我们今天生产的粮食数量与 2050 年养活每个人所需的食物数量之间有巨大缺口。到 2050 年，地球上将有近 100 亿人口，比 2010 年多出约 30 亿张嘴。随着收入的增加，人们将慢慢的变多地消费资源密集型的动物性食品。与此同时，我们迫切地需要减少农业生产中的温室气体 （GHG） 排放，并停止将剩余的森林转化为农业用地。

  没有灵丹妙药可以缩小食物、土地和温室气体减排的差距。世界资源研究所关于如何创造可持续食品未来的研究确定了 22 种解决方案，需要同时应用这些解决方案来缩小这些差距。每种解决方案的相对重要性因国家/地区而异。这些解决方案被组织成一个五道菜的菜单：（1） 减少对食品和其他农产品的需求量开始上涨;（2） 在不扩大农业用地的情况下增加粮食产量;（3） 保护和恢复自然生态系统;（4） 增加鱼类供应;（5） 减少农业生产中的温室气体排放。

  为人类消费而生产的食物中约有四分之一未被食用。损失和浪费发生在从田间到餐桌的整个食物链中。到 2050 年，将粮食损失和浪费减少 25%，将缩小 12% 的食物缺口，缩小 27% 的土地缺口，减少 15% 的温室气体减排缺口。应采取的行动包括衡量食物浪费、设定减少目标、改善发展中国家的食品储存和简化过期标签。

  预计 2010 年至 2050 年期间，反刍动物肉（牛肉、羊肉和山羊）的消费量将增长 88%。牛肉是最常食用的反刍动物肉，生产需要大量资源，与豆类、豌豆和扁豆等常见植物蛋白相比，每克食用蛋白需要 20 倍的土地，排放的温室气体是 20 倍。到 2050 年，将反刍动物肉的摄入量限制在每人每天 52 卡路里（每周约 1.5 个汉堡包），将使温室气体减排缺口减少一半，并几乎缩小陆地缺口。在北美，这需要将目前的牛肉和羊肉消费量减少近一半。要采取的行动包括改善植物性食品的营销、改进肉类替代品和实施有利于植物性食品消费的政策。

  如果生物能源利用粮食或能源作物或专用土地来与粮食生产竞争，则会扩大粮食、土地和温室气体减排的差距。生物质也是一种低效的能源：到 2050 年，利用地球上所有收获的生物质——包括农作物、农作物残茬、牲畜吃的草和木材——只能提供全球能源需求的 20% 左右。逐步淘汰农业用地上现有的生物燃料生产将使粮食缺口从 56% 减少到 49%。要采取的行动包括取消生物燃料补贴，以及在可再次生产的能源政策和温室气体交易计划中不将生物能源视为“碳中和”。

  粮食缺口主要是由人口增长造成的，其中一半预计发生在非洲，三分之一发生在亚洲。到 2050 年，世界大部分地区已接近实现更替水平的生育率（每名妇女生育 2.1 个孩子）。撒哈拉以南非洲是一个例外，目前的生育率超过每名妇女 5 个孩子，预计 2050 年将达到 3.2 个。如果到 2050 年，撒哈拉以南非洲与所有别的地方一样达到更替水平的生育率，那么土地缺口将缩小四分之一，温室气体减排缺口减少 17%，同时减少饥饿。能采用的行动包括实现导致所有别的形式自愿降低生育率的三种形式的社会进步：增加女孩的受教育机会，扩大获得生殖健康服务的机会，以及降低婴儿和儿童死亡率，以便父母不需要生那么多孩子来确保他们想要的生育率。

  每公顷的畜牧产量因国家而异，热带地区最低。鉴于到 2050 年，对动物性食品的需求预测将增长 70%，而牧场占农业用地的三分之二，因此提高牧场生产力是一个重要的解决方案。从 2010 年到 2050 年，每公顷牧场的肉类和奶产量增加 25%，就可以缩小 20% 的土地缺口和 11% 的温室气体减排缺口。农民能采用的行动包括改善牧场施肥、饲料质量和兽医护理;饲养改良的动物品种;以及采用轮牧。政府可以设定生产力目标，并通过财政和技术援助为农民提供支持。

  未来的产量增长对于跟上需求至关重要。传统育种，即根据遗传性状选择表现最好的作物，约占历史作物产量增加的一半。分子生物学的新进展使绘制植物遗传密码、测试所需 DNA 性状、纯化作物品系以及打开和关闭基因变得更便宜、更快捷，从而为额外的产量增加提供了巨大的希望。要采取的行动包括大幅度的增加公共和私人作物育种预算，特别是小米和山药等“孤儿作物”，这些作物在区域上很重要，但并未在全世界内交易。

