在未来，我们将如何养活我们自己？

作者：Debbie Koenig

2022年6月2日 -- 到2050年，我们需要比2010年多生产多达56%的食物，才能养活世界上不断增长的人口。虽然专家们同意我们可以用目前的耕作和生产方式来做到这一点，但这对地球来说可能是灾难性的。那么，我们将如何满足这一需求？

想象一下吧。农场不再占用数千英亩的土地，而是在气候控制的仓库内向上生长作物。新技术帮助农民准确地知道何时施肥和收割作物，在减少损失的情况下提高产量。在商店的货架上和你的家里，包装创新使食物更新鲜、更长久，减少浪费。在未来的几十年里，这些都可以帮助可持续地养活世界。

改造农业

过去，农业行业的大公司有一个主要目标：种植尽可能多的食物。他们在这方面做得非常非常好。在美国，农业占据了大约五分之一的土地。但农民的产量很高，整个国家可以靠大约相当于印第安纳州、伊利诺伊州和爱荷华州一半面积的产出生活。

但是这些巨大的产量是有代价的。在全球范围内，粮食生产占所有淡水用量的70%，占温室气体排放量的26%--而且它占用了地球上所有可居住土地的一半。如果我们要在几十年后能够养活更多的几十亿人，解决方案就不能只是保持同样的耕作方式。

"科罗拉多州立大学精准农业教授Raj Khosla博士说："这些做法是不可持续的。

精准农业是一种相对较新的做法，利用技术、人工智能和自动化来对田地的小部分进行不同的管理，直到个别行。添加精确数量的水、杀虫剂、除草剂和肥料（包括氮，一种对环境有巨大负面影响的植物必需的养分），用更少的每一种东西产生更高的产量，这意味着污染水道的径流数量更少，农场设备的温室气体排放更低。

"在研究层面和新做法和技术的早期采用者中，我们看到水的使用效率和氮的使用效率有了明显的改善。但世界上有数以百万计的农民，并不是所有的农民都有资源来重新投资于新的生产实践，"Khosla说。

精准农业并不是科学家和粮食生产者试图在减少使用的同时种植更多作物的唯一方式。在其他努力中，他们正在改进灌溉系统以减少用水，重新引入覆盖作物以帮助改善土壤，并使用创新方法将种子播入地下。

在许多情况下，种子本身也在发生变化。在世界各地，农民正在种植转基因作物，以减少农业对环境的影响。

"加州大学戴维斯分校罗纳德作物遗传学创新和科学知识实验室负责人帕梅拉-罗纳德博士说："对于许多植物生物学家来说，这就是很久以前让我们感兴趣的原因--看看我们是否可以减少农业用地，为本地生态系统提供更多的土地。"在我的职业生涯开始时，我们没有基因序列；而现在仅就水稻而言，我们就有三千种品种的序列。

现在有一个巨大的遗传多样性数据库，被用来创造更有弹性的作物。

农场也必须改变

农场的模样也在发生变化。一些领先的创新不需要大量的土地。他们根本不需要任何土地，因为他们在室内种植农作物，通常是在城市地区。这些做法不仅节省了水、土壤和其他自然资源，因为食物是在靠近销售地点的地方种植的，它们还减少了与运输有关的温室气体排放。

以垂直农业为例，它在气候控制的仓库型建筑内向上种植农作物。预计到2026年，它将成为一个近100亿美元的产业。垂直农业结合了保护资源的技术和系统，如水培（植物在水和液体营养物中生长）、气培（植物在生长过程中根部悬浮，通过细雾施加营养物）和鱼菜共生（水培植物在来自养殖鱼类的天然营养物丰富的废水中生长）。

对于某些作物，垂直农场的产量是传统田地的10到20倍。而且在室内种植消除了与气候有关的限制。例如，Driscoll's，一个主要的浆果种植者，最近宣布计划为东北地区建立一个垂直农场。居民可能很快就会有当地的草莓，即使是在深冬。

肉类的未来

农作物并不是对环境的唯一农业威胁。牲畜也是气候变化的一个主要因素。世界上高达80%的农业用地被用于种植动物，但这些动物只贡献了世界上18%的热量。所有这些动物也需要大量的水--生产一个四分之一磅的汉堡需要将近450加仑的水。还记得食品生产占世界温室气体排放量的26%吗？在这26%中，一半以上来自饲养动物。在所有为食物而饲养的动物中，牛的危害最大。

如果这些还不够糟糕的话，养牛业推动了亚马逊雨林的大部分森林砍伐，亚马逊雨林是地球上最大的雨林。树冠吸收了碳排放，有助于抑制全球变暖。如果目前的趋势继续下去，更多的树木被替换成放牧地，在十年内，亚马逊的生态系统可能会崩溃。

