthetic}}\,{ \mathrm{engrais}}}\) et \({\mathrm{GHG}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Organic}}\,{\mathrm{engrais}}}\)) et les cultures fourragères (\(\theta _{c,a} \times {\mathrm{GES}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Cultures}}}\)) qui sont cultivées dans le pays (voir Tableau de données 6 pour la consommation de cultures fourragères par groupe de bétail). Nous avons attribué les émissions des cultures destinées au bétail (c'est-à-dire la part des cultures utilisées comme aliments pour le bétail et la volaille selon les bilans alimentaires de FAOSTAT (voir réf. 57) des émissions des cultures au type de bétail respectif en fonction de la quantité relative de cultures vivrières estimées être consommées par les ruminants, les porcs et la volaille69 (part de consommation par animal donnée dans le tableau de données étendu 5). L'utilisation d'engrais par les cultures (tableau de données étendu 2)68 comprend également les engrais appliqués sur les prairies. des émissions des engrais synthétiques (\({\mathrm{GHG}}_{s,a,c}^{{\mathrm{Synthetic}}\,{\mathrm{engrais}}}\)) aux animaux respectifs sur la base de la part des animaux nourris à l'herbe par type d'animal, par exemple, les ruminants, les porcs et la volaille 69. Les émissions totales du bétail au niveau national ont été calculées selon l'équation (3) pour chaque produit de l'élevage (c), pays (a) et scénario d'intervention ( s):

L'intensité des émissions de la production de nutriments, à des fins de visualisation dans la Fig. 1, est calculée en divisant simplement les émissions totales de GES (\({\mathrm{GHG}}_{s,a,c}\)) par chaque nutriment (par exemple, protéines) (voir Production, approvisionnement et carence en nutriments alimentaires). Afin de construire notre modèle d'optimisation, nous avons calculé l'intensité des émissions de GES (c'est-à-dire \(I_{s,a,c}^{p = {\mathrm{énergie}}}\)) de la disponibilité calorique unitaire (c'est-à-dire production nationale moins les pertes et gaspillages alimentaires59) :

Nous avons présenté cinq scénarios d'intervention respectueux du climat liés à la productivité des cultures et de l'élevage, aux pertes et gaspillages alimentaires et au commerce. Sur la base des hypothèses imposées par chaque scénario, l'intensité des émissions de la disponibilité énergétique (représentée par \(I_{s,a,c}^{p = {\mathrm{énergie}}}\)) a changé et nous avons calculé la production agricole nécessaire satisfaire ou dépasser les besoins au niveau de la population en énergie, protéines, fer, zinc, vitamine A, vitamine B12 et folate (voir Production, approvisionnement et carence en nutriments alimentaires) avec les émissions minimales en conséquence.

Selon les schémas actuels de perte et de gaspillage alimentaires et de productivité (D-CP-FLW), l'intensité des émissions (\(I_{s,a,c}^{p = {\mathrm{énergie}}}\) où s = D- CP-FLW) a été calculé sur la base des émissions actuelles, \({\mathrm{GHG}}_{s,a,c}\) et des modèles de productivité de 2015.

Les pertes surviennent avant et après la récolte, et pendant la transformation, l'emballage et la distribution, tandis que les déchets se produisent au niveau des ménages et de la vente au détail. Parce qu'il n'y a pas d'évaluation systématique de l'étendue des pertes et gaspillages alimentaires réductibles dans différentes régions (comme c'est le cas pour la productivité), nous avons supposé une réduction de 50 % du scénario de demi-perte et gaspillage (HLW) conformément à la cible 12.3 de l'ODD 12, qui vise à réduire de moitié le gaspillage alimentaire au niveau des détaillants et des consommateurs70. Pour les cultures sucrières, nous avons supposé le même taux de perte et de gaspillage que les cultures oléagineuses et les légumineuses.

En fonction de l'étape à laquelle la perte/le gaspillage s'est produit conformément à la description de la réf. 59, l'apport en éléments nutritifs a été calculé en divisant par deux les taux de perte et de gaspillage (équation (1)). En conséquence, par exemple, si la perte agricole est à l'origine de 5 %, réduire de moitié la perte agricole entraînerait \({\mathrm{LW}}_{a,c}^{{\mathrm{FL}}} = 0,975\) . Parce que nous avons supposé un approvisionnement et des lacunes constants en éléments nutritifs, la réduction de moitié des pertes et du gaspillage a entraîné une réduction des émissions de référence et des émissions supplémentaires grâce à une intensité d'émissions moindre de la disponibilité énergétique \(\left( {I_{s,a,c}^{p = {\ mathrm{énergie}}}} \right)\).

