Wie viele Menschen können Sie pro Quadratkilometer Ackerland ernähren?

Auf dieser Website tauchen immer wieder Fragen dazu auf, wie man eine große Bevölkerung ernährt. Eine offensichtliche Option ist die Landwirtschaft. Aber wie viele Menschen kann man pro Quadratkilometer Ackerland ernähren?

Interessant wäre ein Vergleich je nach Anbaumethode:

  • prähistorische Methoden
  • mittelalterliche Methoden (Bewässerung und einfache Werkzeuge)
  • moderne Methoden (angetriebene Maschinen, Industriedünger und Pestizide, Anwendung von Erkenntnissen aus Biologie und Landwirtschaft als Wissenschaft)
  • High-Tech-Methoden (Hydrokultur, gentechnisch veränderte Pflanzen und andere High-Tech-Methoden, die derzeit unter Laborbedingungen funktionieren, aber noch nicht weit verbreitet für die Lebensmittelproduktion verwendet werden).

Ich halte es auch für sinnvoll, die landwirtschaftliche Effizienz in Abhängigkeit vom Klima zu vergleichen, weil ich denke, dass dies gerade bei Low-Tech-Methoden einen großen Effekt haben wird.

Ich habe versucht, Quellen dafür mit Suchmaschinen zu finden, konnte aber keine zuverlässige finden.

Für einen nützlichen Vergleich müssten wir uns wahrscheinlich eine Situation mit einem Standardklima, Niederschlagsmuster und Bodentyp vorstellen - die Kombination davon ist einer der Gründe, warum es schwierig ist, absolute Daten zu finden ...
Das ist eher eine geografische Frage. Eine ausführlichere und wissenschaftlichere Antwort erhalten Sie bei der Earth Science SE.
Lage, Lage, Lage
Ich stimme zu, dass dies sehr situativ ist. Ich denke, wenn Sie einen bestimmten Klimatyp angeben, erhalten Sie eher eine anständige Antwort. Ich bin mir nicht sicher, ob dies auf der ES-SE sinnvoll ist, da wir über die Extrapolation früherer Wirkungsgrade sprechen, aber ich bin dort kein Mitglied.
Ich werde mich dem anderen anschließen: Sie müssen unterschiedliche Technologieniveaus innerhalb desselben Klimas / desselben Technologieniveaus, aber unterschiedlicher Klimazonen vergleichen. Allein die Frage, wie hoch die landwirtschaftliche Produktion aller großen Klimazonen im Mittelalter war, ist bereits eine sehr schwierige Frage.
Wenn Sie interessiert sind, habe ich einige Informationen über die Bevölkerungsdichte für verschiedene Epochen gesammelt, insbesondere für das 15. Jahrhundert. Selbst wenn man sich auf eine Epoche konzentriert, ist es sehr schwierig, Verallgemeinerungen vorzunehmen. Aber hier ging es um die Dichte, es ist nicht genau dasselbe wie die Ausgabe.
Und um eine „Verschmutzung“ Ihrer Frage zu vermeiden: Geben Sie an, welcher Input von außerhalb des Gebiets erfolgt (oder nicht): Dünger, Viehfutter, Werkzeuge, Traktorkraftstoff, ...
Schauen Sie sich auch diese Frage zur SustainabilitySE an
Jemand auf YouTube hat das Gegenteil davon in einem Back-of-the-Envelope-Berechnungsvideo gemacht, wie viel Platz Sie für eine Person benötigen würden: youtube.com/watch?v=wG8OWPDPoVw Er leistet gute Arbeit, indem er seine Quellen für das Wie auflistet viel Nahrung, die jede Ernte produziert.
Definiere "Futter". Zum Beispiel können Sie eine anständige Familie auf einem Hektar Land trivial ernähren, wenn Sie davon ausgehen, dass es sich um einen gemischt genutzten, mit Begleitpflanzen bepflanzten Hektar zusammen mit Hühnern (auch praktisch bei der Schädlingsbekämpfung) auf vernünftigem Land handelt, weniger vernünftig, wenn Sie welche haben Zeit zur Vorbereitung. Dies würde im Wesentlichen alle Ernährungsbedürfnisse umfassen.
Diese Frage hängt davon ab, wie menschenwürdig die Lebensbedingungen sind.
Beschränken Sie sich auf die Landwirtschaft, weil Sie Insekten möglicherweise viel mehr ernähren können, als ich auf ähnlichen Grundstücken verstehe ...
Denken Sie neben all den oben genannten Dingen auch an die Frage der Nachhaltigkeit. Möchten Sie eine Anzahl von X Personen dauerhaft mit einem einzigen Pflaster der Größe Y ernähren? Wenn ja, müssen Sie Fruchtfolge, Bodenruhe usw. anwenden oder bereit sein, Importe von außen (Düngemittel usw.) einzubringen, und in diesem Fall verwenden Sie nicht wirklich nur die Ressourcen dieses einen Feldes.

Antworten (11)

Konventionelle Landwirtschaft

Laut dieser Quelle sind Süßkartoffeln das Lebensmittel mit der höchsten Kaloriendichte, die 70.000 kcal/ha/Tag liefern. (wobei Kartoffeln 54.000 liefern, was ungefähr den Berechnungen von ArtOfCode entspricht.) Dies beinhaltet eine ziemlich intensive Landwirtschaft, also müssen wir das Land etwa ein Drittel der Zeit brach liegen lassen, was unseren langfristigen Durchschnitt auf etwa 47.000 reduziert kcal/ha/Tag für unsere dichteste Nahrungspflanze (in Bezug auf kcal.ha/Tag). Dies ist mit ziemlich primitiver Technologie erreichbar. Dies entspricht 4.700.000 kcal/km 2 /Tag, womit 2350 Menschen bei einer Ernährung von 2000 kcal/Tag aus reinen Süßkartoffeln ernährt werden können.

