A new Socio-ecological Integrated Analysis for Agricultural Land Use Planning in Metropolitan Areas : Applications for Tropical (Cali, Colombia) and Mediterranean (Barcelona, Spain) Biocultural Landscapes

El creixement exponencial de la població humana mundial durant els últims 100 anys ha accentuat el metabolisme social mundial a un ritme sense precedents. Segons Nacions Unides, en els propers 30 anys, la població humana arribarà als 9,8 mil milions de persones. En aquest mateix moment, el 68% de la població mundial viurà a les regions metropolitanes. Esta tendència augmentarà inevitablement la demanda d'aliments, matèries primeres i energia per a sostenir la demanda mundial, anticipant-se a la insostenibilitat del nostre metabolisme social actual i predominant. Les regions metropolitanes són interessants escenaris que exemplifiquen la situació abans mencionada. Aquests territoris s'enfronten a un doble desafiament: satisfer de manera sostenible les necessitats biofísics (és a dir, d'aliments i materials) y energètics de la seva població, mantenint l'estructura ecològica i la funcionalitat dels seus territoris i disminuint la seva vulnerabilitat al canvi climàtic, la inseguretat alimentària. y los brotes de malalties. Moltes de les àrees metropolitanes del món estan envoltades de terres agrícoles rurals i periurbanes. Si bé l'agricultura ha estat la base de la subsistència de les nostres societats, proporcionen aliments, matèries primeres i energia durant mil·lennis, els sistemes agrícoles actuals han aconseguit un punt crític de transició en el seu rendiment, impactes ambientals i patrons energètics, afectant la sostenibilitat local, regional i global. Com sistemes socioecològics, les àrees metropolitanes mantenen complexes interaccions urbà-rural i natura-societat, que ocorren en diferents escales (local, paisatgístic, regional) i dimensions (social, econòmica, ecològica, cultural). A pesar del paper fonamental de l'expansió i la intensificació agrícola i el creixement urbà no planificat en la sostenibilitat, abordar aquests problemes a un representar un gran desafiament metodològic i conceptual per als científics, els planificadors territorials i els responsables de la formulació de polítiques. Centrada en l'experiència de dos metròpolis contrastants: Barcelona (España) i Cali (Colòmbia), aquesta tesis presenta eines integradores del metabolisme del paisatge per avaluar el paper de l'agricultura en la seva sostenibilitat del sistema socioecològic metropolità. La tesis discuteix el paper potencial, les implicacions i les contribucions de diferents agroecosistemes per a la planificació territorial en regions on el creixement econòmic i la dinàmica demogràfica estan en una interacció completa amb processos socioculturals i ecològics fonamentals per a la seva sostenibilitat a llarg termini. La tesis engloba quatre capítols originals d'investigació, dos desenvolupats a Cali i dos a Barcelona. Els dos primers capítols discuteixen la importància d'abordar el desenvolupament metropolità de Cali des d'una perspectiva regional, tant geogràficament com culturalment. Descriu la importància de l'agricultura tradicional en petita escala en la configuració de mosaics agrícoles, clau per a la provisió de serveis ecosistèmics, però també per a la protecció dels mitjans de vida i la cultura rural. Conclouen amb una sèrie de recomanacions específiques d'ordenament territorial per a les autoritats locals. La segona part de la tesi es va centrar a l'Àrea Metropolitana de Barcelona. Da un pas endavant en l'avaluació multidimensional de la infraestructura verda de l'Àrea Metropolitana de Barcelona, amb especial enfocament en els espais agrícoles. El treball s'emmarca en una col·laboració per a l'elaboració de l'avaluació ambiental estratègica del Pla Director Urbanístic de Barcelona. Teniu com a objectiu avaluador diferents escenaris d'ordenació territorial i gestió agrícola amb una anàlisi socioecològica integrada. L'últim capítol presenta l'aplicació dels escenaris modelats d'ordenament territorial i gestió agrària amb una eina d'optimització de l'ús del sòl que té com a objectiu contribuir a la comprensió i desenvolupament d'un nou paradigma de l'agricultura metropolitana.El crecimiento exponencial de la población humana mundial durante los últimos 100 años ha acentuado el metabolismo social mundial a un ritmo sin precedentes. Según Naciones Unidas, en los próximos 30 años, la población humana alcanzará los 9,8 mil millones de personas. En ese mismo momento, el 68% de la población mundial vivirá en regiones metropolitanas. Esta tendencia aumentará inevitablemente la demanda de alimentos, materias primas y energía para sustentar la demanda mundial, anticipándose a la insostenibilidad de nuestro metabolismo social actual y predominante. Las regiones metropolitanas son interesantes escenarios que ejemplifican la situación antes mencionada. Estos territorios enfrentan un doble desafío: satisfacer de manera sostenible las necesidades biofísicas (es decir, de alimentos y materiales) y energéticas de su población, manteniendo la estructura ecológica y la funcionalidad de sus territorios y disminuyendo su vulnerabilidad al cambio climático, la inseguridad alimentaria y los brotes de enfermedades. Muchas de las áreas metropolitanas del mundo están rodeadas de tierras agrícolas rurales y periurbanas. Si bien la agricultura ha sido la base de la subsistencia de nuestras sociedades, proporcionándonos alimentos, materias primas y energía durante milenios, los sistemas agrícolas actuales han alcanzado un punto crítico de transición en su desempeño, impactos ambientales y patrones energéticos, afectando la sostenibilidad local, regional, y global. Como sistemas socioecológicos, las áreas metropolitanas mantienen complejas interacciones urbano-rural y naturaleza-sociedad, que ocurren en diferentes escalas (local, paisajístico, regional) y dimensiones (social, económica, ecológica, cultural). A pesar del papel fundamental de la expansión e intensificación