Sous les modèles de productivité actuels (CP), nous avons supposé l'intensité actuelle (2013-2015) des émissions de la production (c'est-à-dire la teneur en éléments nutritifs d'un produit donné/émissions de GES basées sur la production) pour chaque pays (a). Pour les scénarios de productivité accrue (D-IP-FLW et D-IP-HLW), nous avons suivi des approches légèrement différentes pour les cultures et le bétail. Pour les cultures, nous avons considéré la fermeture de l'écart de rendement. Nous avons utilisé les résultats du modèle Global Agro-Ecological Zones (GAEZv3), qui comprennent des estimations spatialement résolues des rendements potentiels pour des dizaines de cultures individuelles dans des conditions agro-climatiques, de sol, de terrain et de gestion spécifiques71. Pour quantifier les écarts de rendement, nous avons comparé les rendements historiques des cultures avec les rendements potentiels en cas d'utilisation intensive d'intrants. Nous avons ensuite estimé les besoins en engrais azotés (N) supplémentaires pour atteindre ces rendements à fort apport estimés au niveau régional37. Nous avons supposé que les augmentations de rendement ont été obtenues grâce à l'utilisation accrue d'engrais synthétiques uniquement et avons estimé les émissions qui en résultent. Les rendements potentiels et les besoins en engrais ont été estimés au niveau régional et réduits pour obtenir des estimations au niveau national (voir les tableaux supplémentaires 1 et 2). La quantification des émissions de GES des engrais a suivi l'approche de niveau 128, qui suppose un facteur d'émission par défaut de 0,01 kg N2O–N (kg N)−1.

Pour la productivité de l'élevage, nous avons utilisé l'atténuation potentielle des intensités d'émissions estimées par le Modèle mondial d'évaluation environnementale de l'élevage (GLEAM)44. Le modèle quantifie les impacts environnementaux de la production animale tout au long de son cycle de vie et s'appuie sur des scénarios d'adaptation et d'atténuation pour un secteur de l'élevage plus durable. Il fournit la portée de l'atténuation dans le secteur de l'élevage à l'échelle mondiale pour cinq espèces animales et sous forme d'études de cas pour cinq régions du monde qui sont applicables à moyen terme (par exemple, jusqu'à deux décennies) (Tableau de données étendu 5). Au-delà des bovins, des porcs et des volailles couverts par le modèle GLEAM, les camélidés sont également une bonne source de nutriments dans certaines régions. Ils se produisent principalement dans les terres marginales des pays arides d'Afrique (par exemple, les chameaux en Afrique du Nord et dans les pays sahéliens), d'Asie (les chameaux en Asie occidentale et centrale) et d'Amérique du Sud (alpagas et lamas dans la région andine), et sont souvent gardés pour la puissance de traction. À cet égard, tout produit alimentaire, comme le lait et la viande, fournit un revenu supplémentaire plutôt que d'être la principale source de revenu pour l'exploitation. Par conséquent, nous ne les avons pas traités comme des animaux de ferme ordinaires et n'avons supposé aucune augmentation de l'intensité de leurs émissions. Les potentiels d'atténuation ont été quantifiés sur la base d'une sortie constante dans le modèle GLEAM.

La qualité des aliments pour animaux ainsi que la santé et l'élevage des animaux sont des facteurs essentiels pour améliorer la productivité de l'élevage dans les pays à revenu faible/moyen inférieur72. Nous avons choisi cette approche pour éviter d'imposer les mêmes schémas de productivité aux pays en développement qu'aux pays industrialisés (c'est-à-dire des systèmes de production intensifs). Le modèle donne également une ventilation des impacts de différents scénarios d'intervention au niveau de l'animal, du troupeau, de l'unité de production et de la chaîne d'approvisionnement. Il s'agit notamment de l'optimisation de la digestibilité des aliments, de la santé et de la mortalité animales, de la génétique, de la gestion des prairies et de la gestion du fumier pour les ruminants et les monogastriques, en plus de l'efficacité énergétique et des digesteurs anaérobies pour la production porcine44. Nous n'avons considéré que les interventions sur la qualité des aliments (par exemple, la digestibilité), la gestion du pâturage, la gestion du fumier et la réduction de la mortalité. Les taux de conversion alimentaire sont supposés être constants et les émissions provenant des cultures fourragères ont changé conformément aux émissions liées aux cultures dans les scénarios de productivité combinés.

L'intensité des émissions (\(I_{s,a,c}^{p = {\mathrm{energy}}}\), où s = D-IP-FLW) a été calculée sur la base des changements liés aux cultures et à l'élevage. Émissions de GES (\({\mathrm{GHG}}_{s,a,c}\)) et changements dans la production agricole par unité d'émission associés à la réduction de l'écart de rendement des cultures.

Dans le scénario D-IP-HLW, l'intensité des émissions (\(I_{s,a,c}^{p = {\mathrm{energy}}}\), où s = D-IP-HLW) impliquait des changements dans les cultures et les émissions de GES liées à l'élevage et la baisse des besoins de production en raison d'une plus grande part de la production disponible pour la consommation.

Contrairement aux scénarios basés sur la production intérieure, la fonction objectif incluait l'intensité des émissions de la production chez les partenaires exportant vers le pays donné a sous T-CP-FLW. Nous avons construit la fonction objectif avec les partenariats et paniers commerciaux bilatéraux existants sur la base des données fournies par la FAO dans le domaine de la matrice commerciale détaillée73. Toute augmentation du volume des exportations de leurs partenaires commerciaux était censée être satisfaite par des augmentations correspondantes de la production. Ainsi, la consommation apparente (par exemple, l'offre) dans les pays exportateurs est restée inchangée. \(I_{s,a,c}^{p = {\mathrm{énergie}}}\), où s = T-CP-FLW, était égal à \(I_{s,a,c}^{p = {\mathrm{énergie}}}\), où s = D-CP-FLW, pour tous les pays et produits.

