Drivers, impacts, and policy options to address land use changes at multiple scales : implications of food production, rural livelihoods, and ecosystem conservation

Manners, Rhys (2018). Drivers, impacts, and policy options to address land use changes at multiple scales : implications of food production, rural livelihoods, and ecosystem conservation. Thesis (Doctoral), E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.53208.

Description

Title: Drivers, impacts, and policy options to address land use changes at multiple scales : implications of food production, rural livelihoods, and ecosystem conservation
Author/s:
  • Manners, Rhys
Contributor/s:
  • Varela Ortega, Consuelo
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2018
Subjects:
Faculty: E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM)
Department: Economía Agraria, Estadística y Gestión de Empresas
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En las últimas décadas, el ritmo, la escala y los impactos de los cambios en el uso del suelo no tienen precedentes. En América Latina, la superficie de bosque ha disminuido en torno al 10% desde 1990 como consecuencia de diversas causas, entre las que se incluyen los cambios en la dieta hacia un mayor consumo de productos animales a nivel global. La escala y la velocidad de la deforestación y la degradación de los bosques representan un desafío considerable para la humanidad, sobre todo debido a las implicaciones e impactos sobre los servicios de los ecosistemas forestales y los consiguientes trade-offs socio-económico-ambientales. A la luz de estos cambios, esta investigación tiene como objetivo analizar el papel de los factores socioeconómicos, ambientales e institucionales en la deforestación de América Latina y el Caribe, al tiempo que investiga las tendencias históricas en los patrones de consumo y producción vinculados a la deforestación y propone estrategias para aliviar presiones ambientales derivadas de los cambios en la dieta en la Unión Europea. La complejidad de estudiar los cambios en el uso del suelo, la conservación del ecosistema, los medios de vida rurales y la producción de alimentos requiere la aplicación de un enfoque metodológico multiescalar e interdisciplinario. Esta metodología debe incorporar y analizar los factores impulsores, los impactos y las compensaciones, pero también permitir la identificación de respuestas sociales, políticas y económicas. Para abordar esto, esta investigación se desarrolla un índice compuesto para analizar los patrones de vulnerabilidad temporal y espacial derivados de los procesos socioeconómicos en los bosques de América Latina. Estrechando el foco en cuestiones más localizadas, se desarrolla un modelo a nivel de explotación utilizando programación matemática multi-objetivo para estudiar la manifestación de estas vulnerabilidades y el desarrollo de trade-offs de los servicios ecosistémicos, mientras se destaca cómo la toma de decisiones puede exacerbar las relaciones antagónicas. Además, el análisis de tendencias se combina con evaluaciones participativas para dilucidar los patrones históricos de consumo y producción de productos ricos en proteínas, analizar las barreras y oportunidades para el cambio hacia dietas sostenibles y desarrollar estrategias para la producción y el consumo sostenible de proteínas en toda la Unión Europea. Finalmente, se implementa un modelo de idoneidad del cultivo para investigar el potencial de la transición de las actividades de producción hacía modelos más sostenibles, para aliviar las presiones sobre los bosques en climas futuros. Los resultados de esta investigación evidencian los beneficios de analizar procesos complejos desde distintas perspectivas y a diferentes escalas, proporcionando una nueva comprensión de su complejidad, a la vez que ayudan a desarrollar acciones para abordar los aspectos negativos. Esta tesis demuestra la diferenciación temporal y espacial de la vulnerabilidad de los bosques a los factores socioeconómicos en América Latina, al tiempo que revela las causas de las disminuciones recientes en la vulnerabilidad a escala nacional. Los resultados revelan la primacía y la necesidad de instituciones estables e estructuras de gobernanza para alentar la disminución de la vulnerabilidad. La programación matemática multi-objetivo al nivel de explotación demostró la relación antagónica entre la maximización de los ingresos agrícolas y la protección de los servicios ecosistemicos como el secuestro de carbono, al tiempo que indicaba la influencia sustancial y manifiesta de la toma de decisiones sobre estas relaciones. Estos resultados señalan el entorno complejo y antagónico en el que se encuentran los responsables políticos y los tomadores de decisiones contemporáneos y reafirman la necesidad de apoyar la infraestructura de gobernanza para ayudar a la toma de decisiones sostenibles. Esta investigación demuestra la continuación de las tendencias mundiales, continentales y nacionales hacia un mayor consumo y producción de productos de origen animal. Las supuestas transiciones hacia sistemas alimentarios más sostenibles (mayor consumo y producción de productos vegetales en lugar de productos animales) no se observaron ni siquiera en las regiones más ricas como la Unión Europea. Barreras agronómicas, de la cadena de suministro y de la conciencia del consumidor pueden evitar tales transiciones. A la luz de estos, grupos de interés se formularon cuatro estrategias robustas para fomentar tales transiciones: investigación y desarrollo; educación y conciencia del consumidor; cadenas de suministro y valor mejoradas y conectadas y apoyo de políticas públicas. Los resultados del análisis del modelo de cultivos revelan la urgencia de la necesidad de una mayor inversión en investigación. Los resultados muestran efectos divergentes del cambio climático sobre la agricultura europea y evidencia el potencial para la producción de cultivos novedosos, como la quínoa, como opciones robustas de cultivos ricos en proteínas en climas futuros. Para aprovechar el potencial de los cultivos ricos en proteínas como sustitutos de productos animales en los sistemas agrícolas europeos, se deben implementar estrategias de planificación, investigación y mejora geográficamente diferenciadas. Los resultados de esta investigación contribuyen a mejorar la base de conocimiento de las interacciones entre los cambios en el uso del suelo, la conservación del ecosistema, los medios de vida rurales y la producción de alimentos para apoyar la toma de decisiones en el futuro. En particular, aquellas vinculadas a la mejora de la gestión sostenible de los bosques, la reducción del alcance de las compensaciones en