Hydroponik

Sehen wir uns nun an, wie wir diesen Ertrag steigern können. Das erste, was wir tun können, ist Hydroponik einzusetzen. Laut dieser Quelle wird Hydroponik unseren Rohertrag um rund 280 % steigern. Außerdem müssen wir unsere Felder nicht mehr brach liegen lassen, da wir keinen Boden mehr haben, auf dem wir Pflanzen anbauen. Dadurch erhöht sich unsere Basis von 70.000 kcal/ha/Tag auf 266.000 kcal/ha/Tag, was wird 13.300 Menschen pro Quadratkilometer ernähren .

Aeroponik

Derzeit forschen Einzelpersonen an einer noch besseren Art, Pflanzen anzubauen: Aeroponik. In einer aeroponischen Farm wird nährstoffreiches Wasser verdampft, um einen Nebel zu bilden, der dann auf die Wurzeln der Pflanzen gesprüht wird. Diese Quelle fand heraus, dass sie mit den richtigen Nährlösungen den Ertrag gegenüber herkömmlicher Hydroponik um 50 % bis 270 % steigern konnten. Unter der Annahme, dass mit weiterer Verfeinerung das obere Ende davon erreicht werden kann, sollten wir in der Lage sein, unsere Süßkartoffeln auf 98.420.000 kcal/km 2 /Tag zu erhöhen, was insgesamt 49.210 Menschen mit einer Ernährung von 2000 kcal/Tag ernähren kann Süßkartoffeln.

Was könnten wir noch tun, um dies zu erhöhen?

Bisher wurde all dies durch das Sonnenlicht eingeschränkt: Wir können nur eine Schicht Pflanzen anbauen, wenn unsere Pflanzen Energie von der Sonne erhalten. Wenn wir natürlich einen Fusionsgenerator starten können, um unsere Pflanzen mit künstlichem Licht zu beleuchten, können wir Schichten von Pflanzen übereinander stapeln. In diesem Fall könnte ein besseres Maß kcal/km 3 /Tag sein. Eine Süßkartoffel ist etwa einen Meter groß, sodass wir 1000 Lagen davon in einem 1 km 3 großen, dicht gepackten Gewächshaus mit Fusionsenergie anbauen können. Unser Würfel, der Aeroponik nutzt, würde 98.420.000.000 kcal/km 3 /Tag produzieren und könnte eine Bevölkerung von 49.210.000 Menschen ernähren. Die Gentechnik könnte das vielleicht noch steigern, aber das ist ungefähr die richtige Größenordnung.

Ich möchte nicht einer dieser 49.210.000 Menschen sein.
Sind es nicht 70 kcal/ha/Tag statt 70.000 kcal/ha/Tag? So sagt es die Originalquelle.
@Rodrigo Die angegebenen Einheiten sind '000 kcal/ha/Tag, was ich als Tausende von kcal/ha/Tag verstanden habe.
Wäre der Fusionsgenerator (oder 6 von ihnen?) Nicht in der Lage, nur die Außenseite des Würfels zu beleuchten, anstatt den gesamten Würfel. Also würden nur die Pflanzen an der Oberfläche und vielleicht ein oder zwei Schichten tief Licht bekommen ...
@colmde Verwenden Sie den Generator für Strom, verwenden Sie Strom, um Lichter zu betreiben, die in Reihen direkt über den Pflanzen aufgereiht sind und wahrscheinlich an der Halterung für die Pflanzen darüber befestigt sind.
Sie müssen auch die Verfügbarkeit der Nährstoffe berücksichtigen, die für die Nährlösung benötigt werden. Das erhöht den Platzbedarf, da Minen dann auch technisch zählen..
Bieten Süßkartoffeln ein ausreichendes Nährstoffgleichgewicht, um eine Bevölkerung zu ernähren? Oder würden sie eine oder mehrere Krankheiten wie Skorbut usw. entwickeln?
@CM_Dayton Eine Gesellschaft, die nichts (oder fast nichts) außer Süßkartoffeln isst, wäre wahrscheinlich von Krankheiten durchsetzt. Nur eine Sache zu essen ist fast immer eine schlechte Idee. Abgesehen davon sind sie ziemlich nahrhaft, was Gemüse angeht, und eine Süßkartoffelgesellschaft wäre viel gesünder als eine, die sich von Weizen, Reis, Mais oder normalen Kartoffeln ernährt haben es alle in der Vergangenheit geschafft, verschiedene Populationen zu ernähren. Der größte Mangel wäre wahrscheinlich Protein, das zu einer Vielzahl von in der Regel nicht tödlichen Erkrankungen führen kann.
@ckersch, ich warte immer noch auf meine Einladung zur Bacon Society. ;-)
@ckersch Nun, ich meine, niemand hat gesagt, dass sie auf der obersten Schicht kein Gras anbauen und Vieh züchten können. XD.
Sie hätten ernsthafte Kühlprobleme in Ihrer Borg-Farm.
@Nosajimiki Ein Quadratkilometer sind 1.000.000 Quadratmeter, also ungefähr 435 Quadratmeter / Person für die konventionelle Landwirtschaft oder 20 Quadratmeter / Person für die Aeroponik. Ersteres entspricht den oberen Schätzungen, die ich für hochintensive Permakultur-Landwirtschaft gesehen habe, während letzteres eine Extrapolation ist, die mit moderner Spitzentechnologie erreichbar sein kann oder auch nicht, aber durchaus im Bereich des Möglichen liegt.
@SherwoodBotsford Das ist wahrscheinlich eine gute Sache, da Aeroponik wahrscheinlich eine sehr effiziente Kühlmethode wäre, auch wenn Sie dies nicht möchten. All diese kleinen Tröpfchen haben eine sehr große Oberfläche im Verhältnis zum Volumen und die Verdunstung von Wasser absorbiert Wärme ziemlich gut.
@Nosajimiki Capital C Kalorien sind die gleiche Einheit wie kcal. 1 kcal = 1 kcal = 1000 kcal. (Der Ernährungsbedarf des Menschen wird normalerweise in Cal angegeben, z. B. in 2000 Kalorien/Tag).
Ah, das ergibt jetzt Sinn. Kommentare wurden entfernt, um Ihren Thread zu bereinigen.
Damit die Hydroponik funktioniert, benötigen Sie einen großen Vorrat an sauberem Wasser und Hunderte Tonnen der Chemikalien, die zum Mischen der Nährstoffmischungen benötigt werden.. und einen auf Pflanzenernährung spezialisierten Chemiker, um die richtige Nährstoffmischung für jede Pflanzenart herzustellen. .. also kein Mittelalter