Nous avons appliqué une programmation linéaire pour identifier la production supplémentaire (mesurée en termes caloriques) requise pour un pays (a) et un produit (c) donnés dans le cadre d'un ou plusieurs scénarios d'intervention afin de combler le déficit en nutriments tout en minimisant les émissions de GES autres que le CO2 du système alimentaire. . La fonction objectif a minimisé les émissions de GES provenant de la production supplémentaire de sorte que l'approvisionnement en tous les nutriments était suffisant pour répondre aux besoins alimentaires nationaux sur la base de la production existante et des paniers commerciaux bilatéraux pour chaque pays. Par conséquent, la production supplémentaire fait référence à la production intérieure d'un pays donné a selon des scénarios basés sur la production intérieure (D-CP-FLW, D-CP-HLW, D-IP-FLW et D-IP-HLW). En revanche, dans le scénario commercial (T-CP-FLW), il se réfère à la production supplémentaire chez les partenaires dont le pays a importe. De même, \(I_{s,a,c}^{p = {\mathrm{énergie}}}\) représente l'intensité des émissions nationales dans des scénarios basés sur la production nationale, alors qu'il représente le vecteur de l'intensité des émissions chez les partenaires exportant vers le pays donné a. La composition des paniers de production et d'échanges (c'est-à-dire le nombre de produits individuels) est restée la même, bien que la contribution relative par source alimentaire ait changé, avec l'hypothèse que les régimes alimentaires n'observent pas de changements radicaux dans leur composition (par exemple, l'élimination complète de certains aliments des régimes alimentaires et l'introduction de nouveaux produits alimentaires absents des paniers alimentaires actuels).

où \({\mathrm{NP}}_{s,a,c}^{p = {\mathrm{énergie}}}\) est la production de nutriments de l'énergie alimentaire (c'est-à-dire les calories). \(I_{s,a,c}^{p = {\mathrm{énergie}}}\) a été calculé comme décrit dans l'équation (4). \({\mathrm{NER}}_{s,a,c}^p\) est le rapport nutriment/énergie pour chaque nutriment p (c'est-à-dire l'énergie, les protéines, le fer, le zinc, la vitamine A, la vitamine B12 et folate), chaque pays a et produit alimentaire c, et \({\mathrm{NER}}_{s,a,c}^p\) = 1 pour p = énergie. \({\mathrm{NG}}_a^p\) est le déficit en nutriments pour chaque nutriment p et pays a. La forme générale de l'équation (5) a été appliquée à chaque pays pour chaque scénario. Nous avons utilisé le solveur HiGHS du package linprog de la bibliothèque SciPy de Python74, qui implémente la méthode du point intérieur et propose une programmation parallèle.

Selon les équations (1) à (5), les émissions associées à la réduction du déficit en nutriments à l'échelle mondiale sont la somme des émissions de référence en 2015 et des émissions supplémentaires résultant de l'augmentation de la production nécessaire pour combler le déficit en nutriments (où A est le nombre total de pays) :

Il existe des incertitudes inhérentes à nos données et à notre approche sous-jacentes. Les plages d'incertitude sont inconnues pour les données de production/commerce provenant de FAOSTAT75, mais l'approche de niveau 1 pour estimer les émissions de GES a des plages d'incertitude connues liées aux facteurs d'émissions par défaut28. Par conséquent, en plus des facteurs par défaut, nous avons inclus des limites inférieures et supérieures pour les facteurs d'émissions utilisés dans l'approche de niveau 1 (c'est-à-dire, Émissions = Données d'activité × Facteur d'émissions) pour estimer les émissions de GES28. Le GIEC (2006)28 fournit des limites inférieures et supérieures soit en pourcentage d'écart par rapport à la valeur par défaut pour certaines sources d'émissions (par exemple, la fermentation entérique) soit en valeur absolue pour d'autres (par exemple, la culture du riz). De plus, certaines sources d'émissions (par exemple, le N2O des sols gérés) ont des émissions directes et indirectes. Dans ce cas, il existe également une incertitude associée à la fraction de lixiviation et de volatilisation. La méthodologie du GIEC suggère le lessivage uniquement dans les régions où le ruissellement se produit. Cependant, le FAOSTAT suppose que le lessivage se produit dans toutes les régions en raison de l'absence d'informations spécifiques à la région61. Nos estimations englobent l'incertitude associée aux deux facteurs et convertissent les valeurs absolues en pourcentage de variation pour faciliter le calcul (par exemple, pourcentage d'écart par rapport à la valeur par défaut). Les plages de facteurs d'émission spécifiques pour chaque source d'émission sont présentées dans le tableau de données étendu 9.

Pour construire des plages d'incertitude, nous avons supposé que nos estimations en trois points (résultats basés sur les facteurs d'émissions par défaut, limites inférieure et supérieure) suivent une distribution de technique d'évaluation et d'examen du programme. Cette distribution est définie par les valeurs les plus probables (c'est-à-dire le mode) et extrêmes (le minimum et le maximum) qu'une variable peut prendre. Nous avons utilisé la fonction qpert du package mc2d du logiciel R pour estimer les 25e et 75e centiles76.

