Optimizing land use decision-making to sustain Brazilian agricultural profits, biodiversity and ecosystem services

生态系统服务 持续性 生物多样性 业务 农业 土地利用 环境资源管理 景观规划 利润(经济学) 栖息地 农业生产力 自然资源经济学 生态系统 生态学 环境科学 经济 生物 微观经济学
作者
Christina M. Kennedy,Peter Hawthorne,Daniela A. Miteva,Leandro Baumgarten,Kei Sochi,Marcelo Matsumoto,Jeffrey S. Evans,Stephen Polasky,Perrine Hamel,Emerson Monteiro Vieira,Pedro F. Develey,Çağan H. Şekercioğlu,Ana D. Davidson,Elizabeth M. Uhlhorn,Joseph M. Kiesecker
出处
期刊:Biological Conservation [Elsevier]
卷期号:204: 221-230 被引量:113
标识
DOI:10.1016/j.biocon.2016.10.039
摘要

Designing landscapes that can meet human needs, while maintaining functioning ecosystems, is essential for long-term sustainability. To achieve this goal, we must better understand the trade-offs and thresholds in the provision of ecosystem services and economic returns. To this end, we integrate spatially explicit economic and biophysical models to jointly optimize agricultural profit (sugarcane production and cattle ranching), biodiversity (bird and mammal species), and freshwater quality (nitrogen, phosphorus, and sediment retention) in the Brazilian Cerrado. We generate efficiency frontiers to evaluate the economic and environmental trade-offs and map efficient combinations of agricultural land and natural habitat under varying service importance. To assess the potential impact of the Brazilian Forest Code (FC), a federal policy that aims to promote biodiversity and ecosystem services on private lands, we compare the frontiers with optimizations that mimic the habitat requirements in the region. We find significant opportunities to improve both economic and environmental outcomes relative to the current landscape. Substantial trade-offs between biodiversity and water quality exist when land use planning targets a single service, but these trade-offs can be minimized through multi-objective planning. We also detect non-linear profit-ecosystem services relationships that result in land use thresholds that coincide with the FC requirements. Further, we demonstrate that landscape-level planning can greatly improve the performance of the FC relative to traditional farm-level planning. These findings suggest that through joint planning for economic and environmental goals at a landscape-scale, Brazil's agricultural sector can expand production and meet regulatory requirements, while maintaining biodiversity and ecosystem service provision.

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