Due delle principali sfide globali legate all'agricoltura sono il cambiamento climatico e il ciclo dell'azoto squilibrato. Per entrambi, sono stati definiti obiettivi di riduzione nazionali e internazionali per catalizzare il sostegno politico a sistemi agricoli più sostenibili. La coltivazione del miscanto nelle zone di protezione delle acque è stata proposta come contributo al raggiungimento di questi obiettivi. Tuttavia, è necessaria una comprensione approfondita delle dinamiche di sistema sottostanti a vari livelli spaziali prima di poter fornire raccomandazioni per lo sviluppo delle politiche. In questo studio è stato stabilito un quadro modello per fornire i risultati degli indicatori economici e ambientali a livello regionale e subregionale. Presenta un conseguente Life Cycle Assessment abbinato a un modello di offerta agroeconomica (Economic Farm Emission Model) che simula la produzione agricola e zootecnica, e un modello di idrologia agricola (DAISY) che valuta gli effetti sul ciclo dell'azoto. Il quadro è applicato al Baden-Württemberg, uno stato federale nel sud-ovest della Germania con otto regioni agroecologiche. Sono stati anche esplorati scenari che indagano le differenze tra la coltivazione obbligatoria e volontaria del miscanto. Mentre i risultati mostrano l'elevato potenziale della coltivazione del miscanto per la riduzione delle emissioni di gas serra (da −16% a −724%), il potenziale di riduzione della lisciviazione dei nitrati (da −4% a −44%) è compromesso in alcune sottoregioni e scenari (+4% a +13%) da sostanziali effetti sull'avvicendamento colturale. Inoltre, la coltivazione del miscanto riduce i margini lordi nella maggior parte delle sottoregioni (da −0,1% a −9,6%) e diminuisce la produzione alimentare interna (da −1% a −50%). Tuttavia, nelle regioni con bassa densità di bestiame e rese elevate, la coltivazione del miscanto può mantenere o aumentare il reddito degli agricoltori (0,1%–5,8%) e migliorare la protezione ambientale. Lo studio mostra che l'eterogeneità dei terreni coltivabili richiede un programma di promozione flessibile per il miscanto. I programmi di coltivazione volontaria sono stati identificati come i più adatti a cogliere le differenze subregionali. Le politiche dovrebbero affrontare la domanda di miscanto, ad esempio, sostenere lo sviluppo di catene del valore regionali, compresi gli agricoltori, i fornitori di acqua e l'industria biobased.