Pour interpréter nos conclusions, nous avons comparé nos résultats à la plage d'émissions autorisées des voies conformes à l'Accord de Paris32. Les émissions admissibles compatibles avec l'Accord de Paris sont estimées en sélectionnant les voies conformes à Paris parmi l'ensemble complet des voies sous-jacentes à l'AR677 du GIEC. L'ensemble a été filtré par des critères d'efforts pour limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C (par exemple, <66 % de chances de dépasser 1,5 °C), maintenir le réchauffement climatique bien en dessous de 2 °C (par exemple, 90 % de chances) et atteindre zéro émission nette dans la seconde moitié du XXIe siècle, afin de rester cohérent avec l'Accord de Paris32.

Conformément à notre champ d'application, nous n'avons considéré que les émissions de CH4 et de N2O du secteur AFOLU en 2030. Pour dériver les émissions de CO2eq, nous avons utilisé les facteurs GWP100 mis à jour du GIEC AR662. Pour garantir davantage la compatibilité avec la portée de notre étude, nous avons ajusté les émissions AFOLU admissibles en fonction de la population mondiale couverte par cette étude (89 % de la population mondiale) sous l'hypothèse d'un partage équitable des GES par habitant. De plus, comme nous n'avons pas inclus les émissions de N2O des sols organiques drainés, qui représentent 2 % des émissions mondiales sans CO2, nous avons rationalisé les émissions sans CO2 autorisées en conséquence. De plus, notre concentration sur les cultures vivrières (c'est-à-dire hors cultures à fibres) correspond à 99 % de la production agricole totale en poids75. Étant donné qu'environ 20 % des émissions agricoles autres que le CO2 provenaient de la production agricole en 2013-2015, cela équivalait à une réduction d'échelle d'environ 0,3 % dans les limites. Par conséquent, nous avons réduit de 14 % les valeurs du 25e (5,03 Gt CO2eq an−1), du 50e (5,43 Gt CO2eq an−1) et du 75e (6,17 Gt CO2eq an−1) centiles à des fins de comparaison avec nos résultats. La plage d'émissions non-CO2 autorisées qui en a résulté était de 4,33 à 5,31 Gt CO2eq an−1.

Des recherches récentes suggèrent que les équivalents de réchauffement du CO2 (CO2we), suivant le nouveau modèle GWP*, pourraient mieux rendre compte du comportement des polluants climatiques à courte durée de vie, tels que le CH4, dans la projection des effets de la température78. Étant donné que l'augmentation des émissions de CH4 était plus faible lorsque l'optimisation a été introduite (Extended Data Fig. 1), par rapport à BaU, en raison d'écarts relativement plus faibles dans les approvisionnements en vitamine B12 et de l'augmentation associée de la production animale (la seule source de vitamine B12 comme intrant à l'optimisation), les recherches futures pourraient améliorer la compréhension des effets de la température sur la diminution de la croissance des émissions de CH4 en utilisant le GWP*. Pour fournir un chiffre illustratif, nous avons présenté nos résultats d'optimisation basés sur les équivalents de réchauffement de CO2 en utilisant le modèle GWP * dans les informations supplémentaires. Il suggère que malgré des potentiels de réchauffement plus faibles suggérés par GWP* parce que les émissions de CH4 diminuent (par exemple, avec des améliorations de la productivité) ou se stabilisent presque (par exemple, avec une optimisation uniquement) par rapport à 2015, la performance relative de nos scénarios respectueux du climat reste robuste pour la méthode d'équivalence choisie, c'est-à-dire CO2we ou CO2eq.

Nous reconnaissons la complexité d'une nutrition adéquate, qui dépend d'un équilibre délicat entre un ensemble diversifié de nutriments ainsi que d'autres déterminants socio-économiques et des conditions de santé sous-jacentes qui ne sont pas pris en compte dans cette étude. De même, l'enrichissement et la supplémentation, présentés comme des options d'intervention basées sur l'alimentation pour combler le déficit en nutriments dans les régimes alimentaires, ne sont pas pris en compte en raison d'un manque de données fiables sur la production/le commerce dans tous les pays et les produits inclus dans notre étude. Plus important encore, il est plus difficile d'estimer la contribution de l'enrichissement dans les pays où le déficit en nutriments est le plus élevé, comme les pays à faible revenu avec une forte proportion de population rurale, car les aliments enrichis peuvent ne pas être accessibles dans les zones rurales et la mise en œuvre est difficile dans moulins à petite échelle9. Voir les informations supplémentaires pour une discussion approfondie de nos hypothèses et de leurs limites.

De plus amples informations sur la conception de la recherche sont disponibles dans le résumé des rapports sur le portefeuille Nature lié à cet article.

Toutes les données d'entrée sont accessibles au public via des sources en ligne, comme indiqué dans les références. Toutes les autres données à l'appui des conclusions de cette étude sont disponibles dans le document. Les données sources sont fournies avec ce document.

Les codes liés à l'optimisation sont accessibles au public via https://github.com/OzgeGe/opt.git. Des informations supplémentaires sont disponibles sur demande.

Une correction à cet article a été publiée : https://doi.org/10.1038/s43016-023-00693-1

Swinburn, BA et al. La syndémie mondiale de l'obésité, de la dénutrition et du changement climatique : le rapport de la Commission Lancet. Lancette 393, 791–846 (2019).