agrícola y el crecimiento urbano no planificado en la sostenibilidad, abordar estos problemas aun representa un gran desafío metodológico y conceptual para los científicos, los planeadores territoriales y para los responsables de la formulación de políticas. Centrada en la experiencia de dos áreas metropolitanas contrastantes: Barcelona (España) y Cali (Colombia), esta tesis presenta herramientas integradoras del metabolismo del paisaje para evaluar el papel de la agricultura en su sostenibilidad de sistema socioecológico metropolitano. La tesis discute el papel potencial, las implicaciones y las contribuciones de diferentes agroecosistemas para la planificación territorial en regiones donde el crecimiento económico y la dinámica demográfica están en una interacción compleja con procesos socioculturales y ecológicos fundamentales para su sostenibilidad a largo plazo. La tesis engloba cuatro capítulos originales de investigación, dos desarrollados en Cali y dos en Barcelona. Los dos primeros capítulos discuten la importancia de abordar el desarrollo metropolitano de Cali desde una perspectiva regional, tanto geográfica como culturalmente. Describe la importancia de la agricultura tradicional en pequeña escala en la configuración de mosaicos agrícolas, clave para la provisión de servicios ecosistémicos, pero también para la protección de los medios de vida y la cultura rurales. Concluyen con una serie de recomendaciones específicas de ordenamiento territorial para las autoridades locales. La segunda parte de la tesis se centró en el Área Metropolitana de Barcelona. Da un paso adelante en la evaluación multidimensional de la infraestructura verde del Área Metropolitana de Barcelona, con especial énfasis en los espacios agrícolas. El trabajo se enmarca en una colaboración para la elaboración de la evaluación ambiental estratégica del Plan Director Urbanístico de Barcelona. Tiene como objetivo evaluar diferentes escenarios de ordenación territorial y gestión agrícola con un Análisis Socioecológico Integrado. El último capítulo presenta la aplicación de los escenarios modelados de ordenamiento territorial y gestión agraria a una herramienta de optimización del uso del suelo que tiene como objetivo contribuir a la comprensión y desarrollo de un nuevo paradigma de la agricultura metropolitana.The exponential growth of the world's human population over the past 100 years has accentuated the world's social metabolism at an unprecedented rate. According to the United Nations, in the next 30 years, the human population will reach 9.8 billion people. At that same point, 68% of the world population will live in metropolitan regions. This trend will inevitably increase the demand for food, raw materials, and energy to support the world's demand, anticipating the unsustainability of our current and predominant social metabolism. Interesting scenarios that exemplify the situation mentioned above are metropolitan regions. These territories face a double challenge: sustainably satisfy their population's biophysical (i.e., food and material) and energy needs while maintaining the ecological structure and functionality of their territories, and lessening their vulnerability to climate change, food insecurity and disease outbreaks. Many of the metropolitan areas of the world are surrounded by rural and peri-urban agricultural land. Although agriculture has been the basis of subsistence for our societies, providing us with food, raw materials, and energy for millennia, current agricultural systems have reached a critical transition point in their performance, environmental impacts, and energy patterns, affecting local, regional, and global sustainability. As socio-ecological systems, metropolitan areas hold complex urban-rural and nature-society interactions, occurring at different scales (i.e., local, landscape, regional) and dimensions (i.e., social, economic, ecological, cultural). Despite the pivotal role of agricultural expansion and intensification, and unplanned urban growth on global sustainability, tackling these issues stills represents a great methodological and conceptual challenge for scientists, land planners, and policymakers. Focused on the experience of two contrasting metropolis: Barcelona (Spain) and Cali (Colombia), this thesis presents integrative landscape-metabolism tools to assess the role of agriculture on the sustainability of the metropolitan socioecological system. The thesis discusses the potential role, implications, and contributions of different agroecosystems for land planning in regions where economic growth and demographic dynamics are in a complex interplay with sociocultural and ecological process fundamental for their long-term sustainability. The thesis encompasses four original research chapters, two developed in Cali and two in Barcelona. The first two chapters discuss the importance of approaching Cali's metropolitan development from a regional perspective, both geographically and culturally. It describes the importance of traditional smallholder agriculture in the configuration of agricultural mosaics, key for ecosystem services provision, but also the protection of rural livelihoods and culture. They conclude with a series of specific land planning recommendations for local authorities. The second part of the thesis focused on Barcelona Metropolitan Area. It takes a step forward on the multidimensional assessment of the AMB's green infrastructure, with a particular focus on the agricultural spaces. The work is part of a collaboration with the Urban Master Plan of Barcelona in the elaboration of the strategic environmental evaluation. It aims to assess different land planning and agricultural management scenarios with a Socio-ecological Integrated Analysis. The last chapter presents the application of the land planning and agricultural management modelled scenarios to a land-use optimization tool that aims to contribute to the understanding and development a new paradigm for metropolitan agriculture