这篇文章最初发表于世界资源研究所。
美国的农业是在世界上最高效。它采用260万人在不断增长食品和其他产品每年价值近4000亿美元。超过20％该输出被运往国外，使得美国的农产品的最大出口全球。美国农业近年来也提高了效率，增加了农作物和牲畜的产量约30%从1997年到2017年，中国的温室气体(GHG)排放量同时增加只有7%。
但是，即使考虑到这一进展，美国农业部门还需要做更多的工作，以应对不断增长的粮食需求和气候变化等全球挑战。全球粮食需求预计将增长56%在2010年到2050年间，由于人口增长和收入增加。与此同时，农业和相关土地利用变化大致产生四分之一全球温室气体排放，农业生产占约美国排放的10％。
将全球气温上升控制在2摄氏度以内——这是科学家们的目标同意这将要求全球农业和土地使用部门在2010年至2050年间将排放减少三分之二，包括停止由农业驱动的森林砍伐。要使气温保持在1.5摄氏度以下，世界各地的大片土地需要重新造林。因此，世界需要加快农业生产率的提高，改变消费模式，以便在实现气候目标的同时养活不断增长的人口。
由于人口增长和收入增加，预计2010年至2050年间全球粮食需求将增长56%。
幸运的是，解决这些粮食安全和气候挑战还将为农民和牧场主带来其他重要利益，如提高对极端天气事件的应变能力、减少水资源压力、改善水质以及维持长期生产力和盈利能力。
如何美国农业能够降低排放，同时提高粮食产量
美国的决策者越来越意识到农业在应对粮食和气候挑战中所起的核心作用。今年早些时候，农业部长桑尼·珀杜(Sonny Perdue)呼吁在提高产量的同时创新减少农业温室气体排放。在国会提出的几个法案，连同多数员工的报告他还提出了减少农业排放的措施。
世界资源研究所的研究发现了一个多管齐下的方法同时能满足粮食需求的上升和减少农业温室气体排放，同时建立抵御极端天气。在我们研究的一个反复出现的主题是推进的需要技术创新。
以下是美国农业可以成为未来可持续食品领导者的六个重要途径:
1.提高生产力
美国农民越来越多地生产每亩土地更多的食物。从1997年到2017年，小麦生产率（以每英亩蒲式耳）增加23％，大豆生产率28％，玉米生产率42％。畜牧业生产力还大大增加从1977年到2007年，由于效率的提高，美国每生产一磅牛肉，土地使用减少了33%，用水量减少了12%，生产排放减少了16%。
但在未来几十年，美国需要在不扩大粮食种植所需土地面积的情况下加快生产力的发展——无论是在国内还是国外砍伐森林持续快速。限制农业用地面积的扩大对保护被砍伐的美国森林非常重要超过7.7亿吨二氧化碳从2018年大气（抵消国家温室气体排放量的12％），并腾出造林螯合甚至更多的碳更多的土地。
因此，提高作物和牲畜生产率的政策解决方案应该遵循“生产和保护”的框架。“生产”方面的一个关键需求是，通过农业研究局(Agricultural research Service)为生产力的研究和发展提供联邦资金实际收入停滞不前几十年了。农作物产量的提高可以转化为每英亩农田的收入增加，从而提高美国农民的利润。美国在农业生产率研究方面的领导地位还将使美国机构和公司能够向海外出口新技术，帮助发展中国家的农民提高生产率，而无需将更多的森林转化为农业。
在等式的“保护”方面，联邦政府可以通过使资格作物保险和其他农业补贴对农民天然林草不转化为耕地条件disincentivize的更多的土地转换。这一政策可能会使建立在2014年农业法案的Sodsaver提供，这削减在北部大平原敏感的土地建立耕地联邦农作物保险补贴。为保护地役权项目的其他资金可以提供保持富含碳的自然景观完好进一步激励。
2.减少牲畜排放
畜牧业生产占美国农业温室气体排放的40%以上。这些排放源于肠内发酵(牛打嗝)例如，牧场的粪肥管理和废物，以及与生产玉米、大豆和其他饲料作物相关的排放。上述生产力和效率的提高将减少饲料需求、土地使用和每磅肉类或每加仑牛奶的温室气体排放。
附加减排通过技术革新，如饲料化合物改善牛消化是可能的 - 使它们打嗝较少的甲烷 - 和粪便管理的改进。对于开发创新技术的公司在研发方面的投资联邦，以及激励机制，可以帮助加快进度。
3.减少肥料使用的排放
大约一半的美国农业生产排放，全球20%，与使用合成肥料和粪肥有关。这些排放大部分来自一氧化二氮，一种强有力的温室气体。
多种有前途的技术的存在减少这些排放物，与潜在的进一步创新，以提高其有效性。这些技术包括硝化抑制剂，其可以保持土壤氮在作物的时间较长时间的形式可用;微生物，使作物固定自己的氮，其可以替换为某些作物施肥;处理来制造来自可再生能源合成肥料;和更精确肥料管理。持续使用覆盖作物——通常是豆类或在主要作物收获后种植的谷物——也可以通过向土壤中添加氮来减少肥料的排放，同时防止养分流入水道和土壤侵蚀。
政策可以加速这一领域的研究进展和吸收。例如，以燃料经济标准为模型的肥料效率标准可能要求公司随着时间的推移提高其生产的肥料的氮肥利用率。一个低碳肥料项目同样可以促使制造商转向使用可再生能源生产的氮。鼓励种植作物等自然解决方案已被证明是成功的减少氮污染并为农民节约成本。
4.支持农场可再生能源和能源效率
在美国，大约6%的农业生产排放来自农场燃料消耗，包括农业设备和其他能源使用。在农场建筑中改进设备和提高能源效率可以减少燃料的使用和排放，同时为农民节省资金。美国农业部的“美国农村能源计划”(Rural Energy for America)提供赠款和贷款担保，帮助农民利用可再生能源系统和提高能源效率，这可以为他们每年节省数千美元的能源成本。增加对该项目的资金支持，可以帮助农民实现这一重要转型。
5.稳定和在植物和土壤固碳
虽然农业在美国 - 与其他地方一样 - 是温室气体排放，农场和牧场也储存碳在植被和土壤的净源。除了稳定通过保护森林等自然景观的现有美国碳汇，农田可以通过整合通过silvopasture等农林系统更多的树木在植被螯合额外的碳。
虽然农业排放是应对气候挑战的一部分，农业部门是保持温度升高到安全水平的任何解决方案的重要组成部分。
WRI呼吁联邦政府投资每年40亿到45亿美元通过对土地所有者的奖励或税收抵免，使树木恢复原状。这项投资将帮助农民和牧场主种植150亿棵新树，这将每年吸收多达1.36亿吨的二氧化碳，同时保持类似的农业产量，并提供水果、坚果或木材等农业收入的新来源。
虽然许多研究已通过的做法，如覆盖作物，一个发现农田土壤固碳更多的机会最近WRI分析和随后的讲解员块发现由于一些科学和实际的不确定性，土壤碳汇的可实现规模可能有限。但是，这些做法可以提供一系列其他好处，包括减少土壤侵蚀、提高土壤肥力和改善水分保持。即使减缓气候变化的效益很小，关于改良土壤管理的额外研究和创新也将是一项“无遗憾”的投资。
作为第一步，国会可以创建一个农业创新项目该计划将对改良土壤管理做法试点项目的财政和技术援助与对土壤碳封存和农业产量影响的系统数据收集和研究结合起来。WRI的研究发现这跨地域健壮的实现这样的创新计划将要求每年的联邦资金5亿$，这可以建立在通过2018年农业法案建立现有土壤健康的试点方案。
6.减少食物损失和浪费
从历史上看，美国致力于减少食物损失和浪费的大部分努力都是在消费者层面上进行的，家庭和餐馆扔掉了大量的可食用食品。然而，COVID-19已经导致显著提高损失由于减少食品服务行业的需求，农场无法得到食物再分配中心和减少劳动力供应由于对农场工人的健康风险。
作为回应，美国农业部提出程式在地方买一些食物，通常会去餐馆和其他食品服务网点，并分发到食物银行。While this move is a good first step, other approaches can make the U.S. food system more resilient in the long-term, such as permanent programs that assist farmers in redistributing unsold food, technologies to better link farmers with other supply chain actors and public support for farmworkers during periods of economic hardship.
生产、保护和繁荣:种植更多的粮食，同时减少排放
虽然农业排放是应对气候挑战的一部分，农业部门是保持温度升高到安全水平的任何解决方案的重要组成部分。通过上述策略，美国农民，农场主，科学家，企业和政策制定者能够解决在一次多重挑战：喂世界人口的增长，同时帮助农民繁荣和确保安全的环境，为子孙后代。