Article Google Scholar

Popkin, BM et al. Personnes obèses et COVID-19 : une perspective globale sur l'épidémiologie et les relations biologiques. Obés. Rév. 21, e13128 (2020).

Article CAS Google Scholar

Crippa, M. et al. Les systèmes alimentaires sont responsables d'un tiers des émissions mondiales de GES anthropiques. Nat. Nourriture 2, 198-209 (2021).

Article CAS Google Scholar

Clark, MA et al. Les émissions du système alimentaire mondial pourraient empêcher d'atteindre les objectifs de changement climatique de 1,5° et 2 °C. Sciences 370, 705–708 (2020).

Article CAS ADS Google Scholar

Rogelj, J. et al. dans Global Warming of 1.5°C (eds Masson-Delmotte, V. et al) 93–174 (Cambridge University Press, 2022) ; https://doi.org/10.1017/9781009157940.004

Zhang, P. et al. Dépenses mondiales de santé consacrées au diabète pour 2010 et 2030. Diabetes Res. Clin. Pratique. 87, 293–301 (2010).

Article Google Scholar

Geyik, O., Hadjikakou, M., Karapinar, B. & Bryan, BA Glob. Sec. Alimentaire 28, 100490 (2021).

Article Google Scholar

Smith, NW, Fletcher, AJ, Dave, LA, Hill, JP & McNabb, WC Utilisation du modèle DELTA pour comprendre le système alimentaire et la nutrition mondiale. J. Nutr. 151, 3253–3261 (2021).

Article Google Scholar

Bose, I., Baldi, G., Kiess, L. & Pee, S. L'analyse "combler le déficit en nutriments": une approche pour renforcer l'analyse de la situation nutritionnelle et la prise de décision en vue d'un changement des politiques et des systèmes multisectoriels. Maternelle. Enfant Nutr. 15, e12793 (2019).

Article Google Scholar

Bajželj, B., Laguzzi, F. & Röös, E. Le rôle des graisses dans la transition vers des régimes alimentaires durables. Lancette Planète. Santé 5, e644–e653 (2021).

Article Google Scholar

Herrero, M. et al. Utilisation de la biomasse, production, efficacité alimentaire et émissions de gaz à effet de serre des systèmes mondiaux d'élevage. Proc. Natl Acad. Sci. États-Unis 110, 20888–20893 (2013).

Article CAS ADS Google Scholar

World Population Prospects 2019 : Standard Projections (Département des affaires économiques et sociales des Nations Unies, 2019) ; https://population.un.org/wpp/Download/Standard/Interpolated/

Mason-D'Croz, D. et al. Écarts entre la production, la demande et la consommation recommandée de fruits et légumes aux niveaux mondial et national : une étude de modélisation intégrée. Lancette Planète. Santé 3, e318–e329 (2019).

Article Google Scholar

DeFries, R. et al. Métriques pour l'agriculture pauvre en terres. Sciences 349, 238-240 (2015).

Article CAS ADS Google Scholar

Mehrabi, Z., Gill, M., Wijk, M., van, Herrero, M. & Ramankutty, N. Politique d'élevage pour le développement durable. Nat. Nourriture 1, 160–165 (2020).

Article Google Scholar

Fanzo, J. et al. Un suivi rigoureux est nécessaire pour guider la transformation du système alimentaire dans le compte à rebours des objectifs mondiaux de 2030. Politique alimentaire 104, 102163 (2021).

Article Google Scholar

van Dijk, M., Morley, T., Rau, ML & Saghai, Y. Une méta-analyse de la demande alimentaire mondiale projetée et de la population à risque de faim pour la période 2010-2050. Nat. Nourriture 2, 494–501 (2021).

Article Google Scholar

Kuiper, M. & Cui, HD Utilisation de la réduction des pertes alimentaires pour atteindre les objectifs de sécurité alimentaire et environnementaux - une recherche de points de levier prometteurs. Politique alimentaire 98, 101915 (2021).

Article Google Scholar

Springmann, M. et al. Aspects sanitaires et nutritionnels des stratégies d'alimentation durable et leur association avec les impacts environnementaux : une analyse de modélisation globale avec des détails au niveau des pays. Lancette Planète. Santé 2, e451–e461 (2018).

Article Google Scholar

Springmann, M. et al. Options pour maintenir le système alimentaire dans les limites environnementales. Nature 562, 519-525 (2018).

Article CAS ADS Google Scholar

Blakstad, MM et al. L'espérance de vie et les impacts environnementaux de l'agriculture à Addis-Abeba peuvent être améliorés grâce à une consommation optimisée de protéines végétales et animales. Nat. Nourriture 2, 291–298 (2021).

Article Google Scholar

van Dooren, C. Un examen de l'utilisation de la programmation linéaire pour optimiser les régimes alimentaires, sur le plan nutritif, économique et environnemental. Devant. Nutr. 5, 48 (2018).

Tuninetti, M., Ridolfi, L. & Laio, F. Productivité en constante augmentation des terres agricoles et de l'eau : une analyse globale multi-cultures. Environ. Rés. Lett. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abacf8 (2020).

