MAgPIE [1] es un modelo global recursivo , no lineal y de optimización dinámica del uso del suelo y del agua con una función objetivo de minimización de costos. [2] [3] MAgPIE fue desarrollado y es utilizado por el grupo de uso del suelo que trabaja en el Instituto Potsdam para la Investigación del Impacto Climático (PIK). Vincula información económica regional con restricciones biofísicas basadas en cuadrículas simuladas por el modelo dinámico de vegetación e hidrología LPJmL. [4] MAgPIE considera patrones espacialmente explícitos de producción, cambio de uso del suelo y restricciones de agua en diferentes regiones del mundo, vinculando consistentemente el desarrollo económico con la demanda de alimentos y energía. [5]
El modelo se basa en funciones de rendimiento estáticas para modelar la productividad potencial de los cultivos y su uso relacionado del agua. [2] Para la simulación de la oferta biofísica, los datos de 0,5° explícitos espacialmente se agregan a un número consistente de grupos. Diez regiones del mundo representan el lado de la demanda del modelo. Las calorías requeridas para las categorías de demanda (ingesta de energía alimentaria y no alimentaria) se determinan mediante una regresión transversal de países basada en proyecciones de población e ingresos. Para satisfacer la demanda, el modelo asigna 19 actividades agrícolas y 5 actividades ganaderas a los recursos de tierra y agua explícitos espacialmente, sujetos a restricciones de recursos, gestión y costos. A partir de 1995, MAgPIE simula pasos de tiempo de 10 años. Para cada período, se utiliza como punto de partida el patrón óptimo de uso de la tierra del período anterior. [4]
La demanda de productos agrícolas es fija para cada región y cada intervalo de tiempo. Los factores que impulsan la demanda agrícola son: el tiempo, los ingresos y el crecimiento demográfico. La demanda total se compone de: demanda de alimentos, demanda de materiales, demanda de piensos y demanda de semillas. La demanda de alimentos depende de la demanda de energía alimentaria y de la proporción de productos agrícolas y ganaderos en la dieta. Dentro de los productos ganaderos, la proporción de diferentes productos ( carne de rumiantes , carne de pollo, otras carnes, leche, huevos) se fija en los niveles de 1995. Lo mismo es válido para la proporción de cultivos dentro del total de calorías alimentarias y la demanda de materiales. La proporción de productos ganaderos en el total de calorías alimentarias consumidas es un factor importante para el sector del uso de la tierra. Se utilizan diferentes modelos estadísticos para estimar escenarios futuros plausibles. Se utiliza una calibración para obtener las proporciones de ganado de las Hojas de Balance de Alimentos para 1995 para cada región.
Los piensos para el ganado se producen como una mezcla de concentrados, forrajes, productos ganaderos (por ejemplo, harina de huesos), pastos, residuos de cultivos y subproductos de la transformación (por ejemplo, torta de colza) en proporciones predefinidas. Estas diferencias en los sistemas ganaderos provocan distintos niveles de emisiones procedentes del ganado.
Los datos biofísicos de entrada para las simulaciones se obtienen del modelo basado en cuadrícula LPJmL. El modelo global de vegetación con tierras gestionadas (LPJmL) también proporciona valores de disponibilidad y requisitos de agua para cada celda de la cuadrícula, así como el contenido de carbono de los diferentes tipos de vegetación. Las tierras de cultivo, los pastos y el agua de riego son datos fijos de entrada con un suministro limitado en cada celda de la cuadrícula. [4]
MAgPIE tiene en cuenta cuatro tipos de costos diferentes: costos de producción de cultivos y ganado, inversiones en cambios tecnológicos, costos de conversión de tierras y costos de transporte intrarregional. Al minimizar estos cuatro componentes de costos a escala global para el intervalo de tiempo actual, se obtiene la solución del modelo. Los costos de producción en MAgPIE implican costos de mano de obra, capital e insumos intermedios. Son específicos para todos los tipos de cultivos y ganado y se implementan como costos por área para cultivos (US$/ha) y costos por unidad de producción de ganado (US$/tonelada).
MAgPIE tiene dos opciones para aumentar la producción total en la agricultura con costos adicionales: expansión de la tierra e intensificación . En MAgPIE, esta última puede lograrse mediante inversiones en cambio tecnológico (CT). [4] Invertir en cambio tecnológico desencadena aumentos de rendimiento que conducen a una mayor producción total. Al mismo tiempo, los aumentos correspondientes en la intensidad del uso de la tierra agrícola aumentan los costos para futuros aumentos de rendimiento. La razón es que la intensificación en tierras que ya se utilizan intensivamente es más costosa que la intensificación en tierras de uso extensivo.
Para aumentar la producción, otra alternativa es ampliar las tierras de cultivo a tierras no agrícolas. [6] La conversión genera costos adicionales para la preparación de nuevas tierras e inversiones en infraestructura básica, que también se tienen en cuenta. Los costos de transporte intrarregional surgen para cada unidad de producto en función de la distancia a los mercados intrarregionales y, por lo tanto, restringen la expansión de las tierras en MAgPIE. Esto depende de la calidad y la accesibilidad de la infraestructura. Los costos de transporte intrarregional son más altos para las áreas menos accesibles que para las regiones más accesibles. Esto conduce a mayores costos generales de expansión de las tierras de cultivo en esos casos. [4]