los sistemas agrícolas y forestales, el desarrollo opciones que permitan reducir las presiones socioeconómicas externas sobre los bosques y, en definitiva, el diseño de posibles opciones políticas para lograr lo mencionado. Esta investigación demuestra los beneficios de la aplicación de un nuevo enfoque metodológico para analizar los cambios en el uso del suelo y analizar las interacciones entre ellos y los procesos socioeconómicos. La selección de metodologías aplicadas previamente y su combinación de una manera innovadora, por lo tanto, ha proporcionado una mejor comprensión de la producción de alimentos, los medios de vida rurales y la conservación del ecosistema en múltiples escalas. ----------ABSTRACT---------- In recent decades the pace, scale, and impacts of land use changes have become unprecedented. In Latin America, forests have reduced by almost 10% since 1990, with an array of drivers and causes implicated in these losses, inclduing global dietary shifts. The scale and speed of deforestation represent considerable challenges for humanity, due to implications for forest based ecosystem services and the development of socio-economic-environmental trade-offs. In light of these changes, this investigation aims to analyse the role of socio-economic, environmental, and institutional factors in Latin American and Caribbean deforestation, explore the historical trends in consumption and production patterns linked to deforestation, and outline strategies to address these changes in the future. The complexity of studying land use changes, ecosystem conservation, rural livelihoods, and food production suggests the need for a multi-scalar and interdisciplinary methodological approach. This methodology should incorporate and analyse drivers, impacts, and trade-offs, but also allow for the identification of social, political, and economic responses to improve them or ameliorate their impacts. To address this, this investigation develops a composite index to investigate temporal and spatial patterns of forest vulnerability to socio-economic processes in Latin American and Caribbean forests. It applies mathematical goal programming to investigate, at the farm level, the manifestation of these vulnerabilities in the development of ecosystem service trade-offs, and highlights how decision-making may exacerbate these antagonistic relationships. Trend analysis is combined with participatory assessments to elucidate the historical patterns of consumption and production of protein-rich products, identify the barriers and opportunities for plant-protein production and consumption, and develop strategies to increase production and consumption of plant proteins across the European Union. Finally, a crop suitability model is implemented to investigate the potential of protein-rich crops under future European climates. The findings evidence the benefits of analysing complex processes from distinct perspectives and scales, providing a new understanding and aiding in developing actions to address negative aspects. This thesis has outlined the temporal and spatial differentiation in forest vulnerability to socio-economic factors across Latin America and teased out the sources of recent declines. The results infer the primacy and necessity of stable institutions and governance infrastructures to reduce vulnerability. Farm-scale mathematical goal programming highlighted the antagonistic relationship between maximisation of farm income and protection of ecosystem services, indicating the substantial and overt influence of decision-making on these relationships. These results signal the complex and antagonistic environment within which contemporary policy makers and decision-makers find themselves. They also reaffirm the need for supporting governance infrastructure to assist decision-making. Continuation of long-term global, continental, and national trends towards greater consumption and production of animal based products were observed, even in wealthier regions like the European Union. Agronomic, supply chain, and consumer awareness barriers were suggested to be preventing transitions towards plant protein consumption and production. In light of these, four robust strategies were formulated to encourage such transitions: increased research and development, elevated consumer education and awareness, improved and connected supply and value chains, and greater public policy supports. The urgency for the calls for increased research are underlined by the results of the crop modelling analysis. The results demonstrate the divergent effects of climate change upon European agriculture and the potential for novel crops like quinoa as robust protein-rich crop option under future European climates. To exploit the potential of protein-rich crops as potential animal product replacements in European agricultural systems, geographically differentiated planning, research, and breeding strategies should be implemented. The results of this investigation offer a series of outputs that can contribute to improving the knowledge base of the interactions between land use changes, ecosystem conservation, rural livelihoods, and food production to better inform future decision-making. In particular, to improve sustainable management of forests, reduce the extent of trade-offs in agriculture-forest systems, outline options for reducing external socio-economic pressures upon forests, and derive potential policy options for achieving the aforementioned. This research has established the benefits of a novel methodological approach for analysing land-use changes and for parsing out the interactions between them and socio-economic processes. The selection and combination of previously applied methodologies in an innovative manner has provided an enhanced understanding of food production, rural livelihoods, and ecosystem conservation at multiple scales.

Funding Projects

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Universidad Politécnica de MadridUnspecifiedUnspecifiedUnspecifiedPrograma Propio de Ayudas para el Personal Investigador en Formación
FP7283093ROBINConsuelo Varela-OrtegaThe Role Of Biodiversity In climate change mitigatioN
Horizon 2020635727-2PROTEIN2FOODConsuelo Varela-OrtegaDevelopment of high quality food protein from multi-purpose crops through optimized, sustainable production and processing methods

More information

Item ID: 53208
DC Identifier: http://oa.upm.es/53208/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:53208
DOI: 10.20868/UPM.thesis.53208
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 10 Dec 2018 07:45
Last Modified: 10 Jun 2019 22:30
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