Nyathi, MK, Mabhaudhi, T., Van Halsema, GE, Annandale, JG & Struik, PC Analyse comparative de la productivité nutritionnelle de l'eau de vingt légumes - une revue. Agric. Gestion de l'eau 221, 248-259 (2019).

Article Google Scholar

Green, A., Nemecek, T., Smetana, S. & Mathys, A. Réconcilier les besoins nutritionnels régionaux explicites avec la protection de l'environnement au moyen d'une évaluation du cycle de vie nutritionnel. J. Propre. Prod. 312, 127696 (2021).

Article CAS Google Scholar

Chen, C., Chaudhary, A. & Mathys, A. Pertes nutritionnelles et environnementales intégrées dans le gaspillage alimentaire mondial. Resour. Conserv. Recycl. 160, 104912 (2020).

Article Google Scholar

Green, A., Nemecek, T., Chaudhary, A. & Mathys, A. Évaluation des dimensions de durabilité nutritionnelle, sanitaire et environnementale de la production agroalimentaire. Glob. Sec. Alimentaire 26, 100406 (2020).

Article Google Scholar

Lignes directrices du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre (GIEC, 2006).

Blanford, D. Border and Related Measures in the Context of Adaptation and Mitigation to Climate Change. L'état des marchés des produits agricoles (SOCO): Document d'information (FAO, 2018); https://www.fao.org/publications/card/es/c/CA2343EN/

Springmann, M. & Freund, F. Options pour réformer les subventions agricoles du point de vue de la santé, du climat et de l'économie. Nat. Commun. 13, 82 (2022).

Article CAS ADS Google Scholar

Springmann, M. et al. La salubrité et la durabilité des directives alimentaires nationales et mondiales basées sur l'alimentation : étude de modélisation. Br. Méd. J. 370, m2322 (2020).

Article Google Scholar

Schleussner, C., Ganti, G., Rogelj, J. & Gidden, MJ Une classification des voies d'émission reflétant les objectifs climatiques de l'Accord de Paris. Commun. Terre Environ. 3, 135 (2022).

Annonces d'article Google Scholar

Diaz-Ruiz, R., Costa-Font, M., López-i-Gelats, F. & Gil, JM Prévention du gaspillage alimentaire tout au long de la chaîne d'approvisionnement alimentaire : une approche multi-acteurs pour identifier des solutions efficaces. Resour. Conserv. Recycl. 149, 249–260 (2019).

Article Google Scholar

Reynolds, C. et al. Interventions de réduction du gaspillage alimentaire au stade de la consommation - ce qui fonctionne et comment concevoir de meilleures interventions. Politique alimentaire 83, 7–27 (2019).

Article Google Scholar

Stathers, T. et al. Un examen de la portée des interventions pour la réduction des pertes post-récolte en Afrique subsaharienne et en Asie du Sud. Nat. Soutenir. 3, 821–835 (2020).

Article Google Scholar

Lipinski, B. et al. Document de travail sur la réduction des pertes et du gaspillage alimentaires (World Resources Institute, 2013) ; http://www.worldresourcesreport.org

Pradhan, P., Fischer, G., van Velthuizen, H., Reusser, DE & Kropp, JP Combler les écarts de rendement : dans quelle mesure pouvons-nous être durables ? PLoS ONE 10, e0129487 (2015).

Article Google Scholar

Stratton, AE et al. Atténuer les compromis en matière de durabilité à mesure que les systèmes mondiaux de fruits et légumes se développent pour répondre aux recommandations alimentaires. Environ. Rés. Lett. 16, 055010 (2021).

Schreinemachers, P., Simmons, EB & Wopereis, MCS Exploiter le pouvoir économique et nutritionnel des légumes. Glob. Sec. Alimentaire 16, 36–45 (2018).

Article Google Scholar

Hawkes, C., Walton, S., Haddad, L. & Fanzo, J. 42 Politiques et actions pour orienter les systèmes alimentaires vers des régimes alimentaires plus sains pour tous (Centre forFood Policy, City, Univ. London, 2020) ; https://researchcentres.city.ac.uk/food-policy#unit=publications

Pingali, P. Politique agricole et résultats nutritionnels – aller au-delà de la préoccupation avec les céréales de base. Sécurité Alimentaire 7, 583–591 (2015).

Article Google Scholar

Arndt, C. et al. Confinements liés à la COVID-19, répartition des revenus et sécurité alimentaire : une analyse pour l'Afrique du Sud. Glob. Sec. Alimentaire 26, 100410 (2020).

Article Google Scholar

Hadjikakou, M. & Wiedmann, T. dans Handbook on Growth and Sustainability (eds Victor, PA & Dolter, B.) 256–276 (Edward Elgar, 2017).

Gerber, PJ et al. Faire face au changement climatique par l'élevage — Une évaluation mondiale des émissions et des opportunités d'atténuation (FAO, 2013) ; https://www.fao.org/publications/card/en/c/030a41a8-3e10-57d1-ae0c-86680a69ceea/

Paul, BK, Butterbach-Bahl, K., Notenbaert, A., Nduah Nderi, A. & Ericksen, P. Développement durable de l'élevage dans les pays à revenu faible et intermédiaire : faire la lumière sur les solutions fondées sur des preuves. Environ. Rés. Lett. 16, 011001 (2021).