  土壤退化，尤其是非洲干旱地区的土壤退化，可能会影响世界四分之一的农田。农民能够最终靠改善土壤和水资源管理实践来提高退化土壤（尤其是旱地和低碳地区）的作物产量。例如，农林业或在农场和牧场种植树木，能够在一定程度上帮助再生退化的土地并提高产量。赞比亚的试验点整合了 Faidherbia albida树，玉米产量比没有树木的试验点高出 88-190%。2010 年至 2050 年期间，由于作物育种和土壤和水资源管理的改进，作物产量增加 20%，可以缩小 16% 的土地缺口和 7% 的温室气体减排缺口。要采取的行动包括：增加援助机构对雨水收集、农林业和农民对农民教育的支持;以及改革阻碍农民采用农林业的树木所有权法律。各机构还能够尝试帮助农民重建土壤健康的计划。

  通过减少休耕地或增加“双季作物”（在同一年在一块田地上种植两种作物），更频繁地种植和收割现有农田，可以在不需要新土地的情况下提高粮食产量。在 2050 年 87% 的基线基础上，将年种植密度提高 5%，将使土地差距缩小 14%，将温室气体减排差距缩小 6%。研究人员应进行更明确的空间分析，以确定增加种植强度的地方最可行，同时考虑到水、排放和别的环境限制。

  2014 年政府间气候平均状态随时间的变化专门委员会报告预测，如果不适应，到 2050 年，全球农作物产量可能会下降至少 5%，到 2100 年下降幅度更大。例如，预计到 2100 年，撒哈拉以南非洲大部分地区的生长季节将缩短 20% 以上。农作物产量下降 10% 将使土地缺口增加 45%。适应将需要实施其他菜单项，以及培育作物以应对更高的温度，建立节水系统，并改变生产系统，其中重大气候平均状态随时间的变化将导致某些作物无法种植。

  虽然提高农业生产力可以拯救全球森林和稀树草原，但在某些情况下，它实际上会导致更多的局部土地开垦。为了尽最大可能避免这些结果，生产率的提高必须与保护自然ECO免于转变为农业的努力明确联系起来。政府、金融家和其他人可以像巴西那样，将低息信贷与森林保护挂钩，并确保基础设施投资不会以牺牲ECO为代价。

  当农田扩张是不可避免的时，例如非洲的当地粮食生产和东南亚的油棕，政府和投资者应支持向环境机会成本低的土地扩张。这包括生物多样性或碳储存潜力有限但粮食生产潜力高的土地。例如，在印度尼西亚应用环境、经济和法律过滤器的分析可以对适合油棕扩张的土地进行更准确的估计。政府需要工具和模型来估计产量和对生物多样性和气候平均状态随时间的变化的影响，他们应该使用这一些工具来指导土地使用法规、规划道路和管理公共土地。

  在某些情况下，最有效的土地利用方式可能是将废弃或非生产性的农业用地恢复为森林或其他自然栖息地。这有助于抵消农业不可避免地向其他领域的扩张。这应该仅限于生产力低、改善潜力有限的农业用地，例如巴西大西洋森林中陡峭的牧场。

  泥炭地转化为农业需要排水，这会将大量碳释放到大气中。世界上 2600 万公顷的干涸泥炭地占每年温室气体排放量的 2%。将它们恢复到湿地应该是一个高度优先事项，这将缩小高达 7% 的温室气体减排差距。要采取的行动包括为泥炭地恢复提供资金，改进泥炭地测绘，并制定防止泥炭地排干的法律。

  2015 年，三分之一的海洋种群被过度捕捞，另外 60% 的海洋种群以最大可持续水平捕捞。今天需要减少渔获量，以便野生渔业能够恢复到足够的水平，以便在 2050 年维持 2010 年的捕鱼量水平。这将避免将 500 万公顷的土地转化为供应等量水产养殖鱼类的需要。需要采取的行动包括实施渔获量份额和基于社区的管理系统，以及取消支持过度捕捞的不正当补贴，估计每年高达 350 亿美元。

  随着野生鱼类捕捞量的减少，水产养殖产量要增加一倍以上，才能满足 2010 年至 2050 年期间预计会增长 58% 的鱼类消费量。要实现翻倍，需要提高水产养殖业的生产力，并解决养鱼场当前的环境挑战，包括湿地的转换、在饲料中使用野生捕捞的鱼、高淡水需求和水污染。要采取的行动包括选择性育种以提高鱼类的生长速度、改进饲料和疾病控制、采用水循环和其他污染控制、更好的空间规划以指导新养殖场以及扩大海洋养鱼场。