Die Frage ist viel zu weit gefasst , da es viele Nutzpflanzen, Landarten und Bodenfruchtbarkeitsgrade, Klimazonen, technologische Niveaus, Arbeits- und Kapitalmengen gibt, die verfügbar sind. Diese werden sich dramatisch auf das auswirken, was Sie aus einem bestimmten Bereich erhalten. Darüber hinaus gibt es viele Möglichkeiten, diese pflanzlichen Kalorien in Lebensmittel umzuwandeln. Isst du zum Beispiel das Getreide oder verfütterst du es an das Vieh und isst dann das Vieh? Oder vielleicht entscheiden Sie sich dafür, Ihr Müsli zu destillieren und Bourbon herzustellen ... Dies könnte leicht ein ganzer Aufsatz werden.

Im Moment beschränke ich mich auf die Praktiken der Neuzeit , da sie von im Wesentlichen mittelalterlicher Technologie bis zu den modernsten Methoden reichen , sodass ein Querschnitt durch den Raum in diesem Fall gewissermaßen auch einer durch die Zeit ist.

Der Ernteertrag variiert stark je nach Kultur und wird auf zwei Arten definiert. Das erste ist ein Verhältnis von Saat zu Ernte, z. B. 20:1 würde bedeuten, dass Sie für jedes gepflanzte Korn 20 Erntekörner erhalten.

Die zweite Definition misst den Ertrag pro Fläche, und es gibt unzählige Definitionen, aber die heutzutage gebräuchlichste ist der Ertrag in kg pro Hektar. Da es 100 Quadrathektometer in einem Quadratkilometer gibt, müssen Sie die Antworten einfach mit 100 multiplizieren, um Ihre endgültige Antwort zu erhalten. Für die moderne Welt gibt es dazu eine Vielzahl von Quellen. Am einfachsten ist vielleicht die Weltbank. Den Getreideertrag habe ich verlinkt. Natürlich können Sie Pilzertrag, Fruchtertrag pro Hektar Obstgarten usw. haben.

Wenn Sie die oben verlinkte Tabelle durchsehen, werden Sie eine erstaunliche Menge an Variationen sehen, die teilweise mit Klimaschwankungen zu tun haben, aber hauptsächlich mit dem Grad der Mechanisierung und der Größe der Betriebe (kleinere Betriebe sind tendenziell weniger effizient und weniger mechanisiert). Niedrig entwickelte Länder haben heutzutage niedrige Erträge, manchmal deutlich unter einer Tonne pro Hektar (kaum mehr als das Ersetzen des Saatguts!), während Länder wie Frankreich, die USA und Belgien Erträge im Bereich von 6 bis 10 Tonnen/ha haben.

Und das ist nur Getreide. Kartoffeln hingegen wachsen nicht nur in hügeligen und felsigen Gebieten, wo kein Getreide angebaut werden kann, sondern können bei sorgfältiger Kultivierung und Schädlingsbekämpfung derzeit etwa 80 Tonnen/ha liefern, während die ersten Sorten eingeführt wurden in Europa (das ist nach ein paar tausend Jahren andiner Selektion) nur 13 Tonnen/ha.

Schließlich kann Hydroponik die Erträge für eine große Vielfalt von Pflanzen um das 6- bis 30-fache steigern. Howard Resh hat ein Buch mit dem Titel Hydroponic Food Production herausgebracht .

Identische Gurkenpflanzen produzierten 7.000 Pfund pro Acre im Boden, aber 28.000 Pfund pro Acre, wenn sie hydroponisch angebaut wurden, und Tomatenerträge, die zwischen 5 und 10 Tonnen pro Acre im Boden, aber 60 bis 300 Tonnen pro Acre in Hydrokultur lagen. Die berichteten Ergebnisse sind typisch für praktisch jede Pflanze. Anders gesagt, um die Gesamtzahl an Tomaten zu produzieren, die jährlich in Kanada konsumiert werden (400 Millionen Pfund), werden 25.000 Morgen Boden benötigt. Hydroponisch würde es nur 1.300 Acres benötigen.


Jetzt hat ein kg Weizen ungefähr 3400 Kalorien . Ein Mensch benötigt etwa eine Million Kalorien pro Jahr (2700 Kalorien/Tag für 365 Tage), das wären also 294 kg (wenn man die unterschiedlichen Ernährungsbedürfnisse für eine Sekunde ignoriert). Ein moderner, beispielsweise in Belgien angebauter (Ertrag 9 t/ha) Hektar Weizen würde also 30 Menschen ernähren. Ein Quadratkilometer würde also den Kalorienbedarf von etwa 3000 Menschen decken . Natürlich möchten Sie Fleisch und anderes Obst und Gemüse, also könnten Sie das auf etwa ein Drittel reduzieren (Weizen -> Fleisch hat eine relativ geringe Effizienz), sodass Sie leicht 1000-1500 Menschen von einem Quadratkilometer ernähren könnten. von fruchtbarem, mit moderner Technologie kultiviertem Land. Mit Hydroponik oder anderen Technologien im Gewächshausstil und der Bereitstellung Ihres eigenen Lichts könnten Sie viel erreichenhöher. Wenn Sie die Erde in Arkologien abdecken und einen erheblichen Teil klima- und lichtgesteuerten Gewächshäusern widmen würden, könnten Sie Billionen von Menschen auf der Erde unterstützen.

Vielen Dank, das ist ungefähr die Art von Antwort, die ich wollte. Mir fehlen noch einige historische Zahlen, obwohl ich glaube, dass die Verwendung der Zahlen von Entwicklungsländern nahe kommen könnte, weil die Methoden in einigen Regionen noch ziemlich mittelalterlich sind.
Schließen die Zahlen gedüngte, gentechnisch veränderte und/oder chemisch behandelte Pflanzen ein/aus?
@Magic-Mouse, die belgische Figur, die ich für eine Basislinie verwendet habe, wäre gedüngt, mit Pestiziden behandelt, ohne GVO.
1 Million Kalorien pro Jahr. Schöne Gedächtnisstütze.
Und wenn Sie es vorziehen, dass Ihr Weizen auf diese Weise destilliert und als Kalorien aufgenommen wird – und wer tut das nicht? - du wirst deutlich mehr Weizen brauchen!
Bedeutet ein „k“ vor einem „big C“ Calorie eine Million „small-c“ Kalorien?
Die Qualität des Landes/Bodens ist ebenfalls bemerkenswert wichtig, insbesondere für Kulturen mit weniger als modernen Technologien. Ich würde erwarten, dass die oben zitierten Zahlen "durchschnittlich" für die Ländereien sind, die tatsächlich bewirtschaftet werden / wurden. Der wahre Durchschnitt für alle Flächen ist viel niedriger, weil wir kein Land bewirtschaften, das nicht ausreichend ertragreich ist (und davon gibt es viel mehr, als die Menschen im Allgemeinen annehmen).
@ User58220, guter Punkt
Rückwärts zu extrapolieren ist etwas schwierig. Ältere, robustere Sorten hatten geringere Erträge, aber die Unterschiede variieren. Ebenso wäre günstigeres Land zuerst genutzt worden, die großen Flusstäler waren früher fruchtbarer als der große Teil des heute genutzten Landes. Einige Bodenarten waren vor der Erfindung des Pflugs oder des Zugangs zu Nutztieren unbrauchbar. Einige Ländereien waren vor dem Zugang zu Eisen unzugänglich. Einige Formen der Landwirtschaft, die in Amerika verwendet werden, hatten anscheinend eine Produktivität, die mit modernen Methoden konkurrenzfähig war ... Viele Variablen.
„Kleinere landwirtschaftliche Betriebe sind tendenziell weniger effizient und weniger mechanisiert“, so lautet die landläufige Meinung. Einige Zeitungen sagen, dass man in kleineren Betrieben viel MEHR Lebensmittel produziert, und das hat mit der Vielfalt der Feldfrüchte, der natürlichen Resistenz gegen Schädlinge, der besseren natürlichen Fruchtbarkeit des Bodens, weniger Abfall beim Transport und so weiter zu tun. Außerdem produzieren kleinere Betriebe auch gesündere Lebensmittel und sind sozial und ökologisch besser (zumindest aus der Perspektive heutiger "Entwicklungsländer").
Hier ist eines der von mir zitierten Papiere: aba-agroecologia.org.br/revistas/index.php/rbagroecologia/… Anderes ist hier: foodfirst.org/wp-content/uploads/2013/12/… Siehe insbesondere Tabelle 1, mit Daten aus den USA. Landwirtschaftszählung von 1992. Ich werde jetzt nicht danach suchen, aber ich habe die Daten einmal verglichen und sie sind ziemlich genau.

Meine Antwort auf diese Frage könnte Sie interessieren , da sie die Mindestanforderungen enthält. Darin mache ich einige Berechnungen, um herauszufinden, dass man 5110 Kartoffeln und 460 Quadratmeter Fläche braucht, um einen durchschnittlichen Menschen ein Jahr lang zu ernähren.

Das reicht für ein Jahr, aber wenn Sie im nächsten Jahr wieder Kartoffeln pflanzen, müssen Sie sie nächstes Jahr woanders pflanzen. Das bedeutet, dass Sie 920 Quadratmeter pro Person für zwei Jahre benötigen. Sie können mit Kartoffeln zwischen zwei verschiedenen Orten radeln, das ist alles, was Sie brauchen. So:

Es gibt 1000 2 = 1 , 000 , 000 Quadratmeter auf einem Quadratkilometer.

Es gibt 1 , 000 , 000 920 = 1086.9565 920-Quadratmeter-Grundstücke auf einem Quadratkilometer, also würden Sie gerade mal 1087 zusammenquetschen.

Sie können also maximal 1087 Menschen pro Quadratkilometer (ppsk) ernähren, wenn sie alle nur von Kartoffeln leben. Für alle bräuchte man natürlich auch Wohnraum.


Das gibt eine kleine Einschätzung dessen, was Sie tun können. Vergleichen wir das mit der Bevölkerung und sehen wir, wie das Verhältnis von Wohnfläche zu Ackerland ist.

Ein anständiges Einpersonenhaus hat eine Wohnfläche von etwa 50 Quadratmetern. Wenn Sie 1087 Menschen und einen Quadratkilometer Ackerland haben, bedeutet dies, dass Sie Folgendes benötigen:

1087 × 50 = 54350

Quadratmeter Wohnfläche. Das sind 0,054 Quadratkilometer. Daher ist das Verhältnis:

Ackerland :  lebendiges Land
1 : 0,054
18.8 : 1

Das ist ein ziemlich großer Platzbedarf. Wenn Sie eine Stadt mit einem Radius von 5 km haben, benötigt sie eine 21 km breite Landwirtschaftszone um sie herum, um alle ihre Einwohner vollständig zu versorgen. Dies ist möglich, aber ineffizient – ​​deshalb wird ein Großteil unserer Lebensmittel aus anderen Ländern mit geringerer Bevölkerungszahl und mehr landwirtschaftlicher Fläche importiert.

Also 1087/1000 = 1,087 hat pro Person ist notwendig
Vielen Dank für Ihre Antwort. 1000 Menschen pro Quadratkilometer, wenn man alles richtig macht, ist eine brauchbare Schätzung. Aber ich hatte auf eine Antwort gehofft, die mehr auf realen Bedingungen basiert. Archäologen und Historiker sollten ungefähre Zahlen für Ackerland im Vergleich zur Bevölkerungsdichte haben.
Warum solltest du sie woanders pflanzen? Vermutlich kann man vor dem Umpflanzen ernten. Einige Teile der Welt erlauben auch mehr als eine Ernte pro Jahr. Und würden Kartoffeln allein den menschlichen Ernährungsbedarf decken?
@SerbanTanasa Sie müssen umpflanzen, weil die Ernte alle Nährstoffe verbraucht, die sie benötigt, und für das nächste Jahr keine mehr übrig sind. Schauen Sie sich den Artikel an, den ich in meiner anderen Antwort verlinkt habe. Sie würden gerade so unseren Bedarf decken, aber es wäre keine lustige Diät.
"Wenn Sie eine Stadt mit einem Radius von 5 km haben ...", unter der Annahme, dass der Wohnraum nur in zwei Dimensionen zugewiesen wird (dh eine Stadt mit einstöckigen Gebäuden).
Sie könnten auch Dinge auf den Dächern und/oder Wänden anbauen oder die Gebäude unterirdisch haben (kann sowohl gegen Hitze als auch gegen Kälte von Vorteil sein).
@ArtOfCode, also kommen diese Nährstoffe irgendwie im 2. Jahr zurück? Kannst du nicht einfach düngen?
@SerbanTanasa Sie kommen ungefähr ein Jahr lang nicht zurück, deshalb pflanzt du woanders
@ArtOfCode, kannst du das etwas anderes essen (sagen wir Bohnen?)
@SerbanTanasa Du kannst. Ich stütze diese Antwort nur darauf, nur Kartoffeln zu verwenden
Kartoffelfäule baut sich sehr schnell im Boden auf, wenn Sie Kartoffeln auf einem Feld pflanzen, das sie in den letzten Jahren hatte.

Mit der derzeitigen Landwirtschaftstechnologie, wie sie in den Vereinigten Staaten tatsächlich praktiziert wird, werden etwa 10 Acres (40.000 Quadratmeter) Land verwendet, um Lebensmittel für jede durchschnittliche Person zu produzieren.

Dies allein stellt eine bemerkenswerte Verbesserung der landwirtschaftlichen Produktivität im letzten halben Jahrhundert oder so dar.

Zwischen 1950 und 2000, während der sogenannten „zweiten landwirtschaftlichen Revolution der Neuzeit“, stieg die landwirtschaftliche Produktivität in den USA schnell an, insbesondere durch die Entwicklung neuer Technologien. Beispielsweise stieg die durchschnittliche pro Kuh produzierte Milchmenge von 5.314 Pfund auf 18.201 Pfund pro Jahr (+242 %), der durchschnittliche Maisertrag stieg von 39 Scheffel auf 153 Scheffel pro Morgen (+292 %), und jeder Landwirt in 2000 produzierte durchschnittlich 12 Mal so viel landwirtschaftliche Leistung pro Arbeitsstunde wie ein Landwirt im Jahr 1950.

Weltweit verwenden wir etwa ein Drittel so viel Land , um die gleiche Menge an Nahrungsmitteln zu produzieren wie vor fünfzig Jahren, und die landwirtschaftliche Produktivität pro Landfläche hat Jahr für Jahr stetig zugenommen.

Die weltweit höchsten Getreideerträge pro Acre sind in Kuwait und einigen karibischen Inseln (in beiden Fällen, wo Ackerland knapp ist) etwa dreimal so hoch wie in den USA

Dennoch ist die Landwirtschaft in den USA so organisiert, dass der Nahrungsmittelertrag in Dollar pro Dollar Nahrungsmittelproduktionskosten optimiert wird, nicht der Kalorienausstoß pro Quadratmeter Land (wie Sie es vielleicht in einer Weltraumkolonie, einem Raumschiff oder einer Biosphäre wollen), weil die USA verfügt über riesige Ackerflächen.

Der einfachste Weg, die Kalorien pro Quadratmeter und Jahr im Vergleich zum Status quo zu maximieren, wäre, viel Fleisch durch viele Pflanzen in der Ernährung des Durchschnittsbürgers zu ersetzen.

Sojabohnen zum Beispiel verbrauchen etwa 5 % so viel Land , um die gleiche Anzahl an Proteinkalorien zu erzeugen wie Kühe.

Sojabohnen produzieren mindestens zweimal mehr verwertbares Protein pro Flächeneinheit als jede andere wichtige Gemüse- oder Getreideernte, mit Ausnahme von Hanf, der bis zu 33 g/m2 (290 lb/acre) produzieren kann. Sie produzieren 5- bis 10-mal mehr Protein pro Flächeneinheit als Land, das für Weidetiere zur Milchproduktion vorgesehen ist, und bis zu 15-mal mehr Protein pro Flächeneinheit als Land, das für die Fleischproduktion vorgesehen ist.

Und wie viel Fleisch isst der durchschnittliche Amerikaner?

Im Jahr 2012 verzehrte der durchschnittliche Amerikaner nach Angaben des US-Landwirtschaftsministeriums 71,2 Pfund rotes Fleisch (Rind, Kalb, Schwein und Lamm) und 54,1 Pfund Geflügel (Huhn und Truthahn). Der durchschnittliche Betrag ist wahrscheinlich etwas höher. Das USDA berücksichtigt keine Vegetarier, die laut Gallup-Umfragen durchweg etwa 5 % der Bevölkerung ausmachen.

Und Fleisch, Milchprodukte und Fette, die normalerweise alle tierischen Ursprungs sind, machen fast genau die Hälfte der Ernährung des durchschnittlichen Amerikaners aus .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nun sind nicht alle Pflanzen im Besonderen so effiziente Proteinquellen oder Kalorien im Allgemeinen wie Sojabohnen, und der ständige Verzehr von Sojabohnen wird alt (und liefert nicht alle Aminosäuren, die zum Leben benötigt werden). Aber man kann mit Fug und Recht sagen, dass man den Land-Fußabdruck der Nahrung, die ein durchschnittlicher Mensch zu sich nimmt, um etwa 45 % (90 % davon von Tieren) reduzieren könnte, indem man auf eine fast rein vegane Ernährung umsteigt.

Das ist immer noch viel Ackerland pro Person, etwa 5,5 Morgen pro Person (etwa 22.000 Quadratmeter). Und wie viel Verbesserung man mit höhertechnologischen Ansätzen wie Hydroponik, 24-Stunden-Wachstumsbeleuchtung und so weiter genau erreichen könnte, ist nicht ganz klar.

Unter der Annahme, dass eine geschlossene Umgebung zumindest die Spitzenproduktivität von Getreidekulturen pro Landfläche im Vergleich zu den USA erreichen könnte, könnte es möglich sein, die Menge an Ackerland pro Person auf etwas weniger als 2 Acres pro Person (etwa 8.000 Quadratmeter) zu reduzieren , das sind 125 Einwohner pro Quadratkilometer, wenn man die Titelfrage beantwortet).

Angeblich könnte die hydroponische Landwirtschaft sogar diese 80%ige Reduzierung der pro Hektar produzierten Lebensmittel gegenüber dem Status quo erheblich verbessern, wie die obigen Beiträge feststellten. Schätzungen von 500 bis 1000 Quadratmetern pro Person erscheinen jedoch angesichts der derzeitigen Technologie unrealistisch.

TL;DR-Antwort: 111 Menschen pro Quadratkilometer

Erläuterung:

Eine einfache Betrachtungsweise dieser Frage besteht darin, die Gesamtmenge der landwirtschaftlich genutzten Fläche weltweit durch die Weltbevölkerung zu teilen. Diese Gleichung ignoriert Verschwendung und hungernde Menschen, geht davon aus, dass Menschen keinen Fisch aus den Ozeanen essen, und geht davon aus, dass die Anbaumethoden weltweit gleich effizient sind (sie sind es nicht). Unabhängig davon ist diese Antwort viel näher an der Realität als die anderen Antworten.

36.480.000.000 Acres - Gesamte Landmasse der Erde
13.497.600.000 Acres - Land, das für die Landwirtschaft genutzt wird (37 % im Jahr 2.000)
6.082.966.429 - Weltbevölkerung (Jahr 2.000)

Wenn wir also 13.497.600.000 Morgen durch 6.082.966.429 Menschen teilen, können wir sagen, dass jeder Mensch auf dem Planeten 2,218 Morgen Land benötigt, um sich zu ernähren. Da ein Quadratkilometer ungefähr 247 Morgen entspricht, kann so viel Land 111 Menschen ernähren.

Das ist ein interessanter Ansatz für das Problem, könnte es aber ein wenig vereinfachen. Zum Beispiel ist nicht die gesamte Landwirtschaft Nahrung (Baumwolle, Hanf, Biokraftstoff, Opium..)

Mein Ex ist Gärtner und ich habe einen Artikel gelesen, in dem es heißt, dass man in einem gemäßigten Klima (in diesem Fall Schweden) eine Person (nur vegan, kein Fleisch) auf nur 800 m 2 ernähren könnte, indem man keine High-Tech-Methoden verwendet, sondern nur Dinge nahe anpflanzt und mehrere Ernten pro Saison haben. Die verwendeten Kulturen sind Kartoffeln, Saubohnen, Karotten, Pastinaken, Kohl, Zwiebeln und Äpfel.

Denken Sie daran, dass ein Bastler viel dichter pflanzen kann als in der industriellen Landwirtschaft, da letztere sich auf eine Kultur konzentriert und mehr Platz für die Arbeit der Maschinen benötigt.

Kann man im kalten schwedischen Klima mehrere Ernten pro Jahr einfahren?
Andere Antworten haben Quellen, die besagen, dass Sie 1000 m² benötigen, um eine einzelne Person zu ernähren, und das unter Verwendung moderner hocheffizienter Landwirtschaftsmethoden. Sie schlagen vor, dass Sie mit Amateurmethoden eine ganze Familie mit weniger Platz ernähren können. Können Sie versuchen, eine Quelle zu finden, die diese Behauptung untermauert?
Leider ist diese Antwort ohne Quellen etwas schwer zu glauben
Lesen Sie huffingtonpost.com/2011/08/23/homesteading_n_934323.html für einen Satz von Berechnungen. Google hat auch Links zu vielen anderen Ressourcen zu diesem Thema. Suchen Sie nach "Wie viel Land benötigen Sie für die Landwirtschaft für eine Familie" und teilen Sie es dann durch 4, um es pro Person zu erhalten, und berechnen Sie dann die Personen pro Gebiet basierend darauf.
Können Sie dies bearbeiten , um weitere Informationen darüber hinzuzufügen, wo Sie das gehört haben? Sie sagen „einen Artikel“, aber das könnte alles sein, von einer wissenschaftlichen Zeitschrift bis hin zu den Weekly World News, also könnten Sie das klarstellen?
@MonicaCellio Ich habe den Artikel gefunden, also habe ich ihn hinzugefügt.
@Vincent Es hängt von den Ernten ab, aber es ist sehr gut möglich. Sie können zum Beispiel zuerst Ackerbohnen anbauen, dann Mangold und vielleicht Grünkohl.
Kaltes Klima, aber mehr Stunden Tageslicht im Sommer.
+1 für "ein Bastler kann Dinge viel dichter pflanzen als in der industriellen Landwirtschaft, da sich letztere auf eine Kultur konzentriert und mehr Platz benötigt, damit die Maschinen arbeiten können". Und deshalb bekommt man in Ländern wie Brasilien keine Agrarreform.
Aber würde die Nährstoffmenge des Bodens langfristig nicht abnehmen, wenn man noch dichter pflanzt und auf moderne Technik verzichtet (Phosphate, Nitrate etc.)?
@4.12.22.4.18.0. In einem geschlossenen System und über lange Zeit könnte das durchaus passieren, auch wenn Sie Kompost verwenden, Ihre Toten dort begraben und Stickstoff bindende Pflanzen verwenden.

Egal, wie Sie das Problem angehen, Sie werden an physische Grenzen gebunden sein. Daher beschränke ich mich bei meiner Antwort auf die physikalischen Aspekte des Problems:

Sonneneinstrahlung

Globale Sonneneinstrahlungskarte

Egal wie effektiv die landwirtschaftlichen Methoden sind, Sie können nicht mehr Energie pro Quadratmeter erbringen, als die Menge, die den Boden erreicht. Zum einen beträgt die Sonneneinstrahlung laut dieser Karte etwa 1900 kWh/m² auf NE-Brasilien. Vorausgesetzt, die Region ist fruchtbar und hat Zugang zu Wasser, was auch der Fall ist (dies ist eine der Regionen Brasiliens, in der Zuckerrohr produziert wird, um später in Alkohol umgewandelt und als Kraftstoff für Fahrzeuge verwendet zu werden), wird Ihre Produktivität begrenzt sein ungefähr proportional zur Effizienz der Pflanzen bei der Photosynthese sein.

Photosynthese-Effizienz

Zuckerrohr

Modernes Zuckerrohr ist eine der effizientesten Pflanzen bei der Umwandlung von Sonnenstrahlen in Zucker. Es können Wirkungsgrade von 8 % erreicht werden. Das bedeutet, dass auf der angegebenen Fläche der Erdoberfläche ein Quadratmeter Zuckerrohr produziert wird

E = 5 kWh/Day * 0.08 = 400 Wh/day of sugar, or 1440 kJ of energy.

Glukose ist der Hauptzucker, der von Zuckerrohr produziert wird und 3000 kJ Energie pro Mol enthält, etwa 700 kcal/mol. Das bedeutet, dass jeder Quadratmeter Anbaufläche jeden Tag produziert

M = 1440 kJ / 3000kJ/mol = 0.48 mol of Glucose

Was in Gramm umgerechnet bedeutet

W = 0.48 mol * 180 g/mol = 86 g of sugar per day.

In Anbetracht dessen, dass Ihre tägliche Nahrungsaufnahme nicht nur aus Zucker besteht, ist alles andere Pflanzenmaterial das Produkt einer anschließenden Umwandlung dieses Zuckers in andere Materialien, oder die von diesem Zucker bereitgestellte Energie wird verwendet, um chemische Reaktionen hervorzurufen produzieren diese anderen Substanzen. Wenn die Substanz nicht von der Pflanze selbst produziert wird, wird sie mit dieser Energie produziert (Eiweiß, Fett usw. werden auf Kosten von Zucker von der Pflanze selbst oder von Tieren produziert, die diese Pflanze fressen und anschließend von Menschen gegessen werden). Mit anderen Worten, kein Lebensmittel wird jemals mehr Energie enthalten oder bei der Herstellung verbrauchen als diese Gesamtmenge an Zucker, die das Zuckerrohr pro Quadratmeter produziert.

Der normale männliche Erwachsene sollte 10500 kJ Energie pro Tag zu sich nehmen,

A = 10500 kJ/day / 1440 kJ/day/M² = 7,29M²

Das bedeutet, dass 7,29 Quadratmeter Land kultiviert werden sollten, um genug Energie zu produzieren, um es zu erhalten, und zwar mit der effizientesten verfügbaren Pflanze und ausgedrückt als reine Kalorien (Fett oder Zucker, aber keine Vitamine oder andere regulierende Lebensmittel). Das bedeutet, dass Sie aus rein physikalischer Sicht mit der effizientesten verfügbaren Pflanze und der effizientesten verfügbaren Methode mindestens ~7 Quadratmeter Land benötigen, um genug für einen einzelnen erwachsenen Mann zu produzieren. Die realen Zahlen werden aufgrund verschiedener Ineffizienzen höher sein.

Die Produktion und Verteilung von Nahrungsmitteln ist eine komplexe Aktivität, und es wird mehr als Zucker benötigt, um einen Menschen zu erhalten, was bedeutet, dass weniger effiziente Pflanzen benötigt werden, um alle benötigten Nährstoffe zu produzieren. Fleisch wird produziert, indem Nutztiere mit Pflanzen gefüttert werden, die durch denselben Prozess wie Zuckerrohr (Photosynthese) produziert werden, aber jede Änderung der trophischen Ebene führt zu einem gewissen Energieverlust, sodass das Fleisch, das auf einer bestimmten Landfläche produziert wird, geringer ist als das direkt verbrauchte als Zuckerrohr. Usw.

tl;dr

Bei den aktuellen Kulturarten benötigen Sie mindestens ~7 Quadratmeter Land pro erwachsenem Mann, unabhängig vom Anbauverfahren, der Pflanzenart, dem Fleisch oder Gemüse usw. Dies ist eine physikalische Grenze, die durch die Grenzen der Photosynthese impliziert wird. Der einzige Ausweg ist die Steigerung der photosynthetischen Effizienz von Pflanzen durch Genmanipulation.

Interessante Berechnung auf der Rückseite des Umschlags, aber Sie vergessen künstliches Licht. Interessant ist es aber trotzdem, wenn man möchte, dass die Landwirtschaft nicht auf nicht-regenerative Energiequellen angewiesen ist.
In gewissem Sinne war alle Energie, die eines Tages auf der Welt existiert, Sonnenstrahlen, außer Kernenergie, aber ich stimme zu, ich habe künstliches Licht vergessen ...

Vertikale Hydroponikfarmen (machbar mit aktueller Technologie):

Wenn Sie einen 100-stöckigen Wolkenkratzer einer Hydrokulturfarm neben einer riesigen Wasserquelle auf einem Quadratkilometer Land bauen, können Sie im Grunde eine ganze Stadt ernähren. Das wäre ein wirtschaftliches Desaster und unrentabel, aber technisch machbar.

Vertical Farming ist keine Science-Fiction und wird in einigen Städten wie Singapur bereits jetzt erprobt.

Es ist wirtschaftlich nicht wirklich rentabel, da die konventionelle Landwirtschaft immer noch superbillig ist, aber in einigen Ländern mit begrenztem Land wie Singapur ermöglicht eine vertikale Struktur mit fortschrittlicher Hydrokultur (keine Erde erforderlich), Ackerland vertikal zu stapeln. Singapur tut dies, um nicht zu sehr von Lebensmittelimporten abhängig zu sein (politische Gründe).

Angenommen, Energie- und Baukosten werden billig genug oder Ackerland wird knapp genug, würde sich das wirtschaftlich lohnen.

Wenn Sie Multi-Level-Farming verwenden, wäre es sinnvoller, die Produktivität pro Kubikmeter als pro Quadratmeter zu berechnen.
Vertikale Farmen sind sehr energieintensiv. Die Wirtschaftlichkeit ist nur für hochwertige, kurzfristige und schwer zu versendende Produkte wie Salat geeignet.

Ich persönlich denke, es kommt auf die Pflanze an. Bestimmte Lebensmittel, wie Mais, wachsen nur ein oder zwei Ähren pro Stiel, während eine Tomatenpflanze während der gesamten Saison 15 oder mehr Tomaten wachsen kann. In jedem Fall müssten Sie Ihre Ernte alle paar Jahre wechseln, um irgendetwas anbauen zu können, also müssten Sie vorsichtig sein, was Sie anbauen. Ich denke, worauf Sie wirklich achten sollten, ist A) Wie viel Nahrung produziert die Pflanze und B) Wie gesund ist die Pflanze für den Boden und C) Welche Art von Vitaminen werden die Menschen daraus gewinnen.

Nach meiner persönlichen Erfahrung ermöglichen Trauben, Tomaten, grüne Bohnen, Karotten und andere Lebensmittel, die nur wenig Platz einnehmen, insgesamt mehr Lebensmittel, also würde ich sagen, mindestens 10-25 Morgen, mehr, wenn Sie Platz haben . Ich weiß nicht, wie hilfreich das wirklich war, aber ich hoffe, es hat Ihnen einen Einblick gegeben.

Wir erwarten, dass die Antworten eine Antwort liefern, keine Hinweise oder Vorschläge, wie man eine Antwort findet.
Willkommen bei Worldbuilding.SE! Wir freuen uns, dass Sie sich uns anschließen konnten! Wenn Sie einen Moment Zeit haben, klicken Sie bitte hier , um mehr über unsere Kultur zu erfahren und an unserer Tour teilzunehmen . Denken Sie daran, dass das OP gefragt hat, wie viele Menschen sich pro Quadratkilometer ernährt haben. Sie erwähnen nicht, was 10-25 Acres bewirken können, nur dass es sich um ein Minimum handelt. Mindestens wofür? Lässt sich das in #/qkm umrechnen?
+1 für die Berücksichtigung, wie gesund die Pflanze für den Boden und wie gesund die Pflanzen für die Person sind. Alle anderen sind davon ausgegangen, dass der Boden eine Konstante ist und keine weitere Variable, und dass Sie keine zusätzlichen Vitamine benötigen, wenn Sie die erforderliche Kalorienzufuhr erreichen.

Ich zeichne fiktive Karten und habe diese Berechnungen durchgeführt. Nach meinen Berechnungen und Annahmen ergibt 1m2 Weizenfeld 1x 700g (ca. 1lb 8oz) Laib Brot. Dabei wird von einer mittleren Fruchtbarkeit von etwa 5 Tonnen Getreide pro Hektar ausgegangen. Pflanzenfresser fressen 2 % ihres Körpergewichts pro Tag, und eine Kuh würde etwa 2/3 Hektar pro Jahr benötigen (damit das Gras nachwachsen kann). Meine Forschung zeigt, dass ein Fleischtier zu etwa 50 % effizient ist: Nur die Hälfte des Tiergewichts kann in essbares Fleisch umgewandelt werden.

Es tut mir leid, aber Ihre Antwort hört auf, bevor sie die Frage tatsächlich beantwortet: Wie viel Land brauchen Sie, um eine Person zu ernähren?
Die Conversion-Raten sind viel niedriger. Eine Kuh auf Enddiät benötigt etwa 4 Pfund Getreide, um 2 Pfund Kuh zu produzieren, die sich zu etwa einem Pfund Fleisch kleidet. Ausgehend von Gras sind etwa 10 Pfund Trockengewicht oder etwa 50-80 Pfund Grüngewicht erforderlich, um ein Pfund Kuh zu produzieren. Hühner, Kaninchen und Meerschweinchen sind weitaus effizienter.

Unter natürlichen Bedingungen und biologischer Landwirtschaft ohne Düngemittel und künstliche Chemikalien oder unter Verwendung von GM-Technologie können Sie nicht mehr als 500 kg Getreide (am Beispiel von Weizen) produzieren, und das ist gerade genug, um eine Person pro Jahr zu ernähren.

In Anbetracht des Gemüses, der Gewürze und anderer Gewürze, die gekocht werden müssen, um mit dem Brot, den Chapatis oder was auch immer die Leute sonst aus Mehl machen, das mit dem Gemüse gegessen werden kann, brauchen wir zusätzlich etwa 3 Hektar Land. Das bedeutet 4 Hektar pro Person und Jahr unter natürlichen landwirtschaftlichen Bedingungen. Da es 100 Hektar auf 1 km^2 gibt, kann diese Menge Land nur etwa 25 Menschen sehr gut ernähren, wobei ein bisschen für den Komfort übrig bleibt.

Ja, aber was ist, wenn Sie frivole Dinge wie Gewürze und Gewürze ignorieren? Wie viele könntest du dann füttern? Was ist, wenn Sie organische Düngemittel, dh Kompost, verwenden? Dies scheint eine ziemlich unvollständige Antwort zu sein. Und der Teil über Ihre Facebook-Seite und Ihr Buch ist für die Frage irrelevant.
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