Annonces d'article Google Scholar

Li, A. et al. L'inclusion financière peut limiter le développement durable dans le cadre de la mondialisation économique et du changement climatique. Environ. Rés. Lett. 16, 054049 (2021).

Jackson, P. et al. La nourriture comme marchandise, droit de l'homme ou commun. Nat. Nourriture 2, 132–134 (2021).

Article Google Scholar

Fader, M. et al. Redondance biophysique passée et présente des pays comme tampon aux changements dans l'approvisionnement alimentaire. Environ. Rés. Lett. 11, 055008 (2016).

Freund, F. & Springmann, M. L'analyse des politiques indique que des réformes du commerce et des subventions sensibles à la santé sont nécessaires au Royaume-Uni pour éviter les effets néfastes sur la santé alimentaire après le Brexit. Nat. Nourriture 2, 502–508 (2021).

Bai, Z. et al. Le commerce des denrées alimentaires et des aliments pour animaux a eu un impact considérable sur l'efficacité mondiale de l'utilisation des terres et de l'azote entre 1961 et 2017. Nat. Nourriture 2, 780–791 (2021).

Hadjikakou, M., Ritchie, EG, Watermeyer, KE & Bryan, BA Améliorer l'évaluation de la durabilité du système alimentaire. Lancette Planète. Santé 3, e62–e63 (2019).

Article Google Scholar

Li, M. et al. Les kilomètres alimentaires mondiaux représentent près de 20 % des émissions totales des systèmes alimentaires. Nat. Nourriture 3, 445–453 (2022).

Article CAS Google Scholar

Willett, W. et al. L'alimentation dans l'Anthropocène : la Commission EAT-Lancet sur les régimes alimentaires sains issus de systèmes alimentaires durables. Lancette 393, 447–492 (2019).

Article Google Scholar

Anderson, JR & Birner, R. Fruits et légumes dans la recherche agricole internationale : un cas de négligence ? World Rev. Nutr. Régime. 121, 42–59 (2020).

Nelson, G. et al. Croissance des revenus et effets du changement climatique sur la sécurité nutritionnelle mondiale jusqu'au milieu du siècle. Nat. Soutenir. 1, 773–781 (2018).

Article Google Scholar

Delzeit, R. et al. Relier les modèles CGE mondiaux aux modèles sectoriels pour générer des scénarios de référence : approches, défis et opportunités. J. Glob. Écon. Anal. 5, 162–195 (2020).

Article Google Scholar

Geyik, O., Hadjikakou, M. & Bryan, BA Tendances spatio-temporelles de l'adéquation de la production de nutriments alimentaires et des sources de nourriture. Glob. Sec. Alimentaire 24, 100355 (2020).

Article Google Scholar

Bilans alimentaires (-2013, ancienne méthodologie et population) (FAOSTAT, 2017) ; https://www.fao.org/faostat/en/#data/FBSH

Gustavsson, J., Cederberg, C., Sonesson, U., Van Otterdijk, R. & Meybeck, A. Pertes alimentaires mondiales et gaspillage alimentaire – Étendue, causes et prévention (FAO, 2011) ; https://www.fao.org/3/mb060e/mb060e00.htm

Poore, J. & Nemecek, T. Réduction des impacts environnementaux des aliments par les producteurs et les consommateurs. Sciences 360, 987–992 (2018).

Article CAS ADS Google Scholar

Émissions - Agriculture (FAOSTAT, 2020) ; http://www.fao.org/faostat/en/#data/GT

Forster, P. et al. dans Climate Change 2021: The Physical Science Basis (eds Masson-Delmotte, V. et al.) 923–1054 (IPCC, Cambridge Univ. Press, 2021).

Tubiello, FN et al. Émissions de gaz à effet de serre des systèmes alimentaires : constitution d'une base de données probantes. Environ. Rés. Lett. 16, 065007 (2021).

Article CAS ADS Google Scholar

Naylor, RL et al. Un examen rétrospectif de 20 ans de l'aquaculture mondiale. Nature 591, 551-563 (2021).

Article Google Scholar

Tilman, D. & Clark, M. Les régimes alimentaires mondiaux établissent un lien entre la durabilité environnementale et la santé humaine. Nature 515, 518–522 (2014).

Article CAS ADS Google Scholar

Tacon, AGJ, Hasan, MR & Metian, M. Demande et offre d'ingrédients alimentaires pour poissons et crustacés d'élevage : Tendances et perspectives (FAO, 2011) ; http://www.fao.org/3/ba0002e/ba0002e.pdf

Facteurs techniques de conversion pour les produits agricoles (FAO, 2000); http://www.fao.org/economic/the-statistics-division-ess/methodology/methodology-systems/technical-conversion-factors-for-agricultural-commodities/en/

Heffer, P., Gruère, A. & Roberts, T. Évaluation de l'utilisation des engrais par culture au niveau mondial (Association internationale des engrais et Institut international de la nutrition des plantes, 2017) ; https://www.ifastat.org/plant-nutrition

Bouwman, AF, Van Der Hoek, KW, Eickhout, B. & Soenario, I. Exploration des changements dans les systèmes mondiaux de production de ruminants. Agric. Syst. 84, 121-153 (2005).

Article Google Scholar

Annexe : Cadre d'indicateurs mondiaux pour les objectifs et cibles de développement durable du Programme de développement durable à l'horizon 2030 (Nations Unies, 2017).