  农业生产产生的温室气体排放来自畜牧业、氮肥施用、水稻种植和能源使用。预计到 2050 年，它们将从每年 7 吉吨增加到 9 吉吨或更多（此外，土地利用变化每年将增加 6 吉吨或更多，下图未显示）。本课程涉及这些主要排放源中的每一个。

  2010 年，反刍动物的排放量约占所有农业生产排放量的一半。在这些排放物中，最大的来源是“肠道甲烷”或奶牛打嗝。提高反刍动物的生产力也减少了甲烷排放，还在于每公斤饲料产生的牛奶和肉类更多。此外，新技术能减少肠道发酵。例如，3-硝基氧丙烷 （3-NOP） 是一种抑制微生物甲烷的化学添加剂，在新西兰进行了测试，可将甲烷排放量减少 30%，并可能提高动物生长速度。政府应将公共研究扩展到 3-NOP 等化合物，并要求或激励采用最有前途的化合物。

  2010 年，来自密闭环境中饲养的动物的“受控”粪便排放量约占农业生产排放量的 9%。通过更好地将液体与固体分离、捕获甲烷和其他策略来改善粪污管理，可以大大减少排放。例如，使用高度复杂的系统来减少美国养猪场几乎所有形式的污染，只会使猪肉价格增加 2%，同时减少温室气体并创造许多健康、水和污染效益。政府可以采取的措施包括监管农场、为技术开发提供有竞争力的资金以及建立监测计划以检测和修复沼气池的泄漏。

  堆积在田间的牲畜粪便和尿液会转化为一氧化二氮，这是一种强效的温室气体。2010 年，这种未经管理的粪便占农业生产排放量的 12%。新兴的方法包括使用防止氮转化为一氧化二氮的化学物质，以及种植自然阻止这一过程的草。政府可以增加对此类化学和生物硝化抑制剂研究的支持，并激励农民采用。

  2010 年，化肥排放量约占农业生产排放量的 19%。在全球范围内，农作物吸收的氮不到肥料施用的一半，其余的氮被排放到大气中或作为径流流失。提高氮利用效率，即作物吸收的施用氮的百分比，涉及改进肥料及其管理（或肥料本身的成分），以提高氮吸收率，从而减少所需的肥料量。政府可以采取的行动包括将补贴从化肥转移到支持更高的氮利用效率，实施化肥公司开发改良肥料的监管目标，以及为提高氮利用效率的示范项目提供资金。

  2010 年，稻田至少贡献了农业生产排放量的 10%，主要以甲烷的形式存在。但是，排放和资源密集型的水稻生产方法较少。例如，缩短田间洪水的持续时间可以降低水位，从而减少产生甲烷的细菌的生长。这种做法能够大大减少高达 90% 的排放量，同时节省用水并提高一些农场的水稻产量。一些水稻品种产生的甲烷也较少。要采取的行动包括进行工程分析以确定降低水位的有希望的机会，奖励实行节水农业的农民，投资于转向低甲烷水稻品种的育种计划，以及提高水稻产量。

  2010 年，农业使用化石能源的排放量占农业生产排放量的 24%。基本机会包括提高能源效率（这在农业环境中只进行了适度的探索）以及改用太阳能和风能。将每单位能源的排放量减少 75% 将使温室气体减排差距减少 8%。要采取的行动包括将低碳能源和效率计划整合到农业计划中，并在氮肥生产中使用可再生能源。

  减少农业排放的努力大多分布在在土壤中封存碳，但最近的研究表明，这比以前认为的更难实现。例如，在更深的土壤深度做测量时，增加碳的做法（例如免耕农业）产生的碳增加很少或没有增加。重要的策略包括通过停止森林转换来避免土壤中的碳进一步流失，通过提高草原和农田的生产力来保护或增加土壤碳，增加农林业，以及在土壤肥力对粮食安全至关重要的地方制定创新碳构建战略。

  到 2050 年可持续地养活 100 亿人所面临的挑战比人们意识到的要困难得多。这些菜单项不是可有可无的——世界必须实施所有 22 项，以缩小粮食、土地和温室气体减排的差距。

  好消息是，所有五门课程都可以缩小差距，同时为农民、社会和人类健康带来共同利益。这将需要付出巨大的努力，并对我们生产和消费食物的方式来进行重大改变。那么，让我们开始订购菜单上的所有内容吧！

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