一个明显的解决方案是减少我们对动物产品的消费。自然-食品》杂志的一项新研究发现，仅仅是少吃肉就可以减少60%的环境影响，而用植物性替代品取代80%的动物产品可以使这一比例提高到75%。但联合国粮食及农业组织的预测说，在未来的几十年里，全球消费预计将继续增长。

"第一部分是随着人口的增长，更多的人的需求。第二部分是我们预计人们的收入将继续增加，人们将摆脱贫困，"大自然保护协会全球食品和水政策主任Jack Bobo，法学博士说。"当人们的收入增加时，他们选择做的第一件事就是购买更多的蛋白质。"

为了可持续地满足需求，农民将不得不想办法在不需要更多土地和使用更少有害方法的情况下生产更多的肉类和乳制品。

在某种程度上，这已经在发生。

"我们喂养动物的方式已经发生了巨大的变化，"Bobo说。"我们为动物提供精确的营养已经有几十年了。今天的牛比1980年的牛生产的肉要多得多。"

"因此，牛群已经下降，而牛肉的生产却相对稳定。这对环境是有好处的。"

也许作为一个结果，全球专门用于饲养动物的土地数量正在下降。

饲养动物的新方法

科学家和农民正在研究新的方法，以减少饲养动物作为食物对环境的影响。这些方法包括调整牛的饲料，使牛打嗝和放屁更少，这是一种有害的温室气体；使用包括农作物、水产养殖和畜牧业的综合系统，以减少浪费和使用更少的资源--例如，将牲畜粪便变成堆肥，给农作物施肥。将树木和牲畜放在同一块土地上的林牧系统，树木可以中和很大一部分温室气体；使用基因组学工具来筛选牲畜的优良特性，并培育出更有弹性的动物；使用技术使种植系统的所有部分更加有效，比如监测牧场，了解它们何时可以放牧。

然后是与农业相关的解决方案--以新的方式创造模仿肉类或属于肉类的蛋白质。其中许多是以植物为基础的，比如一些快餐连锁店和杂货店里的汉堡，可以冒充真的汉堡，而其他的则是在实验室里培养的--没错，科学家们正在研究如何在没有动物的情况下种植动物蛋白。(阅读更多关于这些替代性蛋白质的信息）。

减少浪费

这里有一个惊人的事实：如果食物损失和浪费是一个国家，它将是世界上第三大的温室气体排放源。在全球范围内，所有生产的食物中几乎有三分之一没有被吃掉。其中一半以上的浪费发生在个人层面，在我们的家里。同时，在2020年，多达8.11亿人没有足够的食物。

在美国，研究人员估计，将我们的食物浪费减少一半，可以在很大程度上减少食品生产对环境的影响。我们将节省3.2万亿加仑的水--相当于2800万个美国家庭每年的用水量。我们将减少能源消耗，足以为2140万个美国家庭提供一年的电力。我们将减少温室气体排放，其数量相当于23个燃煤电厂的排放量。

一种在政府层面上似乎行之有效的方法被称为 "目标-测量-行动"。它要求设定一个减少目标，测量食物损失和浪费以确定热点，并采取行动解决这些热点。英国是这一做法的先驱，从2007年到2018年，浪费已经减少了27%。

从农场到你的家，技术在这里也发挥了作用。以下是最近的一些创新。

• 一种名为GrainMate的水分仪帮助非洲的农民确保他们的谷物在储存前彻底干燥，减少腐败。

• 联合国粮食及农业组织推出了可持续的散装包装箱来运输新鲜农产品。在南亚和东南亚国家，它已经减少了高达87%的损失。

• Apeel为水果和蔬菜创造了一种涂层，帮助它们保持两倍的新鲜度。

• Wasteless利用人工智能，帮助零售商在易腐物品变质之前就将其出售。

• Coexshield包装使用食品安全的抗菌和抗病毒物质，使碎牛肉等东西的保鲜期延长7至12天。

• Bluapple在您的保鲜柜中，吸收水果和蔬菜散发的乙烯气体--这种气体会使农产品更快地变坏。它为您赢得了吃所有东西的时间。

大思考

当然，每一项新的创新都有可能带来不同的可持续性挑战--想想看，直到最近，任何帮助农民种植的东西都被认为是有益的。几十年后，世界才意识到其中一些做法所造成的损害。

"我们如何确保我们系统地思考我们的行为的意外后果？这是一个如此复杂、相互关联的系统。硅谷食品工业孵化器KitchenTown的研究员和战略家Sarah Sha说："小的变化会产生涟漪效应。"每个从事食品工作的人都必须更自如地理解他们与大局的联系，然后在采取行动时考虑到这一长期愿景。"