GAEZ v3.0 : Zones agro-écologiques mondiales (IIASA/FAO, 2012) ; http://webarchive.iiasa.ac.at/Research/LUC/GAEZv3.0/

Mottet, A. et al. Atténuation du changement climatique et gains de productivité dans les chaînes d'approvisionnement de l'élevage : aperçus tirés d'études de cas régionales. Rég. Environ. Modification 17, 129–141 (2017).

Article Google Scholar

Matrice commerciale détaillée (FAOSTAT, 2019) ; http://www.fao.org/faostat/en/#data/TM

Optimisation (scipy.optimize) (SciPy, 2022) ; https://docs.scipy.org/doc/scipy/tutorial/optimize.html#id55

Production (FAOSTAT, 2019) ; http://www.fao.org/faostat/en/#data

Pouillot, R. & Delignette-Muller, M.-L. Évaluation de la variabilité et de l'incertitude dans l'évaluation quantitative des risques microbiens à l'aide de deux packages R. Int. J. Microbiol Alimentaire. 142, 330-340 (2010).

Article Google Scholar

Huppmann, D. et al. Explorateur de scénarios IAMC 1,5 °C et données hébergées par IIASA. Zenodo https://doi.org/10.5281/zenodo.3363345 (2019).

Smith, MA, Cain, M. & Allen, MR Poursuite de l'amélioration du calcul des émissions équivalentes au réchauffement. npj Clim. Atmos. Sci. 4, 19 (2021).

Article Google Scholar

Tennekes, M. tmap : cartes thématiques dans RJ Stat. Logiciel 84, 1–39 (2018).

Article Google Scholar

Données : groupes de pays et groupes de prêt de la Banque mondiale (Banque mondiale, 2020) ; https://datahelpdesk.worldbank.org/knowledgebase/articles/906519-world-bank-country-and-lending-groups

Télécharger les références

Le soutien financier pour cette recherche, de la Fondation allemande pour la recherche (DFG) par le biais du Groupe de formation à la recherche sur les systèmes alimentaires durables (RTG 2654) et de l'Université Deakin, Australie (DUPR-STRATEGIC - 0000018831), tous deux reçus par OG, est grandement apprécié. Nous remercions également P. Pradhan pour avoir aimablement partagé le code R préliminaire utilisé pour estimer les rendements potentiels via le modèle GAEZ et G. Ganti pour avoir fourni les données utilisées pour déterminer les voies d'émission non-CO2 compatibles avec l'Accord de Paris.

Centre d'écologie intégrative, École des sciences de la vie et de l'environnement, Université Deakin, Melbourne, Victoria, Australie

Ozge Geyik, Michalis Hadjikakou et Brett A. Bryan

Groupe de formation à la recherche sur les systèmes alimentaires durables (RTG 2654), Université de Göttingen, Göttingen, Allemagne

Cerf Ozge

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

OG, MH et BAB ont conçu l'étude. OG a rassemblé les données et effectué les analyses avec l'aide de MH, qui a également calculé les estimations des écarts de rendement des cultures et les limites climatiques. Tous les auteurs ont discuté des méthodes et des résultats, et ont contribué à façonner la recherche, l'analyse et l'interprétation. OG a pris les devants dans la rédaction du manuscrit avec des contributions substantielles de tous les auteurs.

Correspondance à Özge Geyik.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Nature Food remercie Laixiang Sun et les autres examinateurs anonymes pour leur contribution à l'examen par les pairs de ce travail.

Note de l'éditeur Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

a) Résultats des émissions de CH4 par scénario et niveau de revenu. Les résultats sont présentés en mégatonnes CH4 an-1. b) Résultats des émissions de N2O par scénario et niveau de revenu. Les résultats sont présentés en mégatonnes N2O an-1. Les barres indiquent les émissions totales pour 128 pays, c'est-à-dire n = 128, sur la base des facteurs d'émissions par défaut (correspondant au mode comme mesure du centre. Les barres d'erreur indiquent les 25e et 75e centiles (voir Estimations de l'incertitude).

Données source

Fig. 1 supplémentaire et discussion supplémentaire.

Tableaux supplémentaires.

Données sources statistiques.

Données sources statistiques.

Données sources statistiques.

Données sources statistiques.

Données sources statistiques.

Springer Nature ou son concédant (par exemple une société ou un autre partenaire) détient les droits exclusifs sur cet article en vertu d'un accord de publication avec le ou les auteurs ou autre(s) titulaire(s) des droits ; l'auto-archivage par l'auteur de la version manuscrite acceptée de cet article est uniquement régi par les termes de cet accord de publication et la loi applicable.

Réimpressions et autorisations

Geyik, Ö., Hadjikakou, M. & Bryan, BA Des interventions respectueuses du climat et sensibles à la nutrition peuvent combler le déficit alimentaire mondial en nutriments tout en réduisant les émissions de GES. Nat Food 4, 61–73 (2023). https://doi.org/10.1038/s43016-022-00648-y

Télécharger la citation

Reçu : 04 avril 2022

Accepté : 24 octobre 2022

Publié: 23 décembre 2022

Date d'émission : janvier 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s43016-022-00648-y

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt